close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

128.Вестник Брянского государственного технического университета №4 2006

код для вставкиСкачать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ВЕСТНИК
БРЯНСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО
ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
Научно-технический журнал
Издается с февраля 2004 г.
Периодичность – 4 номера в год
Учредитель – Государственное
образовательное учреждение
высшего профессионального
образования «Брянский
государственный технический
университет»
Редакционная коллегия:
Главный редактор
А.В.Лагерев
Зам. гл. редактора
С.П.Сазонов
Отв. секретарь
В.А.Татаринцев
Члены редколлегии
В.И.Аверченков
В.Т.Буглаев
О.А.Горленко
Д.В.Ерохин
Б.Г.Кеглин
В.В.Кобищанов
Т.И.Королева
В.И.Попков
А.Ф.Степанищев
А.Г.Суслов
Свидетельство о регистрации
Федеральной службы по надзору
за соблюдением законодательства
в сфере массовых коммуникаций
и охране культурного наследия
ПИ № ФС77-21709 от 17. 08. 05
Адрес редакции:
241035, г. Брянск, бульвар
50-летия Октября, 7
e-mail: vestnik@tu-bryansk.ru
Подписной индекс каталога
«Пресса России» - 18945
Брянский государственный
технический университет, 2006
№4 (12) 2006
СОДЕРЖАНИЕ НОМЕРА
Технология, инструменты и оборудование машиностроительных производств
Кульбовский И.К., Иващенков Ю.М. Выбор
оптимального химического состава стали 20 ГЛ
для отливок железнодорожного транспорта………
Краснятов Д.С. Влияние химического состава на
механические свойства и структуру серого легированного чугуна отливки «Гильза цилиндра» тепловозного дизеля Д 100……………………………
10
Лагерев А.В., Лагерев И.А. Оптимальное проектирование валов барабанов грузоподъемных кранов мостового типа общего назначения…………..
14
Транспортное машиностроение
Энергетическое машиностроение
Гоголев И.Г., Дроконов А.М., Николаев А.Д.
Влияние отложений в проточной части на эксплуатационные показатели турбомашин………….
Иващенко Н.А., Пахомов Ю.А. Киселев С.А.
Сравнительная оценка габаритных и удельных
мощностных показателей судовых малооборотных двигателей с различными приводными механизмами……………………………………………..
Кузьмичев Р.В., Скороход М.В., Аронов А.А.
Возможность применения монарных парогазовых установок в системе РАО «ЕЭС России».………………………………………………….
Федяева Г.А., Федяев В.Н. Влияние динамических процессов в транзисторах IGBT на ударные
нагрузки в асинхронном тяговом приводе при
аварийных и нестационарных режимах…………...
4
22
29
37
43
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
Симуков И.В. Роторный двигатель внутреннего сгорания: реальность и перспективы…………………………………………………………………………………………..
49
Аверченков В.И., Казаков П.В. Управление информацией о предметной области на основе онтологий…………………………………………………………….…….
53
Никольский С.О. Исследование характеристик надежности крупной тиражной
программной системы с использованием программного комплекса «Reliability calculator»……………………………………………………………………………………...
58
Математическое моделирование и информационные технологии
Экономика, организация и управление производством
Казаков О.Д. Интеграция системы бюджетирования со стратегическим планированием через сбалансированную систему показателей……………………………………
63
Андриянов С.В. Малые города: особенности организации системы стратегического
управления………………………………………………………………………………....
69
Ерохин Д.В., Галушко Д.В. Теоретические основы оценки конкурентного потенциала промышленного предприятия……………………………………………………..
76
Скляр Е.Н., Зверкович И.О. Исследование моделей корпоративной социальной
ответственности, используемых в мировой практике…………………………………..
82
Лунев М.Ю. Экономические и социальные последствия структурных диспропорций в промышленности……………………………………………………………………
87
Социально-философские аспекты науки и техники
Лобеева В.М. Понимание нравственности в философии Б.Н. Чичерина……………..
92
Образование
Акулова Е.А. Реализация принципа гуманизации в системе высшего технического
образования…………………………………………………………………………….
95
Марина А.Н. Иностранный язык как компонент профессиональной подготовки
специалиста в современных условиях……………………………………………………
99
Рябов В.М. Учебно-методические комплексы в воспитательно-образовательном
процессе…………………………………………………………………………………….
107
Стрелец В.В., Тайц О.Г. Правила решения текстовых задач по гидравлике………...
117
Андросенко В.А., Салихов В.Х. Групповая структура четырехкратного интеграла..
122
1
Томашевская Е.Б. Совместное приближение log2 и arctg ………………………..
7
126
Макаров В.Ю. Разложение в ряд полиномов функций, голоморфных в круге………
131
Сведения об авторах…………………………………………………………………….
136
Abstracts …………………………………………………………………………………..
138
2
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
CONTENTS
Technology, tools and equipment of mechanical engineering factories
Kulbovsky I.K., Ivashcenkov J.M. Choice of optimum chemical compound of steel 0ГЛ
for cast a railway transportation…………………………………………………….
Krasnjatov D.S. Influence of the chemical compound on mechanical properties and structure of gray alloyed pig-iron of casting «Sleeve of the cylinder» of locomotive diesel engine Д 100………………………………………………………………………………..
Transport mechanical engineering
Lagerev A.V., Lagerev I.A. Optimum design of the common crane roll shaft……………
Energetic mechanical engineering
Gogolev I.G., Drokonov A. M, Hikolaew A. D. The effect of sediment in the stream part
on the turbo machinery operation characteristics……………………………………...
Ivaschenko N.А., Pakhomov Y.А., Kiselyov S.А. Overall and power density comparative estimation of marine slow-speed diesel engines with crank and crank-less drive
echanisms…………………………………………………………………………………….
…
Kuzmichev R.V., M.V. Skorohod M.V., Aronov A.A. About expediency of main
steamgas units use in system of Russian open society "united energy community"……….
Fedyaeva G.A., Fedyaev V.N. The influence of dynamical process in IGBT transistors to
stress loaders in asynchronous traction drive at emergency modes in voltage inverter…
Simukov I.V. Rotary internal-combustion engine: reality and prospects………………….
Information technologies
Averchenkov V. I., Kazakov P.V. Management of information about universe of discourse based on ontologies…………………………………………………………………
Nikolsky S.O. Researching reliability characteristics of huge circulation software system
using the “Reliability Calculator” software complex……………………………………….
Economics, organizing fnd running the enterprise
Kazakov O. D. Budgeting system integration with strategic planning through a balanced
scoring system………………………………………………………………………………
Andriyanov S.V. Small towns: peculiarities of the organization of а system of strategic
management………………………………………………………………………………...
Erohin D.V., Galushko D.V. Theoretical bases of an estimation of competitive potential
of the industrial enterprise…………………………………………………………………..
Sklyar E. N., Zverkovich I. O. Research of models of the corporate social responsibility
used in world practice………………………………………………………………………
Lunyov M.Y. Economic and social aftereffects of structural disproportions in industry…
Social-philosophical aspects of science and technics
Lobeeva V.M. Morality as is understood by B.N. Chicherin. …………………………….
Education
Akulova E. A. On the Realization of a Humanization Principle in the System of Higher
Technical Education………………………………………………………………………
Marina A.N. Foreign language as a component of professional training of specialists in
modern conditions………………………………………………………………………….
Ryabov V.M. The teaching-methodical complexes in educational process……………….
Strelets V.B., Тaits O.G. Rules of the decision of text problems on hydraulics………….
Androsenko V.A., Salikhov V.H. The Group structure of quadruple integral……………
1
Tomashevskaya E.B. About a combine approximation to log2 and arctg ……………..
7
Makarov V.Y. About decomposition in a series of the functions holomorphic in a cercle..
Abstracts …………………………………………………………………………………..
3
4
10
14
22
29
37
43
49
53
58
63
69
76
82
87
92
95
99
107
117
122
126
131
138
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
4
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
ТЕХНОЛОГИЯ, ИНСТРУМЕНТЫ И ОБОРУДОВАНИЕ
МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВ
УДК 621.74:681.3
И.К. Кульбовский, Ю.М. Иващенков
ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОГО ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА СТАЛИ 20ГЛ
ДЛЯ ОТЛИВОК ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
Исследованы зависимости между механическими свойствами стали 20ГЛ и ее химическим составом.
Определены математические зависимости и уравнения регрессии с использованием программы Excel.
На структурообразование стали и формирование ее механических и эксплуатационных свойств влияют множество факторов, параметров и процессов, как внешних, так и
внутренних, происходящих на макро- и микроуровнях. Одним из важнейших факторов
является химический состав.
Влияние элементов на механические свойства литого технического железа после
нормализации и отпуска представлено на рис. 1 [1].
Из рисунка видно, что эффективными легирующими элементами, повышающими
предел прочности феррита, являются: углерод, хром, молибден, медь, кремний и марганец. Значительное увеличение предела прочности дают вольфрам и никель.
По результатам исследований, для достижения хорошего сочетания механических
свойств литых конструкционных малоуглеродистых, хорошо сваривающихся сталей содержание легирующих добавок в них должно быть следующим (в %): 0,12-0,18 С; 0,2-0,6
Si; 1,2-2,0 Мn; 0,8-2,0 Ni; 1,0-1,5 Сг; 0,6-1,5 Сu; 0,2-0,4 Мо; 0,2-0,4 W; 0,05-0,1 А1; 0,1-0,2
V; 0,05-0,1 Nb; 0,05-0,1 Ti; 0,05-0,1 Zr; 0,15-0,20 Се; 0,003-0,005 В; не более 0,03 Р и менее
0,03 S.
Приведенные данные относятся к раздельному влиянию каждого элемента.
Анализ показал, что нет однозначного мнения о комплексном влиянии различных
элементов состава стали на формирование структуры и свойств отливок. Это касается как
легирующих, так и сопутствующих, постоянно содержащихся в стали элементов: C, Mn,
Si, S, P, Al, Ca. Особенно важно знать их оптимальное сочетание для комплексного повышения свойств стальных отливок. Важное влияние оказывают на свойства стали микропримеси, вносимые как при раскислении, так и при микролегировании и модифицировании стали. В последнее время все больше внимания уделяется применению этих технологических процессов для повышения свойств стали, однако пока нет достоверных данных
для промышленного их применения, что может служить задачей проведения таких исследований.
Для технических сплавов представляется необходимым исследование комплексного
влияния элементов.
Для отливок железнодорожного транспорта широко применяется сталь 20ГЛ.
Среди химических элементов, входящих в состав стали 20ГЛ и имеющих относительно широкий интервал варьирования в рамках ГОСТа и ТУ, а также оказывающих значительное влияние на микроструктуру и свойства стали, были выбраны С, Mn, Al, Si, Cа,
вводимый в виде СaSi, и модификатор КЦеЖ, содержащий Се, проявляющий сильное
нитридообразующее действие.
Свойства стали 20ГЛ после нормализации должны быть (по ТУ завода и ГОСТ
22703 – 91) следующие: σ т = 290-370 МПа, σ в = 490-520 МПа, δ ≥ 18 %, ψ ≥ 25 %,
KCU ≥ 0,25 МДж/м2.
Химический состав стали 20ГЛ по ТУ завода представлен в табл. 1.
4
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
Задача состояла в разработке методики, позволяющей выбирать оптимальное сочетание содержания элементов, обеспечивающее свойства стали 20ГЛ не ниже требований
ТУ.
σв, МПа
400
300
200
σв, МПа
0
0,12
0,24
0,36
0,48
Е, %
0,6
а)
600
500
σв, МПа
400
300
200
100
0
0
1,5
3,0
1,0
2,0
3,0
4,0
Е, %
5,0
Е, %
в)
б)
Рис.1. Влияние добавок различных элементов на механические свойства
технического железа; содержание легирующего элемента Е, %: а – до 0,6;
б – до 3,0; в – до 5,0
Для исследования комплексного влияния элементов на сталь 20ГЛ были выполнены
лабораторные плавки в индукционной электропечи с кислым тиглем (табл. 3) с применением математического метода планирования эксперимента (плана ДФЭ 25-2), позволяющего достигать желаемого результата при проведении минимального количества опытов.
При составлении плана ДФЭ 25-2 (табл. 2) изменение содержания С, Mn, Al от нижнего (-1) к верхнему (+1) уровню принимали в соответствии с требованиями ТУ на химический состав стали 20ГЛ (табл. 1), изменение содержания CaSi – по заводскому техпроцессу.
5
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
Изменение содержания модификатора КЦеЖ в плане является объектом исследования, направленного на поиск оптимального его количества, обеспечивающего повышение
свойств стали 20ГЛ, поэтому его принимали на основании предварительных опытнопромышленных исследований.
Таблица 1
Химический состав стали 20ГЛ по ТУ завода
C
Mn
Si
Химический состав, % по массе
S*
P*
Cr
Ni
Не более
0,040
0,040
0,30
0,30
0,170,900,200,25
1,40
0,60
* По требованиям ТУ ∑ (P+S) ≤ 0,06.
План ДФЭ 2
Факторы плана
Основной уровень (Х i0 )
Интервал варьирования (∆Х i0 )
Верхний уровень (+1)
Нижний уровень (-1)
Коды факторов (Х i )
вид
5-2
Cu
Al
Ti
0,30
0,020,04
0,0020,01
для оптимизации состава стали 20ГЛ
Содержание элементов и количества вводимых в сталь материалов, %
С
Mn КЦеЖ CaSi
Al
0,20 1,15 0,135
0,085 0,06
0,05 0,35 0,115
0,065 0,04
0,25 1,50
0,25
0,15
0,10
0,15 0,80
0,02
0,02
0,02
Х1
Х2
Х3
Х4
Х5
Таблица 2
Исследуемые
свойства
σ т , σ в , δ, ψ
Математическая зависимость, получаемая при реализации плана ДФЭ 25-2, имеет
yi = b 0 + b 1 x 1 + b 2 x 2 + b 3 x 3 + b 4 x 4 + b 5 x 5 + b 12 x 1 x 2 + b 13 x 1 x 3 .
По экспериментальным данным (табл. 3) вывели уравнения регрессии, показывающие совокупное влияние всех элементов на предел текучести (σ т ), предел прочности (σ в ),
относительное удлинение (δ) и относительное сужение (ψ) стали 20ГЛ.
σ т = 33,3 + 3,2C + 3,7Mn + 0,31КЦеЖ – 0,81CaSi + 0,31Al +
+ 1,53CMn – 0,8CКЦеЖ, МПа;
(1)
σ в = 53 + 3,7C + 2,8Mn + 2КЦеЖ – 1CaSi + 0,5Al + 0,5CMn –
– 0,25СКЦеЖ, МПа;
(2)
δ = 22,2 – 2,3C – 2,2Mn +0,81КЦеЖ – 1,31CaSi – 0,69Al –
– 0,81CMn – 0,81CКЦеЖ, %;
(3)
ψ = 45,3–5,5C – 4,25Mn + 3,25КЦеЖ – 2,5CaSi – 0,5Al +
+1CMn – 1CКЦеЖ, % .
(4)
В уравнениях (1)-(4) значения переменных факторов приняты в кодированном виде.
Для наглядного восприятия расчетов построили графические зависимости
(рис. 2 – 4).
В уравнениях (1) – (4) свободный член после знака равенства показывает значение
переменных факторов на уровне 0. Коэффициенты при переменных факторах указывают
на силу их влияния на свойства, знак – на направленность их влияния.
6
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
Таблица 3
Химический состав лабораторных плавок стали 20ГЛ по матрице, количество модификатора
и раскислителя, % по массе
490
27
55
0,15
0,80
0,21
0,030
0,029
0,10
0,10
0,20
0,004
0,100
0,02
0,02
2
325
560
21,5
35
0,25
0,80
0,36
0,035
0,026
0,14
0,11
0,15
0,013
0,100
0,02
0,15
3
305
530
22
38
0,15
1,50
0,32
0,026
0,050
0,12
0,32
0,20
0,005
0,020
0,02
0,15
4
435
610
15
40
0,25
1,50
0,41
0,030
0,030
0,13
0,11
0,20
0,002
0,020
0,02
0,02
5
275
430
23
57
0,15
0,80
0,20
0,023
0,056
0,14
0,36
0,20
0,004
0,020
0,25
0,15
6
345
560
26
52
0,25
0,80
0,43
0,027
0,026
0,15
0,13
0,20
0,002
0,020
0,25
0,02
7
335
530
26
53
0,25
0,80
0,25
0,025
0,041
0,16
0,02
0,20
0,003
0,020
0,25
0,02
8
395
562
17
53
0,15
1,50
0,47
0,026
0,026
0,13
0,11
0,20
0,002
0,100
0,25
0,02
Si
P
S
Cr
Ni
Cu
Ti
Al
7
CaSi (раскислитель)
290
Mn
КЦеЖ (модификатор)
1
Предел прочности, МПа
C
Предел текучести, МПа
Относительное сужение, %
Результаты механических испытаний
Прочность
Относительное удлинение, %
№ опыта по матрице планирования
Данные результатов лабораторных плавок стали 20ГЛ в индукционной электропечи
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
0,25
σт=320 МПа
0,24
0,23
σт=310 МПа
Содержание С, %
0,22
0,21
σт=300 МПа
0,2
0,19
σт=290 МПа
0,18
0,17
0,16
0,15
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
Содержание КЦеЖ, %
Рис. 2. Зависимость значения σ т от содержания КЦеж и С
при содержании, %: Mn – 0,8; Al – 0,035; CaSi – 0,02
0,25
0,24
δ=26%
Содержание С, %
0,23
0,22
δ=25%
0,21
0,2
δ=24%
0,19
0,18
δ=23%
0,17
0,16
0,15
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
Содержание КЦеЖ, %
Рис. 3. Зависимость значения δ от содержания КЦеЖ и С
при содержании, %: Mn – 0,8; Al – 0,035; CaSi – 0,02
8
0,3
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
CaSi, Al, %
0,16
Mn
CaSi
Mn, %
1,5
0,14
1,4
0,12
1,3
1,2
0,10
Al
0,08
1,1
0,06
1,0
0,04
0,9
0,02
0,90
0,95
1,00
1,05
1,10
1,15
0,8
1,20 Кэiσт
Рис. 4. Поправочные коэффициенты для расчета влияния
CaSi, Al, Mn на σ т
Из уравнений можно сделать следующие выводы:
1. Углерод имеет наибольшую силу влияния на все свойства стали 20ГЛ, и при увеличении его содержания от нижнего (-1; 0,15 %) до верхнего (+1; 0,25 %) уровня он снижает δ, ψ и увеличивает σ т , σ в . Углерод существенно повышает порог хладноломкости,
что объясняется увеличением доли перлитной составляющей в структуре стали, цементитные включения которой препятствуют пластическому течению металла и при низких
температурах являются концентраторами напряжений и местами зарождения трещин. Поэтому нежелательным является верхний предел его содержания в марке стали 20ГЛ.
2. Марганец при увеличении его содержания от нижнего (-1; 0,8 %) до верхнего
(+1; 1,5 %) уровня повышает σ т , σ в и несколько снижает δ, ψ; лигатура КЦеЖ при этом
повышает, а CaSi – снижает все свойства стали.
Влияние марганца на пластичность имеет экстремальный характер. Увеличение содержания Мn до 1,1 % приводит к увеличению относительного удлинения, относительного сужения стали, затем к снижению этих свойств.
3. Алюминий в значительной мере определяет остаточное содержание кислорода в
стали и благодаря этому влияет на характер, форму и расположение выделений оксидов в
структуре.
4. При вводе силикокальция образуются легкоплавкие включения железомарганцевых силикатов с кальцием. Вводимый вслед за этим алюминий воздействует в
основном на эти неметаллические включения, вытесняя из их состава железо, марганец и
кремний.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Степанов, С.А. Влияние легирующих добавок на механические свойства малоуглеродистой стали. Основы
образования литейных сплавов: труды XIV совещания по теории литейных процессов / С.А. Степанов,
Б.Б. Гуляев. – М.: Наука, 1970. – 228 с.
Материал поступил в редколлегию 11.09.06.
9
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
УДК 621.74
Д.С. Краснятов
ВЛИЯНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
И СТРУКТУРУ СЕРОГО ЛЕГИРОВАННОГО ЧУГУНА ОТЛИВКИ
«ГИЛЬЗА ЦИЛИНДРА» ТЕПЛОВОЗНОГО ДИЗЕЛЯ Д 100
Исследовано влияние химического состава на механические свойства и структуру серого легированного чугуна отливки «Гильза цилиндра». Выведены уравнения зависимостей между химическим составом и
механическими свойствами, механическими свойствами и структурой чугуна. Предложен оптимальный химический состав отливки «Гильза цилиндра» тепловозного дизеля Д 100, обеспечивающий требуемые свойства и структуру чугуна.
Данная работа по оптимизации химического состава проводилась с целью снижения
количества используемых легирующих элементов при сохранении стабильности механических свойств и структуры отливки «Гильза цилиндра».
Исходные данные для составления математических корреляционных зависимостей, а
также для построения графиков взяты на ОАО «ПК «БМЗ» («Металлургическое производство»).
В настоящее время отливку «Гильза цилиндра» изготовляют из серого легированного чугуна марки СП следующего состава: C – 2,7…3,1 %; Si – 1,7…2,0 %;
Mn – 0,8…1,1 %; P - не более 0,2 %; S - не более 0,06 %; Cr – 0,3…0,6 %; Ni – 0,9…1,2 %;
Cu – 0,3…0,6 %; Mo – 0,5…0,7 %. Структура данного чугуна – мелкопластинчатый перлит
(сорбит) с равномерно распределёнными включениями графита прямолинейной или завихрённой формы (длина графитных включений не должна быть более 180 мкм). При
этом марочником завода лимитировано содержание цементита в структуре – 2…5 %. Также контролируется предел прочности – не менее 300 МПа.
Анализ проводился по выборке из 433 плавок (данные за январь 2004г. – апрель
2006г.). При составлении уравнений парной корреляции, а также графиков влияния элементов осуществлялась «фиксация» всех химических элементов, за исключением определяемого, с целью снижения их влияния на структуру и механические свойства. Анализ
проводился для следующих элементов: углерод, кремний, марганец, фосфор, сера, хром,
никель, медь, молибден. При составлении уравнений множественной корреляции использовался полный набор данных.
Углерод. Данный элемент является сильным графитизатором серого чугуна, в результате чего снижается содержание цементита в структуре. Увеличение содержания углерода приводит к снижению предела прочности σ в (прочность графита ниже прочности
цементита). Графит повышает антифрикционные свойства чугуна вследствие собственного «смазывающего» действия, он улучшает обрабатываемость резанием (для отливки
«Гильза цилиндра» это важно, так как она подвержена значительной обработке резанием).
Графит, нарушая сплошность металлической основы, делает чугун малочувствительным
ко всевозможным концентраторам напряжений и вибраций.
Кремний. Он способствует процессу графитизации, действуя в том же направлении,
что и замедление скорости охлаждения. Из-за увеличения содержания графита в структуре снижается твёрдость. Кремний снижает устойчивость эвтектических и эвтектоидных
карбидов. Он легирует феррит чугуна, что увеличивает его прочность.
Марганец. Он увеличивает количество цементита в чугуне, перлитизирует чугун, в
результате чего повышаются его механические свойства. В присутствии марганца происходит обессеривание чугуна по реакции FeS +Mn = Fe + MnS и его раскисление по реакции FeO + Mn = Fe + MnO. При большой концентрации марганца образуются термически
10
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
устойчивые карбиды Mn 3 C, Mn 3 C·Fe 3 C, при этом в карбидной фазе часть атомов железа
замещены атомами марганца. При содержании марганца более 5 % металлическая основа
чугуна становится аустенитной после кристаллизации и охлаждения.
Сера, адсорбируясь на центрах кристаллизации графита, затрудняет их рост, тем самым способствует кристаллизации чугуна. Она является вредной примесью, ухудшающей
как литейные, так и механические свойства чугуна. Сера также образует сульфиды (FeS,
MnS) или их твёрдые растворы (Fe, MnS), ухудшающие механические свойства чугуна.
Фосфор. Снижая температуру эвтектического превращения расплава, он выступает
графитизатором чугуна, что влияет на содержание цементита в структуре. При повышенном содержании фосфора в структуре образуются твёрдые включения двойной фосфидной эвтектики (Fe 3 P + аустенит). Эвтектика улучшает литейные свойства, но из-за низкой
растворимости в твёрдом состоянии способствует появлению эффекта «хладноломкости».
Хром является легирующим элементом. Это карбидообразующий элемент, он ограничивает процесс графитизации, влияя в 3 раза сильнее углерода и в 1,5 раза сильнее
кремния. Он способствует образованию термически устойчивых карбидов типа (Fe, Cr) 3 С,
Cr 7 C 3 , Cr 23 C 6 и тем самым повышает твёрдость чугуна. Наряду с этим хром заметно упрочняет феррит, вызывает измельчение графитных включений, что способствует увеличению предела прочности.
Медь графитизирует и перлитизирует чугун. При высокой концентрации она является вредной примесью, так как вследствие низкой растворимости в железе происходит выпадение металлических включений меди, в основном по границам аустенитных зёрен, что
резко снижает механические характеристики.
Никель также является легирующим элементом, легируя феррит перлита, и измельчает включения графита. Он выступает как графитизирующий элемент, поэтому увеличение содержания никеля вызывает понижение твёрдости перлитно-цементитной структуры
отливки «Гильза цилиндра».
Молибден, растворяясь в цементите, замещает атомы железа (но только до 3 %). При
этом состав цементита может быть выражен формулой (Fe, Mo) 3 С. Из-за низкого содержания молибдена специальные карбиды (Мо 6 С и Мо 4 С) в чугуне для гильз образовываться не будут.
Для таких элементов, как никель, молибден и фосфор, уравнения парных корреляций
не выводились и графики зависимостей не строились ввиду очень малого разброса значений.
Уравнения парных корреляций имеют следующий вид.
Углерод С:
Ц = – 2,4086С + 9,7663, %;
σ в = – 469,3С + 1760,8, МПа.
Кремний Si:
Ц = – 2,8791Si + 8,2437, %;
σ в = – 78,418Si + 535,95, МПа.
Марганец Mn:
Ц = – 21,996Mn + 23,342, %;
σ в = 127,86Mn + 274,13, МПа.
Сера S:
Ц = 32,961S +2,1422, %;
σ в = – 1580,7S + 357,17, МПа.
Хром Cr:
Ц = 6,9338Cr – 0,1324,%;
σ в = 31,405Cr + 370,31, МПа.
11
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
Медь Cu:
Ц = – 14,783Cu + 9,2348, %;
σ в = 258,7Cu + 278,39, МПа.
Уравнения комплексной корреляции имеют следующий вид.
Предел прочности σ в :
σ в = 326,34 − 17,88С − 13,88Si + 108,82Mn − 168,47 P − 133,97 S + 11,27Cr + 15,32 Ni +
+ 12,19С + 24,14 Mo, МПа.
Количество цементита в структуре Ц:
Ц = 4,04 − 1,48С − 0,15Si + 1,97 Mn − 2,34 P + 5,49 S + 2,31Cr − 1,68 Ni − 0,48Cu + 3,98Mo,% .
Графики показывают комплексное влияние углерода С и кремния Si на прочность σ в
(рис.1) и содержание цементита Ц (рис.2) в структуре отливки «Гильза цилиндра».
8,0
σв = 300 МПа
C, %
7,5
7,0
σв = 320 МПа
6,5
σв = 330 МПа
6,0
5,5
1,7
1,75
1,8
1,85
1,9
1,95
2
Si, %
Рис. 1. Зависимость предела прочности σв от содержания углерода С и кремния
Si в структуре чугуна отливки «Гильза цилиндра»
4,0
Ц = 2%
C, %
3,5
Ц = 3%
3,0
2,5
Ц = 4%
2,0
1,7
1,75
1,8
1,85
Si, %
1,9
1,95
2
Рис. 2. Зависимость количества цементита Ц от содержания углерода С и кремния
Si в структуре чугуна отливки «Гильза цилиндра»
Из графиков видно, что увеличение количества углерода С и кремния Si в химическом составе приводит к снижению предела прочности и количества цементита. Это обусловлено тем, что каждый из данных элементов является графитизатором.
В результате решения приведённых уравнений определяем следующий диапазон химического состава: С – 2,8…2,85 %; Si – 1,75…2,0 %; Mn – 1,04…1,1 %; P > 0,065 %; S >
0,03 %; Cr – 0,3…0,4 %; Ni – 0,9…1,2 %;Cu – 0,35…0,45 %; Мо – 0,55…0,6 %, – который
обеспечивает значение предела прочности σ в = 356 МПа при наличии в структуре
3,5 % цементита.
12
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
В заключение можно сказать, что так как гильза цилиндра тепловозного двигателя
Д 100 работает в сложных условиях (тепловые, а также ударные нагрузки), то необходимо
обеспечить механические показатели на указанном уровне. Для этого следует ограничить
содержание графитизирующих элементов (углерод, кремний). Однако чрезмерное занижение количества данных химических элементов может привести к отбелу, что отрицательно скажется на обрабатываемости отливки. Особое внимание следует уделить сере и
фосфору, так как это вредные примеси, снижающие механические свойства детали. С другой стороны, фосфор, образуя фосфиды, увеличивает износостойкость, что важно для
гильзы исходя из условий её работы, поэтому его содержание нужно поддерживать на оптимальном уровне (обычно ≤ 0,3 %).
Материал поступил в редколлегию 05.09.06.
13
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ISBN 5-89838-246-1
УДК 621.86
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
ТРАНСПОРТНОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕ
А.В. Лагерев, И.А. Лагерев
ОПТИМАЛЬНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВАЛОВ БАРАБАНОВ
ГРУЗОПОДЪЕМНЫХ КРАНОВ МОСТОВОГО ТИПА ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ
Рассмотрено решение оптимизационной задачи определения размеров вала барабана грузоподъемного
крана общего назначения, обеспечивающих минимальный вес при допустимой прочности и жесткости. Рассмотрены 4 конструктивных варианта вала, являющиеся наиболее перспективными с точки зрения их использования на практике. Приведены размеры оптимальных вариантов валов барабанов кранов с различной
грузоподъемностью, режимами и условиями работы.
На современном этапе развития в России подъемно-транспортного машиностроения
необходимы разработка и производство грузоподъемных кранов с высокими техникоэкономическими показателями, способных конкурировать в условиях рыночной экономики как с зарубежными, так и с отечественными аналогами. В то же время значительная
доля уже эксплуатирующихся кранов общего назначения требует проведения капитального ремонта с одновременной модернизацией основных механизмов и узлов, что позволяет
обеспечить соответствие их технико-экономических показателей современным потребностям производства и нормативным требованиям Ростехнадзора.
Целью оптимального проектирования валов барабанов является максимальное выявление и использование резервов несущей способности их конструкции и материала. Достижение этой цели возможно при создании валов, обладающих наименьшим весом при
удовлетворении заданных проектировщиком условий статической и усталостной прочности, а также жесткости.
В данной статье предложен метод оптимального проектирования валов барабанов
грузоподъемных кранов мостового типа (мостовых, козловых и др.) общего назначения с
номинальной грузоподъемностью до 50 т включительно и режимами работы 1К-7К. Представленный метод реализован в среде Borland Delphi в виде программного комплекса
SHAFT_OPTIM. В качестве оптимизируемых конструктивных вариантов исполнения валов далее рассматриваются 4 конструкции, которые являются наиболее перспективными с
точки зрения их использования на практике (рисунок).
Конструкция вала заданного исполнения определяется набором числовых величин –
размерами его отдельных конструктивных элементов (диаметрами и длинами ступенчатых участков вала). Некоторые из этих размеров не подлежат варьированию в процессе
поиска оптимального решения, т.е. при оптимизации являются неуправляемыми параметрами. К ним относятся те, которые либо однозначно определяются другими размерами
вала, либо уже были выбраны на предыдущих стадиях расчета. Внешние нагрузки, воздействие которых учитывается при проектировании вала, также входят в число неуправляемых параметров.
За исключением фиксированных размеров, остальные размеры вала могут включаться в список управляемых параметров, варьируемых с целью нахождения оптимального
решения. Из управляемых параметров формируется вектор неизвестных размеров {x} ,
подлежащих определению. Найденный в процессе оптимизации вектор {x} и вектор неуправляемых параметров {z} полностью определяют размеры оптимальной конструкции
вала. Следует отметить, что чем большее число размеров вала принимается в качестве
управляемых параметров, тем более эффективной становится процедура оптимизации, т.е.
можно ожидать большего снижения материалоемкости оптимизируемой конструкции.
Задачу нелинейного условного оптимального проектирования валов барабанов грузоподъемных кранов мостового типа общего назначения в общем виде сформулируем
14
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ISBN 5-89838-246-1
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
Рис. Конструктивные варианты исполнения вала
15
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
ISBN 5-89838-246-1
следующим образом: для конкретного варианта исполнения вала требуется найти такое
сочетание его варьируемых размеров, при котором достигается минимум веса с учетом
конструктивных, прочностных и жесткостных ограничений.
Ц ({x}, {z}) → min ;
(1)
d k ({x}, {z}) ≥ 0, (k = 1, ..., K );
(2)
sl ({x}, {z}) ≥ 0, (l = 1, ..., L);
(3)
qu ({x}, {z}) ≥ 0, (u = 1, ..., U ),
(4)
где Ц - кубическая целевая функция (вес вала); d k , s l , q u - системы линейных и нелинейных конструктивных, прочностных и жесткостных ограничений на варьируемые размеры
вала соответственно.
Проверка соответствия прочностных и жесткостных ограничений условиям (3) и (4)
выполняется для характерных расчетных сечений оптимизируемого вала. Их расположение по длине валов различного конструктивного исполнения приведено на рисунке. В сечениях 1 – 12 проверяются прочностные, а в сечениях 1' – 4' – жесткостные ограничения.
Применительно к представленным на рисунке вариантам исполнения валов оптимизационная задача (1)-(4) должна быть конкретизирована следующим образом.
К числу управляемых параметров (варьируемых размеров) отнесены характерные
размеры, образующие вектора неизвестных {x}i для i -го варианта исполнения вала:
{x}1Т
{x}Т2
{x}Т3
{x}Т4
= {x1
x2
x3
x4
x5
x 6 } = {d 2
= {x1
x2
x3
x4
x5
x6
x 7 } = {d 21 d 3
= {x1
x2
x3
x4
x5
x6
x7
x8 } = {d 2
= {x1
x2
x3
x4
x5
x6
x7
x8
d3
l2
x9
d0
l1 } ;
d1
d 22
d4
l2
d3
d0
l4
l1 } ;
d1
d0
d1
l1
l 2 };
x10 } =
= {d 2 d 3 d 4 d 5 l 4 l 5 d 0 l1 d1 l 2 }.
Для всех вариантов исполнения вала вектор неуправляемых параметров {z} имеет вид
z 2 } = {l 0 l 3 }.
Длина хвостовика l 0 определяется длиной полумуфты предварительно выбранного исходя из величины передаваемого на проектируемый вал крутящего момента типоразмера
одной из рекомендованных к использованию для крановых барабанов стандартных компенсирующих муфт: зубчатой типа МЗ по ГОСТ 50066-55, цепной по МН 2091-61 или упругой втулочно-пальцевой типа МУВП по МН 2096-64. Длина центральной ступени вала
l 3 определяется предварительно рассчитываемой длиной обечайки барабана L p [1] и
длинами соседних ступеней.
Целевая функция (1) - вес вала, выраженный через векторы управляемых и неуправляемых параметров, – для i -го варианта исполнения:
Ц 1 ({x}, {z}) = πρ z1 x 42 + 2 x 6 x52 + 2 x3 x12 + z 2 x 22 / 4 ;
{z}Т = {z1
(
Ц ({x}, {z}) = πρ (z x
Ц ({x}, {z}) = πρ (z x
Ц ({x}, {z}) = πρ (z x
)
)
2
1
2
5
2
2
+ 2 x 7 x 62 + x 4 x 21
+ x 4 x 22
+ z 2 x 22 / 4 ;
3
1
2
5
+ 2 x 7 x 62 + 2 x8 x12 + 2 x 4 x 22 + z 2 x32 / 4 ;
)
)
+ 2 x8 x92 + 2 x5 x32 + 2 x10 x12 + 2 x 6 x 42 + z 2 x 22 / 4 ,
где ρ - плотность материала вала.
Конструктивные ограничения d k представляют собой геометрические соотношения,
накладываемые на отдельные размеры вала. Их вид и количество K устанавливаются в зависимости от конфигурации оптимизируемой конструкции. К ним относятся ограничения:
4
1
2
7
16
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ISBN 5-89838-246-1
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
- на взаимные размеры соседних ступеней вала, вытекающие из условий его изготовления и сборки кранового барабана в целом;
- минимально допустимый размер узла соединения корпуса барабана с валом l 2 min
(длину ступени вала под ступицей), обеспечивающий контактную прочность поверхности
вала и прочность соединительного элемента;
- минимально допустимый диаметр ступени вала под подшипники d1min , обеспечивающий создание подшипниковой опоры требуемого ресурса.
Размер l 2 min определяется длиной шпоночного соединения, рассчитываемого из условия исключения смятия призматической шпонки стандартных размеров по ГОСТ 2336078 [2]. Диаметр d1min оценивается в следующей последовательности: по величине наибольших, длительно действующих эксплуатационных нагрузок на барабан определяются
наибольшая опорная реакция и минимально необходимая динамическая грузоподъемность
подшипника, а затем находится типоразмер подшипника с ближайшей большей грузоподъемностью. Посадочный диаметр его внутреннего кольца и определяет минимальный
диаметр ступени вала d1min . Необходимость обеспечения соответствия диаметра вала посадочному диаметру стандартного подшипника усложняет алгоритм решения оптимизационной задачи (1)-(4), так как для этого требуется целочисленное варьирование одного
из элементов вектора {x} при непрерывном варьировании остальных его элементов.
Прочностные ограничения s l представляют собой условия непревышения коэффициентами запаса статической и усталостной прочности во всех L расчетных сечениях вала предельных величин. Расположение сечений определяется конфигурацией вала и обусловливается наличием в данном месте характерных концентраторов напряжений: галтельных переходов, шпоночных пазов, посадок подшипников и ступиц барабана.
Усталостная прочность валов определяется на основе учета номинальных эксплуатационных нагрузок, вызывающих во вращающемся вале переменные во времени нормальные напряжения изгиба σ и стационарные касательные напряжения кручения τ . Прочностное ограничение s l в произвольном l -м сечении вала имеет вид
sl =
Sσ l Sτ l
Sσ2 l + Sτ2l
− [S ] у ,
(5)
где [S ] у - допустимый коэффициент запаса усталостной прочности [2].
Коэффициенты запаса усталостной прочности по нормальным и касательным напряжениям в l -м сечении вала определяются зависимостями
σ R l (1 + vσ l u P ) W и l
2τ R l (1 + vτ l u P ) W кр l
,
Sτ l =
;
Sσ l =
(1 + Ψτ l ) M кр l
M иl
где σ R l , τ R l - медианные значения пределов выносливости материала вала при изгибе и
кручении, определяемые согласно ГОСТ 25.504-82; vσ l , vτ l - коэффициенты вариации
пределов выносливости материала вала при изгибе и кручении; Ψτ l - коэффициент влияния асимметрии цикла при кручении; u P - квантиль нормального распределения, соответствующий заданной вероятности усталостного разрушения P ; M и l , M кр l - изгибающий
и крутящий моменты от эксплуатационных нагрузок; W и l , W кр l - моменты сопротивления
поперечного сечения вала изгибу и кручению.
Статическая прочность валов определяется на основе учета постоянных нагрузок,
действующих во время статических испытаний крана при подъеме контрольного груза,
17
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ISBN 5-89838-246-1
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
превышающего на 25 % номинальную грузоподъемность крана. Прочностное ограничение
s l в произвольном l -м сечении вала имеет вид, аналогичный (5) с заменой [S ] у на допус-
тимый коэффициент запаса статической прочности [S ]с [2]. Коэффициенты запаса статической прочности по нормальным и касательным напряжениям в l -м сечении вала определяются зависимостями
σ Т Wи l
τ Т W кр l
Sσ l =
;
Sτ l =
,
пер
пер
M кр
M иl
l
пер
где σ Т , τ Т - пределы упругости материала вала при изгибе и кручении; M ипер
l , M кр l - из-
гибающий и крутящий моменты при подъеме контрольного груза.
При расчете напряжений изгиба учитываются следующие эксплуатационные нагрузки:
- распределенная нагрузка от собственного веса вала, складывающаяся из веса отдельных ступеней и пропорциональная их диаметрам;
- распределенная нагрузка от веса поднимаемого груза, канатно-блочной системы
механизма подъема и обечайки барабана, определяемая в зависимости от номинальной
грузоподъемности и режима работы крана, типа и кратности полиспаста, типоразмера
подвески, длины и диаметра кранового каната и др. [1];
- сосредоточенные сила и изгибающий момент от соединительной муфты, действующие на хвостовик вала и определяемые в зависимости от ее типоразмера [2].
Жесткостные ограничения q u представляют собой условия непревышения характерными деформациями упругой линии вала (прогибами и углами поворота поперечных сечений) во всех U расчетных сечениях вала соответствующих допустимых величин. К ним
относятся ограничения:
- на величину прогиба f1' и угла поворота Θ1' торцевого сечения приводного хвостовика вала, обеспечивающего нормальную эксплуатацию соединительной муфты выбранного типоразмера:
q1 = [ f М ] − f1' ;
q2 = [Θ M ] − Θ1' ;
- величину углов поворота ступеней вала Θ 2' и Θ 3' , на которых устанавливаются
подшипники качения:
q3 = [Θ П ] − Θ 2' ;
q4 = [Θ П ] − Θ3' ;
- величину углов поворота ступеней вала Θ 4' и Θ 5' , на которых располагаются ступицы кранового барабана:
q5 = [Θ С ] − Θ 4' ;
q6 = [Θ С ] − Θ 5' ,
где [ f M ], [Θ M ] - допустимые прогиб и угол поворота сечения вала в месте установки
муфты [2]; [Θ П ], [Θ C ] - допустимые углы поворота сечения вала под подшипником и ступицей барабана соответственно [2].
Расчет прогибов и углов поворота сечений вала барабана выполняется в форме проверочного расчета, при котором исходный вал ступенчатого сечения заменяется на условный вал постоянного сечения с эквивалентной исходному жесткостью [2]. Эквивалентный
диаметр d э i для вала i -го конструктивного исполнения определяется зависимостями
1
d э1 = 
 Lв
d э2
1
=
 Lв
 z1 2 x 6 2 x3 z 2 


 4 + x 4 + x 4 + x 4 
5
1
2 
 x4

−0, 25
 z1 2 x 7 x 4 x 4 z 2 


 x 4 + x 4 + x 4 + x 4 + x 4 
6
1
3
2 
 5

18
;
−0, 25
;
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ISBN 5-89838-246-1
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
d э3
1
=
 Lв
 z1 2 x 7 2 x8 2 x 4 z 2 


 x 4 + x 4 + x 4 + x 4 + x 4 
6
1
2
3 
 5

−0, 25
;
−0, 25
1 z
2x
2x
2x
2x
z 
.
d э 4 =   14 + 48 + 45 + 410 + 46 + 22 
x9
x3
x1
x4
x 2 
 Lв  x 7
Прогибы и углы поворота от приложенной системы нагрузок в расчетных сечениях вала
вычисляются с использованием принципа суперпозиции, согласно которому для каждого
сечения находятся деформации от приложения отдельных нагрузок, а затем они суммируются по всем нагрузкам.
Решение оптимизационной задачи (1)-(4) начинается с задания исходной точки оптимизации, т.е. с задания начального вектора управляемых параметров {x}0 . Значения
входящих в него варьируемых размеров должны быть таковы, чтобы они определяли вал,
удовлетворяющий всем поставленным ограничениям: d k , s l и q u . Исходная точка задается автоматически в зависимости от параметров нагружения вала и режима работы крана.
Чем ближе значения вектора {x}0 к определенным позже оптимальным размерам, тем
меньше требуется затрат времени на минимизацию целевой функции Ц ({x}, {z}) . В качестве метода решения задачи (1)-(4) используется прямой метод условной нелинейной минимизации функций многих переменных, основанный на вычислении лишь значений самой целевой функции. Применение градиентных методов оптимизации исключено.
Перебор точек оптимизации заканчивается при нахождении такого, допустимого ограничениями (2)-(4) вектора управляемых параметров {x} , при котором вал имеет минимальный вес. Полученная величина диаметра ступени вала под подшипники d1 округляется до ближайшего большего значения посадочного диаметра двухрядного радиального
сферического роликоподшипника типа 3000 по ГОСТ 5721-75, после чего выполняется
окончательная проверка скорректированных размеров оптимального вала на прочность и
жесткость с помощью ограничений (3) и (4).
Результаты проведенных расчетов показали, что наибольшее снижение веса вала
кранового барабана при сохранении его допустимой прочности и жесткости достигается
для вала конструктивного исполнения 3. Затем в порядке возрастания веса следуют исполнения 4, 1 и 2. Разница в весе между вариантами 3 и 1 может достигать 20…80 %.
На основе вала исполнения 3 был построен типажный ряд валов барабанов механизмов подъема кранов мостового типа общего назначения для ряда стандартизованных значений номинальной грузоподъемности, режимов работы и рекомендуемой кратности грузового полиспаста. Их характерные геометрические размеры, типоразмеры призматических шпонок (ГОСТ 23360-78) узла соединения с обечайкой барабана и роликоподшипников (ГОСТ 5721-75) сведены в таблицу.
Для всех типоразмеров валов исполнения 3 минимум веса лимитируется условиями
усталостной прочности в сечениях 8 и 9 (рисунок). В этих сечениях запасы усталостной
прочности вала оказываются минимальными и равными их допустимому значению [S ] у .
В процессе эксплуатации крана именно здесь следует ожидать наиболее вероятного зарождения усталостных трещин, дальнейший рост которых может привести к разрушению
вала и отказу механизма подъема в целом.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Александров, М.П. Грузоподъемные машины / М.П.Александров.- М.: Высш. шк., 2000.- 552 с.
2. Иосилевич, Г.Б. Детали машин / Г.Б.Иосилевич.- М.: Машиностроение, 1988.- 368 с.
Материал поступил в редколлегию 17.05.06.
19
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ISBN 5-89838-246-1
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
Таблица
Оптимальные конструктивные размеры валов варианта исполнения 3 барабанов механизмов подъема кранов грузоподъемностью
10…50 т
Грузоподъемность, т
Кратность
полиспаста
2
10
3
2
12,5
3
2
16
3
Режим
работы
механизма
1М-3М
4М
5М
6М
1М-3М
4М
5М
6М
1М-3М
4М
5М
6М
1М-3М
4М
5М
6М
1М-3М
4М
5М
6М
1М-3М
4М
5М
6М
Оптимальные конструктивные размеры вала, мм
d0
d1
d2
108
120
125
135
95
100
105
108
125
135
145
150
105
110
115
125
135
155
165
170
118
125
135
145
110
165
182
210
205
155
130
140
100
110
130
140
150
160
110
120
130
140
160
170
180
120
130
140
150
172
170
210
205
235
240
155
175
195
190
215
245
280
200
195
220
225
d3
70
60
d4
80
65
70
90
80
95
65
70
90
95
75
100
105
110
75
85
80
90
l1
l2
100
110
115
125
90
95
100
100
115
125
135
140
95
100
110
115
125
140
150
160
110
115
125
135
120
135
130
150
95
100
110
120
130
150
155
165
110
115
125
135
150
165
185
200
125
135
140
160
21
l4
20
15
20
15
20
25
20
Lp
Lв
1820
1440
1360
1205
2280
1920
1710
1640
1555
1475
1400
1325
2275
2125
1815
1685
1980
1735
1550
1480
2260
2085
1975
1730
2270
1940
1865
1770
2665
2340
2140
2090
2060
2040
1995
1955
2695
2570
2295
2195
2540
2365
2240
2205
2740
2595
2520
2330
Вес
Типовала, размер
Н
подшипника
1159
3622
1299
3626
1452
1577
3628
934
3620
985
982
3622
1002
1642
3626
1780
3628
2134
3630
2320
3632
1109
3622
1195
1326
3624
1441
3626
2241
3628
2799
3632
3414
3634
3636
3636
1661
3624
1682
3626
1940
3628
2203
3630
Шпонка
40х22х110
45х25х125
50х28х125
50х28х140
40х22х90
45х25х100
45х25х100
45х25х110
50х28х125
50х28х140
56х32х140
56х32х160
40х22х100
45х25х110
45х25х120
45х25х125
50х28х140
56х32х160
63х32х180
63х32х200
45х25х125
45х25х125
50х28х140
50х28х160
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ISBN 5-89838-246-1
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
Окончание таблицы
Грузоподъемность, т
Кратность
полиспаста
3
20
4
3
32
4
4
50
5
Режим
работы
механизма
1М-3М
4М
5М
6М
1М-3М
4М
5М
6М
1М-3М
4М
5М
6М
1М-3М
4М
5М
6М
1М-3М
4М
5М
6М
1М-3М
4М
5М
6М
Оптимальные конструктивные размеры вала, мм
d0
d1
d2
128
138
148
155
108
120
125
135
160
175
188
195
135
155
165
130
140
150
160
110
170
180
190
205
215
158
170
185
195
200
195
220
255
235
170
185
215
210
265
290
320
290
215
245
250
280
275
295
355
325
250
275
130
140
170
180
190
200
140
160
170
220
160
180
190
200
300
d3
85
90
70
d4
95
100
80
75
85
110
125
115
95
130
135
105
110
100
115
120
125
140
145
130
150
105
110
125
115
130
135
l1
l2
120
125
135
145
100
110
115
125
150
160
175
180
125
140
150
160
155
175
190
195
145
155
170
175
145
150
155
175
120
135
130
150
185
190
205
245
150
165
190
22
l4
20
25
30
25
200
225
235
265
175
200
205
225
30
25
30
Lp
Lв
2470
2120
2045
1920
3385
2595
2470
2130
2525
2460
2195
2075
3445
2890
2515
2350
3745
2965
2785
2645
3910
3320
3265
3050
3010
2680
2655
2570
3835
3095
2975
2690
3200
3200
3005
2925
4005
3520
3210
3075
4460
3795
3665
3585
4565
4035
4045
3880
Вес
Типовала, размер
Н
подшипника
2113
3626
2253
3628
2699
3630
2782
3632
1650
3622
1773
3626
1923
1976
3628
4166
3634
4718
3636
5524
3638
5478
3640
3156
3628
3441
3632
3762
3634
4246
3636
5978
6463
3640
8098
3644
7878
4622
3632
5159
3636
5998
3638
6240
3640
Шпонка
45х25х140
50х28х140
56х32х140
56х32х160
40х22х110
45х25х125
50х28х125
50х28х140
63х32х180
70х36х180
70х36х200
70х36х220
50х28х140
56х32х160
56х32х180
63х32х200
70х36х220
80х40х220
70х36х220
56х32х160
63х32х200
70х36х200
70х36х220
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ISBN 5-89838-246-1
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
23
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ISBN 5-89838-246-1
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
УДК 621.86
А.В. Лагерев, И.А. Лагерев
ОПТИМАЛЬНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВАЛОВ БАРАБАНОВ
ГРУЗОПОДЪЕМНЫХ КРАНОВ МОСТОВОГО ТИПА ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ
Рассмотрено решение оптимизационной задачи определения размеров вала барабана
грузоподъемного крана общего назначения, обеспечивающих минимальный вес при допустимой прочности и жесткости. Рассмотрены 4 конструктивных варианта вала, являющихся наиболее перспективными с точки зрения их использования на практике. Приведены размеры оптимальных вариантов валов барабанов кранов различной грузоподъемности, режимов и условий работы.
24
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ISBN 5-89838-246-1
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ
ЛАГЕРЕВ Александр Валерьевич – д.т.н., проф., зав. каф. «Подъемно-транс-портные машины и оборудование», ректор БГТУ
ЛАГЕРЕВ Игорь Александрович – студент спец. «Динамика и прочность машин» БГТУ
25
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕ
УДК 621. 165 + 621.438
И.Г. Гоголев, А.М. Дроконов, А.Д. Николаев
ВЛИЯНИЕ ОТЛОЖЕНИЙ В ПРОТОЧНОЙ ЧАСТИ
НА ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТУРБОМАШИН
Рассмотрены условия работы турбомашин при загрязнении проточной части. Приведены результаты
экспериментального исследования влияния отложений в лопаточных решетках на характеристики турбинных ступеней.
Рост единичных мощностей турбоустановок предъявляет повышенные требования к
точности их расчета. При этом в процессе проектирования необходимо учитывать воздействие на надежность и эффективность работы агрегатов нерасчетных аэродинамических
факторов, возникающих в проточной части турбомашин, например, при изменении в процессе эксплуатации геометрии ее каналов вследствие засоления или загрязнения. Данных
о влиянии этого явления на технико-экономические показатели энергоустановок имеется
недостаточно, а приведенные ниже результаты отдельных исследований, полученные на
натурных образцах, не систематизированы, глубоко не изучены и экспериментально не
апробированы, что затрудняет их использование при конструировании турбоблоков.
Так, предлагаются ориентировочные оценки, согласно которым каждый килограмм
отложений в проточной части паровой турбины К-100-90 вызывает снижение КПД цилиндра высокого давления приблизительно на 1 % [3].
На одной из электростанций максимальная мощность блоков – 160 МВт – за несколько месяцев снизилась на четверть. Вскрытие турбины показало, что средний уровень
толщины солеотложений составлял 1,5 ... 2 мм. [7].
Загрязнение компрессоров в газотурбинной установке ГТ-25-700 через каждые 100
ч работы приводило к снижению КПД компрессора высокого давления на 6...7 % и степени повышения давления на 10 % [5].
Опыт эксплуатации ГТУ компрессорных станций (КС) магистральных газопроводов
показал, что загрязнение проточной части компрессоров преимущественно развивается в
первых трех ступенях, где наибольшие отложения наблюдаются на выпуклой стороне лопаток. Это может привести к уменьшению расхода воздуха на 5…6 % и КПД осевого компрессора на 2…3 %, что вызовет снижение полезной мощности установки на 10 % и КПД
на 2…5 % [4].
Особенно интенсивно образуются соли в компрессорах ГТУ КС, расположенных в
промышленных центрах, где налеты на лопаточных венцах содержат до 70 % органических веществ, в то время как в установках, работающих в южных районах, процесс формирования отложений протекает не столь активно и состоят они преимущественно из сухих
минеральных компонентов. Связующими в налетах являются в основном неэкстрагируемые эфиром вещества (масла).
Ввиду высокой интенсивности загрязнения проточных частей компрессоров и турбин существенно меняются в процессе эксплуатации характеристики корабельных ГТУ. В
зависимости от условий количество солей в воздухе перед этими установками колеблется
от 0,01 до 0,04 мг/л. При попадании масла в проточную часть компрессора (вследствие
износа лабиринтовых уплотнений и малоэффективной их работы, при пониженной мощности из-за недостаточного подпора воздуха, что особенно проявляется на режимах авторотации) в лопаточных каналах формируется суспензия, состоящая из масла, солей мор-
22
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
ской воды, пыли, продуктов неполного сгорания отработавших газов главных и вспомогательных дизелей и др. Вязкость суспензии превышает вязкость чистого масла в 150…200
раз, что вызывает образование плотных отложений на деталях проточной части и падение
мощности вследствие снижения КПД энергоблока.
Характеристики корабельных газотурбинных установок (рис. 1, кривые 1 – 3) показывают, что при определенных условиях через 100 ч работы их КПД может снизиться на
5…6 %. Причем в наибольшей степени это свойственно турбомашинам малых кораблей
из-за невозможности рационального размещения в их отсеках воздухозаборных шахт, что
приводит к попаданию в них значительно большего объема влаги, чем в крупнотоннажных судах. В наибольшей мере это проявляется в периоды повышенного волнения моря.
Значительному засолению подвержена также проточная часть турбин геотермальных электростанций (ГеоЭС). Нагреваемый под действием магматического источника тепла геотермальный пар содержит более 1000 различных химических соединений, примесей и газов, основу которых составляют минералы (силикаты и алюмосиликаты). Вследствие заноса лопаточных каналов снижение мощности таких турбоблоков может достигать
5…10 %, а иногда 20 % и более от номинальных значений [8]. Так, на ГеоЭС «Wairakei»
отмечено резкое снижение мощности нескольких турбин номинальной мощностью 11,2
МВт (рис. 1, кривая 4).
Исследование геотермальных установок показало, что наибольшие отложения солей
и примесей в турбинных решетках
образуются у горл сопл, а также на
периферии и у корня лопаток в зонах вторичных течений пара, т.е.
основным механизмом выпадения
мелких частиц на поверхность профилей
является
инерционнотурбулентный перенос в пограничном слое, причем в их составе на
рабочих лопатках таких энергоблоков превалирует Fe 3 O 4 . Интенсивность образования твердых отложений возрастает с увеличе-нием
их размеров и, следовательно, шероховатости поверхностей кана-лов.
Рис. 1. Зависимости относительных значений КПД комВ работе [2] исследованы хапрессоров ηК и мощности турбоблоков N e от времени
рактер и уровень солеотложений в
эксплуатации (без удаления отложений из проточной
ступенях паровых турбин типа Кчасти): 1, 2 – ηК = f(τ) – ГТУ соответственно типа «Гат300-240. Установлено, что занос лорик» и танкера «Орис» (Англия); 3, 4 – соответственно
паточного отсека развивается преупомянутые ГТУ – N e = f(τ) [1] – и ПТУ ГеоЭС- N e =
имущественно в направляющем апf(t) [6]
парате (НА). Максимальная толщина отложений на поверхности рабочих лопаток (РЛ) составляет 0,04…0,15 мм, в то время
как под бандажом она достигает 7 мм. Измерения толщины отложений на направляющих
лопатках (НЛ) позволили установить значительную неравномерность распределения их
уровня вдоль профиля. При этом в ступенях наибольший налет солей наблюдался на
спинке НЛ и под бандажом рабочего колеса (РК).
Состав и количество образующихся отложений в проточной части такой турбины
одного из блоков Черепетской ГРЭС показаны на рис. 2.
23
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
Изложенное свидетельствует об исключительной актуальности рассматриваемой проблемы,
составляющей предмет исследования. Влияние загрязнения лопаточных венцов турбомашины на
ее характеристики изучалось на
трехзвенном (полуторном) отсеке
(НА1 + РК1 + НА2). Объектом исследования служили модели 18 и
Рис. 2. Отложения и их состав по ступеням турбины К-300-240
19 ступеней турбины К-800-240.
Наиболее вероятное расположение и размеры отложений были приняты на основании показателей работы [2] и расчетно-теоретических исследований. Моделиро-вание отложений осуществлялось путем
нанесения специального пленочного материала под бандажом РЛ (рис. 3а) и на вогнутую
и выпуклую стороны НЛ. Отложения на
выпуклой стороне были в 2 раза толще,
чем на вогнутой, и наносились за миделевым сечением профиля НЛ (рис. 3б).
При исследованиях степень заноса
рабочих каналов ∆ р = (Δ р /1 2 )100 %
(Δ р – максимальная толщина отложений
под бандажом, 1 2 – длина РЛ) и степень
Рис. 3. Характер отложений в проточной части
загромождения НА ∆ Н =(Δ Н / t sin а 1 )100
турбины: а - на РЛ; б - на НЛ
% (Δ Н — максимальная толщина отложений на профильной части НЛ, t – шаг, а 1 – угол выхода из НЛ) принимались в диапазоне, представляющем наибольший практический интерес. Значения основных критериев
гидродинамического подобия на выходе из НА составляли M c1 = 0,4 ; Re c1 = 2,7 ⋅ 10 5 .
Посредством траверсирования и регистрации давления по обводам проточной части
изучалось влияние отложений в решетках НА и РК на параметры потока в ступени и ее
реактивность ρ, а также на величину осевого усилия Р л на РЛ при различных режимах работы отсека.
Как показали испытания исходного варианта ступени (с чистой проточной частью),
оптимальный режим работы характеризуется отношением и/С о = 0,6, при котором достигается расчетный КПД. В исследованном диапазоне режимов работы корневая степень реактивности ступени ρ' почти линейно изменяется в зависимости от отношения и/ С о (рис.
4, кривая 1' ). На периферийную степень реактивности ρ'' изменение режима работы влияет значительно меньше (рис. 4, кривая 1'').
Влияние отложений в РК (при чистом НА) на характеристики турбинной ступени
было исследовано при загромождении рабочего венца ∆ р = 0... 15 %. Испытания показали,
что занос РК существенно влияет на характеристики ρ' = f (и /С о ),
ρ" = f (u/С о )
ступени. Рост отложений под бандажом вызывает смещение обеих характеристик в
сторону увеличения степени реактивности (рис. 4, кривые 2', 2''). В большей степени
изменяется реактивность у периферии ρ''.
24
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
Зависимости корневой и периферийной реактивности от степени загромождения РК для оптимального режима работы ступени (рис. 5, кривые 1',
1'') показывают, что с увеличением отложений в PK повышается реактивность
ступени, причем такая закономерность
сохраняется при всех значениях и/С о .
Следует отметить, что рост реактивности у периферии ρ'' сопро-вождается
перестройкой потока в этой области ступени с возник-новением отрицательных
меридио-нальных углов течения.
Анализ распределения по высоте
выходного сечения ступени полного
давления на режиме работы отсека с отношением и/ С о = 0,42 показал, что увеРис. 4. Зависимость степени реактивности турбинной
ступени от величины заноса проточной части: 1', 1'' личение отложений в РК ∆ р сопровожсоответственно корневая и периферийная степени редается повышением неравномерности
активности при ∆ н =0; 2', 2'' - то же при ∆ р =14,8%;
течения (рис. 6). С ростом отложений
∆ н =0; 3', 3'' - то же при ∆ н =3,52%; ∆ р =0
происходит заметное развитие зоны повышенных потерь энергии, в особенности у периферии ступени, уменьшение в
этой области угла выхода потока из РК.
Влияние толщины отложений на
НА (при чистых РЛ) исследовано в диапазоне изменения ∆ Н = 0...3,52 %. Установлено, что отложения на НЛ больше
влияют на реакцию ступени, чем засоление РЛ (рис. 4, кривые 3', 3''), хотя характер рассматриваемых зависимостей
не претерпевает заметных изменений.
Увеличение отложений в НА ∆ Н от
0
до 1,76 % вызывает некоторое повышение корневой и существенное снижение
периферийной степеней реактивности
(рис. 5). Дальнейшее увеличение отложений ∆ Н сопровождается меньшим
градиентом изменения реактивности ρ' и
Рис. 5. Зависимость корневой (ρ') и периферийной
ρ''. Описанный характер изменения ре(ρ'') степеней реактивности ступени при (u/C0)opt от
акции ступени наблюдается во всем исвеличины заноса проточной части: 1', 1'' - соответследованном диапазоне режимов работы
ственно корневая и периферийная степени реактивступени.
ности при ∆ р = ∆ н =0; 2', 2'' - то же при ∆ н =1,76%;
Так как шаг НА увеличивается от
3', 3'' - то же при ∆ н =3,52%
корня к периферии, а слой отложений на
выпуклой стороне профиля создается
преимущественно за горловым сечением и практически постоянен по высоте решетки, относительное загромождение сопловых каналов возрастает с уменьшением радиуса сечения. В связи с этим у корня создается большее сопротивление потоку и перераспре25
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
Рис. 6. Распределение полного давления по высоте проточной части за
РЛ при u/C0=0,42:
○ - ∆ р =0; × ∆
-
∆ р =5,46%;
∆ р =13%
Рис. 7. Зависимость относительного
осевого усилия Pл от заноса проточной части при (u/C0)opt:
1 – 5 - Pл = f ( ∆ н ) соответственно при
∆ р =0; 1,82; 6,5; 11,2; 15,1%; 6 – 8 Pл =f( ∆ р )
соответственно
∆ н =0; 1,76; 3,52%
при
деляется расход рабочего тела вдоль высоты проточной части с его увеличением в периферийной
области.
Это сопровождается соответствующим перераспределением по высоте канала скорости потока,
что вызывает рост реактивности у корня (ρ') и снижение – у периферии (ρ''). При значении заноса НА
∆ Н = 1,76 % в корневой области минимальным
проходным сечением является не горло исходной
решетки, а сечение между выходной кромкой НЛ и
некоторой точкой на спинке смежной лопатки, т.е.
создается дополнительный диффузорный эффект,
вызывающий снижение корневой реактивности ρ'.
У периферии продолжается уменьшение реактивности и при заносе НА ∆ Н > 1,76 % , но с меньшей
интенсивностью. Таким образом, увеличение отложений в НА до ∆ Н =1,76 % сопровождается снижением градиента степени реактивности по высоте
проточной части. Дальнейшее увеличение отложений в НА приводит к уменьшению реакции ступени при незначительно меняющемся градиенте
dρ / dl.
Было также исследовано влияние одновременного заноса НА и РК на характеристики турбинной ступени при различном соотношении толщины отложений в РК ( ∆ р ) и НА ( ∆ Н ), обусловленных конкретными условиями эксплуатации установки. Отложения на лопатках наносились в том
же диапазоне величин, что и в предыдущих испытаниях.
Опытные характеристики ρ'= f ( ∆ н , ∆ р ) и
ρ''=f ( ∆ н , ∆ р ) приведены на рис. 4. Установлено,
что отложения в НА и РК влияют на реактивность
ступени практически независимо друг от друга.
При всех исследованных значениях толщины отложений на HЛ характер зависимостей корневой и
периферийной степеней реактивности от уровня
заноса РК остается практически адекватным: при
увеличении отложений в РК ∆ р значения степеней
реактивности ρ' и ρ'' возрастают, причем у периферии степень реактивности изменяется более заметно, чем у корня.
Из рис. 5 видно, что рост отложений на НЛ
приводит к некоторому выравниванию степени реактивности ступени по высоте ее проточной части,
что характерно для любых значений ∆р.
Установлено также, что загромождение как
НА, так и РК вызывает уменьшение коэффициента
26
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
расхода ступени. В исследованном диапазоне изменения отложений в РК ( ∆ р ) и НА ( ∆ н ),
его уменьшение составило около 5 %.
Анализ влияния заноса проточной части на ее характеристики показал, что при этом
может существенным образом изменяться осевое усилие, действующее на венец РЛ ступени. С целью оценки его возможных изменений в процессе эксплуатации турбин построены зависимости Pл =Р л /Р лр = f ( ∆ н , ∆ р ). Здесь Р л — осевая нагрузка на венец РЛ в
ступени с отложениями на лопатках, полученная посредством анализа полей давлений перед и за РК; Р лр — то же в чистой ступени. На рис. 7 видно, что отложения на РЛ вызывают существенный рост усилия Pл .
Можно считать, что применительно к
ступени со средними значениями отношения d/l каждый процент уменьшения проходного сечения РК вызывает примерно такой же уровень роста осевой нагрузки на
лопаточный венец. Занос НА приводит к
некоторому снижению осевого усилия. Характерно, что зависимости Р л = f ( ∆ н , ∆ р )
сохраняют адекватность во всех исследованных диапазонах загрязнения проточной
части.
Исследование влияния отложений в
проточной части на экономичность работы
турбинной ступени показало, что при всех
значениях засоления НА на оптимальном
режиме работы ступени образование малых
заносов бандажной ленты ( ∆ р ≈2 %) способствует некоторому повышению
эффективности ступени (на ≈ 0,5 %), что объа - η max = f ( ∆ p ) ; б - η max = f ( ∆ н ) ; 1 - 3 - при
ясняется снижением вихревых потерь в
периферийном сечении (рис. 8). Дальней∆ н =0; 1,76; 3,52%; 4 - 6 - при ∆ p = 0; 1,82; 15,1%
шее увеличение заноса РК при любых отложениях в НА ∆ н , так же как и засоление НА при различных уровнях отложений в РК
Рис. 8. Влияние засоления в НА и РК на КПД ступени:
∆ р , сопровождается снижением КПД турбинного отсека.
Таким образом, отложения на решетках РК турбомашин приводят к росту осевого
усилия ротора и потерь энергии теплоносителя, уменьшению его расхода, снижению экономичности и надежности энергоустановок, что указывает на необходимость использования высокоэффективных систем водоподготовки и сепарации пара в ПТУ, применения
современных воздухоочистительных комплексов и качественных видов топлива в ГТУ,
регулярного контроля уровня загрязнения проточной части и своевременной ее очистки.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.
2.
Горелов, В. И. Эксплуатация корабельных газотурбинных установок / В.И. Горелов. - М.: Воениздат,
1972. – 312 с.
Золотарева, В. А. Исследование образования отложений и их влияние на физические процессы и технико – экономические характеристики турбинных установок тепловых электрических станций: автореф.
дис. канд. техн. наук/ В.А. Золотарева. - Минск: БПИ, 1980. – 21 с.
27
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Зусмантович, Л. Б. Влияние заноса солями проточной части турбин К-100-90 ЛМЗ на их экономичность
/ Л. Б. Зусмантович, М. А. Марьянчук // Теплоэнергетика. – 1969. - №10. – С. 41-44.
Козаченко, А.Н. Эксплуатация компрессорных станций магистральных газопроводов / А.Н. Козаченко.
– М.: Нефть и газ, 1999. – 463с.
Ольховский, Г.Г. Исследование загрязнений компрессоров ГТУ мощностью 25 МВт / Г. Г. Ольховский,
И. Н. Скрипский, Э. В. Рочин // Теплоэнергетика. – 1970. - №11. – С. 20 - 24.
Семенов, В. Н. Образование отложений в проточной части турбин ГеоЭС / В. Н. Семенов, Г. В. Томаров, К. О. Поваров, М. Л. Безотечество // Тяжелое машиностроение. – 2002. – №8. – С.40 - 45.
Трухний, А.Д. Стационарные паровые турбины / А.Д. Трухний. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 640с.
Hibara, Y. Steam purities of geothermal plant / Y. Hibara, N. Hara, H. Sakanashi / Geothermal Resources
Council // Transaction. – 1980. - Vol. 11. - S. 3 - 21.
Материал поступил в редколлегию 08.09.06.
28
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
УДК 621.43
Н.А. Иващенко, Ю.А. Пахомов, С.А. Киселёв
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ГАБАРИТНЫХ И УДЕЛЬНЫХ МОЩНОСТНЫХ
ПОКАЗАТЕЛЕЙ СУДОВЫХ МАЛООБОРОТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
С РАЗЛИЧНЫМИ ПРИВОДНЫМИ МЕХАНИЗМАМИ
Оценены габаритные показатели судовых малооборотных двигателей, где в качестве преобразующего используется бескривошипно-шатунный механизм, в сравнении с судовыми двигателями обычных
схем. Выведены формулы для определения удельной мощности, отнесенной к единице полезной площади и
полезного объема, для двух вариантов двигателей.
Одним из основных требований, предъявляемых к двигателям внутреннего сгорания (ДВС), является получение максимальной мощности при минимальных габаритах.
Это обусловлено тем, что такие двигатели получили наибольшее распространение в качестве источников энергии транспортных агрегатов. Особенно актуальным этот вопрос является для главных судовых двигателей, поскольку при уменьшении массогабаритных показателей двигателя (при прочих равных условиях) появляется возможность перевозки
большего объема полезного груза или увеличения дальности хода за счет увеличения запаса топлива.
В качестве главных судовых двигателей в настоящее время наиболее часто используются малооборотные двигатели с отношением хода поршня S к диаметру цилиндра D
больше 3. В качестве преобразующего механизма в них применяется крейцкопфный кривошипно-шатунный механизм (КШМ). Недостатки такой схемы очевидны и связаны с
тем, что давление газов на поршень нерационально передается КШМ на кривошип коленчатого вала вследствие разложения сил. В итоге только тангенциальная сила, действующая на кривошип, создает крутящий момент, а его величина зависит от давления газов в
цилиндре двигателя и угла поворота кривошипа коленчатого вала.
В настоящее время идет интенсивный поиск новых конструктивных схем преобразующих механизмов ДВС, которые могли бы исключить недостатки, присущие КШМ.
Интерес представляет схема бескривошипно-шатунного механизма (БКШМ) ДВС, в котором крутящий момент на валу зависит только от давления газов в цилиндре, в результате
чего энергия давления газов используется с более высоким коэффициентом полезного
действия [1].
Принцип работы и основные преимущества БКШМ описаны в [2]. Применение этого механизма приводит к увеличению крутящего момента на 25 – 35 %, а следовательно,
увеличению мощности и улучшению топливной экономичности двигателя [3,4]. Кроме
того, особенности конструкции позволяют ожидать уменьшения габаритных размеров
двигателя с БКШМ.
Оценим габаритные показатели двигателя с БКШМ в сравнении с шестицилиндровым двухтактным крейцкопфным дизельным двигателем. Для этого введем понятие полезных габаритных размеров двигателя. Под полезными габаритными размерами будем
понимать длину L п , ширину B п и высоту Н п , ограничивающие полезный объем двигателя
V п , в котором размещаются детали движения приводного механизма двигателя внутреннего сгорания, за исключением верхней части поршневой группы.
При сравнительной оценке принимаем, что диаметр цилиндра D и ход поршня S
для двух двигателей одинаковы. Параметры для двигателя с БКШМ обозначаем аналогично параметрам двигателя с КШМ, но с индексом 1.
Полезная длина Lп для двигателя с КШМ определяется суммой межцентровых расстояний L (рис. 1).
29
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
Lп = Li = 1,8Di ,
L = (1,7 - 1,8 ) D - расстояние между осями соседних цилиндров [5]; i – число цигде
линдров.
Рис. 1. Схема для определения полезных габаритов крейцкопфного КШМ малооборотного двигателя
Учитывая оппозитное расположение цилиндров двигателя с БКШМ при сохранении межцентрового расстояния, необходимого для обеспечения охлаждения и прочности (рис. 2), получим
Lп1 = 1,8Di1 ,
i
где
i1 = - число секций двигателя с БКШМ.
2
Таким образом,
i
Lп1 = 1,8D = 0,9Di .
2
30
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
Рис. 2. Схема для определения полезных габаритов малооборотного двигателя с БКШМ
Следовательно, полезная длина двигателя с БКШМ в 2 раза меньше полезной длины
двигателя с КШМ.
Полезная ширина двигателя с КШМ (рис. 1)
Bп = 2R = S ,
где
S – ход поршня;
R – радиус кривошипа.
Для малооборотного двигателя с БКШМ полезная ширина Bп1 определяется суммой диаметров зубчатых секторов D з = 2R з и диаметра цилиндра D (рис. 2).
Bп1 = D + 2D з = D + 2,55R = D + 1,275S ,
2
где
R з = R = 0,637R = 0,319S - радиус зубчатого зацепления [2].
π
После преобразований получим
D

Bп1 = Bп 1,275 +  .
S

Следовательно, полезная ширина двигателя с БКШМ больше полезной ширины двиD
гателя с КШМ примерно в 1,275 +
раз.
S
31
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
Полезная высота Н п двигателя с КШМ (рис. 1) складывается из хода поршня S, длины шатуна Lш и длины штока поршня Lшт :
S
H п = S + L ш + L шт = S +
+ L шт ,
2λ
R
S
где
- длина шатуна;
Lш =
=
λ
2λ
λ - постоянная механизма.
Для обеспечения работоспособности конструкции длина штока поршня не должна
быть меньше хода поршня. Принимая с запасом Lшт = 1,3S , получим
1 

H п = S  2,3 +
.
2λ 

В связи с отсутствием шатуна и штока поршня, жестким закреплением поршней и
их оппозитным расположением полезная высота двигателя с БКШМ (рис. 2)
H п1 = 2S .
Из отношения полезных высот получим
2
.
H п1 = H п
1
2,3 +
2λ
Из приведенного уравнения видно, что полезная высота двигателя с БКШМ будет
2
меньше полезной высоты двигателя с КШМ примерно в
раз.
1
2,3+
2λ
В расчет полезной высоты не входит размер верхней части поршня, поскольку для
каждого типоразмера двигателя с БКШМ он будет определяться в зависимости от параметров рабочего процесса, тепловой и механической напряженности при проектировании
отдельных деталей и в настоящий момент прогнозировать эту величину затруднительно.
Тем не менее можно сделать вывод, что полезные длина и высота двигателя при
замене КШМ на БКШМ уменьшаются. Причем наибольшее изменение размера наблюдается по длине двигателя.
Полезная ширина двигателя при применении БКШМ увеличивается из-за необходимости установки двух зубчатых секторов.
Окончательно все габаритные параметры определятся в ходе проектирования отдельных деталей, узлов и систем.
Полезная площадь, занимаемая двигателем:
- для КШМ
Fп = Bп L п = 1,8SDi ;
- для БКШМ
Fп1 = Bп1Lп1 = Di ( 0,9D + 1,1475S) .
Из соотношения полезных площадей получим
D

Fп1 = Fп  0,6375 + 0,5  .
S

Равенство
площадей
будет
наблюдаться
при
D
= 0,725 .При
S
отношении
D
> 0,725 полезная площадь двигателя с БКШМ будет больше площади двигателя
S
32
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
с КШМ в 0,6375 + 0,5
раз.
где
D
раз. В противном случае она будет меньше в такое же количество
S
Агрегатная мощность N, отнесенная к полезной площади:
- для КШМ
Nц
N
,
N Fп =
=
Fп
1,8SD
N ц - цилиндровая мощность двигателя с КШМ, принимаемая из теплового расчета;
- для БКШМ
1,35N ц
,
N Fп1 =
0,9D ( D + 1,275S)
i
= N ц1i - агрегатная мощность двигателя с БКШМ;
2
N с1 = 2N ц1 - мощность, вырабатываемая секцией из одного цилиндра с двумя
поршнями двигателя с БКШМ;
N ц1 - мощность двигателя с БКШМ, вырабатываемая в одной надпоршневой полости.
Предварительный динамический расчет показывает, что при применении бескривошипно-шатунного преобразующего механизма крутящий момент двигателя, а следовательно, и его мощность возрастают примерно на 35 % по сравнению с двигателем с КШМ
при прочих равных условиях [3,4].
Из соотношения удельных мощностей получим
2,7S
.
N Fп1 = N Fп
D + 1,275S
Следовательно, удельная мощность, отнесенная к единице площади двигателя с
2,7S
БКШМ, будет больше удельной мощности двигателя с КШМ в
раз.
D + 1,275S
Полезный объем, занимаемый двигателем:
- для КШМ
1 

Vп = Bп Lп H п = 1,8S2 Di  2,3 +
;
2λ 

- для БКШМ
Vп1 = Bп1L п1H п1 = 1,8DiS ( D + 1,275S) .
Из соотношения объемов получим
где
N1 = N с1i1 = 2N ц1
Vп1 = Vп
( D + 1,275S) .
1 

S  2,3 +

2λ 

Следовательно, изменение полезного объема двигателя с БКШМ зависит от размеров и постоянной кривошипно-шатунного механизма двигателя-прототипа. Однако с учетом значительного уменьшения длины и некоторого уменьшения высоты двигателя сле( D + 1,275S) раз.
дует ожидать снижения полезного объема в
1 

S  2,3 +

2λ 

Агрегатная мощность, отнесенная к полезному объему:
33
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
- для КШМ
N Vп =
- для БКШМ
N цi
=
Vп
Nц
;
1 

2
1,8S D  2,3 +

2λ 

Nц
N1
.
= 0,75
Vп1
DS ( D + 1,275S)
Из соотношения удельных мощностей получим
1 

1,35S  2,3 +

2λ 

.
N Vп1 = N Vп
D + 1,275S
Следовательно, соотношение объемных мощностей двигателей зависит от хода
поршня, диаметра цилиндра и постоянной механизма λ. Однако, учитывая значительное
уменьшение длины и некоторое уменьшение высоты, а также увеличение мощности при
использовании бескривошипно-шатунного преобразующего механизма, даже при увеличении ширины двигателя следует ожидать увеличения объемной мощности в
1 

1,35S  2,3 +

2λ 

раз.
D + 1,275S
В таблице приведены габаритные и удельные мощностные показатели для судовых
малооборотных крейцкопфных двигателей традиционной конструкции [6] производства
ЗАО УК «БМЗ», а также аналогичных им, но с применением БКШМ. Параметры двигателей с применением бескривошипно-шатунного механизма обозначены индексом 1 и являются расчетными. Параметры i, S, D, λ, N ц для двигателей с кривошипно-шатунным механизмом приняты по конструкторской документации.
Анализ табличных данных показывает, что для рассмотренных судовых малообоD
ротных двигателей с D = 0,26...0,67 м, S = 0,98...2,4 м,
= 0,25...0,4 , λ ≈ 0,3...0,5 приS
менение БКШМ в качестве преобразующего механизма улучшает полезные габаритные и
удельные мощностные показатели следующим образом:
- длина уменьшается примерно в 2 раза в результате установки двух поршней в одном цилиндре;
- ширина увеличивается в 1,525...1,675 раза из-за необходимости установки двух
зубчатых секторов;
- высота уменьшается в 1,98...1,65 раза в связи с отсутствием штоков поршней и
шатунов;
- полезная площадь, занимаемая двигателем, уменьшается в 1,31...1,19 раза в результате изменения размеров;
- полезный объем двигателя уменьшается в 2,58…2,12 раза;
- с учетом увеличения цилиндровой мощности в 1,3 раза удельная мощность, приходящаяся на единицу площади и на единицу объема увеличивается в 1,61...1,78 и
2,94...3,07 раза соответственно.
N Vп1 =
34
0,334
0,375
0,4167
0,4151
0,4154
0,4356
0,4359
0,4876
0,4878
6ДКРН 45/120
(ДБ-27)
6ДКРН 35/105
(ДБ-51)
6ДКРН 42/136
(ДБ-54)
6ДКРН 60/195
(ДБ-56)
6ДКРН 26/98
(ДБ-57)
6ДКРН 60/229
(ДБ-58)
6ДКРН 50/200
(ДБ-62)
6ДКРН 60/240
(ДБ-65)
λ
6ДКРН 67/170
(ДБ-26)
Обозначение по
ГОСТ
(заводское обозначение)
35
1836
1430
1670
400
1920
995
559
660
1450
N ц,
кВт
6,48
5,4
6,48
2,81
6,48
4,54
3,78
4,86
7,24
Lп,
м
2,40
2,00
2,29
0,98
1,92
1,36
1,05
1,20
1,70
Вп,
м
7,98
6,65
7,89
3,38
6,73
4,77
3,68
4,36
6,46
Нп,
м
15,55
10,80
14,84
2,75
12,44
6,17
3,97
5,83
12,30
F п , м2
124,11
71,83
117,14
9,30
83,69
29,40
14,59
25,43
79,40
V п , м3
Кривошипно-шатунный преобразующий механизм
708,33
794,44
675,24
872,14
925,93
967,75
845,05
679,01
707,25
N Fп ,
кВт/м2
88,76
119,45
85,54
258,12
137,64
203,05
229,95
155,74
109,57
N Vп ,
кВт/м3
2478,60
1930,50
2254,50
540,00
2592,00
1343,25
754,65
891,00
1957,50
N ц1 ,
кВт
3,24
2,70
3,24
1,40
3,24
2,27
1,89
2,43
3,62
L п1 ,
м
3,66
3,05
3,52
1,51
3,05
2,15
1,69
1,98
2,84
В п1 ,
м
4,80
4,00
4,58
1,96
3,84
2,72
2,10
2,40
3,40
Н п1 ,
м
11,86
8,24
11,40
2,12
9,88
4,89
3,19
4,81
10,27
F п1 ,
м2
56,92
32,94
52,23
4,15
37,92
13,29
6,70
11,55
34,90
V п1 ,
м3
1254,10
1406,56
1186,16
1528,78
1574,80
1649,75
1418,63
1111,11
1144,06
N Fп1 ,
кВт/м2
Бескривошипно-шатунный преобразующий механизм
261,27
351,64
258,99
779,99
410,10
606,53
675,54
462,96
336,49
N Vп1 ,
кВт/м3
Таблица
Габаритные и удельные мощностные показатели для выполненных судовых малооборотных крейцкопфных двигателей традиционной
конструкции производства ЗАО УК «БМЗ» и аналогичных им с применением БКШМ
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
Таким образом, применение БКШМ позволяет уменьшить полезные габариты двигателя при одновременном увеличении удельных мощностных показателей. Исходя из
этих преимуществ, можно сказать, что БКШМ является перспективным преобразующим
механизмом для судовых малооборотных двигателей внутреннего сгорания.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Пат. 2151894 РФ: F02B75/32.
2. Иващенко, Н.А. Принцип работы и основные преимущества бескривошипно-шатунного двигателя внутреннего сгорания/ Н.А.Иващенко, Ю.А.Пахомов, С.А.Киселев// Вестник БГТУ. – 2005. – №4. – С. 77-81.
3. Киселев, С.А. Некоторые пути повышения технико-экономических параметров дизелей/ С.А. Киселев,
Ю.А.Пахомов/ Тез. докл. 57-й науч. конф. профессорско-преподават. состава. – Брянск: БГТУ, 2005. – С.
193-194.
4. Иващенко, Н.А. Повышение технико-экономических параметров двигателей внутреннего сгорания на
этапе проектирования/ Н.А.Иващенко, Ю.А.Пахомов, С.А. Киселев/ Материалы 5-й междунар. науч.техн. конф. «Обеспечение и повышение качества машин на этапах их жизненного цикла». – Брянск:
БГТУ, 2005. – С. 7-8.
5. Вырубов, Д.Н.. Двигатели внутреннего сгорания: Конструирование и расчет на прочность поршневых и
комбинированных двигателей/Д.Н.Вырубов, С.И.Ефимов, Н.А.Иващенко [и др.]. – 4-е изд., перераб. и
доп. - М.: Машиностроение, 1985. - 384 с.
6. Коробков, Ю.П. Малооборотные дизели для судов речного и смешанного плавания/Ю.П.Коробков,
Е.С.Васюков//Двигатель. – 2000. – №4(10). – С. 14-15.
Материал поступил в редколлегию 27.03.06.
36
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
УДК 621.438
Р.В. Кузьмичев, М.В. Скороход, А.А. Аронов
ВОЗМОЖНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ МОНАРНЫХ ПАРОГАЗОВЫХ
УСТАНОВОК В СИСТЕМЕ РАО «ЕЭС РОССИИ»
Рассматривается вопрос о возможности применения монарных парогазовых установок в качестве пиковых, полупиковых и базовых энергоблоков на электростанциях России.
Графики потребления электроэнергии (суточные и сезонные) характеризуются значительной неравномерностью. Для покрытия пиковых нагрузок энергосистемы необходимы резервные мощности, к которым предъявляются следующие требования: маневренность, мобильность, быстрый пуск, приемистость, сравнительно невысокая стоимость и
экономическая целесообразность. Этим требованиям в полной мере отвечают газотурбинные установки (ГТУ).
Убедительным доказательством эффективности использования ГТУ в энергетике является коэффициент использования тепла топлива, значение которого для комбинированных тепловых схем ГТУ с утилизацией тепла уходящих газов может превышать в усложненных вариантах тепловых схем 90 %, что абсолютно недостижимо при использовании
других установок с тепловыми двигателями. Так, средняя величина удельного расхода условного топлива на ТЭЦ России, по данным РАО «ЕЭС России», составляет
г
b = 336,9 у.т. при КПД ηе = 36,3 %, а на применяющихся в мировой практике блочных
кВт ⋅ ч
газотурбинных электростанциях с комбинированными тепловыми схемами (БГТЭС) эта
величина составляет b = 144,0 г у.т. при КПД ηе = 85 %, т.е. разница в значениях составляет
∆b =
192,9
г у .т.
кВт ⋅ ч
кВт ⋅ ч
и ∆ηе =
48, 7 %. На сегодняшний день в мире не существует более эффек-
тивных энерготехнологий, обладающих таким же уровнем экономии ресурсов.
В себестоимости электроэнергии и тепла доля затрат на топливо превышает 65 %.
Чем выше стоимость топлива, тем более выгодно применять БГТЭС. Моральное и физическое старение действующих энергообъектов только усугубляет ситуацию.
Параллельно с энергосбережением при применении БГТЭС улучшаются экологические показатели производства электроэнергии: существенно уменьшаются выбросы токсичных веществ с уходящими газами и соответственно снижается уровень загрязнения
окружающей среды.
Выпускаемые в настоящее время газотурбинные установки для электростанций
мощностью 10…100 МВт (преимущественно блочно–контейнерного типа) способны вырабатывать тепло и энергию, необходимые городам, районам, поселкам и промышленным
предприятиям. Работать они могут как автономно, так и параллельно с другими источниками питания или в централизованной энергосистеме в широком диапазоне режимов нагрузок (базовом, полупиковом, пиковом).
Как показывает опыт США, где ГТУ широко и успешно используются в энергетике
на протяжении уже многих десятилетий, основными потребителями энергии, вырабатываемой ГТУ, являются коммунальные службы, на долю которых приходится в настоящее
время 70 % общего объема продаж энергоресурсов в этой стране.
Опыт эксплуатации ГТУ блочно–контейнерного и других типов, применяемых в
энергетике, показал, что газотурбинные установки для электростанций обладают следующими несомненными преимуществами:
- высокая надежность: показатель наработки до капитального ремонта составляет
25–30 тыс. ч.;
37
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
- ресурс основных узлов до 100 – 150 тыс. ч.;
- общий КПД до 85 % и выше достигается не только за счет высокого КПД самой
ГТУ (до 50 %), но и за счет утилизации тепла отработавших газов;
- экономичность установок, короткий срок окупаемости (не более 3 лет), небольшой
срок строительства;
- коэффициент технической готовности достигает 0,99;
- автоматическая система управления и широкая диагностика технического состояния, простота в управлении, минимальная численность обслуживающего персонала;
- высокие экологические показатели: удельные выбросы NO x в пределах 50…100
мг/нм3, СО – не более 150 мг/нм3 и уровень шума не более 80 мг/нм3.
Следует отметить, что получение общего КПД ГТУ на уровне 93 % возможно лишь в
случае комбинированного способа утилизации тепла отработавших газов (регенерация
совместно с вводом пара в камеру сгорания, теплофикация, выращивание водорослей,
сушка древесины и др.), что чрезмерно усложняет установку, а в ряде случаев просто неосуществимо (БГТЭС, расположенные в труднодоступных и северных районах России).
Поэтому необходимо выбрать оптимальный вариант тепловой схемы ГТУ, который может
быть осуществлен в системе РАО «ЕЭС России» в любом регионе страны.
Наиболее эффективным способом повышения экономичности газотурбинных установок является утилизация тепла отработавших газов ГТУ, в связи с чем в мировом газотурбостроении различные способы утилизации получили широкое распространение. Температура газов, покидающих газовую турбину, колеблется в пределах 450…550 0С в зависимости от принятой схемы ГТУ и начальных параметров рабочего тела, что открывает
широчайшие возможности использования тепла отработавших газов и соответственно существенно повышает показатели экономичности ГТУ. В настоящее время четко определились четыре основных способа использования тепла отработавших газов: регенерация,
теплофикация и горячее водоснабжение, парогазовые бинарные установки, ввод горячей
воды или пара в камеру сгорания (контактные или форсированные ГТУ или монарные парогазовые установки – МПГУ).
Регенеративные и бинарные парогазовые установки по сравнению с простейшим вариантом ГТУ обеспечивают приблизительно одинаковое повышение коэффициента полезного действия установки - на 10…12 % (абсолютных). Однако дополнительные затраты
в случае бинарных ПГУ в 1,5 раза выше, чем для регенеративных установок. Кроме того,
бинарные ПГУ громоздки, немобильны, паротурбинная часть неавтономна, и возможны
проблемы с использованием полученной дополнительной энергии.
Выполнение ГТУ с теплофикацией возможно лишь при наличии потребителей тепловой энергии. В этом случае общий КПД использования тепла топлива, сжигаемого в камерах сгорания ГТУ, может достигать 85 % при круглогодичной эксплуатации.
Наиболее экономичным и перспективным вариантом утилизации тепла отработавших газов являются контактные или форсированные установки, которые в настоящее время принято называть монарными парогазовыми установками [2, 3]. В них пар (или горячая
вода), полученный в теплообменнике (котле-утилизаторе) и нагретый обычно до температуры воздуха, поступающего из компрессора, вводится в тракт высокого давления, например в камеру сгорания или камеру смешения за КС. При этом каждый процент (в долях от
расхода воздуха через цикловой компрессор) вводимого пара (или воды) в КС обеспечивает повышение КПД ГТУ приблизительно на 1 %, а мощности - на 3 %. Стоимость дополнительного оборудования в этом варианте ГТУ при вводе пара (воды) до 10 % от расхода воздуха через цикловой компрессор составляет не более 30 % от стоимости ГТУ.
В утилизационном теплообменнике можно получить большее количество горячей
воды, чем требуется для ввода в камеру сгорания ГТУ. Избыток горячей воды может быть
использован в имеющемся тепловом потребителе (частичная теплофикация). Кроме того,
38
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
ввод пара в КС установки существенно снижает эмиссию окислов азота NO x - основной
составляющей вредных выбросов с отработавшими газами ГТУ.
Монарные установки в настоящее время все больше применяются, поскольку они
при сравнительно малых дополнительных затратах обеспечивают значительное повышение мощности и КПД и улучшают экологическую обстановку в районе объекта [3].
Работающие («STJG», США) и отрабатываемые («Водолей», Россия, Украина) монарные установки выполнены по простым тепловым схемам («STJG») или с конденсацией
отработавших газов («Водолей») с последующим накоплением конденсата в емкостях [3].
Однако значение температуры отработавших газов на выходе ГТУ (порядка 450550 °С) позволяет использовать для монарных установок различные высокоэкономичные
комбинированные варианты тепловых схем: регенерацию, получение пара (воды) для ввода в КС совместно с теплофикацией и другие варианты, предусматривающие комплексное
использование тепла отработавших газов до снижения их температуры ниже100 °С.
С учетом изложенного можно предложить следующие усложненные варианты тепловых схем монарных установок: монарная с регенерацией; монарная с теплофикацией;
монарная с регенерацией и теплофикацией.
В работе [5] показано, что максимальной эффективностью обладает комбинированная тепловая схема МПГУ с регенерацией и теплофикацией (ηе = 0,81 при полугодичной
работе с теплофикацией). Однако подобные сложные комбинированные монарные установки требуют значительного времени и затрат на их освоение. Поэтому на первом этапе
целесообразно использовать упрощенные схемы монарных установок типа «Водолей» и
«STJG» с вводом в КС горячей воды (пара) не более 20 % от расхода воздуха через компрессор. Такие схемы уже находят применение, поскольку они при сравнительно малых
дополнительных затратах обеспечивают высокие значения КПД и улучшают экологическую обстановку в районе объекта.
Учитывая необходимость замены на ТЭЦ и ГРЭС РАО «ЕЭС России» большого количества старых, маломощных, низкоэкономичных, неоднократно отслуживших свой срок
паротурбинных установок ПТУ на новые, высокоэкономичные, мобильные, достаточно
дешевые теплоэнергетические установки, целесообразно остановить выбор на МПГУ с
теплофикацией. Такие установки обеспечивают достаточно высокие значения КПД
(ηе = 0, 71 при ε = 0,58 ) при приблизительно одинаковой относительной стоимости с установками «Водолей» и «STJG».
Наличие на ТЭЦ и ГРЭС систем водоподготовки (химводоочистки) является положительным моментом при замене ПТУ на МПГУ, так как эти установки могут быть гармонично использованы в системах теплофикации и ввода подготовленной воды в камеры
сгорания МПГУ (без дополнительных затрат на их установку).
Предлагаемая принципиальная тепловая схема монарной парогазовой установки с
теплофикацией представлена на рис. 1. В ней предусмотрена установка типового котлаутилизатора (КУ) секционного типа с двумя ступенями подогрева воды: теплофикационной (бойлерной) и пароперегрева (получения пара для последующего его ввода в КС) с
системой тонкой очистки воды (ФТО). За котлом-утилизатором предусмотрена установка
аппарата воздушного охлаждения отработавших газов (АВО или воздушный конденсатор)
с целью получения технического дистиллата с последующим накоплением его в резервуаре питательной воды (РВП) и (при необходимости) использования для водоиспарительного охлаждения (ВИО) циклового воздуха ГТУ в жаркое время года. Температура пара, подаваемого в камеру сгорания установки, обычно равна температуре воздуха, поступающего из компрессора (или может быть выше).
39
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
Рис. 1. Тепловая схема монарной установки с теплофикацией:
КВОУ – комплексная воздухоочистительная установка; ВИО – воздухо-испарительное
охлаждение; ПУ – пусковое устройство; К – компрессор; КС – камера сгорания; ТВД –
турбина высокого давления; ТНД – турбина низкого давления (силовая); КУ – котелутилизатор; Г – генератор электрического тока; РЕ – расходная емкость; ФТО – фильтр
тонкой очистки; ПН – питательный насос; ТП – тепловой потребитель; РВП – резервуар
питательной воды; ХВО – химводоочистка
КС;
Монарная парогазовая установка может работать в широком диапазоне режимов:
- как простейшая ГТУ при отключенной системе теплофикации и подачи пара в
- как монарная парогазовая установка с вводом пара в КС при отключенной системе теплофикации;
- как газотурбинная установка без ввода пара в КС, но с включенной системой теплофикации;
- как монарная парогазовая установка с вводом пара в КС и включенной системой
теплофикации.
Во всех указанных вариантах установка может использоваться как базовая, полупиковая или пиковая.
При вводе пара в КС ГТУ преобразуется в монарную парогазовую установку, рабочее тело в которой представляет собой смесь воздуха, продуктов сгорания (СО 2 +Н 2 О) и
паров воды. При этом мощность, затрачиваемая на привод циклового компрессора ГТУ,
40
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
практически остается неизменной, т.е. компрессор подает в КС установки то же количество воздуха, что и без ввода пара в КС.
Прирост мощности и теплового перепада энтальпий при вводе пара в КС полностью приходится на силовую турбину, что приводит, наряду с увеличением КПД установки, к повышению коэффициентов полезной работы φ и полезной мощности N e . На рис. 2
представлены изменения расчетных технико-экономических параметров установки для
рассмотренного варианта ГТУ в зависимости от количества вводимого в КС пара Gn . При
принятом значении Gn = 0,15 по сравнению с базовыми величинами параметров КПД ηе
увеличивается на 11 %, φ - на 11 % и полезная мощность N e - в два раза. При этом габариты турбины - как компрессорной, так и силовой - остаются неизменными, т.е. при вводе
пара в КС турбина при прежних размерах проточной части развивает значительно более
высокую мощность.
Рис. 2. Изменение расчетных технико-экономических параметров МПГУ
в зависимости от количества вводимого в КС пара
Расчеты показывают, что кинематика потока при вводе пара в проточную часть
турбины претерпевает незначительные изменения, т.е. треугольники скоростей близки к
подобным, и потери энергии в проточной части турбины практически не меняются. Прочностные характеристики турбины требуют проверки, что приводит на практике к использованию для лопаточного аппарата и дисков силовой турбины более прочных материалов.
Включение теплофикационной системы на работу самой установки влияет весьма
слабо (только за счет некоторого увеличения сопротивления выходного тракта ГТУ). При
этом φ и N e останутся неизменными, а увеличится только общий КПД ηе благодаря более
полной утилизации тепла отработавших газов.
Переход на монарный вариант работы ГТУ - как с включенной системой теплофикации, так и без нее - дает значительную экономию удельного расхода топлива по сравнению с ТЭЦ с ПТУ. Так, работа ГТУ с включенной системой теплофикации (без ввода пара
(при КПД ГТУ
в КС) дает удельный расход условного топлива b = 204,0 г у.т.
кВт ⋅ ч
41
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
ηе = 0, 6 в базовом варианте и ηе = 0,33 ). Если ГТУ работает с включенной подачей пара в
КС и теплофикацией, то общий КПД достигает значения ηе = 0, 71 , а удельный расход условного топлива составляет b = 172,5
г у .т.
кВт ⋅ ч
при продолжительности отопительного
7
= 0,58 .
12
С ориентацией на средний удельный расход условного топлива на ТЭЦ с ПТУ
г
b = 336,9 у.т. (по данным РАО «ЕЭС России») переход с ПТУ на ГТУ может дать
сезона семь месяцев, =
ε
кВт ⋅ ч
следующие значения стоимости сэкономленного условного топлива на одну установку
мощностью N e =50 МВт за отопительный сезон ε = 0,58 (в год):
- вариант ГТУ с теплофикацией- С=166 млн руб.;
- вариант ГТУ с теплофикацией и вводом пара в КС- С=206 млн руб.
В расчетах принято: мощность установки N e =50 МВт; продолжительность отопительного сезона К = 5000 , ε = 0,58 ; стоимость тонны условного топлива С = 5000 руб.;
параметры базовой ГТУ: Т 1 = 1343 К, π = 12,8 , N e = 25 МВт, ηе = 0,33 , Gn = 0,15 .
Таким образом, перевод ТЭЦ и ГРЭС РАО «ЕЭС России» с паротурбинных на газотурбинные установки обеспечит значительное повышение технико-экономических показателей, большую экономию топлива, возможность работы в широком диапазоне режимов, быстрый пуск, высокую надежность энергосистемы и улучшение экологической обстановки в районе объекта при сравнительно невысоких затратах, в том числе и времени,
на переоборудование ТЭЦ и ГРЭС и малых сроках окупаемости.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.
2.
3.
4.
5.
Арсеньев, Л.В. Комбинированные установки с газовыми турбинами/ Л.В. Арсеньев, В.Г. Тырышкин. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1982.-247 с.
Дикий, Н.А. Судовые газотурбинные установки/ Н.А. Дикий. – Л.: Судостроение, 1978.-265 с.
Макар, Р.М. Повышение эффективности работы газотурбинных ГПА/Р.М. Макар., Б.И. Шелковский,
Б.И. Чабанов, Н.А. Дикий, В.И. Романов // Газовая промышленность.- 1997. - №6.-С. 40-43.
Кузьмичев, Р.В. О повышении экономичности газотурбинных установок /Р.В. Кузьмичев, А.В. Осипов
// Физические процессы и явления, происходящие в теплоэнергетических установках/ под ред. В.Т. Буглаева. – Брянск, 1997. -С.76-80.
Кузьмичев, Р.В. Монарные ГТУ, аналитический анализ тепловых схем / Р.В. Кузьмичев // Вестник
БГТУ. – 2004.- №3.-С. 95-99.
Материал поступил в редколлегию 19.09.06.
42
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ
Кузьмичев Рюрик Владимирович
241012 г. Брянск, 12, пер. Курский, дом 1, телефоны: служ.: 66-64-83; 51-84-80;
Дом.: 56-41-80.
Место работы: Брянский государственный технический университет, доцент кафедры «Турбины и теплоэнергетика»; по совместительству проректор по учебной и научной
работе.
Канд. Техн. Наук, доцент; член-корреспондент РАЕН и АПЭ; Почетный работник газовой промышленности РФ.
Скороход Марина Витальевна
241035 г. Брянск, 35, ул. Бурова 2б, кв. 15, телефон: 51-46-55
Место работы: студентка 5 курса Брянского государственного технического университета, кафедра «Турбины и телоэнергетика».
Аронов Андрей Андреевич
241035 г.Брянск, 35, ул. Комсомольская, 7, кв. 27. телефоны: служ. 51-84-80, дом. 5133-96
Место работы: Брянский государственный технический университет, лаборант кафедры «Турбины и телоэнергетика» студент 3 курса.
43
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
Р.В. Кузьмичев, М.В. Скороход, А.А. Аронов
Возможность применения монарных парогазовых установок в системе РАО
«ЕЭС» России
Рассматривается вопрос о возможности применения монарных парогазовых установок в качестве пиковых, полупиковых и базовых энергоблоков на электростанциях России.
R.V.Kuzmichev, M.V. Skorohod, A.A. Aronov
About expediency of main steamgas units use in system of Russian Open Society
"UNITED ENERGY COMMUNITY"
In this article is considered the question of an opportunity of main steamgas units application as peak, halfpeak and base power units on power stations of Russia.
44
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
Рецензия
на статью Кузьмичева Р.В., Скороход М.В., Аронова А.А.
«Возможность применения монарных парогазовых установок в системе РАО
«ЕЭС России»
В статье Кузьмичева Р.В., Скороход М.В. и Аронова А.А. рассматривается актуальнейший вопрос об использовании монарных парогазовых установок в качестве энергоблоков различного назначения для электростанций России.
В работе делается вывод о необходимости замены старых низкоэкономичных паротурбинных установок на высокоэкономичные и недорогие монарные парогазовые установки и предлагается оптимизированнный для энергетики России вариант тепловой схемы
таких установок.
Работа оформлена в соответствии с замечаниями и существующими требованиями и
рекомендуется к опубликованию в «Вестнике БГТУ».
В.Т. Буглаев
Зав. кафедрой «Т и ТЭ»
заслуженный деятель науки
и техники РФ, проф., д.т.н.
45
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
46
46
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
УДК 621.333.025
Г.А. Федяева, В.Н. Федяев
ВЛИЯНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ТРАНЗИСТОРАХ IGBT
НА УДАРНЫЕ НАГРУЗКИ В АСИНХРОННОМ ТЯГОВОМ ПРИВОДЕ
ПРИ АВАРИЙНЫХ И НЕСТАЦИОНАРНЫХ РЕЖИМАХ
Выполнено компьютерное моделирование асинхронного тягового привода с применением наиболее
точных моделей транзисторов. Показано влияние внутренних свойств транзисторов IGBT на максимальные
динамические нагрузки электропривода тепловоза при аварийных и нестационарных режимах. Дана количественная оценка снижения динамических нагрузок.
Широкое применение в асинхронных тяговых электроприводах новых локомотивов
находят автономные инверторы напряжения (АИН) на транзисторах IGBT. При математическом моделировании электропривода транзисторы часто заменяют идеальными ключами с малым сопротивлением в открытом состоянии, большим сопротивлением в закрытом
состоянии и мгновенно переключающимися из одного состояния в другое [1,2].
Такая замена справедлива при расчете
большинства процессов в электроприводе, I, A
однако не всегда подходит при моделировании аварийных и нестационарных режимов.
Это связано с особенностями внутренней
структуры IGBT-транзистора. В отличие от
тиристора в характеристиках IGBT [2] явно
виден участок насыщения (рис. 1), на котором ток транзистора ограничен (до наступления режима теплового пробоя). Это явление
весьма важно, поскольку при аварийном открытом состоянии силовых ключей катодной
и анодной групп одноименной фазы АИН оно
может ограничить бросок тока в фазах асинU, В
хронного тягового двигателя (АТД) и ударРис.
1.
Выходная
вольтамперная
характеный электромагнитный момент, который в
ристика
транзистора
CM600HA-28H
случае сквозного короткого замыкания в ин(VGE = 7 – 20 В)
верторе через пробитые IGBT достиг бы 4 - 6
номинальных значений [3, 4].
Чтобы проиллюстрировать эффект ограничения тока, рассмотрим процессы, происходящие в цепи, изображенной на рис. 2.
Возьмем из библиотеки программного комплекса ORCAD [5] модель транзистора
CM600HA-28H фирмы Mitsubishi, максимально учитывающую внутренние процессы в
приборе, со следующими номинальными данными: V ces = 1400В, I c = 600А. При моделировании напряжение источника питания Ec линейно нарастает. Ток резистора R1, подключенного непосредственно к источнику питания, увеличивается пропорционально напряжению (рис. 3). Ток резистора R2, включенноРис. 2. Схема электрической цепи с транго через транзистор, нарастает до значения
зистором CM600HA-28H при линейном нарастока насыщения. На рис. 3 явно видно огратании напряжения источника питания EC
43
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
ничение тока, протекающего через ветвь схемы, содержащую транзистор.
Для
исследования
I,кА
аварийных и нестационарных режимов в асинхрон6
ном тяговом приводе (АТП)
1
тепловоза с учетом динами4
ческих процессов в IGBT
2
была составлена модель в
системе ORCAD 10.5, ко2
торая включает следующие
элементы силовой цепи
(рис. 4): синхронный гене20
40
60
80
100
120 140
160
180
t,мс
0
ратор, представленный исРис. 3. Результаты моделирования электрической цепи с транзистоточником трехфазного наром CM600HA-28H: 1 - ток через резистор R1; 2 – ток через транзипряжения с регулируемыми
стор
фазными эдс (E Ga , E Gb , E Gc )
и заданными внутренними активными сопротивлениями (R G ) и индуктивностями (L G );
трехфазный мостовой выпрямитель; индуктивный фильтр Ld − R d ; АИН на IGBTтранзисторах VT1–VT6; емкостный фильтр C ф с сопротивлением потерь R ф , последовательно с которым условно включена эквивалентная индуктивность токоограничивающих
реакторов и соединительных проводов Lэ; цепь реостатного торможения с сопротивлением Rн, включаемую через транзистор VT7, и асинхронный двигатель АТД.
Ld
Rd
VD1 VD3 VD5
ЕGa
LG
RG
ЕGb
LG
RG
ЕGc
LG
RG
VT7
VT1
VT3
VT5
VT2
VT4
VT6
Lэ
Cф
VD2 VD4 VD6
Rн
Rс
АТД
Рис. 4. Схема силовой электрической части АТП с АИН
В качестве тягового двигателя взят установленный на маневровом тепловозе ТЭМ
21 двигатель ДАТ305, имеющий следующие номинальные данные: Р н = 305 кВт, f н =
16,3 Гц, U фн = 390 В, М н = 9316 Н⋅м, I н = 327 А (параметры Т-образной схемы замещения:
R s = 0,068 Ом, Lσs = 0,71 мГн, L µ = 24 мГн, R r ‫ = ׀‬0,051 Ом, L σr ‫ = ׀‬0,57 мГн). В качестве
силового ключа выбран рассмотренный ранее транзистор CM600HA-28H.
В моделируемой силовой схеме асинхронного тягового привода (рис. 4) динамические процессы в АТД рассчитываются на основе уравнений трехфазной обобщенной машины [6].
Напряжение на выходе АИН формируется системой управления по закону
U/f = const с обратной связью по скорости локомотива и заданным абсолютным скольжением, причем частота напряжения регулируется инвертором, а амплитуда – источником
R
R
R
R
R
R
R
R
R
R
R
R
R
R
44
RPP
R
RP P
R
R
R
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
питания. Закон управления транзисторами АИН - 180-градусный. Сигналы управления
IGBT формируются таким образом, чтобы в нормальном режиме через 3 - 5 мкс после выключения одного из транзисторов фазы АИН включался другой. Это позволяет избежать
возникновения сквозных токов.
Для моделирования нестационарных режимов необходимо дополнить модель электрической части уравнениями механической подсистемы. Причем в среде ORCAD механические величины, такие как электромагнитный момент и скорость, моделируются равными им по величине электрическими сигналами: напряжением и током соответственно.
Упрощенная расчетная схема механической подсистемы, составленная для одной оси локомотива, принята двухмассовой. В первую массу включены следующие элементы: ротор,
редуктор и колесная пара, – во вторую – локомотив и поезд. Учитываются только угловые
колебания в продольной вертикальной плоскости по отношению к оси пути. Тяговое усилие от колес передается через контакт «колесо-рельс» на локомотив.
Сила тяги и тяговый момент определяются через сцепной вес и коэффициент сцепления. На скорость ротора АТД, определяющую динамические нагрузки в нормальных и
нестационарных режимах, влияет скорость продольного проскальзывания колеса относительно рельса. Ввиду сложности физических процессов в контакте «колесо – рельс» современная теория не дает возможности получить полную характеристику сцепления. В
отечественной практике наибольшее признание получили результаты экспериментальных
исследований Н.Н. Меншутина, согласно которым можно представить связь между коэффициентом сцепления, выраженным в относительных единицах,
К = ψ/ψ 0 ,
(1)
и скоростью проскальзывания колеса в продольном направлении, выраженной в процентах,
Vск % =
Vк − Vп
100% ,
Vп
(2)
в виде нелинейной зависимости (характеристики сцепления). Причем вид этой характеристики, задаваемый таблично, при моделировании может варьироваться в зависимости от
состояния рельсов, например для сухих рельсов вводится характеристика с явно выраженным, а для влажных – с неявно выраженным максимумом.
В уравнениях (1), (2) ψ - коэффициент сцепления (КС) колеса с рельсом; ψ 0 – потенциальный коэффициент сцепления; V к – линейная скорость колеса.
Коэффициент сцепления определяется через потенциальный коэффициент сцепления по формуле Ψ = КΨ 0 . Зная КС, находим силу тяги ведущей оси тележки
F т = П сц Ψ
и тяговый момент, равный моменту сил сопротивления в контакте «колесо – рельс»,
М т = П сц Ψ(D к /2),
где П сц - сцепной вес локомотива.
Потенциальный коэффициент сцепления Ψ 0 зависит от состояния контактных поверхностей, скорости движения и других факторов. Значения Ψ 0 в зависимости от скорости движения задаются таблично с интерполяцией в промежуточных точках. Для моделирования влияния остальных факторов (наезд на масляное пятно, подсыпка песка) Ψ 0
можно варьировать.
Моделирование электромеханических процессов при ухудшении условий сцепления показывает, что буксование не переходит в разносное, но наблюдаются колебания.
Это обусловлено жесткостью естественных механических характеристик АТД, формируемых при срыве сцепления системой управления. Амплитуды токов IGBT при этом увеличиваются кратковременно, не превышая 650 А, и транзисторы работают на линейном
45
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
участке выходной характеристики (рис. 1) аналогично идеальным ключам и не попадают в
зону насыщения.
Насыщение IGBT наблюдается при моделировании аварийного режима опрокидывания инвертора (одновременного открытого состояния транзисторов анодной и катодной
групп одноименной фазы). Вследствие насыщения токи в стойках IGBT ограничиваются,
и токи фаз АТД превышают амплитуду номинального режима не более чем в 1,5 раза,
тормозной момент на валу двигателя составляет 1,4 номинального (рис. 5). Разумеется,
такой режим возможен только при повышенном теплоотводе, исключающем тепловой
пробой транзисторов. Если использовать в модели вместо транзисторов IGBT идеальные
ключи, приняв сопротивление ключа в открытом состоянии равным 0,01 Ом, в закрытом –
106 Ом, то при такой же аварии ударные токи превышают номинальные в 3,7 раза, ударный тормозной момент составляет 4,8 номинального значения (рис. 6).
M, кН
10
5
0
-5
-10
-15
9,05
9,1
9,15
9,2
9,25
9,3
9,35
9,4
t, с
9,45
I,,кА
IA
IC
IB
0,5
0
-0,5
-1
9,05
9,1
9,15
9,2
9,25
9,3
9,35
9,4
9,45
t, с
Рис. 5. Результаты моделирования динамических процессов в АТП при опрокидывании АИН на
транзисторах CM600HA-28H
46
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
M, кН
0
-20
-40
-60
9,05
9,1
9,15
9,2
9,25
9,3
9,35
I, кА
9,4
9,45
t, с
IA
2
1
0
-1
IB
-2
-3
9,05
9,1
9,15
9,2
9,25
9,3
9,35
9,4
9,45
t, с
Рис. 6. Результаты моделирования динамических процессов в АТП при опрокидывании АИН на
идеальных ключах
В результате анализа аварийных и нестационарных режимов в тяговом приводе тепловоза с учетом свойств IGBT:
1. Разработана модель асинхронного тягового привода тепловоза в системе
ORCAD 10.5, позволяющая выполнять расчет аварийных и нестационарных режимов работы привода.
2. Установлено, что при срыве сцепления IGBT работают аналогично идеальным
ключам, но при опрокидывании инвертора IGBT-транзисторы до наступления режима теплового пробоя ограничивают сквозные токи в АИН и токи фаз двигателя, что при отсутствии теплового пробоя приводит к снижению ударного электромагнитного момента в 3,5
раза.
47
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Бахвалов, Ю.А. Моделирование электромеханической системы электровоза с асинхронным тяговым приводом/ Ю.А. Бахвалов, А.А. Зарифьян; под ред. Е.М. Плохова. - М.: Транспорт, 2001.-286 с.
2. http://www.mitsubishichips.com
3. Ротанов, Н.А. Электроподвижной состав с асинхронными тяговыми двигателями/ под ред. Н.А. Ротанова.
- М.: Транспорт, 1991. – 336 с.
4. Михальченко, Г.С. Моделирование переходных режимов в асинхронном тяговом приводе локомотивов/
Г.С. Михальченко, Г.А. Федяева, А.И. Власов //Вестник ВНИИЖТ. – 2003.- № 4. – С. 42-47.
5. Разевиг, В.Д. Система проектирования OrCAD 9.2/ Д.В. Разевиг. – М.: Солон-Р, 2003.-528 с.
6. Копылов, И.П. Математическое моделирование электрических машин/ И.П. Копылов. - М.: Высш. шк.,
2001. - 327 с.
Материал поступил в редколлегию 17.02.06.
48
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
УДК 621.43
И.В. Симуков
РОТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ:
РЕАЛЬНОСТЬ И ПЕРСПЕКТИВЫ
Рассмотрена конструкция нового роторного двигателя внутреннего сгорания, отличительные особенности которой (статор в форме окружности, двухвершинный ротор с радиальными уплотняющими элементами с увеличенной площадью рабочей поверхности) позволяют снизить токсичность, повысить КПД, экономичность, надежность и долговечность агрегата в целом.
Двигатель внутреннего сгорания (ДВС), находясь под пристальным вниманием ученых, конструкторов и обычных людей уже более двухсот лет, становится неотъемлемой
частью в производственной и повседневной деятельности человека. Потребность в ДВС
заставляет думать о его модернизации, совершенствовании, создании альтернативных источников механической энергии.
Достойной альтернативой традиционным поршневым двигателям внутреннего сгорания, достигшим, по мнению многих специалистов, предела своего развития, являются
рото-поршневые двигатели (РПД), например РПД Ванкеля (рис. 1а).
В РПД Ванкеля ротор совершает планетарное движение в статоре эпитрохоидной
формы, образуя изменяющиеся объемы рабочих камер. Таким образом, в двигателе появляется возможность избавиться от необходимости преобразования поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала [2].
Благодаря конструктивным особенностям ротопоршневой двигатель имеет следующие преимущества перед поршневыми ДВС:
• меньшее на 35…40 % число деталей;
• меньшие в 1,5...2 раза габаритные размеры;
• масса движущихся частей в РПД гораздо меньше, чем в аналогичных по мощности «нормальных» поршневых двигателях, ведь в нем отсутствуют коленчатый вал, шатуны, газораспределительный механизм;
• низкий уровень вибраций (РПД полностью механически уравновешен, что позволяет повысить комфортность легких транспортных средств типа микроавтомобилей, мотокаров и юникаров);
• отличные динамические характеристики.
Наряду с достоинствами РПД Ванкеля имеет и недостатки:
• эпитрохоидная форма статора;
• пластинчатые радиальные уплотнения в вершинах роторов;
• смешивание свежей рабочей смеси с отработанными газами и утечки в выпускной канал.
Сегодня идея РПД Ванкеля получила мировое признание, не реализовав в полном
объеме своих возможностей, но определив направления для дальнейших творческих поисков оригинальных инженерных решений.
Одним из таких решений является роторный двигатель внутреннего сгорания [1] с
вращающимся двухвершинным ротором и неподвижным статором, в сечении имеющим
форму окружности (рис. 1 б, 3).
Новая конструкция роторного двигателя имеет ряд специфичных решений (рис. 1, 2,
4), дающих преимущества и перспективы в практическом применении по сравнению с
аналогом (РПД Ванкеля).
49
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
б
а
Всасывание
Выхлоп
Зона смешивания свежей
рабочей смеси с отработанными
газами и утечек
в выпускной канал
Площадь касания (уплотняющий элемент - статор)
Эпитрохоида
Статор (окружность)
d:D = 1:3
Ротор
Статор
Расширение
Расширение
Сжатие
Центр статора
Выпуск
d:D = 1:2
Ход штока
Уплотнительные пластины
Участок с отрицательной кривизной
Уплотняющий башмак
Вращение уплотняющего башмака
Рис. 1. Схемы роторных двигателей:
а - РПД Ф. Ванкеля (1957 г.) (форма статора – эпитрохоида, ротор-трехвершинный с уплотнительными
пластинами в вершинах); б – роторный двигатель новой конструкции [1] (форма статора – окружность,
ротор-двухвершинный с подпружиненными уплотняющими элементами в вершинах)
1. Постоянство кривизны рабочей поверхности статора.
Статор с рубашкой охлаждения
На рис. 1, 2 видно: статор, который в
Уплотняющий башмак
сечении имеет форму окружности радиуса R
Впуск
с центром на начальной окружности внутсвежего
заряда
ренней шестерни радиуса r = ½ R, позволяет
избежать потери контакта радиальных уплотнений ротора с поверхностью рабочей
полости, а следовательно, и повысить максимальное число оборотов ротора.
Ротор
Подпружиненный шток
2. Высокая степень надежности и
долговечности радиальных уплотнений раРис. 2. Работа подпружиненного штока
с уплотняющим башмаком
бочих камер.
Использование статора, имеющего в
сечении окружность, дает возможность применить уплотняющие башмаки с большой
площадью соприкосновения рабочих поверхностей («статор - уплотняющий элемент»)
(рис. 2), позволяя повышать давление в камерах с минимальными показателями утечек
рабочей смеси.
3. Разделение потоков рабочей смеси и отработанных газов в рабочих камерах двигателя.
Двигатель может состоять из нескольких парных камер (на рис. 3 показана одна пара камер), в каждой из которых имеются камеры «впуск – сжатие», камеры «рабочий ход –
выпуск». Такое разделение дает следующие преимущества:
- на стадиях «впуск» и «выпуск» отсутствует смешение и утечка свежего заряда с остаточными газами, так как эти процессы происходят в различных камерах (рис. 1);
50
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
- имеется возможность оптимально расположить впускные и выпускные окна, тем
самым обеспечив оптимальную наполняемость свежим зарядом, и повысить максимальное давление с уменьшением температуры отработанных газов в выпускном коллекторе.
Сбалансированность РПД обеспечивается эксцентричными шестернями по обе стороны от ротора, совершающего планетарное движение. Таким образом, в двигателе вращаются лишь ротор и эксцентричные шестерни, а уравновешенная роторная кинематика
позволяет получить широкий диапазон частот вращения выходного вала - 500...10 000
об/мин и более - при малых амплитудах вибрации.
Таким образом, потенциал нового двигателя определяется его конструкцией. Роторный двигатель содержит пары рабочих камер (рис. 3), замкнутые объемы которых образованы статором 1 и двухвершинными роторами 2, движущимися в неподвижных стенках и
жестко связанными с подвижной шестерней внутреннего зацепления 3, обкатывающей
внутреннюю неподвижную шестерню вдвое меньшего диаметра 4.
Механизм передачи представляет собой
отверстие в межкамерной стенке и канавки в
стенках роторов 1 (рис.
4), примыкающих к неподвижной общей для
пары камер стенке и
соединяющихся с отверстием в ней при малом переменном объеме
рабочих камер, и отверстия в средних частях
роторов, соединяющих
переменные
объемы
рабочих камер с канавками.
Рис. 3. Аксонометрия роторного двигателя
Закругленная вервнутреннего сгорания
шина ротора выполнена
подвижной и имеет в сечении вид поворотного уплотняющего башмака 8 с рабочей поверхностью в виде круговой дуги радиуса R, герметично поворачивающегося вокруг оси и
упруго прижимающегося к стенке статора (рис. 2).
Места впуска свежего заряда в первой камере и выпуска сгоревшего заряда в другой
расположены в местах касания соответствующих роторов со статорами, при тех положениях роторов, которые образуют минимальные объемы рабочих камер.
Подвижная шестерня эксцентрично размещена с возможностью поворота в концевых втулках 7, ось вращения которых совпадает с осью внутренней неподвижной шестерни,
причем одна из втулок жестко связана с шестерней 6, передающей вращение на вал отбора мощности 5, а неподвижная
шестерня на концах переходит в цилиндрические участки вала. На одной подвижной шестерне размещается несколько
пар камер, статоры которых повернуты относительно друг
Рис. 4. Каналы в роторе
друга на некоторый угол, внутренняя полость между шестернями использована для объема жидкости, охлаждающей двигатель.
51
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
Ротор камеры «рабочий ход – выпуск» имеет углубления с двух сторон для обеспечения заданной степени сжатия заряда.
Роторный двигатель новой конструкции сохраняет достоинства ротопоршневых двигателей и не имеет указанных недостатков РПД Ванкеля.
Детали нового роторного двигателя соединяются по соприкасающимся поверхностям, описанным по дуге окружности, что обеспечивает равномерное их истирание и способствует снижению токсичности, повышению КПД, экономичности, увеличению срока
службы двигателя.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Пат. №2242624 РФ, F01C19/02, 2004 .
2. Бениович, В.С. Ротопоршневые двигатели / В.С. Бениович, Г.Д. Апазиди, А.М. Бойко. - М.: Машиностроение, 1968. - 151 с.
Материал поступил в редколлегию 04.10.06.
52
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
53
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
54
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
55
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ISBN 5-89838-246-1
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
УДК 004.738.5
В.И. Аверченков, П.В. Казаков
УПРАВЛЕНИЕ ИНФОРМАЦИЕЙ О ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ
НА ОСНОВЕ ОНТОЛОГИЙ
Рассматривается новый подход к управлению информацией о предметной области на основе онтологий. Отмечаются возможности онтологий, а также особенности их создания. Рассматривается пример
проектирования онтологии для заданной предметной области.
В настоящее время предпринимаются попытки преобразования информации самого различного вида и содержания в электронную форму для ее последующего централизованного хранения и обработки. Для этого постоянно разрабатываются и совершенствуются компьютерные технологии, позволяющие организовать управление такой информацией
в виде, наиболее приближенном к ее естественному восприятию человеком. В таких условиях особую актуальность получает идея компьютеризации знаний о целых предметных
областях, что позволит повысить качество работы с программами вследствие наделения
их интеллектуальными свойствами, а также создать условия для взаимодействия автономных электронных агентов, выполняющих поиск информации в компьютерных сетях.
Центральным компонентом таких систем стали онтологии, создание которых представляет собой методологию кодирования и представления декларативных знаний [1].
С точки зрения информатики онтологию можно определить как набор определений
(на формальном языке) фрагмента декларативных знаний, ориентированный на совместное многократное использование различными пользователями в своих приложениях. Из
этого определения следует, что онтология включает комплекс понятий - от самых общих
до наиболее конкретных, - охватывающий полный спектр объектов и отношений, включая
события и процессы, а также значения (атрибутов и отношений), определяемые, если необходимо, во времени и пространстве. Эта система объектов связывается как универсальными зависимостями типа «общее-частное», «часть-целое», «причина-следствие» и т.п.,
так и специфическими для соответствующей предметной области. Другими словами, онтология – модель предметной области, использующая все допустимые средства представления знаний, релевантные для этой предметной области.
Можно выделить следующие причины, когда возникает потребность в создании
онтологий:
- для совместного использования людьми или программными агентами общего понимания структуры информации;
- для возможности повторного использования знаний в предметной области;
- для того, чтобы сделать допущения в предметной области явными;
- для анализа знаний в предметной области.
Онтологии можно применять в качестве строительных блоков компонентов баз
знаний, схемы объектов в объектно-ориентированных системах, концептуальной схемы
баз данных, структурированного глоссария взаимодействующих сообществ, словаря для
связи между агентами, определения классов для программных систем.
Важно отметить, что, как правило, создание онтологии предметной области само
по себе не является главной целью. Разработка онтологии напоминает процесс определения набора данных и их структуры для использования другими программами.
53
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ISBN 5-89838-246-1
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
Онтологии включают описание как очень общих, так и специфических для конкретной
предметной
области
терминов
и
могут
быть
формализованно
записаны как O = <X, R, F>, где X – конечное непустое множество понятий (терминов)
предметной области; R – конечное множество отношений между понятиями X; F – конечное множество функций интерпретации, заданных на понятиях X и (или) отношениях R.
Для такой формализации онтологии возможны следующие частные случаи.
1. R = Ø, F = Ø. При этом онтология представляет собой простой словарь, и ее
практическое использование целесообразно в том случае, если термины принадлежат
очень узкой предметной области и их смыслы уже заранее согласованы в пределах некоторого сообщества. Примером такой ситуации могут служить индексы поисковых машин
сети Интернет.
2. R = Ø, F ≠ Ø. Здесь каждому элементу множества X может соответствовать
функция интерпретации. При этом часть таких интерпретирующих терминов задаются
процедурно, а не декларативно, т. е. смысл терминов предметной области может динамически меняться в зависимости от перехода между прикладными областями.
В общем случае (X ≠ Ø, R ≠ Ø, F ≠ Ø) основной акцент в онтологии делается на задание семантических отношений, имеющихся в предметной области, вместе с созданием
единой иерархии понятий, унификацию терминов и правил их интерпретации.
Заметим, что в настоящее время не существует единственного «правильного» способа разработки онтологии. Чаще всего используется итерационный подход, когда, начиная с некоторого чернового варианта, онтология постепенно уточняется с добавлением к
ней новых деталей [2].
Как методология инженерии знаний информация в онтологии, как правило, представляется в виде семантической, фреймовой сети. При таком описании узлами сети являются понятия предметной области, а дуги определяют их отношения. Для конкретизации таких понятий они организовываются в иерархию классов, правила проектирования
которой близки к технологии объектно-ориентированного программирования. Отличие
состоит в том, что объектно-ориентированное программирование сосредоточивается главным образом на операторных свойствах класса, тогда как разработчик онтологии принимает решения, основываясь на структурных свойствах класса [4].
Для описания классов онтологии используются фреймы, представляющие собой
именованную структуру данных, состоящую из слотов, с помощью которых описываются
свойства понятий для их конкретизации.
Одним из наиболее перспективных направлений в применении онтологий является
организация на их основе электронных ресурсов для интеллектуализации работы поисковых систем сети Интернет. В этом случае онтологии предлагается использовать для аннотирования содержимого Интернет-документов, а также для повышения уровня «компетентности» электронных агентов при анализе распределенной информации в хранилищах
данных [3]. В частности, для этих целей был разработан проект онтологии для прикладной
области «Искусственный интеллект». Областью применения такой онтологии могут быть
образовательные или информационно – поисковые системы.
Согласно принципам разработки онтологий для заданной предметной области были
определены следующие классы для наиболее общих понятий: «Технологии искусственного интеллекта», «Интеллектуальные системы», «Программное обеспечение», «Области
применения», «Источники информации». Далее каждый из классов был уточнен множеством подклассов, например «Интеллектуальные системы»: «Экспертные системы», «Системы анализа естественного языка», «Системы обработки естественного языка», «Системы анализа изображений» и др. На рис.1 приведены верхние уровни таксономии основных понятий предметной области.
54
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ISBN 5-89838-246-1
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
Дальнейший шаг связан с выделением понятий каждой категории и организацией
связей между ними, он осуществляется непосредственно экспертом в данной предметной
области, поскольку автоматическая генерация онтологий в настоящее время затруднительна. Каждый из представленных на рис. 1 классов включает в зависимости от уровня
сложности их описания либо группу связанных с ней понятий, либо вложенные подклассы
для более подробной детализации. Так, категория «Интеллектуальные системы» включает
группу уточняющих и расширяющих это понятие подклассов, представленных на рис. 2.
ванное
Рис. 1. Таксономия классов понятий предметной области
Для дальнейшего уточнения понятий должна быть описана внутренняя структура
классов через заполнение соответствующих слотов. С этой целью был определен список
терминов, связанных с каждым из понятий и образующих тезаурус, или словарь предметной области.
Описанная таким образом онтология может быть эффективно использована в качестве посредника между пользователем и поисковой системой. При этом взаимодействие с
онтологией предполагается на следующих этапах:
- формирование поискового образа релевантного документа;
- построение запроса к поисковой системе;
- формирование списка релевантных документов.
Практическая реализация этого подхода должна позволить пользователю на основе
заданного ключевого слова получать информацию не просто в виде отдельных фрагментов (более или менее соответствующих условиям поиска), а как взаимосвязанные, логически выверенные данные этой предметной области, представленные в форме, удобной для
статистической обработки и автоматизации процессов принятия решений.
55
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
Системы
а аСистемы
за
обработки
б
й
Системы
(OCRГолографич
с с е
выв
Интер экспесист
Подсистемы
ф й
ре с а е
Базы
Советующ
е
Информационно поисковые
Компьютерные
с сестествен
е
о о
Системы
Системы
а аСистемы
за
Системы
Системы
Системы
о Интеллектуальные
ер
решения
(
Интеллектуальные
Интеллектуальные
Интеллектуальные
(управление
с с е
реа
оо
Системы
расс
Системые й а
Системы
Компьютерные системы
Нечеткие
Системы, основанные на
Системы распознавания
Системы
й б
й
Комбинированные
анализ
с с е
Интеллектуа
Многоагентные
е е
а
е
Интеллектуальные
с с (интеллекту
е
а
е
Инструментальные
сре с амодулей
соз а
Обучающ
ие Машинно
Самообучаю
Трен
Системы
Оболочки
Средства
разрабо
Машинное
Подсистемы
Экспертные системы
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ
ф
Системы
Системы
се а
ес о о
Системы
Системы,
е
е
а
о о
порождении
ос о а
е а
Статистич
Системы,
нейросетев
ос о а
Системы
расс
е основанные
й а
Системы,
а е о е Дере
Эволюционно
56
Рис. 2. Таксономия класса «Интеллектуальные системы»
ISBN 5-89838-246-1
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ISBN 5-89838-246-1
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
Таким образом, создание онтологий является перспективной технологией управления информацией о предметной области. Ее использование представляет собой подход к
структуризации и систематизации знаний, в частности для повышения интеллектуальности информационно-поисковых систем. В то же время отсутствие унифицированных правил формирования онтологий приводит к тому, что их проектирование становится исключительно творческой процедурой, зависящей от множества субъективных факторов. Следствиями этого являются проблема логической верности построенных онтологий, а также
ограниченные возможности применения онтологий в качестве универсального средства
описания декларативных знаний предметной области. Тем не менее онтологии остаются
важной технологией структуризации и систематизации информационного пространства
сети Интернет, совершенствование которой может привести к новому уровню представления информации.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Noy, N. Ontology Development 101: A Guide to Creating Your First Ontology / N. Noy, D. McGuinness // Stanford Knowledge Systems Laboratory Technical Report KSL-01-05 and Stanford Medical Informatics Technical
Report SMI.-2001.
2. Аверченков, В.И. Применение онтологий при создании предметно-ориентированных электронных ресурсов / В.И. Аверченков, П.В. Казаков // Информационные технологии в науке, образовании и производстве: материалы междунар. науч. –техн. конф. – Орел: ОрелГТУ, 2006. - С. 6-11.
3. Аверченков, В.И. Мониторинг и системный анализ информации в сети Интернет: монография / В.И.
Аверченков, С.М. Рощин. – Брянск: БГТУ, 2006. – 160 с.
4. Гаврилова, Т.А. Базы знаний интеллектуальных систем: учеб. пособие для вузов / Т.А. Гаврилова, В. Ф.
Хорошевский. – СПб.: Питер, 2000. – 382с.
Материал поступил в редколлегию 25.09.06.
57
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
УДК 004.4 + 004.415.5
С.О. Никольский
ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК НАДЕЖНОСТИ КРУПНОЙ ТИРАЖНОЙ
ПРОГРАММНОЙ СИСТЕМЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРОГРАММНОГО
КОМПЛЕКСА «RELIABILITY CALCULATOR»
Рассматриваются результаты применения разработанного программного комплекса «Reliability Calculator» для прогнозирования числа отказов в очередной сборке исследуемого тиражного продукта. Кратко
описываются возможности самого комплекса и основные постулаты модели надежности, положенной в его
основу.
Необходимость определения характеристик надежности разрабатываемого программного продукта на ранних стадиях жизненного цикла – проблема, которая рано или
поздно встает перед любой компанией, занимающейся разработкой ПО. Особенно это
важно в условиях разработки так называемого тиражного программного обеспечения, когда клиенты одновременно пользуются несколькими версиями (тиражными сборками)
программного обеспечения. Соответственно приходится одновременно поддерживать
(вносить изменения в код) каждую из этих версий. Затраты на тестирование, естественно,
возрастают в несколько раз.
Для того чтобы спрогнозировать число отказов еще до начала тестирования системы, а также узнать распределение этих отказов по различным частям системы, была разработана модель надежности тиражного программного обеспечения на основе нейросетевых алгоритмов [1,2]. Однако применять модели такого уровня без специального программного обеспечения практически невозможно. Для исследования возможностей и перспектив модели был разработан программный комплекс «Reliability Calculator», результаты применения которого для прогнозирования числа отказов в очередной сборке крупного
тиражного программного продукта и приводятся в данной статье.
Объектом исследования стала часть автоматизированной банковской системы
(АБС), автоматизирующая розничную деятельность банка. Основными особенностями
разработки данной системы является большой объем исходного кода – около 3 000 исходных файлов и 19 000 функций – и достаточно небольшое число программистов, занимающихся доработкой системы, – от 3 до 7 в разные периоды времени. Подобные характеристики, а также описываемые ниже особенности разработки системы позволяют назвать ее
хорошим «кандидатом» для апробации разработанной модели и ПК «Reliability
Calculator».
При апробации был допущен ряд упрощений.
• Несмотря на то, что система состоит из множества функциональных блоков, разработанных с использованием различных языков программирования, рассматривалось
только «ядро» системы, написанное на C/C++. Отказы, возникающие в других частях системы, игнорировались.
• В ходе тестирования были выявлены отказы, причиной которых служили не изменения, внесенные именно в исследуемую сборку системы, а более ранние, оставшиеся
вследствие недостаточного тщательного тестирования предыдущих сборок. Подобные отказы в рассмотрении не участвовали и игнорировались.
• Иерархия системы строилась исключительно для исследования возможностей
модели и не претендует на полноту отражения функций системы.
Стоит отметить, что модель применялась не в реальном времени, а уже по следам
выпущенных сборок. Обусловлено это, прежде всего, отсутствием в используемых для
разработки средствах необходимых функций, а именно связывания запроса со списком
58
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
измененных файлов по нему. Как результат – практическая невозможность отслеживания
изменений в реальном времени. Однако исследование модели на основе уже выпущенных
сборок обладает одним существенным плюсом: можно почти со стопроцентной гарантией
сказать, что в модели были учтены все отказы, возникшие в результате внесения изменений. Таким образом, эффект недостаточного тестирования практически исключен.
Обучающая выборка для нейросети изменения строилась на основании запросов,
выполненных и найденных в 5 последовательных сборках системы. Кроме того, при построении цепочек отказов учитывались также запросы, найденные в следующих двух
сборках.
Обучающая выборка включила 154 выполненных запроса на доработку системы.
Сведения о каждом запросе, а также необходимые для обучения характеристики элементарных изменений по запросам, были загружены в БД системы. Каждое изменение характеризовалось по следующим параметрам (параметры модели):
• Общая квалификация программиста, выполнившего изменение, – характеризует
знание программистом приемов программирования, используемого языка программирования и т.п. Влияние данного параметра на вероятность внесения дефекта (и как следствие
возможности проявления его в виде отказа) при внесении изменения в исходный код очевидно: чем выше квалификация программиста, тем больше вероятность того, что его код
не будет содержать дефектов. Значение данной характеристики, представляющее собой
число в пределах [0; 1], было получено от руководителя группы разработчиков. Следует
отметить, что подобный метод получения экспертной оценки никоим образом не может
ухудшить прогнозирующие качества модели – для модели важна не абсолютная, а относительная оценка квалификации каждого из программистов.
• Квалификация программиста в данной части системы – характеризует знание
программистом той части системы, в которую он вносит изменение. Понятно, что чем более знаком программисту код (чем выше его квалификация в данной части системы), тем
выше вероятность того, что его код не будет содержать дефектов.
• Сложность функции до ее изменения в терминах метрики цикломатической
сложности Мак Кейба (McCabe's cyclomatic complexity metric). Влияние сложности функции на вероятность того, что в ее код при внесении изменения будет также внесен и дефект, очевидно. Причем, как правило, на эту вероятность влияют не такие характеристики
сложности, как число строк исходного кода или число строк исходного кода за исключением комментариев, а именно те метрики, которые характеризуют разветвленность кода.
• Сложность изменения функции – определяется как абсолютная величина разности сложности функции до изменения и сложности функции после изменения.
Всего в БД системы были внесены сведения о 595 изменениях функций исходного кода.
Однако поскольку перед обучением нейросети проводится объединение изменений,
имеющих одинаковые параметры, в итоге число обучающих примеров сократилось до
512.
Одним из достоинств модели является достаточно легкая для осуществления возможность замены «ядра модели» - нейросети изменения. При этом с помощью одной нейросети можно прогнозировать общее число отказов, с помощью другой – число критических отказов, третьей – число отказов за определенный промежуток времени. Однако при
тестировании модели это ее свойство было применено для того, чтобы изучить, как влияет
архитектура нейросети изменения на прогнозирующие способности модели. Для этого
были обучены (методом обратного распространения ошибки) 15 нейросетей, которые
можно разделить на 3 класса:
1. 5 трехслойных нейросетей с 4 стандартными входами. Первый и второй слои
имели по 4 нейрона, выходной слой – 1 нейрон.
59
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
2. 5 двухслойных нейросетей с 4 стандартными входами. Первый слой – 4 нейрона,
выходной слой – 1 нейрон.
3. 5 двухслойных нейросетей с 4 стандартными входами, одним дополнительным
входом и одним выходом. В качестве дополнительного входа был добавлен нейрон, на который подавались 1, 2 или 3, в зависимости от важности, запроса на доработку (низкая – 1,
средняя – 2, высокая – 3).
Для построения тестирующей выборки, были выбраны все запросы, реализованные
в одну из сборок исследуемого программного продукта. При этом учитывались также отказы, не обнаруженные при тестировании этой сборки, но обнаруженные в трех последующих патчах к ней. Особо следует отметить то, что время выхода сборок, на основе которых строились обучающая и тестирующая выборки, примерно совпадает (они выпускались в течение 1-2 месяцев). Таким образом, можно считать, что общая квалификация каждого из программистов в это время была примерно одинаковой.
В тестирующую выборку вошло 75 реализованных запросов на доработку системы.
В результате их реализации возникло и было обнаружено при тестировании 11 отказов.
Каждый из реализованных запросов был разбит на элементарные изменения и подан на вход каждой из 15 нейросетей. Выход нейросети, обозначающий ожидаемое число
отказов в системе, в результате изменения данной функции был распространен по функциональному графу системы. Последний был построен путем инструментирования [3] исходного кода исследуемой системы и загрузки в БД результатов выполнения этого кода
(трассировочных файлов). Распространение отказа по графу отражает тот факт, что ошибка, которая возникает в данной функции, может привести к отказам во всех частях системы, использующих данную функцию.
После распространения отказов по функциональному графу для каждого из классов
нейросетей простым суммированием числа отказов, накопившихся в каждом узле графа,
были получены результаты (прогнозируемое число отказов в сборке), приведенные на рис.
1, 2 и 3 соответственно.
Число отказов
Нейросеть1 Нейросеть2 Нейросеть3 Нейросеть4 Нейросеть5
8,06851
2,71494
2,49500
16,84070
2,37299
Отказы
20,00000
15,00000
10,00000
5,00000
0,00000
1
Нейросети
Рис. 1. Результаты применения нейросетей первого класса
Число отказов
Нейросеть1 Нейросеть2 Нейросеть3 Нейросеть4 Нейросеть5
10,14550
12,91880
12,96850
13,32740
12,01820
Отказы
20,00000
15,00000
10,00000
5,00000
0,00000
1
Нейросети
Рис. 2. Результаты применения нейросетей второго класса
60
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
Число отказов
Нейросеть1 Нейросеть2 Нейросеть3 Нейросеть4 Нейросеть5
13,41030
13,51100
13,63320
12,86890
12,09900
Отказы
20,00000
15,00000
10,00000
5,00000
0,00000
1
Нейросети
Рис. 3. Результаты применения нейросетей третьего класса
Как видно, нейросети первого класса показали самый неудовлетворительный результат: слишком большой разброс итоговых спрогнозированных чисел (от 2,37 отказов
до 16,84). К тому же лишь две нейросети из пяти приблизились к реальному результату –
11 обнаруженным отказам. Такой результат можно объяснить недостаточным числом
обучающих примеров для данного числа нейронов (недообучение нейросети). Для выбора
подходящей архитектуры нейросети предлагается воспользоваться стандартным в таких
случаях подходом – создать несколько вариантов нейросетей и апробировать каждый из
них.
Нейросети второго класса – двухслойные, со стандартными входами – показали
наилучший результат. Именно на основании данных, полученных с их помощью, можно
сделать вывод о верной работе модели и идее, которая в нее заложена. Как видно из рис.
2, двухслойные нейросети были обучены намного лучше, чем трехслойные: разброс выходных значений достаточно мал, а среднее арифметическое результатов отличается от
реального ненамного.
Нейросети третьего класса – двухслойные, с 4 стандартными и одним дополнительным входами – были созданы для демонстрации возможности безболезненного добавления новых параметров в модель. В данной работе их применение не принесло большой пользы, однако полученные результаты показали правильность выбранного подхода.
Как видно из приведенных на рис. 3 данных, завышение результатов здесь немного больше, чем в моделях второго класса, – это минус. Однако разброс значений практически отсутствует (по сравнению с другими классами нейросетей). В данном случае – в условиях
не практического применения, а исследования - можно сказать, что добавление к модели
новых параметров повлияло на прогнозирующие способности модели положительно. А
завышение числа отказов можно объяснить, прежде всего, недостаточно большой обучающей выборкой и сложностью ее составления в условиях разработки исследуемой системы.
После подсчета прогнозируемого числа отказов в системе в целом было проведено
распространение отказов вверх по иерархии системы. Результаты этого процесса показаны
на рис. 4.
В таблице, внизу рисунка, три строки соответствуют трем классам нейросетей,
описанным ранее. Числа в таблице – это среднее число отказов, которое было спрогнозировано при использовании соответствующего класса нейросетей в данной функциональности. Числа около названий функциональностей – это число отказов, обнаруженное в реальности.
Следует обратить внимание на тот факт, что общее число отказов по функциональностям не соответствует общему числу отказов в системе (показаны только 8 реальных
отказов из 11). Обусловлено это, во-первых, тем, что, как уже говорилось ранее, иерархия
строилась только для демонстрации возможностей системы и не отражает всех функцио-
61
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
нальностей, существующих в системе. Во-вторых, даже при абсолютно полной иерархии
сумма отказов в функциональностях не обязана совпадать со спрогнозированным числом
отказов в системе в целом – ведь одна и та же функция может принадлежать нескольким
функциональностям или не принадлежать ни одной. Практически же это отражает тот
факт, что отказ, найденный при тестировании одного функционала системы, мог бы также
быть обнаружен и в других функционалах.
Исследуемая система
Вклады (3 отказа)
1 класс:
2 класс:
3 класс:
2,15
4,06
4,26
Прочие операции (4 отказа)
Число отказов
2,08
3,87
4,15
ВОО (1 отказ)
0,55
1,09
1,14
Рис. 4. Распределение отказов по иерархии системы
В заключение хочется сказать, что тестирование разработанной модели и программного комплекса «Reliability Calculator» показало достаточно хороший результат. Несмотря на ощутимый недостаток времени, отведенного на данную часть работы, удалось
собрать достаточно большой объем сведений о разработке реальной крупной тиражной
системы и применить разработанную программу, достаточно точно спрогнозировав число
отказов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.
2.
3.
Никольский, С.О. Модель надежности программного обеспечения на основе интеллектуальных технологий / С.О. Никольский, В.К. Гулаков // Вестник компьютерных и информационных технологий. Машиностроение. – 2005. – № 7. – С. 43-48.
Никольский, С.О. Модель надежности тиражного программного обеспечения / С.О. Никольский, В.К.
Гулаков // Вестник БГТУ. – 2004. – № 4. – С. 90-95.
Никольский, С.О. Проблемы организации трассировки в сложных программных системах / С.О. Никольский, В.К. Гулаков // Качество инженерного образования: материалы 2-й междунар. науч.-метод.
конф. – 2005. – С. 125-129.
Материал поступил в редколлегию17.05.06.
62
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
ЭКОНОМИКА, ОРГАНИЗАЦИЯ И УПРАВЛЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВОМ
УДК 338.2
О.Д. Казаков
ИНТЕГРАЦИЯ СИСТЕМЫ БЮДЖЕТИРОВАНИЯ СО СТРАТЕГИЧЕСКИМ
ПЛАНИРОВАНИЕМ ЧЕРЕЗ СБАЛАНСИРОВАННУЮ СИСТЕМУ ПОКАЗАТЕЛЕЙ
Рассматриваются особенности сбалансированной системы показателей, как инструмента стратегического планирования и системы бюджетирования, как инструмента краткосрочного финансового планирования. Особое внимание уделяется возможной их интеграции для создания системы бюджетирования, связанной с корпоративной стратегией.
Под бюджетированием понимается вся совокупность управленческих процессов,
обеспечивающих жизненный цикл бюджета. В это понятие входит разработка бюджета
(включая согласование и утверждение), контроль его исполнения (оценка соответствия
плана и факта), а также анализ причин отклонений фактических данных от плановых [1].
Для современного промышленного предприятия бюджетирование – это система согласованного управления отдельными его подразделениями на основе систематической
обработки экономической информации в условиях динамично изменяющегося бизнеса.
При этом основная задача бюджетирования заключается в повышении эффективности работы хозяйствующего субъекта на основании целевой ориентации и координации всех событий, охватывающих изменение хозяйственных средств предприятия и их источников,
выявлении рисков и снижении их уровня, а также повышении гибкости в функционировании экономического субъекта.
Роль и место бюджетирования в общей системе финансового планирования достаточно полно характеризуются функциями бюджета. Выделяют четыре функции бюджетирования: планирование, координирование, стимулирование и контроль [2].
Следует отметить, что формирование бюджета предприятия является основным
инструментом краткосрочного финансового планирования, определяющим источники и
направления использования денежных средств. При этом бюджет (финансовый план действий), являясь методом регулирования экономики предприятия, позволяет не только
управлять финансами, но и гармонизировать отношения как внутри хозяйствующего
субъекта, так и с внешней средой.
Бюджетирование следует рассматривать как систему организационного взаимодействия центров планирования (ЦП), центров финансовой ответственности (ЦФО) и центров
затрат (ЦЗ), направленную на составление обоснованных бизнес-прогнозов по функциональным областям деятельности предприятия и дальнейшее получение на их основе бизнес-заданий посредством финансово-хозяйственного моделирования [5].
Методология формирования бюджетов организации представлена на рис. 1.
Бюджетное планирование на предприятиях во многом зависит от качества прогнозов. Бизнес-прогнозы представляют собой совокупность плановых данных, отражающих
особенности внешней и внутренней среды предприятия на плановый период. Бизнеспрогнозы дифференцируются по направлениям прогнозирования: спрос, нормируемые
затраты, налогообложение, инфляция и т.д. Каждый центр планирования отвечает за строго определенный бизнес-прогноз.
Бюджетирование начинается с формирования бюджета продаж. Затем для промышленного предприятия на его основе рассчитывается бюджет производства (в том числе и в натуральном выражении), который определяет базу для разработки бюджетов закупки, оплаты труда, энергоресурсов, коммерческих расходов. Одновременно предлагает63
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
Бизнес-прогнозы
ся многообразие бюджетов, охватывающих различные моменты функционирования экономического субъекта: бюджет переходящих запасов, бюджет ремонтов, бюджет амортизации, бюджет погашения кредитов и займов, бюджет кредиторской задолженности и т. п.
Наличие разнообразия частных бюджетов предопределено спецификой и масштабами деятельности конкретного экономического субъекта. Указанные бюджеты формируют прогнозную себестоимость производства продукции. Далее формируются финансовые бюджеты [4].
Складские
запасы и
незавершенное
производство
Расчеты с Расчеты с
покупате- поставщи
лями
ками
Нормируемые
затраты
Производственные
мощности
Индексы
изменения цен
Условнопостоянные
затраты
Курсы валют
и инфляция
Операционные бюджеты
РАСЧЕТ
Бюджет
продаж
Производственная
программа
Бюджет закупки
Бюджет оплаты труда
Бюджет энергоресурсов
Финансовые бюджеты
Бюджет коммерческих
расходов
Дебиторская и
кредиторская
задолженность
РАСЧЕТ СЕБЕСТОИМОСТИ
ПРОДУКЦИИ
Инвестиционный
бюджет
Бюджет доходов и
расходов
Бюджет движения
денежных средств
Прогнозный баланс
Бюджеты подразделений
П
Б
Внереализа ционная
деятельность
йб
Налоги и
отчисления
Инвестиции
й
Заемные
средства
Бизнес-прогнозы
Рис. 1. Методология формирования бюджетов организации
64
Амортизаци
онные
отчисления
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
Следует отметить, что бюджетирование, как система управления, имеет объективные ограничения, основные из которых – недостаточное использование нефинансовых
показателей и ориентация, как уже было отмечено, на решение краткосрочных задач. Таким образом, на практике возникают следующие проблемы:
• составление бюджета и контроль его исполнения изолированы от стратегического планирования;
• мотивация менеджеров основана на тактических, бюджетных показателях, а не на
стратегических;
• так как бюджет является одним из основных средств контроля, внимание руководства фокусируется на краткосрочных целях.
Устранить эти проблемы позволяет интеграция систем бюджетирования и стратегического планирования. Предполагается, что наиболее эффективно связать стратегические цели с бюджетированием возможно через сбалансированную систему показателей.
Сбалансированная система показателей – наиболее популярная, признанная в мире
концепция управления реализацией стратегии, разработанная профессорами Гарвардского
университета Д. Нортоном и Р. Капланом (США).
Сбалансированная система показателей обеспечивает целенаправленный мониторинг деятельности предприятия, позволяет прогнозировать и упреждать появление проблем, органично сочетает уровни стратегического и оперативного управления, контролирует наиболее существенные финансовые и нефинансовые показатели деятельности предприятия [3]. С этой целью Роберт Каплан и Дейвид Нортон определили четыре перспективы, являющиеся основными группами стратегических целей, достижение которых оценивается ключевыми показателями (рис. 2).
Рис. 2. Структура сбалансированной системы показателей
Стратегический процесс в любой компании, завершившей разработку системы сбалансированных показателей, реализуется «сверху вниз». На первом этапе на основе видения высшего менеджмента, которое отображает (или, точнее, должно отображать) интересы акционеров, определяются финансовые цели и ориентиры. Далее необходимо наметить
круг проблем, связанных с идентификацией потребителей, разработкой мер по улучшению восприятия клиентом продукции или услуг компании.
После того как желаемые цели обозначены, начинается поиск необходимых
средств для их достижения. При этом определяются мероприятия по усовершенствованию
внутренних бизнес-процессов (разработка новой продукции, повышение качества обслуживания, повышение производительности и т. д.), которые необходимо реализовать для
65
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
создания качественного предложения потребителю и достижения желательных для собственника финансовых результатов. Совершенствование внутренних бизнес-процессов в
значительной мере зависит от технологий, квалификации и опыта сотрудников, внутреннего климата в коллективе и других факторов.
Важно понимать, что все 4 проекции должны способствовать реализации единой
стратегии организации. По мнению разработчиков данной концепции, современная компания должна работать по крайней мере с 4 указанными проекциями, но в зависимости от
ситуации она может принимать и другие, дополнительные составляющие.
Показатели результативности позволяют отслеживать реализацию стратегии и корректировать ее в соответствии с изменяющимися условиями, в то же время обеспечивают основу
для планирования и оценки исполнения бюджета и деятельности каждого сотрудника.
Таким образом, сбалансированная система показателей помогает предприятию в оптимизации собственных бизнес-процессов и выравнивает эти бизнес-процессы со стратегией.
Однако если ключевые показатели и бюджеты обособлены и не рассматриваются в
качестве единой системы, у компании неизбежно возникают проблемы. Поскольку годовые бюджеты нацелены на получение краткосрочных финансовых результатов, в них не
выделяются статьи затрат, связанные с выполнением соответствующих ключевых показателей. Это приводит к скрытому дефициту ресурсов для их выполнения. Возникают значительные трудности с планированием затрат на мероприятия с отсроченным и труднооценимым эффектом, например внедрение корпоративных информационных систем. Такие мероприятия в системе бюджетов планируются в отрыве от целей, на которые могут и
должны воздействовать подобные инициативы.
Таким образом, интеграция систем бюджетирования и стратегического планирования
позволит преодолеть ограничения краткосрочного финансового планирования и поможет
наиболее эффективно достичь целей стратегического планирования.
Для реализации механизма единой системы планирования необходимо проделать
ряд определенных действий.
1. Планирование начинается с целеполагания. С целью наглядного представления
информации разрабатывается стратегическая карта уровня компании (рис. 3).
Рис. 3. Пример стратегической карты
66
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
Создание стратегической карты – необходимый шаг для определения перспектив,
целей и показателей, а также причинно-следственных связей между ними.
2. Далее распределяются ключевые показатели по центрам ответственности.
3. Для каждого определенного центра ответственности составляются стратегические карты для дальнейшей выработки подразделениями мероприятий, направленных на
выполнение ключевых показателей.
4. Разрабатывается обособленный бюджет стратегических мероприятий. Построение бюджетов стратегических мероприятий позволяет определить стоимость этих мероприятий и распределить затраты по ним во времени.
5. После определения программ мероприятий под конкретные целевые значения
ключевых показателей формируется стратегический бюджет, в котором затраты на мероприятия сопоставляются с эффектом от их реализации в долгосрочном периоде.
6. Затем с учетом стратегического бюджета, формируются годовые операционные
и финансовые бюджеты компании.
7. Последним этапом построения стратегически ориентированного бюджета является балансировка активов и пассивов прогнозного баланса (рис. 4). Может оказаться, что
прогнозных источников средств (пассивов) недостаточно для того, чтобы профинансировать все стратегические мероприятия. В этом случае придется либо пересмотреть сбалансированную систему показателей и скорректировать значения ключевых показателей, либо вообще изменить сами цели. Таким образом, через несколько итераций будет построен
сбалансированный уже с финансовой точки зрения (по активам и пассивам прогнозного
баланса) сценарий стратегического развития компании.
Формирование ССП
Корректировка
целей и
мероприятий
Разработка бюджета
стратегических мероприятий
Формирование
стратегического бюджета
Построение сводного баланса
Утверждение целей и бюджета
предприятия
Рис. 4. Балансировка активов и пассивов прогнозного баланса
В описываемой системе с использованием стратегического бюджета полностью
реализуются принципы управления «сверху вниз» и «снизу вверх». «Сверху вниз» утверждается часть бюджетов подразделений, необходимая для выполнения текущих функций
компании. А «снизу вверх», происходит влияние мероприятий подразделений, направленных на выполнение ключевых показателей, на формирование текущего бюджета компании.
67
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.
2.
3.
4.
5.
Батрин, Ю.Д. Бюджетное планирование деятельности промышленных предприятий / Ю.Д. Батрин. –
М.: Высш. шк., 2001.
Воронова, Т.А. Бизнес фирмы и бюджетирование потока денежных средств / Т.А. Воронова, С.И. Ляпунов, В.М. Попов. – М.: Финансы и статистика, 2003.
Каплан, Р.С. Организация, ориентированная на стратегию / Р.С. Каплан, Д.П. Нортон; пер. с англ. М.
Павловой. – М.: Финансы и статистика, 2003.
Савчук, В.П. Финансовое планирование и разработка бюджета предприятия / В.П. Савчук. – М.: ИнфраМ, 2003.
Хруцкий, В.Е. Внутрифирменное бюджетирование. Настольная книга по постановке финансового планирования / В.Е. Хруцкий, Т.В. Сизова. – М.: Финансы и статистика, 2002.
Материал поступил в редколлегию 15.09.06.
68
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
УДК 332.1 (1-21)
С.В. Андриянов
МАЛЫЕ ГОРОДА: ОСОБЕННОСТИ ОРГАНИЗАЦИИ СИСТЕМЫ
СТРАТЕГИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ
Рассматриваются вопросы применения методов стратегического управления в малых городах. Анализируются характерные для малых городов проблемы. Обосновывается необходимость использования элементов стратегического управления в муниципальных образованиях.
Особое внимание уделяется анализу структуры города, функций местного самоуправления и как
следствие выявлению специфичных для муниципальных образований требований построения системы стратегического управления. Предлагается модель системы стратегического управления, учитывающая особенности социально-экономического управления малым городом и возможности организации муниципальных
образований как формы местного самоуправления.
На протяжении последнего десятилетия социально-экономическое развитие России
сопровождалось глубокими и разносторонними реформами, продиктованными переходом
к рыночной системе экономических отношений. Российские муниципальные образования
по-разному отреагировали на эти изменения.
Для малых российских городов переход к рынку стал наиболее социально болезненным, так как из-за ограниченного доступа к ресурсам и других негативных факторов
они оказались менее готовыми к резким и во многом непоследовательным экономическим
реформам. Социально-экономические преобразования, инициированные как на федеральном, так и на региональном уровне, зачастую проводились без учета специфики малых
населенных пунктов и без прогноза социальных последствий для них. При том, что в России доля малых городов (с населением менее 50 000 человек) составляет порядка 70%,
проживает в них около 10% населения страны [1].
Несмотря на чрезвычайное социально-экономическое разнообразие, малые российские города связаны наличием однородных проблем социально-экономического развития,
таких как ограниченность ресурсов, невыгодные конкурентные позиции в привлечении
инвестиций, недостаток квалифицированной рабочей силы. Способность города преодолеть все эти проблемы во многом определяется социально-экономической политикой местных властей.
В ходе социально-экономического развития России на протяжении последних ста
лет кардинальным образом трансформировалась система городского расселения в стране,
в частности малые города обрели свои особые черты, а также определились их специфические роли и функции в социально-экономической жизни России.
При этом направления и скорость развития малых городов вследствие их многообразия, конечно же, были различны, но вместе с тем имели и много общего. Можно выделить основные тенденции, которые, став следствием кардинальной перестройки социально-экономической системы страны, определяют состояние и развитие большинства малых
городов в настоящее время:
1. Развитие местного самоуправления в России с установкой на политическую и
экономическую самостоятельность городских сообществ и построение гражданского общества. Многообразие форм организации местного самоуправления.
2. Дифференциация моделей социально-экономического развития городов в зависимости от политики органов местного самоуправления. Быстрое расслоение городов по
уровню и качеству развития в зависимости от выгодности экономико-географического
положения города в условиях рынка, имеющихся инвестиционных ресурсов, способностей муниципального менеджмента и т.д.
3. Усиление зависимости монопрофильных городов от конъюнктуры и экономического состояния градообразующих отраслей.
69
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
4. Развитие функций по обслуживанию и дополнению хозяйственного комплекса
крупного города и зоны его интенсивного влияния как следствие развития агломерационных процессов. В городах подобного типа размещены филиалы и цеха промышленных
предприятий, научно-проектная база, учебные заведения, объекты инженерной инфраструктуры.
Изменение экономической системы повлекло за собой изменение структуры
управления городом. Если раньше для социально-экономического развития малого города
более значимыми являлись управляющие воздействия сверху, то в новых условиях большую эффективность и адекватность приобрели решения, принимаемые непосредственно
внутри города. Таким образом, сформировалась потребность в реформировании системы
местного самоуправления. Основной формой организации подобной системы является
преобразование районов, городских и сельских поселений в муниципальные образования.
Такое реформирование оказалось востребованным: в период с 2002 по 2005гг. количество
муниципальных образований возросло с 14 000 до 25 000 [2].
Правовой основой муниципального управления служит Федеральный закон «Об
общих принципах организации местного самоуправления в Российской Федерации»
№131-ФЗ, который наделяет муниципальные образования самостоятельностью, вполне
достаточной для гибкого и эффективного управления малым городом. Однако результаты
функционирования подобных административных систем свидетельствуют о том, что многие малые города не только не смогли использовать преимущества самоуправления для
повышения уровня социально-экономического развития, но и, более того, находятся в
критической ситуации.
Одной из проблем, препятствующих интенсивному развитию малых городов, является расширение и усложнение экономических функций города в условиях местного самоуправления.
Функции органов местного самоуправления по управлению экономическими ресурсами территории сводятся к их эффективному использованию и преобразованию в
жизненные блага для населения. Основные функции показаны на рис. 1.
Управление
муниципальным
имуществом
Экономический анализ,
планирование и
прогнозирование
Налоговое, ценовое,
тарифное регулирование
Экономические
функции местного
самоуправления
Инвестиционная
деятельность
Внешнеэкономическая
деятельность
Регулирование
предпринимательской
деятельности
Сводное финансовое
планирование развития
территории
Рис. 1. Экономические функции местного самоуправления
70
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
В условиях перехода к рыночной экономике эти функции существенно видоизменились и расширились [2]. Так, значительно изменились методы анализа, прогнозирования и комплексного планирования социально-экономического развития территории, появилась возможность самостоятельно принимать инвестиционные решения и использовать
с этой целью как собственные, так и заемные ресурсы. Появились и новые функции:
управление муниципальным имуществом, налоговое, тарифное, ценовое регулирование,
экономическое регулирование предпринимательской деятельности, внешнеэкономическая
деятельность.
Сводное финансовое планирование развития территории стало на порядок сложнее,
так как оно должно учитывать многоканальность формирования и использования финансовых ресурсов территории: прибыль всех хозяйствующих субъектов, платежи в бюджеты
всех уровней и внебюджетные фонды, централизованные средства, дотации и субвенции,
доходы от приватизации, аренды, займов, инвестиционных проектов, внешнеэкономической деятельности.
Учитывая перечисленные функции, можно выделить следующие основные сферы
управления экономикой муниципального образования:
• управление муниципальным имуществом;
• финансовая политика;
• промышленная политика;
• налоговая, тарифная, ценовая политика;
• инвестиционная политика;
• управление межмуниципальными и международными экономическими связями.
Еще одна важная особенность малого города как экономического объекта заключается в том, что при всех сходствах и однородности тенденций развития малые города в
большинстве своем уникальны по таким характеристикам, как экономико-географическое
положение, уровень социального развития, менталитет населения, исторический путь развития территории. Подобное многообразие малых городов приводит к тому, что очень
сложно выработать единый механизм для эффективного управления социальноэкономическим развитием малого города. В таких условиях наиболее рациональным решением является создание постоянно функционирующей системы стратегического управления, в основе которой лежит детальный анализ социально-экономического состояния и
положения конкретного города.
С позиции системного подхода город как объект стратегического управления представляет собой совокупность пяти взаимосвязанных макроподсистем (рис. 2):
• городское хозяйство, включающее всю инфраструктуру и обеспечивающее жизнедеятельность города;
• производственная сфера, в которую входят все отрасли материального производства, являющиеся источником валового городского продукта;
• социальная сфера, в состав которой входят все отрасли воспроизводства и духовного развития населения города;
• финансово-экономическая среда, обеспечивающая макроэкономические пропорции, финансовые связи отраслей города в виде бюджета;
• управленческая сфера, включающая совокупность муниципальных органов власти и контроля в городе.
В состав каждой макроподсистемы входят несколько подсистем, обеспечивающих
решение задач стратегического управления города. Подсистемы выделяются по социально-экономическому признаку (промышленность, транспорт, торговля, образование, культура) или по предмету управления (экономика, финансы, инвестиции, персонал, рыночные
институты).
71
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
Координация направлений развития различных элементов экономики и социальнокультурной сферы деятельности города позволяет более точно прогнозировать и планировать развитие города как единого целого, служит одной из основ реализации механизмов
стратегического управления на уровне местного самоуправления.
Производственная
сфера
Социальная сфера
ГОРОД
Финансовоэкономическая сфера
Городское хозяйство
Управленческая
сфера
Рис. 2. Макроподсистемы города
Стратегия – это общее направление развития. Даже недостаточно четкое, но понятное общее направление можно воплотить в тактических шагах и программах, способствующих развитию городов.
Стратегия муниципального образования представляет собой комплекс принципов
деятельности муниципального образования и его отношений с внешней и внутренней средой, перспективных целей, а также соответствующих решений по выбору инструментов
достижения этих целей.
Процесс стратегического управления может быть описан как логический, систематический подход к созданию главных решений в организации. Выделяются три стадии
стратегического управления: стратегическое планирование, реализация стратегии, стратегический контроль (рис. 3).
Стратегическое
планирование
• Выработка миссии и
целей
• Анализ внешней и
внутренней среды
• Выработка стратегии
Реализация стратегии
• Оргструктуры
• Информационная
система
• Культура
• Кадры
Стратегический контроль
• Критерии и показатели
контроля
• Мониторинг
• Анализ
• Бенчмаркинг
Рис. 3. Элементы стратегического управления
Применительно к управлению в целом социально-экономическими системами и в
частности малым городом в муниципальном образовании центральным звеном стратегического управления является подсистема стратегического планирования [3]. В общем виде
цикл стратегического планирования включает следующие стадии:
72
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
1. Определение миссии города.
2. Определение стратегических целей развития города.
3. Анализ внешней среды.
4. Анализ внутренней среды.
5. Определение стратегических альтернатив.
6. Выбор стратегии.
Исходным плановым решением для любой организации является определение ее
миссии. Для муниципальных образований миссия так или иначе связана с обеспечением
высокого уровня жизни населения, однако может варьироваться в зависимости от особенностей города. Сформулированная миссия служит основой для определения измеримых
целей, выраженных в соответствующих показателях.
Следующий шаг стратегического планирования – определение параметров внешней среды, влияющих на деятельность муниципального образования. Для города можно
выделить следующие объекты внешней среды: соседние города, регион в целом, соседние
регионы, государство. Состояние и развитие внешней среды возможно адекватно оценить
как совокупность воздействий четырех групп факторов: социальных, технологических,
экономических, политических. Анализ, проводимый по такой методологии, получил название «STEP-factors analyzing» (СТЭП-анализ). Такой подход к исследованию внешней
среды позволяет прогнозировать ее развитие в различных аспектах.
СТЭП-анализ представляет собой разновидность экспертного анализа. Эксперты
определяют состав основных значимых факторов макросреды и ранжируют их по значимости, отдельно для каждой группы факторов. В итоге выявляются статистические характеристики результатов ранжирования (оценки математического ожидания и среднеквадратического отклонения рангов). Кроме количественных характеристик целесообразно дать
качественную оценку факторов макросреды, которые описывают ее состояние в перспективе [3].
Для проведения анализа внутренней среды системы малого города наиболее эффективным представляется использование методики SWOT-анализа. На данной стадии
оцениваются результаты осуществления предшествующих программ развития города, выявляются причины успехов и провалов. Проводится анализ внутренних преимуществ и
слабых сторон муниципального образования. Для этого анализируются данные о следующих ресурсах города:
• человеческих;
• природных;
• экономических.
Важной характеристикой системы города является состояние предпринимательского и инвестиционного климата. В современных условиях необходимо определять преимущества не только в производстве материальной продукции, но и в сфере услуг. Финансовые, страховые, консультационные, аудиторские и иные услуги, услуги связи, информатики, образования, медицинские услуги – все эти виды экономической активности
могут способствовать городскому развитию.
Полученные результаты исследования внешней и внутренней среды муниципального образования нередко заставляют уточнить стратегические цели развития города, поэтому иногда бывает целесообразным несколько изменить классическую цепочку стадий
стратегического планирования и сначала провести всесторонний анализ среды малого города, а лишь затем окончательно определить цели социально-экономического развития.
Применительно к муниципальному образованию система стратегического управления имеет ряд особенностей. На рис. 4 приведена модель подобной системы, учитывающая ряд особенностей управления малым городом. Перечислим наиболее значимые из
них:
73
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
1. Анализ внутренней и внешней среды функционирования города имеет предшествующее положение по отношению к стадии установления стратегических целей развития.
2. Для стратегического управления муниципальным образованием характерна стадия определения и использования местных преимуществ, связанных с экономикогеографическим положением города.
Миссия города
Система социальноэкономических
показателей
Анализ существующей социальноэкономической ситуации в
муниципальном образовании
Анализ внешних условий развития
Мониторинг
Использование имеющихся и создание
новых местных преимуществ
Бенчмаркинг
Разработка концепции социальноэкономического развития города
Определение целей социальноэкономического развития
Банк данных
Представление целей развития как
системы взаимосвязанных программ
Подсистема статистической
обработки данных
Разработка механизмов достижения целей
развития
Анализ эффективности и
результативности принятых
управленческих решений
Рис. 4. Модель системы стратегического управления муниципальным образованием
3. Постоянство миссии функционирования города позволяет разработать долгосрочную концепцию развития муниципального образования, что особенно актуально для
управления малым городом.
4. С учетом специфических особенностей элементов системы малого города, необходимой составляющей его качественной стратегии является представление целей соци-
74
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
ально-экономического развития как системы целевых программ (инвестиционная политика, городская инфраструктура, градоустройство, маркетинг территории и т.д.).
5. Организация системы мониторинга развития подсистем города и внешней среды
позволяет оперативно реагировать на возможные изменения, что особенно важно в динамично развивающихся условиях.
6. Внедрение системы бенчмаркинга дает возможность изучать и отслеживать опыт
наиболее эффективных механизмов управления малым городом.
7. Для повышения точности анализа и прогнозирования состояния муниципального
образования необходима разработка единой системы социально-экономических показателей, применяемой на стадиях анализа и мониторинга.
8. Организация банка данных о социально-экономическом развитии города, а также
об изменениях внешних условий дает возможность оперативно и достоверно получать
информацию, которая является исходной для проведения различных видов анализа.
Таким образом, для малых городов система стратегического управления, которая
учитывает их специфические социальные и экономические особенности, представляет собой эффективный механизм, позволяющий решать как общие для этих городов проблемы,
связанные с переходом к рыночным условиям функционирования, так и проблемы отдельно взятого города.
Использование методов стратегического управления в муниципальных образованиях с небольшой численностью населения позволит стабилизировать и улучшить социально-экономическое состояние города за счет выработки единой концепции развития
подсистем города, обоснованной постановки целей его развития, детальной проработки
механизмов реализации этих целей. Особенно остро потребность в применении качественной системы стратегического управления малым городом ощущается в условиях местного самоуправления.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.
2.
3.
Ветров, Г.Ю. Социально-экономическое развитие малых городов России/ Г.Ю. Ветров, Д.В. Визгалов,
Е.Ю. Елагина, Ю.С. Зайцева, Д.М. Ланцев, Н.И. Шевырова; под общ. ред. Г.Ю.Ветрова. - М.: Институт
экономики города, 2003.
Система муниципального управления: учеб. для вузов/ под общ. ред. В.Б.Зотова. – 2-е изд., перераб. и
доп. – М.: ОЛМА-ПРЕСС, 2006.
Стратегическое управление: учеб. для студентов вузов/ А.Л.Гапоненко, А.П.Панкрухин. – 2-е изд., стер.
– М.: ОМЕГА-Л, 2006.
Материал поступил в редколлегию 15.09.06.
75
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
76
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
УДК 330.341
Д.В. Ерохин, Д.В. Галушко
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОЦЕНКИ КОНКУРЕНТНОГО
ПОТЕНЦИАЛА ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ
Рассматриваются вопросы оценки конкурентного потенциала промышленного предприятия.
Конкурентные возможности - это ключевые сильные стороны промышленного
предприятия, позиционирующие его на рынке. Большинство основных конкурентных
возможностей являются характеристиками предприятия, с помощью которых оно заявляет
о себе клиентам и которые делают предприятие и его продукцию уникальными. Другими
словами, с одной стороны, конкурентные возможности - это конкурентные стратегические
активы, демонстрирующие ценность, которую предприятие приносит своим клиентам. С
другой стороны - это активы, от которых зависит то, как предприятие сможет противостоять новым угрозам со стороны конкурентов - угрозам, о существовании которых оно, возможно, даже не догадывается и которые могут появиться в результате радикальных перемен в мире высоких технологий. Выявление и использование таких уникальных качеств
позволит предприятию конкурировать с другими производителями в динамично развивающейся рыночной среде.
Экономика нашей страны все в большей степени приобретает рыночный характер,
при этом предприятия для оценки своих конкурентных преимуществ продолжают применять лишь стандартные методики анализа, в основном базирующиеся на расчете финансовых коэффициентов, характеризующих эффективность коммерческой деятельности предприятия. Многие предприятия обладают значительными конкурентными преимуществами
на рынке, однако как их оценить с целью выявления сильных и слабых сторон своего потенциала, как правило, не знают [4]. По этим и многим другим причинам в настоящее
время технологии, с помощью которых предприятие может оценивать свою текущую конкурентоспособность и вырабатывать эффективные и результативные стратегии будущего
развития, претерпевают значительные изменения. В связи с этим резко встает вопрос о
выборе инструментария оценки конкурентного потенциала предприятия, который позволит оперативно определять внутренние возможности и слабости подчиненной хозяйственной единицы, обнаруживать скрытые резервы с целью повышения эффективности ее
деятельности.
Научный интерес к проблеме определения сущности конкурентного потенциала
промышленного предприятия заставляет обратиться к анализу накопленного теоретического материала.
В конце 1970-х - начале 1980-х гг. вышел ряд публикаций, содержащих различные
аспекты понятия «потенциал», в большинстве из которых отмечалась важность изучения
проблем его оценки и указывалось на существование значительных различий в определении самого понятия потенциала, его сущности, состава и соотношения с другими категориями.
Понятие «потенциал» происходит от латинского слова «potentia», прямой перевод
которого – возможность, мощность. Само слово имеет двойное смысловое содержание:
первое – это физическая характеристика – величина, характеризующая запас энергии тела,
находящегося в данной точке поля; второе – в переносном смысле - степень мощности
(скрытых возможностей) в каком-либо отношении [8]. Изначально понятие потенциала
использовалось в естественных науках и характеризовало большой класс физических силовых полей, представляемых векторами.
Потенциал в экономике - источники, возможности, средства, запасы, которые могут быть использованы для решения какой-либо задачи, достижения определенной цели
[3].
76
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
В Большой советской энциклопедии приводится следующее определение термина
«потенциал»: «… средства, запасы, источники, имеющиеся в наличии и могущие быть
мобилизованы, приведены в действие, использованы для достижения определенных целей, осуществления плана; решения какой-либо задачи; возможности отдельного лица,
общества, государства в определенной области» [2].
Основная масса публикаций по теории потенциалов посвящена такому оценочному
показателю, как экономический потенциал предприятия.
Л.И. Самоукин [4] считает, что экономический потенциал «необходимо рассматривать во взаимосвязи со свойственными каждой общественно-экономической формации
производственными отношениями, возникающими между отдельными работниками, трудовыми коллективами, а также управленческим аппаратом предприятия, организации, отраслей народного хозяйства в целом по поводу полного использования их способностей к
созданию материальных благ и услуг». В данном определении, на наш взгляд, подчеркнута достаточно важная черта экономического потенциала.
В словаре «Управление социалистическим производством» под ред. О.В. Козлова
дается определение экономического потенциала как «экономической возможности страны, зависящей от уровня развития производительных сил и производственных отношений,
наличия трудовых и производственных ресурсов, эффективности хозяйственного механизма». Однако в данном определении не указывается, о каких конкретно экономических
возможностях идет речь.
Ряд публикаций по теории потенциалов посвящен такому оценочному показателю
как рыночный потенциал предприятия, однако четкого и ясного представления о структуре рыночного потенциала предприятия пока также не дано.
Несмотря на разнообразие интерпретаций понятия «конкурентный потенциал»,
можно отметить ряд моментов, присущих большинству подходов:
1. Наличие традиционной ресурсной составляющей, имеющейся в распоряжении
предприятия (трудовые, информационные, финансовые и производственно-технические
ресурсы), ее доступность.
2. Учет блока управления, в котором, как правило, различают три подсистемы:
планирования, реализации, контроля. Приемлема и позиция разделения функции управления на пять составляющих: планирование, организация, контроль, мотивация и координация. И тот, и другой подходы полностью охватывают систему управления. В данном случае мы сталкиваемся с одинаковыми по смыслу понятиями, но представленными в разных
интерпретациях, что в целом не меняет сути.
3. Ресурс опыта организации: устойчивая конкурентная позиция, определяемая
привычностью марки товара для потребителя, доступом к системе товародвижения, к отраслевой системе снабжения и другими факторами, обусловленными опытом предпринимательской деятельности в отрасли.
4. Ресурс доверия капитала: благожелательное отношение тех субъектов рыночной
среды, которые могут стать источником для покрытия недостатка производственных ресурсов (акционеры, инвесторы и кредитные учреждения).
5. Политический ресурс: способность руководства предприятия оказывать воздействие на факторы рыночной среды, определяемые политикой и законодательством государства (в частности, в налоговой сфере).
Анализ последних публикаций, посвященных проблемам оценки конкурентного
потенциала предприятия, позволяет выделить наиболее удачный подход, предложенный
Г.С. Мерзликиной и Л.С. Шаховской, согласно которому к предметным его составляющим необходимо отнести:
77
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
• рыночный потенциал: потенциальный спрос на продукцию и доля рынка, занимаемая предприятием, потенциальный объем спроса на продукцию предприятия, предприятие и рынок труда, предприятие и рынок факторов производства;
• производственный потенциал: потенциальный объем производства продукции,
потенциальные возможности основных средств, потенциальные возможности использования сырья и материалов, потенциальные возможности профессиональных кадров;
• финансовый потенциал: потенциальные финансовые показатели производства
(прибыльности, ликвидности, платежеспособности), потенциальные инвестиционные возможности.
К этим составляющим можно добавить:
• организационный потенциал, предлагающий анализ эффективности организационной структуры, структуры управления, инфраструктуры предприятия, а также изучение
его кооперационных связей, уровня специализации и концентрации производства и др.;
• инновационный потенциал, оцениваемый с помощью следующих показателей:
количество внедренных изобретений, рационализаторских предложений; число освоенных
новых технологий, новых видов продукции (работ, услуг); объем научноисследовательских и опытно-конструкторских работ; средний возраст выпускаемой продукции; конкурентоспособность выпускаемой продукции; патентная защищенность выпускаемой продукции и применяемых технологий;
• сбытовой потенциал, определяемый исходя из анализа объема реализации продукции в стоимостном выражении и в ассортименте, основных поставщиков сырья, потребителей продукции, основных рынков сбыта, остатков готовой продукции на складе в
стоимостном и натуральном выражении, максимального и минимального пределов цен
выпускаемой продукции, конкурентной стратегии;
• социальный потенциал, характеризующий стоимость основных непроизводственных фондов, виды и объем социальных выплат работникам, текущие затраты на социально-культурные мероприятия, стоимость содержания объектов социальной инфраструктуры предприятия.
Анализ публикаций по проблеме оценки конкурентного потенциала позволяет сделать выводы о слабой её проработке на уровне отдельной отрасли, и особенно на уровне
предприятия. В некоторых публикациях лишь констатируется тот факт, что вопросы
оценки потенциала отдельных предприятий остались в стороне от внимания исследователей. Для решения подобной задачи первоначально следует конкретизировать в теоретическом обороте экономическую категорию «конкурентный потенциал предприятия», а затем
наполнить ее конкретным функциональным содержанием для практического применения.
Так, в таблице представлены основные определения понятия «конкурентный потенциал
предприятия».
Изучив определения, приведенные в таблице, можно проследить эволюцию этого
понятия от простых общих определений типа «часть общего потенциала» к определению
конкурентного потенциала предприятия как совокупности функциональных (составляющие варьируются в различных определениях) и ресурсных (составляющие тоже варьируются в различных определениях) составляющих, обладающих адаптивностью (способностью быстро адаптироваться к изменениям на рынке) и инновационностью (способностью обновляться).
Итак, конкурентный потенциал промышленного предприятия может быть определен как часть общего потенциала, обеспечивающая достижение конкурентных преимуществ компании в условиях внутрифирменных трансформаций и влияния внешних рыночных сил. Таким образом, предлагаемая методология определения конкурентного потенциала предприятия позволяет охватить все основные внутрифирменные процессы,
протекающие в различных функциональных областях его внутренней среды, в сопостав78
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
лении с основными конкурентами. В результате обеспечивается системный взгляд на
предприятие, который позволяет выявить все его сильные и слабые стороны, а также разработать на этой основе комплексную методику оценки возможностей долгосрочного перспективного развития предприятия.
Таблица
Определения конкурентного потенциала предприятия
Андреев А.Г. Часть общего потенциала, обеспечивающая достижение конкурентных
[3]
преимуществ компании в условиях внутрифирменных трансформаций
и влияния внешних рыночных сил
Остапенко
Как реальная, так и потенциальная способность компании разрабатыО.И., Верещак вать, изготовлять, сбывать и обслуживать в конкретных сегментах
Н.В.[9]
рынка конкурентоспособные изделия, т.е. товары, превосходящие по
качественно-ценовым параметрам аналоги и пользующиеся более приоритетным спросом у потребителей
Таранухин
Это не набор свойств, а способность реализовать их в форме конкретЮ.В. [5]
ных конкурентных преимуществ. Конкурентным потенциалом, т. е.
конкурентной силой, они становятся тогда, когда субъекты хозяйствования способны обеспечить эффективную разработку природных ресурсов, что обеспечит устойчивый экономический рост; когда технологические возможности воплощаются в конкурентоспособные продукты;
когда восприимчивость предприятий к достижениям науки является их
внутренним свойством, а нововведения отвечают критериям рыночной
эффективности
Гольдштейн
Это ключевые факторы успеха, классифицированные по двум признаГ.Я. [5]
кам: функциональному (выделение областей производства, сбыта, маркетинга) и ресурсному (технология, знания специалистов, имидж и репутация, финансы)
Янковский
Конкурентные преимущества низкого порядка, связанные с возможноК.П., Мухарь стью использования более дешевых материалов, энергии, рабочей силы;
И.Ф. [14]
а также высокого порядка - уникальная продукция, прогрессивная технология и высококвалифицированные специалисты, хорошая репутация
компании
Баринов В.А., Потенциал, предполагающий две составляющие: адаптивность и инноСинельников
вационность. Адаптивность понимается как свойство приспосабливаеА.В. [1]
мости, как форма отношений организации с внешней средой. Инновационность - как способность обновляться, это внутриорганизационные
процессы перестройки по критериям: ритмичность, технологичность,
минимальная себестоимость
Стивен ДэВыявление и реализация внутренних резервов – стратегического повис[11]
тенциала, который состоит из трех слагаемых: профессионализм, знания, производственный процесс. Важно определить, чем и как стратегический потенциал фирмы отличается от стратегического потенциала
конкурентов
Идрисов А.Б. Наличие следующих факторов: внутренней компетенции; внешней
[9]
компетенции, а также динамической способности. При этом конкурентную позицию предприятия определяет его способность быстро
адаптироваться к изменениям на рынке и управлять имеющимися знаниями, а также высокий инновационный потенциал во всех сферах деятельности
Красноперов
Совокупность накопленных им ресурсов и доступность определенных
К.М. [3]
факторов производства
79
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
Оценку конкурентного потенциала предприятия мы предлагаем проводить в форме
комплексного, поэтапного и поэлементного исследования.
При комплексной форме оценки потенциала исследуются все его составляющие,
которые интегрируются в единый показатель. В качестве основного метода интегрирования показателей применяется экспертный или рейтинговый.
При поэтапной оценке упор делается на главные критерии, которые определяют
способность предприятия решать поставленные на каждом из этапов задачи. Информационное обеспечение расчетов основывается на действующей государственной статистической и бухгалтерской отчетности, а также данных специально проводимых обследований.
Главная проблема в расчетах сводится к детализации критериев, которые обеспечивают комплексную оценку конкурентного потенциала компании.
Для определения интегрального показателя оценки конкурентного потенциала
предлагается использовать следующие подходы:
- определяются веса показателей и критериев;
- устанавливаются балльные оценки по каждому показателю для предприятия;
- определяется интегральный показатель, характеризующий конкурентоспособность компании.
Для определения веса критериев конкурентного потенциала используем теорию
конкурентных преимуществ предприятия, согласно которой к конкурентным преимуществам низшего порядка можно отнести производственный, финансово-экономический и
социальный потенциалы; к преимуществам высшего порядка - организационноуправленческий, рыночно-сбытовой, научно-технический и инновационный потенциалы.
Преимущества низшего порядка - это преимущества с малой устойчивостью, неспособные
обеспечить преимущества над конкурентами на длительный период времени. Поэтому они
оцениваются несколько ниже, чем преимущества высшего порядка, достигаемые, например, путем выпуска на рынок уникальной продукции, основанной на собственных конструкторских разработках. Ведь для уничтожения такого преимущества конкурентам требуются большие затраты, усилия и время [4].
Отставание локальных потенциалов друг от друга будет свидетельствовать о наличии узкого места, что будет являться объектом детального анализа и поиска путей его
расширения. Высокое значение интегрального показателя конкурентного потенциала свидетельствует о наличии у предприятия начальных возможностей для роста и развития.
Невысокое значение говорит о необходимости реализации стратегической программы повышения конкурентоспособности предприятия.
Оценка внешней составляющей конкурентного потенциала (внешних возможностей) базируется на ситуационном анализе с использованием SWOT- матрицы, STEP/
PEST- анализе, ЕТОМ – анализе, QUEST-анализе и др. [3]. Они определяют место, занимаемое предприятием в общем экономическом пространстве, его сильные и слабые стороны по отношению к основным конкурентам исследуемого предприятия, что позволяет в
конечном итоге определить направление повышения внутреннего конкурентного потенциала.
Достаточность потенциала свидетельствует о наличии у предприятия начальных
возможностей для роста и развития. Результатом этого этапа является оценка эффективности стратегии развития и корректировка программы развития с учетом изменений внутренней и внешней конкурентной среды. Принимая всё это во внимание, следует признать
самыми надежными стратегиями обеспечения конкурентоспособности уникальность и лидерство качества, а также выборочную специализацию.
В противном случае разрабатываются и выбираются альтернативные стратегии
формирования и развития компании согласно имеющемуся конкурентному потенциалу.
80
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
Баринов, В.А. Развитие организации в конкурентной среде / В.А. Баринов, А.В. Синельников // Менеджмент в России и за рубежом. -2000. -№6.
Виньков, А. Два шага до элиты / А. Виньков // Эксперт. – 2004. - № 30. – С. 15-21.
Гайдаенко, Т.А. Маркетинговое управление. Полный курс МВА. Принципы управленческих решений и
российская практика / Т.А. Гайдаенко. – М.: Эксмо, 2005. – 480 с.
Голубков, Е.П. Изучение конкурентов и завоевание преимуществ в конкурентной борьбе/ Е.П. Голубков
// Маркетинг в России и за рубежом. -1999. -№2.
Гольдштейн, Г.Я. Стратегический менеджмент: конспект лекций/ Г.Я. Гольдштейн.- Таганрог, 1995.
Идрисов, А.Б. Стратегия, основанная на ключевых компетенциях и динамических способностях компании / А.Б. Идрисов // Контроллинг в России. -2002. -№1.
Качак, В.В. Проблемы формирования отраслевых приоритетов научно-исследовательской деятельности
в системе высшей школы/ В.В. Качак// Инновации.- 2001.-№1-2. -С. 5-9.
Ожегов, С. И. Словарь русского языка / С.И. Ожегов. М.: Русский язык.
Толковый словарь иностранных слов. Общеупотребительная лексика (для школ, лицеев, гимназий). Ростов н/Д.: Феникс, 1995.
Остапенко, О.И. Конкурентоспособность как критерий оценки экономического потенциала предприятия-участника ВЭД: материалы ХХХIV науч.-техн. конф. по результатам работы профессорскопреподават. состава, аспирантов и студентов / О.И. Остапенко, Н.В. Верещак.- Ставрополь: СевероКавказ. гос. техн. ун-т.; http://www.ncstu.ru, 2004.
Романова, О.А. Научно-технологическое и институциональное развитие ОПК Урала [Препринт] / О.А.
Романова, В.Г. Прудский, И.В. Макарова, Р.И. Чененова, А.В. Федоров. - Екатеринбург: Ин-т экономики УрО РАН, 2004. – 96 с.
Дэвис, С. Конкурентный потенциал - как его выявить? / С. Дэвис // Competia Online Magazine, 2003.
Фомин, П.А. Особенности оценки производственного и финансового потенциала промышленных предприятий / П.А. Фомин, М.К. Старовойтов // http://www.cis2000.ru.
Чернышева, Г.Н. Диагностика потенциала предприятия / Г.Н. Чернышева, Е.В. Лавренова //immf.ru.
Янковский, К.П. Организация инвестиционной и инновационной деятельности / К.П. Янковский, И.Ф.
Мухарь. - СПб., 2001. – 300 с.
Материал поступил в редколлегию 21.12.06.
81
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
82
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
УДК 330.341
Е.Н. Скляр, И.О. Зверкович
ИССЛЕДОВАНИЕ МОДЕЛЕЙ КОРПОРАТИВНОЙ СОЦИАЛЬНОЙ
ОТВЕТСТВЕННОСТИ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В МИРОВОЙ ПРАКТИКЕ
Рассматриваются вопросы формирования моделей корпоративной социальной ответственности, используемых в мировой практике (европейской, американской, российской, британской), анализируются основные различия моделей.
Корпоративная социальная ответственность (КСО) – это философия поведения и
концепция выстраивания деловым сообществом, компаниями и отдельными представителями бизнеса своей деятельности с акцентом на следующие ориентиры [1]:
1) производство качественной продукции и услуг для потребителей;
2) создание привлекательных рабочих мест, выплата легальных зарплат и инвестиции в развитие человеческого потенциала;
3) неукоснительное выполнение требований законодательства: налогового, трудового, экологического и т.п.;
4) построение добросовестных отношений со всеми заинтересованными сторонами;
5) эффективное ведение бизнеса, ориентированное на создание добавленной экономической стоимости и рост благосостояния своих акционеров;
6) учет общественных ожиданий и общепринятых этических норм в практике ведения дел;
7) вклад в формирование гражданского общества через партнерские программы и
проекты развития местного сообщества.
В мире существует несколько устоявшихся моделей КСО, каждая из которых отражает тот общественно-экономический уклад, который исторически сложился в той или
иной стране, то устройство общества, которое сформировалось в условиях развитой демократии, понятной и открытой государственной машины, функционирующих гражданских
институтов, системы разрешения споров и свободы слова и выбора и т.д. [2].
Анализ существующих в мировой практике моделей КСО (европейской, американской, российской и т.д.) показал, что участие бизнеса в жизни общества может либо жестко регулироваться действующим коммерческим, налоговым, трудовым и экологическим
законодательством, либо осуществляться самостоятельно под воздействием специально
созданных стимулов и льгот. В первом случае государство устанавливает «коридор взаимодействия» бизнеса и общества, в котором государственные механизмы наравне с гражданскими структурами создают необходимые условия для участия бизнеса в жизни общества. Во втором случае государство под давлением гражданских инициатив создает эффективные механизмы стимулирования бизнеса для осуществления вклада в общественное развитие. Таким образом, достигается работоспособная конструкция управления обществом, в которой четко закреплены роли отдельных сторон, меры их участия и взаимодействия.
Начнем обзор современных форм КСО с американской модели. Считается, что эта
модель наиболее богата своими традициями. Из-за природы американского предпринимательства, зиждущегося на максимальной свободе субъектов, многие сферы общества остаются до сегодняшнего дня саморегулируемыми [1].
Для США характерно минимальное вторжение государства в частный сектор. Несмотря на это, Америка известна традициями систематического участия бизнеса и/или его
представителей в финансировании самых разнообразных некоммерческих проектов. США
выработали многочисленные механизмы участия бизнеса в социальной поддержке общества, об этом свидетельствует немыслимое количество корпоративных фондов, нацелен82
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
ных на решение разнообразных социальных проблем посредством бизнеса. Всем известно,
что в Америке профессиональное образование спонсируется частным сектором как ни в
одной другой стране мира (разумеется, мы исключаем из сравнения страны, где образование, здравоохранение, иные социально значимые области существования общества финансируются государством). Ответственное перед обществом поведение корпораций поощряется соответствующими налоговыми льготами и зачетами, закрепленными на законодательном уровне [3].
Таким образом, американская модель КСО инициируется самими компаниями и предусматривает максимальную самостоятельность корпораций в определении своего общественного вклада, но законодательно поощряет социальные инвестиции в выгодные для
общества сферы через соответствующие налоговые льготы и зачеты, при этом государственное регулирование КСО минимально.
Модель КСО Континентальной Европы можно охарактеризовать наличием государственного регулирования данной сферы, поэтому эту модель зачастую относят к скрытым
формам КСО. Так, во многих странах Континента законодательно закреплены обязательное медицинское страхование и охрана здоровья работников, пенсионное регулирование и
ряд других социально значимых вопросов. Кроме того, госрегулирование многих аспектов
КСО значительно превосходит североамериканскую систему [5].
В последнее время даже появился новый термин для обозначения европейского варианта КСО - корпоративная способность к социальному реагированию. Несмотря на существенные различия стран Континента в применении концепции КСО, схожего между
ними больше. Это проявляется, прежде всего, в том, что европейские политики придают
большое значение поддержке разнообразных инициатив в области КСО. Европейская Комиссия определила КСО как «концепцию, в рамках которой компании на добровольных
началах объединяют свои усилия со стейкхолдерами для решения социальных вопросов и
реализации природоохранных мероприятий». Таким образом, европейская модель КСО в
большей степени представляет собой систему мер государственного регулирования [4].
КСО в Великобритании сочетает элементы американской и континентальной моделей. В целом для британской модели характерны следующие признаки:
− пристальное внимание финансового сектора к проектам в области КСО (тенденция
роста количества социально ответственных инвестиционных фондов);
− повышенный интерес СМИ (так, «Таймс» публикует индексы социальной ответственности в еженедельном разделе «Профиль компании»);
− широкое развитие сектора независимого консалтинга в области КСО;
− система бизнес-образования Великобритании однозначно превосходит Континентальную Европу по количеству и разнообразию учебных курсов в области КСО;
− участие правительства в развитии КСО проявляется в создании партнерств с частными предприятиями в образовательном секторе, поддержке инициатив в области КСО
через софинансирование проектов, налоговые льготы и др.
Общей тенденцией как для британской, так и для европейской моделей является их
скрытая форма с постепенным движением в сторону открытой модели. Таким образом,
британская модель КСО сочетает элементы моделей США и Европы, но с существенным
вовлечением государства и общественных институтов в процесс согласования общественных интересов, а также продвижения и поощрения лучших практик.
КСО в России характеризуется наличием трех этапов:
1. 1991-1998 гг. – реструктуризация социальной инфраструктуры компаний в ходе
приватизации, возрождение традиций дореволюционной благотворительности и меценатства. «Дикая» благотворительность стала первой стадией в развитии социальной ответственности компаний в России. В это время финансовая поддержка нуждающимся, как правило, оказывалась из «черной кассы». Одним из основных факторов для принятия реше83
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
ний об оказании помощи был эмоциональный. Параллельно с этим в стране процветала
«филантропия по-советски», основанная на оставшихся в наследство советских представлениях о социальной помощи и работающая по принципу «латания дыр» в рухнувшей государственной социальной системе.
2. 1999 - 2001 гг. - постепенный переход от разовой помощи физическим лицам и
организациям к финансированию целенаправленных программ; формирование представлений о корпоративной социальной ответственности в деловой среде и обществе в целом.
3. С 2002 г. по настоящее время – начало институционализации корпоративной филантропии, выделение корпоративных и частных фондов, привлечение некоммерческих
организаций к реализации корпоративных программ, профессионализация; активные дискуссии по вопросам социальной ответственности.
Потребность российского бизнеса в получении общественного признания и закреплении на внутреннем и внешнем рынках является стимулом для изменений в подходе
компаний к взаимодействию с обществом. В среде крупных российских корпораций начинается широкое обсуждение темы КСО, инициаторами которого являются профессиональные объединения предпринимателей. В ряде корпораций происходит реструктуризация деятельности и органов управления в области корпоративной социальной политики.
Появляются первые корпоративные программы, использующие новые социальные технологии. Характеристиками новых подходов компаний к развитию социальной сферы являются наличие продуманных приоритетов в корпоративной социальной политике и ясного
обращения к аудиториям; сочетание политики и обращения с продуктом или бизнесом
компаний; конкурсный отбор программ для социальных инвестиций; связь корпоративных социальных программ с имиджем и брэндами компаний.
В этом процессе было два переломных момента:
1. 1998 г. - вследствие дефолта российские компании резко сократили вложения в
социальную сферу, столь же значительно возросло их внимание к эффективности вложений.
2. 2003 г. - российское деловое сообщество публично заявило о своем стремлении
быть социально ответственным. «Дело ЮКОСа» привлекло большое общественное внимание к ответственности компаний, вызвало открытую дискуссию по формированию правил ведения бизнеса и стимулировало интерес самого бизнеса к взаимодействию с гражданским обществом.
Совершенно очевидно, что КСО в России находится пока в начальной стадии своего развития. Поэтому - за редкими исключениями - заметно недопонимание чисто практической ценности КСО. В этой связи существует опасность подменить положительно зарекомендовавшую себя на практике концепцию КСО на конвейер по производству документации по квазиположительной социальной отчетности.
Таким образом, по источникам регулирования, практике и драйверам российский
вариант КСО представляет собой смесь британской модели (добровольное инициирование
бизнесом) и континентальной схемы (желание предприятий получить от государства четкие законодательные рамки КСО).
О развитии социальной ответственности бизнеса в России свидетельствуют следующие цифры: по ВВП на душу населения Россия уступает только 35 развитым и 20 развивающимся странам. Однако по социальным показателям, к которым относятся индекс
социального развития, а также средняя продолжительность жизни, Россия не входит даже
в сотню! А по некоторым отдельным направлениям социальной политики государства,
например здравоохранению, ситуация просто критическая. Поэтому из-за начальной стадии развития КСО в РФ наблюдается недопонимание ее целостной концепции, апробированных практик и полезности.
84
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
щее:
Оценивая текущую ситуацию в области КСО в России, можно отметить следую-
− государство осознало себя как идеальное олицетворение социальной и исторической миссии своего народа;
− бизнес до конца не осознал себя как носителя положительной социальной миссии;
− деловая элита России не сформировалась до сих пор как влиятельная общественная сила;
− государство не создало условие, при котором деловые круги инициировали бы,
формировали и интегрировали в систему зарождающихся цивилизованных гражданских,
общественных, государственных, экономических отношений механизм осуществления
взаимной правообязанности, гражданской ответственности и социального корпоративизма;
− демократия в формальном, западном понимании устойчива и эффективна, когда
вырастает из массового благополучия [3].
Сегодня в России существует три взгляда на реформу социальной сферы:
1. Резкое ограничение роли государства без развития общественного (некоммерческого) сектора социальных услуг:
− акцент на личную ответственность за благосостояние граждан, на восстановление роли семьи как основы социальной поддержки;
− переход к адресной помощи отдельным категориям малообеспеченных граждан,
т.е. сокращение социальной защиты до помощи гражданам, чьи доходы находятся ниже
прожиточного минимума;
− ускорение приватизации культурных и образовательных учреждений, других
объектов социальной сферы;
− постепенный отказ от федеральных социальных стандартов, перенос ответственности за социальную сферу на региональный и городской уровень.
Этот курс, хотя и начатый де-факто представлением пакета социальных законов в
Государственную думу, отвечает задачам экономического роста, но требует изменения
Конституции РФ, согласно которой Россия является социальным государством (ст. 7).
2. Восстановление патернализма государства в социальной сфере до масштаба,
свойственного советскому периоду. Это популистский курс левой оппозиции, для его действительной реализации требуется национализация собственности и восстановление социальной инфраструктуры предприятий.
3. Перераспределение социальной ответственности между государством, общественным некоммерческим сектором и бизнесом:
− дальнейшее разделение систем социального обеспечения и социального страхования, политика роста заработанных доходов населения;
− переход к адресной помощи в индивидуальных трудных жизненных ситуациях;
− формирование сектора социальной экономики путем разгосударствления социального обслуживания, развития малого бизнеса и благотворительных организаций, переход от нормативного регулирования в социальной сфере к опоре на социальные инициативы граждан;
− введение механизма социального заказа, переход от непосредственного распределения бюджетных и внебюджетных средств на социальные нужды к социальному инвестированию с широким привлечением негосударственных ресурсов;
− децентрализация при сохранении федеральных социальных стандартов.
Именно этот курс отстаивает общественность. До сих пор основными, общими задачами для общественных и некоммерческих организаций были налаживание социального
85
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
партнерства, введение механизмов взаимодействия и др. Общественная кампания по продвижению проекта законов о социальном заказе приобрела поистине всероссийский масштаб. Это движение порождает региональные и местные условия реализации новой, государственно-общественной модели социальной сферы. Но начатые Правительством РФ
масштабные социальные реформы (пенсионное обеспечение, жилищно-коммунальная реформа) поставили новые проблемы. Возникла масса специальных вопросов, жизненно
важных для клиентов некоммерческих организаций: последствия тех или иных предложений по реформе пенсионной системы, медицинского страхования и т.д. для повседневной
жизни людей и каждой из групп клиентов благотворительных организаций - беженцев и
вынужденных переселенцев, бездомных, инвалидов, многодетных семей и др. Появилась
потребность в новых знаниях по общим и специальным вопросам устройства социальной
сферы. В комплексе это позволит создать новую модель распределения социальной ответственности между государством, обществом, семьей и работодателями [6].
Таким образом, КСО сегодня становится современным стилем деловой активности,
который значительно влияет на процесс принятия управленческих решений с учетом интересов всех заинтересованных сторон.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Corporate Social Responsibility the WBC SD's Journey, 2002. - Р. 5.
2. Бачинская, Т. Бизнес готов платить больше, но ждет от государства ясных правил игры / Т. Бачинская //
Бизнес и общество. – 2004. - 3. – С. 1-4.
3. Вepнep, П. Социальное конструирование реальности / П. Вернер, Т. Лукман. - М., 1995. - 368 с.
4. Доклад о социальных инвестициях в России за 2004 г. / под общей ред. С.Е. Литовченко. – М.: Ассоциация менеджеров, 2004. – 2000 с.
5. Парсонс, Т. Система современных обществ / Т. Парсонс. - М.: Экономика, 1997. - 230 с.
6. Перегудов, С.П. Тэтчер и тэтчеризм / С.П. Перегудов. - М., 1996. - С. 230-259.
7. Соболева, И. Социальная ответственность: глобальный контекст и российские реалии / И. Соболева //
Вопросы экономики. – 2005. - № 10. - С. 90-102.
8. Социальная стратегия российского бизнеса: условия успеха. – М.: Ассоциация менеджеров, 2003. – 20 с.
9. Социальный менеджмент: учебник /под ред. Д.В. Валового. – М.: Бизнес школа «Интел – Синтез»; Акад.
труда и социальных отношений, 1999. - 384 с.
Материал поступил в редколлегию 21.12.05.
86
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
87
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
УДК 658.5
М.Ю. Лунёв
ЭКОНОМИЧЕСКИЕ И СОЦИАЛЬНЫЕ ПОСЛЕДСТВИЯ СТРУКТУРНЫХ
ДИСПРОПОРЦИЙ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Анализируются тенденции структурных изменений российской промышленности. Рассматриваются
последствия структурных перекосов и вертикальной дезинтеграции.
Структурные изменения в промышленности в 90-е гг. затронули, прежде всего, ее
отраслевую структуру, определяющую общую эффективность экономики, социальноэкономические и стратегические цели общества, жизненный уровень населения и роль
страны в международном разделении труда. Они характеризовались увеличением удельного веса (в стоимостном выражении) продукции ТЭК и металлургии, происходившим на
фоне сокращения удельного веса всех остальных отраслей промышленности (табл. 1).
Таблица 1
Динамика удельного веса отдельных отраслей в структуре промышленности
России
Отрасль
ТЭК
В том числе:
электроэнергетика
Топливная промышленность
В том числе:
нефтегазовая
Из нее:
нефтедобывающая
нефтеперерабатывающая
Металлургия
В том числе:
черная
Машиностроение
Легкая промышленность
1990г.
1994г.
1995г.
1996г.
1997г.
1998г.
2000г.
2005г.
0,104
0,263
0,256
0,280
0,296
0,270
0,254
0,272
0,036
0,124
0,110
0,130
0,147
0,139
0,079
0,078
0,068
0,139
0,146
0,150
0,149
0,131
0,175
0,194
0,056
0,117
0,123
0,127
0,127
0,112
0,163
0,183
0,022
0,054
0,066
0,070
0,076
0,071
0,124
0,140
0,022
0,049
0,044
0,040
0,031
0,021
0,021
0,022
0,102
0,138
0,139
0,117
0,114
0,129
0,164
0,171
0,049
0,077
0,081
0,071
0,067
0,65
0,077
0,083
0,280
0,182
0,160
0,164
0,158
0,151
0,164
0,163
0,110
0,029
0,022
0,018
0,016
0,014
0,014
0,013
С одной стороны, такой характер отраслевой структуры промышленности связан с
существенно меньшими темпами спада в отраслях ТЭК и соответствующим ростом их
удельного веса в общем промышленном выпуске вследствие их экспортной ориентации,
устойчивого спроса на энергоресурсы, металлургическое сырье и продукцию первичной
обработки на внешнем рынке.
С другой стороны, просматривается сырьевая ориентация экономики, упрощение
структуры экспорта, являющегося основным фактором экономического роста (табл. 2).
Этот вывод подтверждают и исследования других авторов [1]. Рассчитанная ими
модель промышленного роста показала, что основное воздействие на промышленный рост
оказывают темпы роста объема экспорта – 77,7 %. Роль реальных располагаемых денеж87
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
ных доходов существенно ниже – 15,3 %. Минимальное влияние на динамику производства оказывают инвестиции в основной капитал. Их доля не превышает 7,0 %. Эти оценки
свидетельствуют о безусловной экспортной ориентации российской экономики.
Структура экспорта по отдельным группам товаров в 2004 г.
Группа товаров
Нефть сырая
Газ природный
Нефтепродукты
Машины и оборудование
Черные металлы
Алюминий необработанный
Прокат плоский из углеродистой стали
Полуфабрикаты из углеродистой стали
Лесоматериалы необработанные
Никель необработанный
Уголь каменный
Лесоматериалы обработанные
Всего
Таблица 2
Доля в объеме экспорта, %
26,92
15,62
10,94
7,52
6,40
2,60
Стоимость, млрд долл.
19,39
11,25
7,88
5,42
4,61
1,87
2,37
1,71
1,64
1,18
1,47
1,06
1,43
1,28
0,93
100,00
1,03
0,92
0,67
72,03
Следует принять во внимание и тот факт, что структура российского экспорта в настоящее время далека от сбалансированности. По данным Государственного таможенного
комитета, по итогам 12 месяцев 2004 г. продукция с высокой степенью переработки составляла в стоимостном объеме экспорта лишь четверть, тогда как на энергоресурсы приходилось более половины вывоза товаров (39,95 млрд долл.), в том числе нефть и нефтепродукты – 37,9 %. Для сравнения: в 1997-1998 гг. доля нефти и нефтепродуктов в суммарном экспорте России не превышала 14 – 16 %. 2005 год в связи с беспрецедентным
ростом цен на нефть эту тенденцию лишь усилил.
Вместе с тем интерес для анализа представляет не только уровень добычи природного сырья в России, а также странах мира, но и уровень его потребления. Добывая в
1991 г. 462 млн т нефти, Россия потребляла 266 млн т, или 57,6 % (для сравнения: США в
этот год добывали 423 млн т, а вот потребление нефти составляло 770 млн т, или 182,0 %).
К 2001 г. ситуация следующая: Россия – добыча составила уже 324 млн т, потребление –
131 млн т (40,4 %); США – добыча – 291 млн т, потребление – 880 млн т (302,4 %). К сожалению, эта негативная тенденция в России продолжает наблюдаться.
Сегодня наша страна потребляет 68,2 % добытого газа (1991г. – 75,4 %), при условии падения объемов добычи; 88,5 % железной руды (100,6 %); 58,7% цинка (179,6 %);
24,9 % меди (74,7 %); 20,3 % никеля (62,3 %); 7,4 % алюминия (65,5 %). Иные показатели
по урану: 141,8 % против 83,2 % в 1991г.
Подобная динамика свидетельствует о серьезных структурных перекосах отечественной промышленности, произошедших в 90-е гг.
Результатом непродуманных экономических реформ явилось отсутствие вертикальной интеграции российской промышленности. По современным подходам в экономи-
88
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
ческой теории общественное воспроизводство можно подразделить на 5 основных переделов: первый связан с добычей сырья; второй – с переработкой в полуфабрикаты и обогащенные концентраты; третий – с изготовлением машин и оборудования; четвертый – с
комплектацией интегрированных технологических комплексов; пятый – с производством
продукции конечного спроса: потребительского, инвестиционного и экспортного.
При вертикальной интеграции всех воспроизводственных переделов происходит
нелинейное возрастание добавленной стоимости по отношению к выпуску сырьевого передела; в случае же их дезинтеграции, как сейчас в России, процесс нарушается и развивается совсем иначе. Расхождение поддается количественной оценке. Согласно расчету для
обоих вариантов, выполненному по данным 2003 г. с учетом стоимости первичного сырья
и доли его экспорта, товарная часть ВВП России при вертикально-интегрированном воспроизводстве составила бы 1600 млрд долл. против фактических 207 млрд долл. при дезинтеграции (рисунок).
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
II
III
IV
V
Товарны й ВВП, при дезинтеграции переделов I-V
Товарны й ВВП, при интеграции переделов I-V
Рис. Объем товарного ВВП России в 2003 г., млрд руб.
Стрелкой на рисунке показан вектор макроэкономического мультипликатора добавленной стоимости (7,7) по условиям отечественного хозяйства. В США величина этого
мультипликатора выше (12) в связи с более высоким технологическим строением экономики. Первый и второй показатели соотносятся в пропорции 0,64:1; следовательно, потенциально возможная производительность в нашей стране составляет 64 % американского уровня.
Однако дезинтеграция обусловливает фактические результаты, которые в 7,7 раза
ниже, чем достижимые на базе экономики вертикально-интегрированных корпораций. В
соответствии с полученной оценкой ежегодные потери России, вызванные дезинтеграцией
товарного воспроизводства, эквивалентны 1,4 трлн долл., или 10 000 долл. в расчете на
душу населения. Если бы наша страна обладала вертикально-интегрированной экономикой, способной мультиплицировать величину добавленной стоимости при переходе от
каждого предыдущего передела к последующему, годовой среднедушевой доход в России
приближался бы к 17 тыс. долл.
Как следствие структурных диспропорций в 90-е гг. резко снизился технологический уровень промышленного производства (табл. 3).
Основные фонды промышленности, достаточно изношенные уже в дореформенные
времена, за 1990 – 2004 гг. подверглись дальнейшему обветшанию. На конец 2004 г. их
89
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
износ составил 68,7 % [2]. В нефтедобыче этот показатель равен 54,8 %, а в электроэнергетике – 57,3 % [3]. При нормативном сроке службы активной части основных фондов в
16,5 лет, принятом при развитой рыночной экономике, средний фактический срок их
службы в промышленности России по состоянию на 2005г. составлял 23,5 года; 61,2 %
оборудования было старше 20 лет. Содержание устаревшего оборудования, помимо его
негативного влияния на производительность труда, требует дополнительных затрат на текущее обслуживание, ремонт, консервацию незагруженных мощностей.
Коэффициент обновления основных фондов в промышленности сократился с 6 % в
1990г. до 1,8 % в 2002г. Данные 2005г. свидетельствуют лишь о замедлении негативной
тенденции.
Таблица 3
Показатели технологического уровня промышленного производства
Показатель
Глубина переработки нефтяного сырья, %
Удельный вес листового проката в общем объеме прокатного производства, %
Удельный вес станков высокой и особо высокой точности в общем объеме производства металлорежущих станков, %
Удельный вес машин с дизельными двигателями в общем объеме производства грузовых автомобилей, %
Производство металлорежущих станков
тыс. шт.
в % к 1990г.
В том числе станков с ЧПУ:
тыс. шт.
в % к 1990г.
Производство кузнечно-прессовых машин
тыс. шт.
в % к 1990г.
Производство автоматических и полуавтоматических линий для машиностроения
комплектов, шт.
в % к 1990г.
1991г.
65,0
1994г.
61,0
1996г.
61,0
2001г.
61,5
44,0
36,0
41,0
42,0
11,1
4,0
1,2
0,08
22,3
16,0
7,0
6,5
67,5
91,0
19,0
25,6
7,1
9,6
0,52
0,6
12,6
75,4
0,5
3,0
0,3
1,6
0,01
0,05
23,9
87,5
3,1
11,4
0,6
2,2
0,03
0,11
297
53,4
48
8,6
12
2,1
-
Серьезным последствием непродуманных реформ явилась сложившаяся на потребительском рынке искаженная идеология потребления, когда российский рынок заполняется товарами иностранных производителей, не всегда технически более совершенными и
более пригодными для условий России, вопреки интересам реальных потребителей.
Другими причинами того, что основная часть товарного ассортимента по различным продуктовым группам стала формироваться за счет импортных поставок, явились
практически полная либерализация внешней торговли в первые годы радикальных реформ, отсталость отечественных предприятий по направлению «продукты-технологии».
По данным Рабочего центра экономических реформ, удельный вес отечественной продукции в структуре розничных продаж упал уже к началу 1997г. до 48 % (против 86 % в
1991г.), при этом доля импорта выросла с 14 до 52 %. Последовавший дефолт (1998г.) несколько улучшил ситуацию, однако полностью переломить тенденцию не смог.
90
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
Главным образом этими же причинами объясняется высокий удельный вес убыточных предприятий в российской экономике, что, в свою очередь, мешает процессу реструктуризации, особенно на региональном уровне.
Оценивая сложившуюся отраслевую структуру промышленности и те последствия,
которые связаны с ее деформациями, можно сделать вывод о приоритете структурных реформ с точки зрения достижения стратегических целей страны.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Райская, Н. Платежеспособный спрос и структурные изменения в промышленности / Н. Райская, Я. Сергиенко, А. Френкель, Э. Чухло // Экономист. − 2004. − № 2. − С. 16−20.
2. Кузьмин, С. Оценка пореформенных последствий / С. Кузьмин // Экономист. − 2004. − № 8. − С. 32−39;
3. Чепасова, Э. Структурная перестройка и качество роста / Э. Чепасова // Экономист. − 2004. – № 8. – С.
41−46;
4. Харбергер, А. Путь к возрождению экономики. Стратегические вопросы и альтернативы / А. Харбергер //
Пути экономического роста. Международный опыт. – М.: Деловой экспресс, 2001.
Материал поступил в редколлегию 12.09.06.
91
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
УДК 1(091)
СОЦИАЛЬНО-ФИЛОСОФСКИЕ АСПЕКТЫ
НАУКИ И ТЕХНИКИ
В.М. Лобеева
ПОНИМАНИЕ НРАВСТВЕННОСТИ
В ФИЛОСОФИИ Б.Н. ЧИЧЕРИНА
Рассматривается понимание русским философом Б.Н. Чичериным нравственности в ее нормативнофункциональном проявлении.
Чичерин Б.Н. (1828–1904) – известный русский философ-западник. В 1861-1868 гг.
ректор Московского университета. Основоположник «государственной школы» в российской историографии. Представитель либерального течения российской философскоюридической мысли. Б.Н. Чичерин, автор многочисленных работ по философии права,
происхождению и развитию государственности, развивал и анализировал идеологию либерализма, исследовал проблемы нравственности.
В своем философствовании о нравственности Б.Н. Чичерин использует как методологические приемы столкновение различных точек зрения в пределах обсуждаемого
предмета, критический анализ этих точек зрения, постановку проблемного вопроса и собственно решение его. При этом философ демонстрирует свою приверженность либерально-индивидуалистическим трактовкам.
Инструментом нравственных понятий и суждений личности признается разум, источником – идея Абсолютного, подвластная разуму. С Абсолютным связывается представление о неком абстрактном образце долженствования, вполне совместимом с внутренней свободой личности. Как абстрактная величина, этот образец инвариантен в личностно-ситуативном плане, его надо принимать как данность и следовать ему в своем свободном выборе. Имея представление о подобном рациональном конструкте, человек, даже
с неразвитым нравственным началом, примет конструкт за идеал, ибо разум не отвергнет
его.
Таким образом, субъектом нравственности признается человек, он выразитель Абсолютного нравственного начала, которое проявляет себя в действиях и отношениях людей. Нравственными признаются отношения равенства и уважения. К другому следует относиться так, как ты бы хотел, чтобы относились к тебе («правило» Гоббса). Нравственный закон предполагает отношения отрицательные – не вредить другим (требование в
форме отрицания) и положительные – делать добро.
Нравственность вместе с правом регулируют взаимоотношения свободных людей,
но обращены нравственность и право к разным свободам человека: право – к внешней,
нравственность – к внутренней, свободным помыслам. Связь между правом и нравственностью проявляется в следующем: когда действие, регулируемое правом, совершается
добровольно с осознанием долга, оно нравственно. По отношению к свободе закон имеет
характер нравственной необходимости. Достоинство личности определяется ее добровольным нравственным выбором добра в условиях свободы выбрать и зло.
Проблема нравственности рассматривается исходя из дуалистичности человека, у
которого есть физическое и духовное начала. Физическая и духовная составляющие обусловливают потребности (влечения) человека. Духовные потребности определяются разумом, волей и чувствами. Среди чувств выделяется любовь. Она важнейшая составляющая
социальной природы человека, так как объединяет людей. Основой любви является нравственность.
92
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
Свои природные (физические) потребности человек должен удовлетворять нравственно, т.е. контролируя влечения и окрашивая их высокой духовностью.
Разум человека реализует себя в поисках истины, воля – в действиях по отношению
к окружающему миру и подчинении его в соответствии с человеческими потребностями и
поставленными целями. При этом нравственной задачей является особое поведение в мире людей. Его особенность в том, что другого следует признавать целью, а не средством
удовлетворения своих потребностей. На этом держатся такие важные начала нравственности, как уважение чужих интересов, стремление соединиться с другими в достижении общих целей. Действие нравственно тогда, когда оно не ущемляет интересов ближнего, следовательно, полезно для него.
Удовлетворение потребностей доставляет чувство удовольствия, полнота удовольствия – состояние счастья. Состояние счастья нравственно, поиски удовольствий – тоже,
если выполняется условие: они прошли нравственный контроль. В этом смысле нравственность, как и право, выполняет ограничительную функцию.
Нормы нравственности базируются на совести. Она особенно важна как регулятор
соблюдения своих и чужих интересов. При этом совесть – и критерий нравственности, и
доказательство свободы в нравственном выборе. Она не подвластна никакому внешнему
принуждению, потому лишь то имеет нравственную ценность, что продиктовано выбором
свободной совести. Поскольку совесть выражает нравственную сущность человека, посягательство на нее безнравственно.
Признание нравственными стремлений человека к достижению всяких благ предполагает признание нравственным и противоположного выбора – отречения от благ. Самоотверженность выступает как особая, высшая, нравственная добродетель, основанная
на такой нравственной силе, которая способна подчинять влечения.
В противоположность «субъективной» нравственности «объективная» проявляет
себя в «мире общественных отношений – «человеческих союзов». Эти союзы, основанные
на законах права и нравственности, реализуют особую связь индивидов. Данная связь не
сводится к отношениям отдельных лиц, она делает каждого членом высшего целого, основанного на общем порядке. Союзы не отменяют индивидуализма. Напротив, индивидуализм как условие духовной свободы предопределяет духовное начало союза, где действуют нравственность и право, гарантирующие разумный порядок в союзе, в котором каждый
реализует и свою свободу, и свое истинно человеческое назначение. Таким образом, союз
– условие гарантии прав и наиболее успешной реализации в рамках общего порядка личных интересов. Только в союзе возможно счастье осуществления общих целей. Лишь
здесь сосуществуют личное и общее. При этом безнравственным считается такое отношение общего к частному, которое связано с посягательством общего на частное. Из этого
следует, что в пределах союзов не может быть установлена какая бы то ни была принудительная власть. Для мирного сосуществования людей необходимо, чтобы нравственный
закон, обращенный к совести человека, приводил к добровольному желанию подчиниться
порядку, основанному на юридических законах, которыми руководствуется власть. Требование уважать право не противоречит нравственному закону, а вытекает из нравственных требований добровольного правильного выбора. Столь же нравственно требование
уважать порядок, основанный на праве, охраняющем его, и поддерживаемый властью.
Однако уважать можно лишь то, что само нравственно. Потому необходимо, чтобы
власть в своих действиях тоже отвечала требованиям нравственности. Здесь главное – частный интерес не должен поглощаться общим. Таким образом, и в пределах общественных союзов человек – цель, а не средство. Человек со своим нравственным сознанием по
отношению к власти и человеческим союзам выступает как судья, определяющий их соответствие нравственности [2].
93
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
На базе четырех основ общественного бытия (власти, закона, свободы, цели) образуются следующие союзы. Семья, где объединяющее начало – общая цель жизни на основе любви. В двух других союзах – гражданском обществе и церкви – объединяющими
принципами выступают свобода, подчиненная закону, и закон на основе свободы. Государство – важнейший союз – выражает власть. Перечисленные союзы образуют иерархическую систему. Она удовлетворяет имеющуюся у человека как социального существа
потребность жить в условиях человеческого общества.
При нравственном государственном устройстве каждый союз более низкого порядка не должен узурпироваться государством, хотя в нем право и нравственность сочетаются с экономической жизнью. Нравственный закон не зависит от экономического. Отсюда
следует, что политэкономия, апеллирующая к нравственности, не только лженаучна, но и
безнравственна как теория, ибо принуждение во исполнение равенства в любой сфере (в
том числе и в экономической) – безнравственно.
Церковь - это нравственно-религиозный союз верующих, но в то же время у него
есть и гражданская составляющая, так как церковь владеет имуществом. Церковь должна
быть независимой от государства, только тогда она может сохранять свой нравственный
авторитет.
Нравственным является лишь то государство, которое не вторгается в область частных отношений и личных свобод. От посягательств власти на эти сферы человека должен защищать независимый суд. Само же государство вследствие отсутствия над ним
высшего нравственного судьи нередко решает межгосударственные противоречия с использованием права силы, ведя войну. В многонациональном государстве источник конфликтов – это стремление народов к самоопределению. И в межгосударственной, и во
внутригосударственной жизни следует руководствоваться общей нравственной установкой: реализуя свой интерес, соблюдай и интересы других. На практике из этого следует:
нравственными надо признать право народов на самоопределение и право на справедливую войну. Справедлива она тогда, когда ведется не по прихоти правителя, а во имя высших государственных интересов с использованием средств, несущих минимальные потери
народам [1].
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Чичерин, Б.Н. Курс государственной науки/ Б.Н. Чичерин// История русской правовой мысли. – М.: Остожье, 1998. – С. 26 – 97.
2. Чичерин, Б.Н. Философия права/ Б.Н. Чичерин. – СПб.: Наука, 1998. – 656 с. – (Сер. «Русская государственная мысль»).
Материал поступил в редколлегию 03.03.06.
94
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
ОБРАЗОВАНИЕ
УДК 42.09
Е.А. Акулова
РЕАЛИЗАЦИЯ ПРИНЦИПА ГУМАНИЗАЦИИ В СИСТЕМЕ
ВЫСШЕГО ТЕХНИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ
Рассмотрены особенности российской системы высшего технического образования. Проанализированы недостатки традиционного подхода к подготовке специалистов, предприняты попытки раскрыть пути
их устранения.
Высшее образование, история которого исчисляется столетиями, имеет огромнейшее
значение для социально-культурного и экономического потенциала всех стран. Численность студентов в мире возросла более чем в шесть раз (с 13 до 82 млн) [3]. Характерной
особенностью современной системы высшего образования является ее ориентация на выполнение заказа не только общества и предприятия, но и личности студента в отношении
качества и сроков обучения. Таким образом, современное высшее образование должно
отвечать принципу гуманизации (индивидуализации, демократизации форм обучения).
Российская система высшего образования имеет свои традиции, уникальные черты,
признанные в мире достижения. Сравнение по ряду показателей различных систем образования, в частности проводившееся Российской академией педагогических наук, показывает, что по уровню знаний и репродуктивных навыков выпускников результативность
отечественного высшего образования никак не уступает зарубежным параметрам. К сожалению, наблюдается отставание по творческим видам деятельности. К недостаткам традиционной системы высшего образования можно отнести ориентацию на выполнение жесткого государственного заказа, недостаточную гибкость общеобразовательных и профессиональных программ, слабую направленность на удовлетворение образовательных запросов личности обучающегося. Предметно-центрированный подход к обучению в системе высшего образования еще больше доминирует над личностно-ориентированным, чем в
системе общего образования. Узкая профессионализация приводит к рождению низкокачественного специалиста, не владеющего фундаментальными знаниями, с недостаточной
гуманитарной подготовкой, что, в свою очередь, приводит к неспособности человека разбираться в процессах, происходящих в обществе, анализировать, принимать решения.
Один из принципов реформирования высшего образования - это его гуманизация.
Наиболее распространенная трактовка гуманизации образования заключается в том, чтобы поставить в центр системы человека, удовлетворение его потребностей и развитие способностей. К сожалению, наше высшее образование еще не «дотянулось» до этого уровня,
но некоторые пути решения данной проблемы уже давно наметились [2].
Первая стратегия сводится к гуманитаризации высшего образования, т. е. к передаче студентам гуманитарных знаний, в реализации которой наметились два подхода [1]:
1. Увеличение набора гуманитарных дисциплин в учебных планах вузов при подготовке инженеров и специалистов естественно-научного профиля и естественно-научных
– для специалистов-гуманитариев.
2. Изменение содержания и методов преподавания традиционных учебных предметов. Один из способов – разработка междисциплинарных учебных предметов и курсов,
поскольку «взаимное переплетение техники и естествознания неоспоримо. Техника все
более онаучивается, а естествознание непрерывно технизируется» [4].
Вторая стратегия гуманизации образования связана с попытками охватить не только естественные и технические университеты, но и изначально негуманитарные дисциплины во всех вузах.
95
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
Третью стратегию гуманизации можно охарактеризовать как акцент на развитии
личности студента. Проектирование и внедрение личностно-развивающих моделей обучения - это реальный способ гуманизации высшего образования.
Прежде чем перейти к вопросу реализации указанного принципа в Брянском государственном техническом университете, определим место технического университета в
системе высшего образования. Термин «технический университет» не так давно вошёл в
употребление. Ранее употреблялись термины «техническое училище» (возникли в СССР в
1954 г.) и «технический институт». Новый подход к техническому образованию реализуется в программе технических университетов, возникновение которых вызвало отрицательную реакцию у некоторых представителей «классических университетов», усматривающих в этом явлении девальвацию самой идеи университета.
В настоящее время технический университет определяют как высшее профильнотехническое учебно-научное заведение, в котором изучается совокупность дисциплин, составляющих основы научных знаний. Он готовит специалистов в различных отраслях народного хозяйства, науки и культуры. Выделяют следующие особенности технических
университетов.
1. Технические университеты обеспечивают подготовку кадров для науки, образования и народного хозяйства по широкому спектру специальностей. Этот спектр включает
технические, естественно-научные, социально-экономические и гуманитарные направления. Изучаемые дисциплины - общеобразовательные, общетехнические, специальные (основа технического образования - те учебные курсы, которые дают узкую профессиональную квалификацию будущего инженера).
2. В технических университетах значительное место занимает подготовка по межотраслевым специальностям (появились относительно недавно), таким как биотехнология,
биофизика, электроника, инженерная психология, экономическая кибернетика, системотехника, промышленная экология, эргономика и т. д.
3. Для технических университетов характерна широкопрофильная фундаментальная подготовка студентов, что позволяет продолжать обучение в стенах данного университета на всех уровнях, включая аспирантуру и докторантуру.
4. В объёме учебной нагрузки технических университетов значительная доля принадлежит различным формам самостоятельной работы и индивидуальным формам обучения. Самостоятельной работе студента отводится до двух третей общей учебной нагрузки.
5. Смещение акцента деятельности от учебного к научному аспекту позволяет решить многие проблемы подготовки специалистов, которые отвечают современным требованиям.
6. Характерным для технических университетов является:
- преимущественное развитие фундаментальных исследований;
- высокий уровень научно-педагогических кадров;
- хорошая материально-техническая база;
- развитая учебно-педагогическая и социально-бытовая инфраструктура.
7. Технические университеты являются центрами науки, культуры и образования.
Технический университет призван формировать, прежде всего, культурного гражданина, затем инженера и только потом специалиста (электрика, электронщика, строителя
и т.д.). К сожалению, в настоящее время специальная подготовка доминирует над общеинженерной, а тем более – общекультурной.
Возвращаясь к вопросу о гуманизации и гуманитаризации инженерного образования, отметим, что гуманитарная подготовка в техническом университете призвана расширить образовательный горизонт «узкого» специалиста, дополнить его образование изучением тех предметов, которые не являются профилирующими и не преподаются на его фа-
96
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
культете, и играет важную роль в становлении специалиста как личности в контексте
культуры своего времени.
Чрезвычайно острой представляется на сегодняшний день проблема гуманитарной
подготовки в техническом университете. Принцип интеграции естественных, технических
и гуманитарных наук больше декларируется, чем реализуется. Очень слабо разрабатываются междисциплинарные курсы и предметы, преподаватели привыкли действовать в
рамках своего предмета, да и государственные образовательные стандарты высшего образования не решают данную проблему.
В технических университетах до сих пор существует деление предметов на профилирующие и непрофилирующие, в числе которых всегда оказываются гуманитарные дисциплины. И здесь стоит вспомнить, что в дореволюционной России инженеры составляли
часть культурнейшего и всесторонне образованного общественного класса. Понятие получившей мировое признание русской интеллигенции обязано своим возникновением
инженерному корпусу. В современных американских и японских высших школах в процессе подготовки технических специалистов нередко гуманитарным дисциплинам отводится в 2-4 раза больше учебного времени, чем у нас.
Педагогический коллектив Брянского государственного технического университета наметил следующие пути восстановления утраченных позиций гуманитарного образования:
• В структуре образовательного процесса студентов технического университета
сохранено преподавание философии, мировой и отечественной истории, в том числе истории науки, философии техники, экономической теории, основ правовых знаний и обществоведения.
• Студенту предоставлена возможность ознакомления с основами психологии личности и коллектива, мировой культуры, иностранными языками. Большим достижением
вуза в последние годы стало открытие дополнительной специальности «Переводчик в
сфере профессиональной коммуникации» на базе кафедры иностранных языков, в полной
мере позволяющей реализовать указанные принципы гуманизации технического образования, интеграции естественных, технических и гуманитарных наук.
• Преподавателями вуза активно решаются проблемы адаптации гуманитарного
содержания к нуждам и задачам технической подготовки студентов, а именно внедряются
интенсивные технологии гуманитарного обучения, инновационные методы и средства
обучения, направленные на осуществление гуманизации технического образования и
«технизации» гуманитарного.
На кафедре иностранных языков ведется активная разработка инновационной технологии гуманитарной подготовки студентов технического университета на основе личностно-деятельностного подхода в обучении, то есть технологии, реализация которой при
усвоении гуманитарного материала будет способствовать выработке индивидуальных
смыслов и обмену ими; другими словами, создаст условия для развития личности студента, его творческих, интеллектуальных и познавательных способностей посредством рационально организованной и управляемой учебной деятельности.
Данная технология реализуется с помощью различных моделей активного обучения, характеризующихся интенсивной подачей материала, активной позицией и высокой
степенью самостоятельности обучающихся, постоянной внутренней обратной связью,
диалогичностью, проблемностью.
Другой моделью интенсивного обучения является применение информационных
технологий. В высшей школе применяют следующие информационные технологии: электронный учебник, мультисредовую систему, экспертную систему, систему автоматизированного проектирования, электронный библиотечный каталог, банк данных, базу данных,
локальные и распределенные (глобальные) вычислительные системы, электронную поч97
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
ту, технологию работы в сети с гипертекстами, голосовую электронную почту, электронную доску объявлений, систему телеконференций, автоматизированную систему управления научными исследованиями, автоматизированную систему организационного управления, настольную электронную типографию.
Основные направления внедрения информационных технологий (ИТ) в учебный
процесс технического университета:
• ИТ как объект изучения;
• ИТ как средство, совершенствующее процесс обучения студентов;
• ИТ как инструмент управления учебно-воспитательным процессом.
В Брянском государственном техническом университете осуществляется подготовка студентов по многим специальностям («Программное обеспечение», «Прикладная информатика в экономике», «Системы автоматизированного проектирования», «Промышленная электроника» и др.), объектом профессионального исследования которых является
программное и аппаратное обеспечение. Таким образом, ИТ при обучении техническим,
общетехническим и естественно-математическим предметам являются самой сущностью
таких дисциплин. Проанализируем только те аспекты университетской инженерной подготовки, которые создают предпосылки для успешного применения информационных
технологий как средств обучения предметам гуманитарного цикла.
Владение студентами технического университета теоретическими и практическими
знаниями из области информационных технологий, с одной стороны, а также насущная
необходимость получать и передавать любую информацию по специальности на иностранном языке, общаться с зарубежными коллегами обусловливают интеграцию средств
информационных технологий в гуманитарном образовании.
Данные положения являются предпосылками для создания пакетов программных
средств, позволяющих реализовать самые разные активные методы обучения студентов
технического вуза гуманитарным предметам. Такие компьютерные программы, являющиеся продуктом совместной работы преподавателей кафедр «Иностранные языки»,
«Программное обеспечение» и студентов БГТУ, в течение нескольких лет успешно используются в нашем университете.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.
2.
3.
4.
Власова, С.В. Синтез естественнонаучной и гуманитарной культуры в образовательном процессе./ С.В.
Власова // Вестник МГТУ. – 2001. - №1. - Т. 4.
Коссов, Б.Б. Обобщенность содержания высшего образования как фактор его развития (личностноразвивающее образование) / Б.Б. Коссов // Вопросы психологии.– 1995. - № 6. – С.9-19.
Найденко, В.В. О тенденциях развития отечественной системы высшего образования / В.В.Найденко,
В.Н. Бобылев, А.Н. Анисимов. – http://www.nntu.ru.
Философия техники в ФРГ. – М., 1989. – 277с.
Материал поступил в редколлегию 20.03.06.
98
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
ки»
Акулова Елена Александровна, к. пед.н., доцент кафедры «Иностранные языки»
Брянский государственный технический университет, кафедра «Иностранные язы56-23-13 – раб. тел.
99
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
75-25-08 – дом.тел.
100
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
УДК 811.1/8:378
А.Н. Марина
ИНОСТРАННЫЙ ЯЗЫК КАК КОМПОНЕНТ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ
ПОДГОТОВКИ СПЕЦИАЛИСТА В СОВРЕМЕННЫХ УСЛОВИЯХ
Рассмотрена проблема актуальности изучения иностранного языка в современном техническом вузе.
Проанализировано сегодняшнее состояние языковой подготовки будущих инженеров и предложены пути ее
совершенствования. Описан опыт работы кафедры «Иностранные языки» БГТУ.
За последние десятилетия в области науки и техники, экономики и политики, в демографических и социальных структурах произошли существенные изменения. В системе
высшего образования также произошли качественные преобразования. Противоречия между потребностями общества и возможностями образовательных учреждений привели к
кризисной ситуации в образовании. С начала 90-х гг. российская система образования
подвержена значительным реформам. Коренные изменения в этой сфере открыли широкие возможности для развития инновационных процессов.
В современных условиях вопрос конкурентоспособности отечественного образования, его эффективности и ключевой роли в развитии страны является очень важным. Проблема совершенствования качества образования очень актуальна для современных вузов.
Сегодня вузы вынуждены вести конкурентную борьбу за потребителей своих образовательных услуг. Будущие абитуриенты имеют возможность выбрать тот или иной вуз в зависимости от качества образования, которое им может предложить высшее учебное заведение. Требования рынка труда к квалификации выпускника также заметно возросли. В
этой связи встает проблема создания таких условий функционирования вуза, которые гарантируют выпускникам не только конкурентоспособность на рынке труда, но и высокое
качество образования. Чтобы удовлетворить рынок труда, современные вузы значительно
расширили круг профессий, по которым осуществляется подготовка кадров. Это профессии сферы обслуживания, информационного и банковского обеспечения предприятий и
т.д.
Ориентация на подготовку конкурентоспособного работника в любой области труда
не должна сводиться только к обеспечению высокого уровня его профессиональной компетенции. В условиях рыночной экономики специалист должен получить также и социальную подготовку, которая осуществляется посредством обществоведческих и гуманитарных дисциплин.
Компонентами гуманитарно-технической подготовки выпускников технических вузов должны стать формирование устойчивой установки на постоянное развитие в профессиональном плане когнитивных способностей, постоянное стремление к духовному
обогащению, готовность к своим профессиональным обязанностям, уверенность в своих
деловых возможностях, политическая грамотность, нормативно-правовая подготовленность, подготовленность в сфере делового этикета и т.д.
Анализируя ситуацию на рынке труда специалистов, следует отметить, что работодатель сегодня, в условиях обостряющейся конкуренции, предъявляет свои требования,
которые зачастую выходят за рамки образовательных стандартов. Одним из таких требований является владение одним или несколькими иностранными языками. Следовательно,
иностранный язык в техническом вузе становится неотъемлемым компонентом профессиональной подготовки специалиста. Получение качественного языкового образования
расширяет возможности трудоустройства выпускников технических вузов, участия в международных программах и продолжения обучения за рубежом, а также повышает их
конкурентоспособность на рынке труда.
99
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
Таким образом, в настоящее время в России существует острая потребность во всесторонне образованных специалистах, сочетающих фундаментальные знания и практические навыки, подготовленных к активной деятельности в постоянно изменяющихся условиях, умеющих работать с людьми, имеющих глубокие знания в сфере экономики и финансов, умеющих постоянно учиться, проектировать свое будущее, владеющих ПЭВМ и
навыками поиска и сбора информации, способных решать научные, инженерные и другие
проблемы [3], а также владеющих иностранным языком, позволяющим разговаривать без
переводчика.
Так, в Брянском государственном техническом университете каждый год осуществляется «Президентская программа переподготовки управленческих кадров для Российской
Федерации», в рамках которой, наряду с экономическими дисциплинами, изучается иностранный язык как неотъемлемый компонент профессиональной подготовки работающих
менеджеров.
Цель образовательной политики государства выражается в повышении эффективности образования и уровня подготовки специалистов в соответствии с международными
стандартами и требованиями Болонского соглашения, обязательными параметрами которого являются трехуровневая система высшего образования, академические кредиты
ECTS, академическая мобильность студентов, создание единого европейского исследовательского пространства и т.д.
При глобализации высшего образования посредством информационно-коммуникационных технологий возникает транснациональное образование и громадное число альтернативных провайдеров высшего образования, возрастает мобильность студентов и преподавателей. Зарождается новый тип университета, которому присущи такие черты, как общение студентов из разных стран, сильная мотивация профессорскопреподавательского состава к их привлечению, обновление содержания образования c
ориeнтaцией на интeрнационaльные составы обучающихся и т.д. [1].
Интернационализация научного знания, интенсификация профессионального взаимодействия с зарубежными специалистами, обмен технологиями, возросший объем деловой переписки, «политехнизация» языка и потребность в обмене научной информацией
между странами закономерно обусловили следующие процессы:
- актуализация проблемы обучения иностранным языкам будущих специалистовнефилологов как одной из составляющих профессиональной подготовки;
- превращение иностранного языка в техническом вузе в неотъемлемый компонент
профессиональной подготовки специалиста;
- четкое определение конечных целей обучения специалистов на основе тесной
взаимосвязи федерального и вузовского компонентов государственного образовательного
стандарта с доминированием в них коммуникативных и познавательных аспектов подготовки;
- совершенствование системы языковой подготовки в техническом вузе [2].
В настоящее время иностранный язык стал осознаваться как средство общения,
взаимопонимания и взаимодействия людей, средство приобщения к иной национальной
культуре и средство для развития интеллектуальных способностей учащихся, их общеобразовательного потенциала, что, в свою очередь, требует качественного изменения языковой подготовки на всех уровнях образования.
На необходимость совершенствования языковой подготовки студентов в техническом вузе указывается в «Примерной программе курса «Иностранный язык для неязыковых факультетов и вузов» (2000)», в которой отмечено, что основной задачей курса является формирование иноязычной коммуникативной компетенции на уровне, позволяющем
активно применять иностранный язык в повседневном и профессиональном общении.
100
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
Развивающиеся международные контакты России и мобильность студентов требуют
свободного владения иностранными языками. Знание иностранного языка является неотъемлемым компонентом профессиональной компетентности специалиста с высшим образованием. Языковая подготовка студентов должна предполагать обучение европейским
языкам на уровне практического владения ими как средством межкультурной коммуникации, дающим возможность совершенствования образовательной, научной и профессиональной деятельности в иноязычной среде [3].
Развитие международного сотрудничества и разработка совместных проектов и программ с различными зарубежными вузами и организациями является одним из приоритетных и перспективных направлений для БГТУ.
БГТУ развивает тесные отношения со следующими зарубежными вузами, фондами и
организациями.
Международные фонды:
• фонд «Евразия» (США);
• фонд «Новые горизонты» (г.Кембридж, Массачусетс, США);
• ирландская благотворительная организация «В Россию с любовью» (Дублин,
Ирландия);
• институт «Открытое общество» (фонд Сороса);
• фонд IREX;
• фонд Форда.
Зарубежные вузы (дальнее зарубежье):
• Дрезденский технический университет (Дрезден, Германия);
• Гамбургский технический университет (Гамбург, Германия);
• Мидлсекский общественный колледж (Ловел/ Бетфорд, Массачусетс, США);
• Технический университет Брно (Брно, Чехия);
• Белградский технический университет (Белград, Югославия);
• Будапештский технический университет (Будапешт, Венгрия).
Раскрывая проблему актуальности изучения иностранного языка в техническом вузе,
целесообразно описать деятельность некоторых международных фондов, сотрудничающих с БГТУ.
Фонд «Новая Евразия» (ФНЕ) - российская некоммерческая организация, целью деятельности которой является улучшение качества жизни российских граждан через программы, содействующие эффективному социально-экономическому развитию, основанные на принципах консолидации усилий и ресурсов государства, общественности и бизнеса, и использование передового российского и международного опыта и инновационных технологий. ФНЕ начал свою работу 1 октября 2004 г. ФНЕ реализует свои программы путем присуждения малых грантов, а также осуществляет управление операциональными проектами в следующих тематических направлениях: общественно-государственное
управление, социальная политика и предпринимательство, образование и молодежь, развитие региональных печатных СМИ и международная деятельность.
Образовательные программы фонда «Новые горизонты» по-своему уникальны. Их
неотъемлемой частью являются академические курсы, работа в американских компаниях,
общение со специалистами на профессиональных конференциях и семинарах. Однако, несмотря на структурное сходство с другими программами обмена, программы фонда никогда не ставили перед собой только образовательные цели. Главной особенностью программ «Новых горизонтов» является акцент на развитие, прежде всего, личных качеств в
каждом из участников: лидерских и коммуникативных навыков, уверенности в себе и собственных силах.
101
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
Цель фонда - стать связующим звеном между фундаментальным высшим образованием и региональным бизнесом посредством качественного практического бизнесобразования и прочных взаимоотношений между представителями вузов, предприятий и
организаций и опытными инструкторами из-за рубежа.
Некоммерческий фонд «Новые горизонты» был основан в 1999 г. Дональдом Соуном, выпускником Гарвардской школы бизнеса. Деятельность «Новых горизонтов» сосредоточена на разработке и осуществлении программ подготовки квалифицированных
менеджеров среднего звена для российских предприятий в России и США.
При разработке своих проектов «Новые горизонты» сотрудничают с органами власти субъектов Российской Федерации, образовательными учреждениями, представителями среднего и малого бизнеса и частными предпринимателями.
Все программы ориентированы на регионы России. «Новые горизонты» работают с
талантливыми выпускниками региональных вузов и молодыми сотрудниками региональных компаний. Программы «Новых горизонтов» отвечают реальным социальноэкономическим потребностям российских регионов и имеют практическую направленность, подготавливая молодых управленцев для конкретных предприятий.
В настоящее время под эгидой фонда «Новые горизонты» проводятся и развиваются
следующие программы:
1. Летний семинар «Шаг к успеху» - 3-недельный семинар на английском языке
(комплексный тренинг для участников последующих программ на английском языке с
использованием интерактивных методов обучения по кейс-методам Гарвардской школы
бизнеса и центра по бизнес-этике при бизнес-школе Бентли).
2. «Экспромтус» - 9-месячная программа практического опыта в США (для студентов последних курсов и выпускников региональных вузов с опытом работы). Программа
состоит из двух модулей. Участники интенсивно погружаются в среду делового общения
(десять часов в сутки), выполняют все задания на английском языке. За время пребывания
в США участники программы приобретают практические навыки анализа информации,
получают теоретические знания, которые позволяют увидеть новые возможности развития своего предприятия, разработать план их реализации.
Компоненты 9-месячной стажировки в США:
• Двухсеместровая академическая подготовка участников по бизнес-программам в
высших учебных заведениях Бостона (Suffolk University, Bentley College, Harvard
Extension School и др.).
• Участие в лекциях, семинарах, конференциях в сфере профессиональной деятельности.
• Прохождение стажировок на родственных предприятиях. Фонд «Новые горизонты» помогает участнику программы определить предприятия в г. Бостоне, которые ему
необходимо посетить; организовать первую встречу с представителями выбранных компаний, подготовиться к ней. Задачей участника является поддержание и развитие этих
деловых отношений, что способствует наработке навыков, необходимых на рабочем месте по возвращении в Россию.
• Работа с некоммерческими организациями на добровольных началах. Это расширяет круг общения и интересов участника.
3. «Экспромтус-II» - 9-недельная сертифицированная программа в США для менеджеров среднего звена, которая предполагает получение сертификата бизнес-школы Suffolk
University по её окончании. Целью стажировки является анализ проблем предприятия и
разработка возможных решений, а также изучение и выбор американских компаний, занимающихся теми же или схожими видами деятельности, что и предприятие участника
программы в России. Последний модуль программы состоит из прослушивания выбранных курсов в университете Саффолка, завершения своего исследования (проекта), посе102
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
щения профессиональных конференций и семинаров, а также прохождения стажировок,
установления деловых контактов и встреч с первыми лицами делового сообщества штата
Массачусетс.
4. «Инициатива» - 12-недельная модульная программа в России. Это образовательный тренинг для менеджеров и предпринимателей, нацеленный на разработку конкретных
бизнес-проектов их компаний, проводящийся при постоянном консультировании со стороны профессиональных инструкторов из-за рубежа. Главным отличием «Инициативы»
является уникальная образовательная среда, предельно приближенная к реальным условиям ведения бизнеса в России.
С 1999 г. фонд «Новые горизонты» сотрудничает с ведущими университетами и бизнес-школами США. Среди них старейшие вузы г. Бостона, такие как Harvard University,
Middlesex Community College, Bentley College, Center for Business Ethics at Bentley College,
Suffolk University, Northeastern University, Boston University.
Участники программы проходят стажировки и имеют шанс пообщаться с профессионалами из крупнейших компаний г. Бостона, связи с которыми нарабатывались годами
как фондом, так и самими молодыми специалистами.
Помимо перечисленных вузов, «Новые горизонты» сотрудничают с компаниями и
организациями в России, чьи сотрудники являются участниками программ фонда (г.
Брянск): ОАО «Пищекомбинат «Бежицкий»; холдинговая компания «Стройдормаш»;
МИКАР; завод «Арсенал».
Преимуществами учебных программ фонда «Новые горизонты» являются:
- учет интереса российского работодателя;
- высокое качество предлагаемых программ;
- отсутствие коммерческих интересов фонда «Новые горизонты», связанных с деятельностью организации-участника;
- индивидуальный подход к личностному и профессиональному росту участника;
-академические ресурсы предоставляются бизнес-школой Гарвардского университета, вузами Саффолка и Бентли;
- высокий уровень преподавания;
-получение сертификата участия в программе, академической справки о прослушанных курсах , о результатах стажировки , а также рекомендательных писем;
-совет директоров фонда состоит из профессионалов мирового уровня;
- мобильность: участники не закреплены за определенным учебным заведением или
организацией, право выбора остается за участниками.
Участие в данной программе дает шанс узнать деловую культуру западного мира и
приобрести опыт общения с преподавателями, менеджерами, бизнесменами из США, преодолеть барьер в общении с незнакомыми людьми, значительно повысить уровень знания
английского языка.
Несколько лет назад БГТУ живо заинтересовался возможностью повысить квалификацию своих студентов в Мидлсекском колледже и на предприятиях штата Массачусетс и до сих пор сотрудничает с фондом. Несколько выпускников нашего университета
уже прошли стажировку в различных вузах и компаниях США и были подготовлены для
последующей работы в брянских региональных компаниях и организациях. К претендентам предъявлялись серьезные требования, одним из которых было непременно отличное
знание английского языка. Преподаватели и специалисты американского фонда также
приезжали в БГТУ и читали учебные курсы на английском языке.
DAAD (Deutscher akademischer austauschdienst) - Германская служба академических
обменов - организация, объединяющая все университеты и специальные высшие учебные
заведения Германии, была учреждена в 1925 г. Цели организации - укрепление международных связей высшей школы, обмен студентами и учеными. Центральное бюро DAAD
103
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
находится в Бонне. DAAD поддерживает контакты с научными учреждениями 130 стран
мира. За рубежом, в том числе в Москве, имеется в настоящее время 13 представительств.
DAAD предоставляет стипендии на конкурсной основе для обучения и научноисследовательской деятельности студентам старших курсов, аспирантам, ученым и
преподавателям вузов.
Новая стипендия «Чирвинг» по
инновационному
предпринимательству,
объявленная Британским советом, направлена на обучение специалистов в области науки,
высоких технологий и инженеров – chevening technology enterprise scholarship - в
университетах Великобритании.
Программа нацелена на повышение квалификации в области трансфера и коммерциализации технологий для специалистов из стран, не входящих в Европейское содружество. Участники программы получат квалификацию по менеджменту и трансферу технологий в академических научных организациях и на промышленных предприятиях. В программе предусмотрено общение с коллегами из лучших университетов и крупных компаний мира.
В настоящее время региональный центр международного сотрудничества БГТУ разрабатывает и развивает программу академического сотрудничества вузов Брянской области с образовательными учреждениями и организациями стран СНГ и дальнего зарубежья.
Сотрудники центра проводят консультации для студентов и всех желающих по вопросам
участия в международных программах Госдепартамента США («Акт в поддержку свободы», «Молодые лидеры России» и программа магистерских стипендий им. Эдмунда Маски), программах немецкой службы академических обменов ДААД для студентов и ученых, в программе стипендий Центрально-Европейского университета и программе фонда
Форда, а также в программе стажировок в США «Новые горизонты» для выпускников.
Таким образом, Брянский государственный технический университет поддерживает
рабочие контакты с различными зарубежными вузами, а также организациями и продолжает расширять свою деятельность в рамках международного сотрудничества.
Для того чтобы студенты могли свободно владеть иностранным языком, продолжать
обучение в иноязычной среде и т.д., требуется разработка соответствующей методики
обучения, позволяющей предоставлять информацию, необходимую для принятия решений, с целью повышения эффективности образовательного процесса, объективности оценки и создания положительной мотивации к обучению.
В Брянском государственном техническом университете на кафедре «Иностранные
языки» ведется интенсивная работа по проблеме совершенствования языковой подготовки
будущих инженеров. Для повышения качества языковой подготовки студентов преподавателями кафедры разработана многоаспектная система организации обучения иностранному языку в техническом вузе, используются разнообразные способы подачи и выбора материалов, тем для изучения и обсуждения, постоянно обновляются и разрабатываются современные методические пособия и методические рекомендации для студентов всех специальностей нашего вуза. Особое внимание уделяется систематической работе с лексикой, тщательной проработке грамматических тем, процессу аудирования и разнообразной
коммуникативной практике, используются мультимедийные средства и т.д.
Одной из конечных целей обучения студентов иностранному языку в БГТУ является
умение работать с литературой по специальности. Для стимулирования познавательной
деятельности при изучении иностранных языков правомерно рассматривать степень информативной ценности текстов разных типов. Преподаватели кафедры «Иностранные
языки» БГТУ стараются обеспечить не только новизну тематики текстов, но также новизну формы подачи информации. При работе студентов с литературой по специальности на
начальном этапе используются практически все жанры текстов (научно-техническая статья, рекламное описание, проспект, патент, текст заявки на изобретение, статья в перио-
104
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
дике и т.д.). По мере расширения объема работы над текстами по специальности привлекаются новые источники информации (монографии, учебники, многожанровая научная
периодика, энциклопедии, справочники, техническая документация и т.д.).
Особое внимание уделяется преподавателями иностранного языка степени полезности технического текста в практике будущего специалиста. С учетом опыта работы с
аспирантами и контактов с научными работниками разных специальностей на кафедре
«Иностранные языки» нашего университета приоритет отдается работе с реферативной
литературой, так как такие тексты оптимальны по своим размерам для учебных целей, обладают явно выраженной текстуальностью и относительно несложны в языковом отношении.
В настоящее время можно констатировать факт возросшего интереса студентов
Брянского технического университета к изучению иностранных языков. В нашем вузе на
кафедре «Иностранные языки» также ведется дополнительная профессиональная лингвистическая подготовка студентов по специальности «Переводчик в сфере профессиональной
коммуникации», в рамках которой предусмотрено освоение дополнительных профессионально-ориентированных программ лингвистического профиля и присвоение дополнительной квалификации. Целью данной лингвистической подготовки является формирование иноязычной коммуникативной компетентности будущего специалиста. По окончании
изучения курса студенты защищают дипломный проект на иностранном языке. Предоставление студентам БГТУ возможности получить дополнительное профессиональное лингвистическое образование параллельно с обучением по основной программе позволяет
более полно удовлетворить образовательные интересы наиболее способных студентов,
повысить уровень их квалификации и, следовательно, конкурентоспособность на рынке
труда.
На кафедре «Иностранные языки» в Брянском государственном техническом университете также ведется подготовка аспирантов и соискателей к сдаче кандидатского экзамена по иностранному языку. Цель данного курса – научить свободно пользоваться научной иностранной литературой по специальности, общаться на иностранном языке в повседневной и профессиональной деятельности, выступать с докладом или сообщением,
участвовать в дискуссии на иностранном языке, воспринимать на слух доклады и сообщения, писать деловые письма зарубежным ученым и выполнять переводы статей профессионального характера.
Для успешного обучения профессиональному общению на иностранном языке преподавателями разработаны системы упражнений, направленные на узнавание, вычленение
ключевых слов, установление логических отношений между высказываниями в речевых
отрезках, речевые ситуативные упражнения и т.д. Наряду с традиционными методами и
технологиями обучения иностранному языку преподаватели БГТУ реализуют инновационные методы обучения (ролевые и деловые игры, решение проблемных ситуаций, кейсметод, творческая самостоятельная работа), а также методы, основанные на применении
информационных технологий. Средствами реализации таких методов обучения являются
аудио- и видеоматериалы, электронные журналы, учебные электронные материалы, интерактивные базы данных, электронная почта, аудио- и видеолекции, электронные лекции и
т.д. Преподаватели проводят занятия в виде игр, дискуссий, анализа различных производственных ситуаций и осуществляют индивидуальный подход к каждому студенту.
Организация контроля знаний по иностранному языку в нашем вузе проходит также
и на основе тестирования. Преподавателями кафедры «Иностранные языки» разработаны
и активно используются промежуточные и итоговые тесты, направленные на выявление
знаний, умений и навыков студентов. Исходя из опыта работы кафедры, хочется отметить,
что использование тестового контроля в организации процесса обучения повышает ритмичность работы студентов, обеспечивает контроль всех разделов и тем учебной дисцип-
105
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
лины и интенсификацию учебного процесса, повышает прочность знаний и объективность
итоговой оценки по дисциплине.
Для усовершенствования ныне существующей в нашем вузе диагностической системы, позволяющей оценивать языковую подготовку специалистов, на данном этапе разрабатывается модель организации педагогической диагностики качества языковой подготовки студентов в техническом вузе, которая, по мнению автора, повысит эффективность
процесса обучения иностранному языку в БГТУ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.
2.
3.
4.
Байденко, В.И. Болонский процесс: курс лекций / В. И. Байденко. – М.: Логос, 2004. – 208 с.
Леушина, И.В. Совершенствование иноязычной подготовки будущих специалистов технического профиля в условиях многоуровневой системы высшего профессионального образования: дис. … канд. пед.
наук / И.В. Леушина. – М., 2004.
Похолков, Ю. С новыми программами в новый век / Ю. Похолков, А. Чучалин // Высшее образование в
России. – 2000. - №6. – С.20-26.
Шестоперова, Л. Иностранный язык в комплексах школа – вуз в современных условиях/ Л. Шестоперова // Высшее образование в России. – 1996. - №1. – С.93-96.
Материал поступил в редколлегию 30.10.06.
106
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
УДК 378.02
В.М. Рябов
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ
В ВОСПИТАТЕЛЬНО-ОБРАЗОВАТЕЛЬНОМ ПРОЦЕССЕ
Рассматривается проблема совершенствования учебно-воспитательного процесса с позиций комплексного дидактического обеспечения. Приводятся классификация и структура учебно-методических комплексов, порядок их разработки.
Теоретическое обоснование проектирования учебно-методических комплексов
(УМК). Для комплексного методического обеспечения учебного процесса необходима оптимальная система учебно-методической документации и средств обучения, включающих
учебные планы, программы, нормативы оснащения учебных кабинетов и лабораторий,
учебники и учебные пособия, пособия по методике преподавания, частные методики,
справочники, сборники задач, наглядные пособия, тренажёры, технологическую документацию и др.
Основой для разработки комплекса методического обеспечения являются государственные образовательные стандарты высшего профессионального образования, учебные
программы, определяющие содержание обучения в соответствии с требованиями научнотехнического прогресса к современному производству и подготовке квалифицированных
специалистов. Комплекс средств обучения охватывает всё основное содержание программного материала.
Проектирование оптимального набора средств обучения для дисциплины осуществляется посредством разработки её комплексного методического обеспечения. Содержание
комплекса представляет собой проект, в котором зафиксирована учебно-программная документация, учебная и методическая литература, набор средств обучения, необходимых
для полного и качественного изучения всех узловых вопросов программного материала
применительно к каждой теме учебной программы.
Для разработки указанного проекта необходимо провести тщательный анализ содержания учебного материала программы конкретной дисциплины и определить по каждой
теме оптимальный набор средств обучения. Нужно установить перечень недостающих
средств обучения, требующих разработки, изготовления или приобретения. На этой основе составляется план работ по комплексному методическому обеспечению дисциплины, в
котором против каждой позиции средств обучения указываются исполнители и сроки выполнения работы.
Применяя наглядные средства, преподаватели реализуют один из наиболее важных
принципов дидактики - принцип наглядности в обучении.
Выполненный анализ программ теоретических дисциплин по ряду специальностей
показал, что они охватывают большой круг гуманитарных и политехнических вопросов.
Это позволяет сделать вывод, что проведение тематического и поэлементного анализа
учебных программ является необходимым, но недостаточным условием успешной работы.
Большую роль играет материально-техническое и методическое оснащение учебных занятий.
В современных условиях повышение теоретического уровня знаний студентов требует отказа от описательного, информационного изложения знаний, в результате которого
процесс усвоения их сводится к простому накоплению в памяти большого количества
правил, формулировок, понятий без их осмысления. Каждое занятие должно углублять
знания студентов, расширять их кругозор [1].
В настоящее время в проблеме активизации познавательной деятельности студентов
возник новый аспект- это дидактическое единство усвоения системы знаний и развития
творческой познавательной активности. Речь идёт о создании комплексов дидактических
107
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
средств обучения, которые должны разрабатываться по каждой теме дисциплины, по каждому занятию. Проектирование системы занятий с использованием серий оригинальных
учебно-методических комплексов показало, что комплексное использование дидактических средств обучения изменяет структуру занятия, соотношение между рассказом, развёрнутой беседой, объяснением и демонстрацией изучаемых объектов преподавателем.
Происходит постоянный переход от словесного и текстового объяснения к макету, плоскостному плакату, действующей модели, динамическому плакату, электрифицированному стенду, учебному кино- или видеофильму, действующему станку, приспособлению,
инструменту, к проверке знаний студентов с применением контролирующих устройств и
ЭВМ. Изменяется и характер деятельности студента на всём протяжении занятия.
Практика преподавания дисциплин разных циклов показала, что наряду со статическими средствами обучения (наиболее широко использующимися в педагогической практике) необходим комплекс дидактических средств, который в наибольшей мере стимулирует развитие познавательного интереса студентов, их деятельность, учит самостоятельно
находить решения в запланированных преподавателем проблемных образовательных ситуациях, анализировать учебный, справочный или наглядный материалы. Создавая дидактические обучающие комплексы, нужно учитывать и принцип индивидуализации обучения. Новое построение занятий обеспечивает целостную систему учебной работы, высокий уровень подготовки специалистов [2].
Особенностью учебно-методических комплексов является то, что в них, кроме разноплановых текстов описательного характера, графических материалов, даются указания,
организующие познавательную деятельность студентов. При работе с такими материалами студенты ставятся в условия необходимости совершения определённых направляемых
действий: прочти, найди, реши, объясни, покажи. В таких условиях процесс познания основан на системе последовательно чередующихся, строго целенаправленных и взаимосвязанных умственных и материальных действий. Последнее очень важно, так как именно
материальные действия подвержены контролю и самоконтролю. Кроме того, они расширяют чувственный контакт студента с объектом познания. При этом эффективность умственных действий знаний значительно повышается. Анализируя этот многоплановый материал, студенты вместе с преподавателем формируют понятия в соответствии с поставленными задачами.
Изучение программного материала при помощи учебно-методических комплексов
занимает значительно меньше времени, позволяет преподавателю уделять больше внимания закреплению знаний и выполнению студентами упражнений, что даёт более прочные
знания, основанные на логических рассуждениях.
Как показал опыт построения занятий с использованием учебно-методических комплексов, приближение теоретического обучения к практическим задачам способствует
росту интереса к дисциплине, повышает активность студентов на занятиях. Студенты с
первых же занятий активно участвуют в учебном процессе, учатся логически рассуждать,
осознавать необходимость и важность как теоретического, так и производственного обучения.
Характерная особенность описанного опыта работы состоит в том, что создаётся новый тип учебного процесса, а не рационализируются его отдельные звенья.
Здесь не просто передаются готовые знания, а организуется мыслительная деятельность студентов, развивается творческая активность, студенты учатся самостоятельно добывать знания.
Требования, предъявляемые к учебно-методическим комплексам:
1. Входящие в состав рассматриваемых комплексов средства обучения должны способствовать лучшему усвоению как теоретических знаний, необходимых для высокопроизводительного труда, так и практических навыков производственной деятельности.
2. Создаваемый учебно-методический комплекс должен обеспечивать возможность
моделирования технико-организационных условий выполнения различных операций и работ, характерных для данной специальности.
108
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
3. Конструктивные особенности создаваемых средств обучения (макеты, модели,
приспособления, инструменты и т.п.) должны обеспечивать возможность отработки
типовых операций, элементов производственного процесса.
4. УМК должен обеспечивать возможность отработки в лаборатории, учебнопроизводственных мастерских приёмов выполнения типовых операций с применением
прогрессивных конструкций инструментов, оснастки и оборудования.
5. Номенклатура средств, входящих в учебно-методический комплекс, должна обеспечивать формирование разных по характеру профессиональных навыков: техникоорганизационных, умственных, сенсорно-двигательных, - а также рациональных методов
труда. Можно порекомендовать преподавателю форму состояния методического обеспечения каждого занятия или темы дисциплины (для самоконтроля), где указаны имеющиеся планируемые, разрабатываемые и разработанные средства обучения. Этот документ
значительно облегчает творческую деятельность преподавателя (таблица).
Разрабо- Оформтано
лено
Дидактический материал
План занятия
Лист ориентации занятия (для студента)
Плакаты
Индивидуальные схемы-плакаты
Модели
Слайды
Кодограммы
Диафильмы
Кинофильмы
Карточки-задания
№1, 2 (объяснение)
Карточки-задания «А» (закрепление групповое)
Карточки-задания «Б» (закрепление по вариантам ,- 4 задачи)
Карточки-задания «В» (закрепление индивидуальное - 30 задач)
Карточки-задания «Г» (задание на дом)
Карточки индивидуального контроля знаний
Карточки-задания «Д» МПО (машинный
программированный опрос)
Карточки-задания «Е» безмашинный МПО
(ЗО х 4 - практический материал)
Картонки-задания «Ж» (самостоятельная
работа студента на занятии -4 задачи)
109
Таблица
Размно
Кол-во Отпечажено
листов
тано
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
6. Разрабатываемые системы методических комплексов должны иметь научнопедагогическое обоснование и отвечать принципу необходимости и достаточности: преподавателю следует делать только то, что требуется для подготовки и проведения занятий.
Нужно полностью исключить дублирование программного материала, предусмотреть технику исполнения, оформления, удобные формы работы и хранения информации, исключить нерациональные потери времени в ходе подготовки, организации и проведения занятий [8].
Этапы создания учебно-методических комплексов:
1. Анализ учебной программы дисциплины.
2. Отбор содержания обучения.
3. Составление паспорта кабинета.
4. Разработка перспективно-тематических планов учебных занятий.
5. Создание банка идей (накопительные папки преподавателя по каждой теме или
занятию).
6. Подготовка системы дидактических материалов.
7. Изучение педагогической, методической, специальной литературы по интересующей проблематике.
8. Создание системы индивидуальных методических папок студентов.
Классификация учебно-методических комплексов. Оптимизация учебновоспитательного процесса в настоящее время возможна только на основе системного, целостного подхода к каждому компоненту учебного процесса, любому виду деятельности
преподавателя и студента.
Научно-педагогической базой методических комплексов является системная дидактика. Ее составляют диагностичная постановка целей обучения по содержанию и структуре учебной информации, качеству ее усвоения, научности знаний и универсальности умений студентов, овладение всеми студентами современными умениями и навыками, эффективной самостоятельной работой, обучение будущих специалистов техническому творчеству.
Эффективность педагогического процесса находится в прямой зависимости от той
педагогической технологии, которая проектируется для реализации поставленной образовательной задачи. Проектирование технологии обучения предполагает постановку дидактической задачи и комплексную разработку системного дидактического процесса.
Классификация учебно-методических комплексов (по характеру структуры формируемой профессиональной деятельности):
Формирующие практическую структуру профессиональной деятельности
(тренажёры, стенды, макеты, полигоны и т.п.)
Формирующие образные
компоненты деятельности (кино- и видеофильмы, диапозитивы, кодограммы, слайды и т.п.)
Формирующие
понятийно-логические компоненты структуры деятельности
(учебнотехнологические и инструкционные
карты,
учебники, справочники,
программированные материалы)
Многолетняя практика использования учебно-методических комплексов показала их
эффективность, которая заключается в следующем:
1.
Даются указания, организующие действия студентов.
2. Процесс познания основан на системе последовательно чередующихся, целенаправленных умственных и материальных действий.
3. Знания не передаются в готовом виде, организуется активная мыслительная деятельность, развивается творческая активность и самостоятельность студентов.
110
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
тию.
4. Повышается доступность обучения.
5. Повышается темп изложения программного материала.
6. Утомляемость студентов снижается, наблюдается повышенный интерес к заня-
7. Сэкономленное время используется для творческой деятельности, увеличивается
доля времени на самостоятельную работу.
8. Возникают предпосылки создания (на начальном этапе работы преподавателя) и
дальнейшего совершенствования учебно-материальной базы кабинета.
9. Обеспечивается возможность целенаправленного педагогического воздействия на
характер формируемых знаний, умений и навыков, их ускоренное формирование, выполнение разнохарактерных заданий, освоение рациональных форм организации учебного
труда. Труд студентов становится более качественным и производительным, резко сокращаются сроки профессиональной адаптации выпускников в новых условиях самостоятельной трудовой жизни.
10. Теория приближается к практике.
11. Изменяется структура учебного занятия, соотношение между рассказом, беседой, объяснением и демонстрацией пособий преподавателем.
12. Изменяется характер деятельности студента на всем протяжении занятия. Происходит постоянный переход от словесного и текстового объяснения материала к модели,
динамическому плакату, электрифицированному стенду, учебному кино- или видеофильму, действующему приспособлению, инструменту, станку, к проверке знаний студентов, с применением простых контролирующих устройств, ЭВМ или компьютерной техники [7].
Изложенное выражает сущность развивающего обучения:
1. Студент из объекта педагогического воздействия превращается в субъект активной познавательной деятельности.
2. Обучение основано на формировании механизма технологического мышления, а
не на эксплуатации памяти.
3. Процесс обучения строится на приоритете дедуктивного способа познания, движении мысли от общего к частному, обобщениях [2].
Технология проектирования учебно-методического комплекса: дидактические
основания. В процессе проектирования учебно-методического комплекса целесообразно
уточнить некоторые дидактические категории.
Структура системы учебно-методических комплексов. Проблемы оптимизации
обучения решаются на основе комплексного планирования задач образования, воспитания
и развития. Идея комплексного подхода связана с идеей системного, целостного подхода.
УМК занятия
УМК специальности
УМК производственного
обучения
УМК темы
Система
учебнометодических
комплексов
УМК внеклассной работы
УМК раздела
УМК дисциплины
УМК кабинета
111
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
Разработка системы учебно-методических комплексов. Преподаватели профессиональных учебных заведений всех уровней образования испытывают в своей педагогической практике постоянные и серьёзные трудности из-за дефицита практически значимой
методической документации и литературы. Повседневно им приходится решать множество разноплановых психолого-пёдагогических; задач-проблем, связанных с подготовкой к
очередному занятию, его организацией и проведением.
Существующая учебная литература зачастую имеет слабую профессиональную направленность учебного материала, не учитывает конечных результатов подготовки студентов и формируемых качеств, личности специалиста. Содержание учебного материала и
распространённые средства обучения рассогласованы.
Названные проблемы могут быть решены и представлены в целом системой учебнометодических комплексов.
При разработке системы учебно-методических комплексов ставятся такие цели:
• совершенствование педагогического мастерства;
• оптимизация подготовки и проведения занятий;
• обеспечение преемственности положительного опыта;
• разработка научно и педагогически обоснованных наглядных пособий и средств
обучения;
• разработка и отработка методик подготовки, организации и проведения отдельных занятий;
• поиск путей активизации познавательной деятельности студентов;
• отработка методик проведения лекций, семинаров, лабораторных и практических
• занятий, использования на них наглядного и дидактического материалов в комплексе;
• обеспечение эффективного канала прямой и обратной связи в бинарной деятельности участников дидактической системы образовательного процесса;
• повышение качества и производительности труда всех участников;
• создание оптимальных условий организации и управления учебным процессом;
• активизация творческой деятельности всех участников;
• организация мыслительной деятельности студентов с развитием их творческой
активности;
• интенсификация учебно-воспитательного процесса;
• развитие познавательной активности студентов системой дифференцированных
заданий с учётом их индивидуальных особенностей;
• отказ от описательного, сугубо информационного изложения знаний;
• обеспечение дидактического единства усвоения системы знаний и развития творческой познавательной деятельности студентов.
Работа по созданию учебно-методических комплексов приводит к реализации названных целей образовательного процесса и действительно способствует его интенсификации только в том случае, если преподаватели внутренне подготовлены к ней, считают её
целесообразной. Как же добиться этого?
Прежде всего, система учебно-методических комплексов должна иметь серьёзное
научно-педагогическое обоснование и отвечать принципу необходимости и достаточности: преподавателю следует делать только то, что требуется для подготовки и проведения
занятий. Необходимо исключить дублирование программного материала, предусмотреть
несложную технику исполнения и оформления, удобные формы сбора и хранения информации, обеспечить минимальные затраты времени на все виды работ.
Педагогический процесс отечественной педагогикой рассматривается как органическое единство (сочетание) обучения и воспитания. Поэтому и разрабатываемые цели под112
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
разделяются на цели обучения – дидактические – и цели воспитания – воспитательные.
Некоторые учёные и преподаватели выделяют категорию развивающих целей. По мнению
автора это не совсем целесообразно (нереально, нерационально). Развитие студента происходит в ходе педагогического процесса, при выполнении студентом мыслительных операций, в результате бинарной деятельности преподавателя и студентов. Так называемая
развивающая цель уже заложена (прописана) автоматически в дидактической и воспитательной целях.
Цели задаются диагностично, т.е. формулировка целей должна обеспечить возможность объективной проверки их реализации, выявления причин и путей устранения недочётов. Требованию диагностичности отвечает выражение целей по содержанию и структуре учебной информации с помощью учебных элементов, а по качеству усвоения - посредством уровней усвоения) [9 ].
УМК задаёт основные цели обучения, которые выражены, прежде всего, в программе по дисциплине. Дальнейшая же конкретизация требований к уровню обучения осуществляется другими учебными средствами, а также методическими рекомендациями для
преподавателей, являющимися составными частями УМК.
УМК направлен на обеспечение единых требований к общеобразовательной, общетехнической специальной подготовке студентов и должен способствовать достижению
примерно одинакового уровня подготовки специалистов в однотипных учебных заведениях. Ещё одна задача, стоящая перед УМК, - оптимальное планирование разнообразных
средств обучения [7].
Задачи, решаемые учебно-методическими комплексами. С помощью учебнометодических комплексов возможно:
• определение целей, средств и технологии обучения;
• прогнозирование уровней обучения на разных этапах конкретного занятия и поэтапного изучения темы учебной программы дисциплины в соответствии с конкретизируемыми целями обучения;
• обеспечение единых требований к профессиональной подготовке будущих специалистов;
• определение путей достижения целей обучения;
• повышение уровня преподавания и профессиональной компетенции преподавателя;
• отражение планируемого и достигнутого уровней преподавания дисциплины;
• определение приоритетности проблем;
• обеспечение каждого студента индивидуальными учебно-методическими пособиями - руководствами, вовлекающими студентов в адекватную активную познавательную деятельность;
• целостное видение образовательного процесса.
Разнообразие средств обучения требует оптимального планирования их применения.
Задачи, решаемые УМК
Определяет
цели и пути их
достижения,
средства и технологию обучения
Требует оптимального планирования
применения
разнообразных
средств обучения
Способствует повышению уровня
преподавания,
росту квалификации преподавателя
113
Отражает достигнутый и планируемый уровни
преподавания
дисциплины
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
Структура УМК. Должна способствовать обеспечению выполнения названных
задач. Многочисленные материалы, входящие в его состав, с учетом назначения распределяются по нескольким блокам (разделам), выполняющим определенные функции. Классификация УМК может, например, иметь вид (структуру) комплекта.
КОМПЛЕКТЫ УМК
Нормативный
Учебный
Методический
Контроля
Корректирующий
Комплект нормативный. Необходим для планирования и установления основных
целей (учебных целей) изучения дисциплины, определения ее содержания и требований к
уровню обучения студентов и включает учебную программу, календарно-тематический
план, паспорт кабинета (журнал оснащенности дисциплины средствами обучения).
Учебная программа определяет уровень подготовки студентов, задает цели обучения, выделяет главное в изучаемом; календарно-тематический план учитывает специфику
учебного заведения, детализирует планирование изучаемого программного материала.
Этот план по структуре наделен существенными недостатками:
1. Задания для студентов, средства обучения дублируются в других документах.
2. План составляется на семестр. Опыт работы показал, что планирование материала
по двухчасовым занятиям формально, на практике не выполняется, оно нереально. По
мнению автора, необходимо внедрять в практику проектировочной деятельности преподавателя перспективно-тематическое планирование преподаваемой дисциплины, (документом может быть рабочая программа или перспективно-тематический план) и распределять
программный материал (его содержание) как систему занятий по подтемам на 6-10 часов.
Оставаясь в рамках временного фонда, преподаватель может вносить требуемые коррективы с учетом реальных условий работы. Этот документ – длительного использования (до
момента пересмотра учебной программы), его не нужно каждый год переписывать (как
это делается сейчас с календарными планами).
Комплект учебный. Его содержание определяет специфика изучаемой дисциплины.
Это главный для преподавателя набор средств обучения, обеспечивающий ему «комфортные» условия работы. Основу комплекта, конечно же, составляет учебник. Учебник должен быть хорошим, адекватно выражать цели и содержание обучения, определенные
учебной программой. Полное единство учебника и учебной программы - непременное условие качественного преподавания дисциплины. В комплект также входят разнохарактерные дидактические материалы, система разноуровневых задач, заданий, упражнений,
справочная литература, диа-, кино- и видеоматериалы, кодограммы, комплекты плакатов,
систематизированные комплекты раздаточных материалов индивидуального пользования,
другие материалы, определяемые спецификой дисциплины.
Комплект методический. Необходим для проектирования авторской технологии
обучения. Он включает систему планов учебных занятий (отдельных, по подтемам и темам программы), комплект перспективно-тематических планов всех занятий по дисциплине (желательно оформление в виде специальной книги, можно использовать чертёжные
альбомы), - средства интенсификации учебного процесса (шаблоны, трафареты, диаграммы, индивидуальные схемы-плакаты и др.), одновременно повышающие качество веде114
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
ния конспектов студентами, систему средств демонстрации (предъявления информации),
которой пользуется преподаватель, руководства, инструкции, алгоритмы проведения лабораторных, практических, расчетных, графических, конструкторских и технологических
работ, решения разнохарактерных задач. Содержание и структура комплекта отражают
творческий потенциал преподавателя в решении проблем проектирования, организации и
проведения конкретного занятия, системы занятий. Системообразующим компонентом
рассматриваемого комплекта является план занятия по конкретной теме. В нем отражается
видение преподавателем в комплексе учебных проблем, очерченных объектной сферой
его дидактической деятельности. Это индивидуальный подход к планированию педагогических ситуаций, процессов, систем. Это и есть авторская технология обучения. В плане
дифференцированно раскрываются элементы занятия, пути и средства реализации поставленных задач и целей обучения. И все-таки данный документ, его практическое назначение и целесообразность наводят на размышления. План стабилен, но не динамичен, не
учитывает реалии жизни.
Комплект контроля. Необходим для обеспечения всех форм контроля знаний студентов на разных этапах процесса обучения. Содержательная часть должна быть представлена тематикой (вариантной) контрольных работ, срезами, комплектами разноуровневых задач по каждой теме программы дисциплины, системой вопросов для самоконтроля
студентов, перечнем литературы (основной, справочной) и средствами, которыми преподаватель дает возможность студентам пользоваться во время сдачи экзамена, комплектом
экзаменационных билетов и задач к ним.
Оптимальная система учебно-методической документации и средств обучения
Учебные планы
Учебные программы дисциплин
Справочная и дополнительная
литература
Учебники
Учебные пособия
Пособия по методике преподавания
Частные методики
Лабораторные практикумы
Сборники задач
Технологическая документация
Нормативы оснащения учебных кабинетов, лабораторий,
дисциплин
Методические рекомендации по подготовке, организации, и проведению разных типов занятий
Методические рекомендации по научной организации педагогического труда. Другие материалы
115
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
Комплект общеметодический. Этот комплект документов, к сожалению, в практике работы многих учебных заведений не используется. А суть его такова. Большинство
преподавателей по разным причинам не успевают, а в ряде случаев не имеют возможности
вовремя знакомиться с новыми достижениями педагогической науки и практики. Существует огромный дефицит крайне необходимой учебным заведениям литературы по выпускающим дисциплинам. Второй факт: учебным заведениям необходим контакт на постоянной основе с Федеральным научно-методическим центром. К сожалению, региональные
центры, областные, ФПК малочисленны и не в состоянии решать оперативно задачи в период реформирования образования в России [8].
Рассматриваемый комплект должен включать частные методики преподавания дисциплин, методики организации, планирования, проектирования и проведения современного занятия, сведения о методах обучения (и рекомендации по каждому), формах организации занятий со студентами, средствах развития познавательной деятельности студентов и,
конечно, исчерпывающие сведения о ТСО и их дидактических возможностях.
Преподаватели часто бывают перегружены: занятиями, внеклассной воспитательной
и учебной работами, общественными делами, подготовкой к занятиям по новой дисциплине. В такой ситуации огромную помощь окажет общеметодический комплект. Это
практическое пособие для преподавателя любого ранга (по курсу математики, например,
необходимы методические разработки, содержащие наборы прикладных задач, иллюстрации применения математических знаний в общетехнических и специальных дисциплинах,
в них должен быть сделан акцент на материалы, связанные со спецификой специальности) [7].
Передовой педагогический опыт показывает, что эффективность и качество процесса
обучения тем выше, чем лучше он организован и дидактически обеспечен.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Безрукова, В. С. Педагогика /В.С.Безрукова// Проективная педагогика.- Екатеринбург, 1996.- С. 52.
2. Леднев, В. С. Содержание образования: сущность, структура, перспективы/В. С. Леднев. – М.,1991. С. 26.
3. Лернер, И.Я. Содержание образования /И.Я. Лернер// Педагогическая энциклопедия: в 2т.- М., 1999. Т.2. - С. 349.
4. Лихачёв, Б.Т. Педагогика /Б.Т. Лихачёв. - М., 1993. - С. 369.
5. Артёмов, А. Модульно-рейтинговая система /А. Артёмов, Н. Павлов, Т. Сидорова// Высшее образование
в России. - 1999. - №4. - С. 121-125.
6. Макаров, А.В. Проектирование и разработка учебно-методических комплексов по циклу социальногуманитарных дисциплин в вузе: материалы для слушателей курсов повышения квалификации / А.В. Макаров, И.И. Бугрова, З.П. Трофимова; под общ. ред. А.В. Макарова.- Минск: РИВШ БГУ, 2003. - 103 с.
7. Рябов, В.М. Учебно-методические комплексы : теоретическое обоснование, проектирование, применение:
монография / В.М. Рябов. - Брянск: БГТУ, 2003. - 155 с.
8. Ерецкий, М.Н. Система методических комплексов /М.Н. Ерецкий, М.А. Чекулаев// Среднее специальное
образование. - 1984. - №7. - С. 12-17.
9. Зеер, Э.Ф. Структура и особенности инженерно-педагогической деятельности: сб. науч. трудов / Э.Ф. Зеер, Н.С. Глуханюк. – Свердловск: Свердл. инж.-пед.ин-т, 1988. – С. 98-109.
Материал поступил в редколлегию 15.09.06.
116
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
117
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
Вестник
ФИО – Рябов Валерий Михайлович
Звание – Кандидат педагогических наук, доцент, заведующий кафедрой «Инженерной педагогики и психологии»
Место работы – Брянский государственный технический университет
Тел. раб. – нет
Тел. дом. – 53-60-59
118
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
УДК 621-82
В.В. Стрелец, О.Г. Тайц
ПРАВИЛА РЕШЕНИЯ ТЕКСТОВЫХ ЗАДАЧ ПО ГИДРАВЛИКЕ
Рассматривается четкая методика преобразования словесного текста задачи в систему уравнений
(математическую модель) на основе системы базовых формул гидравлики.
Решение текстовых задач с использованием математики опирается на цепочку действий, которые, в свою очередь, запоминаются в процессе учебы. Сам порядок решения
таких задач не имеет пока четкой формальной теории, опирающейся на общие понятия.
Этот порядок действий связан в настоящее время с процедурой запоминания примеров
решения и их разъяснением с помощью некоторых правил.
Процесс учебы воспитывает в человеке определенную систему подсознательных
психологических навыков, причем некоторые из них часто являются эвристическими, т.е.
не имеют четкого определения (не являются жесткими правилами, алгоритмами) и зависят
от совокупности генетических, жизненных, бытовых и других факторов.
Таким образом, решение задач базируется на применении как алгоритмов, так и эвристик, что значительно затрудняет процесс решения новых сложных задач.
В настоящее время эти действия должны все больше учитывать компьютерную
технологию и, в определенном смысле, опираться на нее. Это обстоятельство означает,
что изучение процесса решения конкретной задачи как четкой цепочки действий требует
выявления алгоритмических и эвристических этапов в данной цепочке. Выявление этих
этапов заметно упростит применение компьютерной технологии вследствие уменьшения
числа эвристик. Если формулы наук, т.е. их базы знаний (БЗ), будут находиться в памяти
компьютера, то человеку останется заполнять только базу данных (БД), т.е. использовать
свои эвристические возможности. Для лучшей наглядности применяются следующие сокращения:
ММ – математическая модель (система математических соотношений, к которой сводится
текст задачи); БД – база данных (таблица исходных численных данных задачи); БЗ – база
знаний (система общих уравнений гидравлики, к которой принадлежит рассматриваемая
текстовая задача); Алг5Д - алгоритм 5 действий (четкая последовательность действий для
получения каждого уравнения математической модели).
Для лучшего уяснения правил решения текстовых задач с применением математики ниже приводится пример решения задачи по гидравлике (как редко изучаемой науке) с
использованием базы данных (БЗ). Опыт применения этой методики показал, что формальное использование ее позволяет решать задачи по гидравлике студентам, не знающим этой науки. Достаточно иметь перед глазами текст задачи (в задачнике) и формулы
гидравлики.
Формальное описание правил решения задач по гидравлике. Как показано в
работе [1] процедура решения текстовых задач c использованием математики может быть
представлена в виде процесса, включающего четыре этапа (рис. 1):
1) построение базы данных (БД) задачи, т.е. таблицы численных значений, констант и
искомых параметров;
2) запись основных формул гидравлики, т.е. запись базы знаний (БЗ);
3) получение математической модели (ММ) задачи, т.е. системы уравнений с искомыми
параметрами из формул БЗ;
4) решение системы уравнений.
Содержание каждого этапа определяется следующими четкими действиями (алгоритмами).
117
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
1. БД включает текст задачи, таблицу численных значений параметров, рисунок. В
таблице параметров необходимо указать: обозначение параметра, его исходное значение, значение в размерности СИ. Искомые параметры задачи записываются со знаком вопроса вместо
численного значения.
2. Запись БЗ гидравлики (т.е. ее основных формул).
Замечание 1: обозначения параметров в БД и БЗ должны совпадать.
3. Построение математической модели (ММ) с использованием результатов первого и
второго этапов (БД и БЗ) дает полную систему уравнений, позволяющую найти искомый параметр.
Построение БД
(текст задачи, таблица данных, рисунок)
Запись БЗ
(формулы гидравлики и
зависимости, заданные в
задаче)
Построение математической модели
(системы уравнений)
Решение системы уравнений
Рис. 1. Последовательность этапов решения текстовых задач
При получении каждого уравнения ММ выполняется алгоритм из 5 действий
(Алг5Д):
1) выбор искомого параметра (в качестве начального параметра берется искомый параметр всей задачи);
2) выбор из БЗ формулы, содержащей этот параметр;
3) подстановка численных значений из БД в эту формулу;
4) арифметика, т.е. проведение арифметических упрощений и приведение формулы
к стандартному виду;
5) добавление полученного уравнения к уже имеющимся, т.е. наращивание математической модели.
В результате этой цепочки операций получим уравнения, которые могут содержать
новые неизвестные параметры. Один из них мы назовем искомым и вернемся к первому
пункту алгоритма.
Замечание 2: необходимо заранее позаботиться о свободном месте для записи уравнений в систему, т.е. для построения математической модели.
Когда для каждого неизвестного параметра будет получено уравнение (число уравнений станет равным числу оставшихся букв), мы будем иметь полную систему уравнений,
т.е. математическая модель будет построена.
Для удобства неизвестные можно обозначить через х(i), как это принято в математике.
4. Для решения полученной системы уравнений можно воспользоваться компьютерными программами, позволяющими применить численные методы.
Пример решения задачи по гидравлике. Проиллюстрируем решение задачи по приведенным выше правилам на примере задачи по машиностроительной гидравлике [2].
Какой предельной длины можно сделать пожарный
рукав (рис. 2) диаметром 65 мм, если при давлении 0,8 МПа
(по манометру на гидранте) подача через установленный на
конце ствола насадок, выходной диаметр которого 30 мм,
Рис. 2. Схема задачи
должна равняться 1,2 м3/мин? Ствол поднят выше манометра на 10 м; коэффициент сопротивления ствола с насадком 0,1
(сжатие струи на выходе отсутствует). Местные потери в рукаве не учитывать. λ = 0,054.
118
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
Эта довольно типичная задача по гидравлике
сводится к системе математических уравнений с помощью указанных алгоритмов.
Замечание 3: база данных (БД) по гидравлике имеет стандартную (для всех гидравлических задач) табличную форму, которая заполняется заданными численными значениями параметров и вопросительными знаками для искомых параметров (табл.1). Заполнение таблицы БД опирается на эвристическое, подсознательное понимание словесного
текста задачи, а все остальные действия при построении математической модели являются
алгоритмами и выполняются компьютером. В частности, приведение численных данных
таблицы БД к значениям в СИ выполняется компьютером.
1. Заполним БД, т.е. таблицу численных значений параметров:
Таблица 1
Значения параметров (БД)
Физический смысл параметИсходное значеПараметр
Значение в СИ
ра
ние
Параметры гидравлической системы
Удельный вес жидкости
γ
9,8∙103 Па/м
9,8∙103 Па/м
Расход
Q
1,2 м3/мин
2∙10-2 м3/с
Сечение A
Уровень
zA
0
0
Давление
pA
0,8 МПа
8∙105 Па
Сила давления
PA
–
–
Пьезометрическая высота
hA
–
–
Скорость
vA
0
0
Диаметр
dA
–
–
Сечение B
Уровень
zB
10 м
10 м
Давление
pB
0
0
Сила давления
PB
–
–
Пьезометрическая высота
hB
–
–
Скорость
vB
–
–
Диаметр
dB
30 мм
3∙10-2 м
Промежуток AB
Длина
l AB
?
?
Диаметр
d AB.1
65 мм
6,5∙10-2 м
Диаметр
d AB.2
30 мм
3∙10-2 м
Коэффициент сопротивлеλ AB
5,4∙10-2
5,4∙10-2
ния трения
Коэффициент местного соζ AB.1
0
0
противления
Коэффициент местного соζ AB.2
0,1
0,1
противления
Напор насоса
Hнас AB
0
0
119
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
Каждая строка таблицы связана с выбранным искомым параметром и иллюстрирует
применение алгоритма Алг5Д для получения уравнения, содержащего этот параметр. Указанный номер столбца соответствует номеру шага Алг5Д. В последнем столбце указываются оставшиеся неизвестные параметры, среди которых и выбирается искомый параметр
для следующей строки (в первой строке в качестве первого искомого берется искомый параметр всей задачи). Процесс заканчивается, когда список оставшихся неизвестных пара-
120
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
метров в последнем столбце будет исчерпан. В результате в третьем столбце накапливаются уравнения математической модели (ММ), т.е. мы получаем систему п уравнений с п
неизвестными параметрами, в числе которых содержится искомый параметр всей задачи.
Таким образом, решение задачи сводится к следующей системе 7 уравнений (столбец 3 -4):
Словесная текстовая задача сведена к математической модели, т.е. четкой
системе уравнений, которая может быть решена известными методами.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.
2.
Тайц, О.Г. Интеллектуальные алгоритмы математического решения научно-технических задач и применение языка БРЯН / О.Г. Тайц // НТИ.- 2003. - №1.
Бутаев, Д.А.Сборник задач по машиностроительной гидравлике / Д.А. Бутаев, З.А. Калмыкова,
Л.Г. Подвидз, Д.Н. Попов, С.Н Рождественский, Б.И. Яньшин. – М, 1981.
Материал поступил в редколлегию 26.04.06.
121
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
УДК 511. 36
В.А. Андросенко, В.Х. Салихов
ГРУППОВАЯ СТРУКТУРА ЧЕТЫРЁХКРАТНОГО ИНТЕГРАЛА
Рассмотрены преобразования интеграла и получена его групповая структура.
k
Пусть I k (ω) =
ω 2i −1
∏ xi
i =1
∫
(1 − x i ) ω 2i dx i
ω 2 k +1
[0,1] (1 − x1 + x1x 2 − x1x 2 x 3 + ... + x1x 2 ⋅ ... ⋅ x k )
,
(1)
k
ω = (ω1 ,..., ω 2k +1 ), ωi ∈ Ν, i = 1,...,2k + 1, dx i = dx1 ⋅ ... ⋅ dx k .
В данной статье рассматривается интеграл (1) при k = 4.
Одной из классических задач теории трансцендентных чисел является задача
∞ 1
Л. Эйлера: выяснить природу значений сходящихся рядов ς(k ) = ∑
, где k = 2,3, … .
k
n =1 n
∞
π2
.
2
6
n =1 n
В то же время Л. Эйлер выдвигает проблему нахождения значений так называемой дзета-функции Римана в целых точках. Одновременно он показывает, что при s = 2k, k∈N
Первый результат был получен Л. Эйлером в 1735 г. Он доказал, что ∑
1
=
2 2n −1 B 2n 2n
, где B 2n ∈ Q .
π
s
(2n )!
n =1 n
После того как в 1882 году Линдеманн [5] доказал, что π - число трансцендентное,
стало ясно, что для s = 2k, k ∈ N значения дзета-функции Римана являются трансцендентными числами. Вместе с тем оставался открытым вопрос о значениях дзетафункции Римана в нечётных точках.
В 1978 г. Апери [1] доказал, что ς(3) является числом иррациональным.
Ф. Бейкерс [3] рассмотрел интеграл (1) при k = 3; ωi = n, i = 1,…,7; n ∈ N. Он представил
его в виде линейной формы от ς(3): I 3 = a n ς(3) − b n , a n ∈ Ζ, b n ∈ Q . Наряду с этим возникает проблема оценки меры иррациональности ς(3). Апери [2] показал, что мера иррациональности µ(ς(3)) ≤ 13,41782… . На данный момент наилучшей является оценка, которую получили Рин и Виола [6]. Они показали, что µ(ς(3)) ≤ 5,513891 … .
В 2001 г. на примере интеграла Бейкерса Д. Васильев [4] рассмотрел интеграл (1)
при k = 4; ωi = n; i = 1,…,9; n ∈ N. Этот интеграл он представил в виде линейной комбинации от 1, ς(2), ς(4) и получил для него следующую оценку:
4
0 < 4 d n I 4 (ϖ) < 7ς (4)βn, где z∈[0,1], z3-3z2+1 = 0, β = -21z2+75z-40, d n = НОК(1, 2, … , n).
В данной статье рассмотрен аналогичный интеграл, но с произвольным набором
параметров ωi .
1. Преобразования в четырёхкратном интеграле
∞
ς(s) = ∑
1
= (−1) n −1
1 x a −1 (1 − x ) b −1 dx
Лемма. Пусть в интеграле I = ∫
(A + Bx ) c
0
I = I(a,b,c), тогда справедливы следующие формулы:
I=A
a −c
(A + B)
b−c
1 x b −1 (1 − x ) a −1 dx
∫
0
(A + Bx )
a + b−c
A > 0, B+A > 0; a, b, с ∈ N;
= A a − c B b − c I ( b, a , a + b − c ) ;
122
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
1 c −1
Г(a ) Г( b)
Г (a ) Г ( b )
x (1 − x ) a + b − c −1 dx
I(c, a + b − c, a ) ; (2)
= Aa −c
∫
Г (c) Г (a + b − c) 0
Г (c) Г (a + b − c)
(A + Bx ) a
I = Aa −c
I = (A + B) b − c
1 x a + b − c −1 (1 − x ) c −1 dx
Г (a ) Г ( b )
=
∫
Г (c) Г (a + b − c) 0
(A + Bx ) b
= (A + B) b − c
Г (a ) Г ( b )
I(a + b − c, c, b) .
Г ( c) Г ( a + b − c)
4
a i −1
(1 − x i ) b i −1 dx i
Г ( a 2 + b 2 − c) Г ( c)
i =1
Пусть дан интеграл I =
, для ко∫
c
Г (a 2 ) Г ( b 2 )
4 (1 − x1 + x1x 2 (1 − x 3 x 4 ))
[0,1]
∏ xi
торого выполнены условия a 1 +b 1 = a 4 +b 2 , a 2 +b 2 = b 3 +b 4 .
1) Применим к этому интегралу сначала формулу (2) леммы по переменной x = x 4 .
В результате получаем
3
∏ xi
I=
a i −1
i =1
∫
(1 − x i ) b i −1 (1 − x1 + x1x 2 ) a 4 − c x c4−1 (1 − x 4 ) a 4 + b 4 − c −1 dx i
R1 ,
(1 − x1 + x1x 2 (1 − x 3 x 4 )) c
[0,1]
4
Г(a1 )Г(b 4 )Г(a 2 + b1 − c)
.
Г (a 2 ) Г ( b 2 ) Г (a 4 + b 4 − c)
Для преобразования интеграла Рин и Виола [6] использовали замену переменных.
Проведём в данном интеграле аналогичную замену:
(1 − X1 )(1 − X 2 )
;
1 − x1 =
x2
X2
;
x1 =
; X1 =
1 − X1 + X1 X 2
1 − x1 + x1x 2
1 − X1 + X1 X 2
1− X2
dx1dx 2 =
dX1dX 2 .
x 2 = (1 − X 2 )X1 ;
X 2 = x1 (1 − x 2 );
1 − X1 + X1 X 2
В результате преобразованный интеграл имеет вид
где R 1 =
a −1
X1 2
*
I = R1 ∫
[0,1]
4
a −1
(1 − X1 ) b1 −1 X 2 a 1 −1 (1 − X 2 ) a 2 + b1 − c −1 X 3 3
(1 − X 3 ) b 3 −1
(1 − X1 (1 − X 2 (1 − X 3 X 4 ))) a 4
×
× X c4−1 (1 − X 4 ) a 4 + b 4 − c −1 dX i .
Таким образом, получили преобразование g 1 :
I* = R 1I(a 2 , b1 , a1 , a 2 + b1 − c, a 3 , b 3 , c, a 4 + b 4 − c, a 4 ) .
2)Проведя в исходном интеграле I преобразование по формуле (2) леммы по переменной x 1 , получаем g 2 , такое, что
Г(a 2 + b 2 − c)Г(b1 )
I* =
I(c, a1 + b1 − c, a 2 , b 2 , a 3 , b3a 4 , b 4 , a1 ) .
Г(a 2 + b1 − a 4 )Г(a1 + b1 − c)
3) Применим формулу (2) леммы по переменной x 2 .
Тогда g 3 :
I* =
Г (c) Г (a 2 + b 2 − c)
I(a1 , b1 + a 2 − c, c, a 2 + b 2 − c, a 3 , b 3 , a 4 , b 4 , a 2 ) .
Г (a 2 ) Г ( b 2 )
123
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
4) В интеграле
I = I(a1, b1, a 2 , b 2 , a 3 , b3 , a 4 , b 4 , c) сделаем
сначала замену
1− t3
1− t5
; а затем t 3 = 1 − t 5 t 6 ; x 2 =
.
1 − t 3t 4
1 − t5t 6
Г (с) Г (a 2 + b 2 − c) Г (a 4 )
×
В результате преобразование g 4 имеет вид I* =
Г(a 2 ) Г(a 4 + b 4 − a 3 ) Г(a 3 + b 3 − a 2 )
x 3 = 1 − t 3t 4 ; x 4 =
× I(b 3 , b 4 , a 4 , b 2 , a 2 + b1 − c, a1 , a 2 , b1 , a 4 + b 4 − a 3 ) .
Таким образом, получены четыре преобразования исходного интеграла
I = I(a1 , b1 , a 2 , b 2 , a 3 , b 3 , a 4 , b 4 , c) , которые лежат в основе групповой структуры.
2. Групповая структура интеграла
Сделаем замену интеграла
4
∏ xi
I(a i , b i , c) =
ω −1
x1 1
[0,1]
ω −1
(1 − x i ) b i −1 dx i
Г (с) Г (a 2 + b 2 − c)
i =1
на интеграл вида
∫
c
Г (a 2 ) Г ( b 2 )
4 (1 − x 1 + x 1 x 2 (1 − x 3 x 4 ))
[0,1]
Г(ω9 )Г(ω14 )
I ( ωi ) =
∫
Г ( ω3 ) Г ( ω 4 )
× x3 5
a i −1
4
ω −1
(1 − x 3 ) ω 6 −1 x 4 7
ω −1
(1 − x1 ) ω 2 −1 x 2 3
(1 − x 2 ) ω 4 −1
(1 − x1 + x1x 2 (1 − x 3 x 4 )) ω9
×
(1 − x 4 ) ω8 −1 dx i ,
где a 1 = ω 1 ; b 1 = ω 2 ; a 2 = ω 3 ; b 2 = ω 4 ; a 3 = ω 5 ; b 3 = ω 6 ; a 4 = ω 7 ; b 4 = ω 8 ; c = ω 9 .
Введём следующие параметры:
ω 10 = ω 3 + ω 2 – ω 9 , ω 11 = ω 7 + ω 8 – ω 9 , ω 12 = ω 1 + ω 2 – ω 9 , ω 13 = ω 7 + ω 8 – ω 1 , ω 14 = ω 3 +
ω 4 – - ω 9 , ω 15 = ω 7 + ω 8 – ω 3 , ω 16 = ω 7 + ω 8 – ω 5 , ω 17 = ω 5 + ω 6 – ω 1 , ω 18 = ω 5 + ω 6 – ω 7 ,
ω 19 = ω 5 +
+ ω 6 – ω 3 , ω 20 = ω 2 + ω 3 – ω 7 , ω 21 = ω 3 + ω 2 – ω 7 .
Для этих параметров выполнены условия ω 1 + ω 2 = ω 4 + ω 7 , ω 3 + ω 4 = ω 6 + ω 8 .
Рассмотрим каждое из преобразований интеграла относительно параметров ω 1 ,
ω 2 , ω 3 , … , ω 21 .
Преобразование g 1 :
ω 1 ' = ω 3 , ω 2 ' = ω 2 , ω 3 ' = ω 1 , ω 4 ' = ω 3 + ω 2 – ω 9 = ω 10 , ω 5 ' = ω 5 , ω 6 ' = ω 6 , ω 7 ' = ω 9 , ω 8 ' = ω 11 ,
ω 9 ' = = ω 7 , ω 10 ' = ω 1 + ω 2 – ω 7 = ω 4 , ω 11 ' = ω 8 , ω 12 ' = ω 2 + ω 3 – ω 7 = ω 20 , ω 13 ' = ω 7 + ω 8 –
ω 3 = ω 15 , ω 14 ' = ω 14 , ω 15 ' = ω 7 + ω 8 – ω 1 = ω 13 , ω 16 ' = ω 16 , ω 17 ' = ω 5 + ω 6 – ω 3 = ω 19 , ω 18 ' = ω 3
+ ω2 – ω7 =
= ω 21 , ω 19 ' = ω 5 + ω 6 – ω 1 = ω 17 , ω 20 ' = ω 1 + ω 2 – ω 9 = ω 12 , ω 21 ' = ω 5 + ω 6 – ω 7 = ω 18 .
Таким образом,
g 1 : (ω 1 , ω 3 )(ω 4 , ω 10 )(ω 7 , ω 9 )(ω 8 , ω 11 )(ω 12 , ω 20 )(ω 13 , ω 15 )(ω 17 ,ω 19 )(ω 18 , ω 21 ).
Рассмотрев аналогично преобразования g 2 , g 3 , g 4 , получаем
g 2 : (ω 1 , ω 9 )(ω 2 , ω 12 )(ω 11 , ω 13 )(ω 14 , ω 20 )(ω 17 , ω 21 );
g 3 : (ω 2 , ω 10 )(ω 3 , ω 9 )(ω 4 , ω 14 )(ω 11 , ω 15 )(ω 19 , ω 21 );
g 4 : (ω 1 , ω 6 )(ω 2 , ω 8 )(ω 3 , ω 7 )(ω 5 , ω 10 )(ω 9 , ω 16 )(ω 11 , ω 17 )(ω 12 , ω 20 )(ω 14 , ω 19 )(ω 15 , ω 20 ).
Всевозможные комбинации этих преобразований образуют группу G, состоящую
из 720 элементов. Функция
I(ω)
П(ω) =
Г(ω1 )Г(ω 2 )Г(ω5 )Г(ω6 )Г(ω7 )Г(ω8 )Г(ω9 )Г(ω10 )Г(ω14 )
124
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
является инвариантной относительно всех преобразований этой группы. Таким образом,
для g∈G
g
I(ω ) = I(ω)
Г(ω1g )Г(ω 2 g )Г(ω5 g )Г(ω6 g )Г(ω7 g )Г(ω8 g )Г(ω9 g )Г(ω10 g )Г(ω14 g )
,
Г(ω1 )Г(ω 2 )Г(ω5 )Г(ω6 )Г(ω7 )Г(ω8 )Г(ω9 )Г(ω10 )Г(ω14 )
g
g
ω1g + ωg2 + ω5g + ωg6 + ωg7 + ω8g + ω9g + ω10
+ ω14
=
= ω1 + ω 2 + ω5 + ω6 + ω7 + ω8 + ω9 + ω10 + ω14 .
Актуальность рассмотрения групповой структуры связана с проблемой оценки
интеграла, а также оценки меры иррациональности значений дзета-функции Римана в
целых точках.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Apery, R. Irrationalite de ζ(2) et ζ(3) / R. Apery // Asterisque 61. - 1979. – Р. 11 - 13.
Apery, R. Interpolation de fractions continues et irrationalite de certaines constants / R. Apery // Bulletin de la
section des scierees du C.T.H.S III. - 1981. – Р. 37 – 53.
Beukers, F. A note on the irrationality of ζ(2) and ζ(3) / F. Beukers // Bull. Lond. Math. Soc. 11. - 1978. –
№ 33. – Р. 268-279.
Васильев, Д. О малых линейных формах от значений дзета – функции Римана в нечётных точках / Д.
Васильев. - Минск, 2000. – С. 17. ( Препринт/ НАН Беларуси. Институт математики; №1(558)).
Lindemann, F. Uber die Zalh π, Math / F. Lindemann // Annalen 20. – 1882. – Р. 213-235.
Rhin, G. The group structure for ζ(3) / G. Rhin, C. Viola // Acta Arith. 97. – 2001. – № 3. – Р. 269-293.
Материал поступил в редколлегию 19.06.06.
125
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
УДК 511.36
Е.Б. Томашевская
СОВМЕСТНОЕ ПРИБЛИЖЕНИЕ log2 И arctg
1
7
Получена оценка снизу для диофантовых приближений линейных комбинаций чисел
log 2 и
1
arctg .
7
1 p
1
Целью данной работы является получение оценки r1 log 2 + r2arctg − > 4,997 ,
7 q q
где q ∈ N , p ∈ Z , q > q0 , r1 , r2 ∈ Q , (r1 , r2 ) ≠ (0, 0)
В 1987г. Е. Рухадзе [1] получила лучшую на данный момент оценку снизу для меры
иррациональности числа log 2 : µ (log 2) < 3,89 
В 1993г. М. Хата [2] предложил новый метод получения оценок снизу для совместных диофантовых приближений различных наборов чисел.
Одним из элементов метода М. Хата является интеграл специального вида. Применим модифицированную конструкцию этого интеграла.
Рассмотрим интеграл
A 2n
n
n
n
n
)
a (x − α ) ( A − x − α ) (x − β ) ( A − x − β ) (x −
2 dx ,
I (a ) = ∫
x 2 n +1 ( A − x) 2 n +1
A
2
где n ∈ N , n → ∞, a ∈ {α ; β }.
Выберем
β = 2(2 − i )(5 + 2i ) = 24 − 2i ,
α = 2(2 + i )(5 − 2i ) = 24 + 2i ,
Тогда
A − α = 2(5 − 2i )(3 + i ) = 34 − 2i ,
A − β = 2(5 + 2i )(3 − i ) = 34 + 2i .
A = 58 = 2 ⋅ 29 = 2(5 + 2i )(5 − 2i ) .
Пусть
подынтегральная
функция,
тогда
поэтому
R( A − x) = R( x) ,
R (x) –
2 n +1 a
aj
 j

,
R( x) = P2 n − 2 ( x) + ∑  j +
j 
( A − x) 
j =1  x
где P2 n − 2 ( x) ∈ Z [x ]. Далее, R( x) ∈ Q ( x) , так как α = β , поэтому a j ∈ Q .
Лемма 1. Для всех j = 1, ,2n + 1 возможно представление
a j = 2 j − 2 29 j − 2 (2 + i ) j −1 (2 − i ) j −1 (1 + i ) j −1 λ j ,
(1)
где λ j = A j + iB j ; A j , B j ∈ Z .
В представлении (1) возможна замена (1 + i ) j −1 на (1 − i ) j −1 .
Доказательство:
Вычислим a j . Имеем для j = 1,  ,2n + 1
d 2 n +1− j
1
⋅ 2 n +1− j R( x) x 2 n +1
x =0
(2n + 1 − j )! dx
Воспользуемся
формулой
дифференцирования
1 (k )
Dk ( f ( x)) = f ( x) , тогда
k!
Dk (u1  u r ) =
∑ Dn1 (u1 ) Dnr (u r ) .
aj =
(
)
n1 +nr = k , n1 ,nr ≥ 0
126
(2)
Лейбница.
Пусть
(3)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
По формуле (3) из (2) получим
2n
aj =
A

Dn1 ( x − α ) n Dn2 ( A − x − α ) n Dn3 ( x − β ) n Dn4 ( A − x − β ) n Dn5  x −  ×
∑
2

n1 +n6 = 2 n +1− j
× Dn6 ( A − x) − 2 n −1
x =0
,
(4)
где n j ≤ n, j = 1,2,3,4 ; n5 ≤ 2n . Далее имеем:
n(n − 1)  (n − n1 + 1)
n−n
(−1) n − n1 (2(2 + i )(5 − 2i ) ) 1 ,
n1!
n(n − 1)  (n − n2 + 1)
n−n
Dn2 ( A − x − α ) n
=
(−1) n − n2 (2(3 + i )(5 − 2i ) ) 2 ,
x =0
n2 !
n(n − 1)  (n − n3 + 1)
n−n
(−1) n − n3 (2(2 − i )(5 + 2i ) ) 3 ,
Dn3 ( x − β ) n
=
x =0
n3 !
n(n − 1)  (n − n4 + 1)
n−n
D n4 ( A − x − β ) n
=
(−1) n − n4 (2(3 − i )(5 + 2i ) ) 4 ,
x =0
n4 !
Dn1 ( x − α ) n
A

Dn5  x − 
2

x =0
=
2n
x =0
2n(2n − 1)  (2n − n5 + 1)
 A
=
(−1) 2 n − n5  
n5 !
2
2 n − n5
,
(2n + 1)(2n + 2)  (2n + n6 )
( A)−2 n−n6 −1 .
x =0
n5 !
Отметим, что 3 + i = (2 − i )(1 + i ); 3 − i = (2 + i )(1 − i ) . Тогда из формулы (4) получаем
aj =
∑ γ n 2 2n−1−n1 −n2 −n3 −n4 −n6 29 − n5 −n6 −1 (1 + i) n−n2 (1 − i) n−n4 (2 + i) 2n−n1 −n4 (2 − i) 2n−n2 −n3 ×
Dn6 ( A − x) − 2 n −1
=
n1 +n6 = 2 n +1− j
× (5 − 2i ) 2 n − n1 − n2 (5 + 2i ) 2 n − n3 − n4 ,
(5)
где n = (n1 , n6 ); γ n ∈ Z .
1− i
1+ i
= −i , то из формулы (5) получаем представление (1).
= i;
1+ i
1− i
Действительно, (1 + i ) n − n2 (1 − i ) n − n4 = (1 + i ) 2 n − n2 − n4 (−i ) n − n4 или (1 + i ) n − n2 (1 − i ) n − n4 =
= (1 − i ) 2 n − n2 − n4 i n − n2 . Если n1 + n2 ≥ n3 + n4 , то
Так как
(5 − 2i ) 2 n − n1 − n2 (5 + 2i ) 2 n − n3 − n4 = 292 n − n1 − n2 (5 + 2i ) n′ ,
где n ′ ∈ Z + , и 292 n − n1 − n2 ⋅ 29− n5 − n6 −1 = 29r1 , где r1 ≥ 2n − 1 − (2n + 1 − j ) = j − 2 . Если
n1 + n2 < n3 + n4 , то (5 − 2i ) 2 n − n1 − n2 (5 + 2i ) 2 n − n3 − n4 = 292 n − n3 − n4 (5 − 2i ) n′′ , где n ′′ ∈ Z + , и
292 n − n3 − n4 ⋅ 29− n5 − n6 −1 = 29r2 , где r2 ≥ 2n − 1 − (2n + 1 − j ) = j − 2 .
Далее, минимальная степень (1 + i ) в сумме (5): 2n − n2 − n4 ≥ 2n − (2n + 1 − j ) = j − 1 .
Минимальная степень (1 − i ) в сумме (5): 2n − n2 − n4 ≥ 2n − (2n + 1 − j ) = j − 1 .
Минимальная степень (2 − i ) в сумме (5): 2n − n2 − n3 ≥ 2n − (2n + 1 − j ) = j − 1 .
Минимальная степень (2 + i ) в сумме (5): 2n − n1 − n4 ≥ 2n − (2n + 1 − j ) = j − 1 .
Минимальная степень числа 2 в сумме (5): 2n − 1 − n1 − n 2 − n3 − n 4 − n6 ≥ j − 2 .
Лемма 1 доказана.
Покажем, что
2+i
2−i
58q 2 n I (α ) = A log
+ B1 , 58q 2 n I ( β ) = A log
+ B2 ,
3+i
3−i
где A = 58q 2 n a1 ∈ Z , B1 , B2 ∈ Z ⊕ Zi .
127
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
1
log q N = 1 .
N →∞ N
Обозначим q N = НОК (1,  , N ) , при этом lim
I. Так как P2 n − 2 ( x) =
α
2n−2
∑ bs x s , bs ∈ Z , то
∫ P2n−2 ( x)dx =
s =0
A
2
2n−2
∑b
s =0
s
( )
1  s +1 A
α − 2
s +1
s +1
 , но

α
α ∈ Z ⊕ Z i , поэтому 58q 2 n ∫ P2 n − 2 ( x)dx = B1′ ∈ Z ⊕ Z i .
A
2
β
Аналогично 58q 2 n ∫ P2 n − 2 ( x)dx = B2′ ∈ Z ⊕ Z i .
A
II. Пусть
2
α
 1
1
j ∈ {2,  ,2n + 1} . Тогда ∫  j +
( A − x) j
A  x
2

1
dx =
1−

α
 1

1
 j −1 −
 =
j −1 
jx
( A − x)  29


1
1
 j −1
 . Поэтому ввиду леммы 1
− j −1
j −1
j −1
j −1
j −1
j −1 
j  2 (2 + i ) (5 − 2i )
2 (2 − i ) (1 + i ) (5 − 2i ) 
α 2 n +1
 1

1
dx =B1′′ ∈ Z ⊕ Z i .
58q 2 n ∫ ∑ a j  j +
j 
( A − x) 
x
29 j = 2
=
1
1−
III. Аналогично для j ∈ {2,  ,2n + 1}
β
 1
1
∫A  x j + ( A − x) j
2

1
dx = −
1−



1
1
 j −1
.
−
j  2 (2 − i ) j −1 (5 + 2i ) j −1 2 j −1 (2 + i ) j −1 (1 − i ) j −1 (5 + 2i ) j −1 
β 2 n +1
 1
1
Поэтому ввиду леммы1 58q 2 n ∫ ∑ a j  j +
( A − x) j
x
29 j = 2
α
IV.Так как
β
1 
x
1
∫29 x + A − x dx = log A − x
1 
x
1
∫29 x + A − x dx = log A − x
β
= log
29
β
A−β

dx =B2′′ ∈ Z ⊕ Z i .

α
= log
29
= log
α
A −α
= log
2+i
,
3+i
2−i
, то
3−i
2+i
+ B1′ + B1′′ ,
3+i
2−i
+ B2′ + B2′′ .
Ω 2 = 58q 2 n I ( β ) = 58q 2 n a1 log
3−i
Если B1 = B1′ + B1′′ ∈ Z ⊕ Z i и B2 = B2′ + B2′′ ∈ Z ⊕ Z i , то получим требуемые представления интегралов.
2−i
1
2+i
1
1
1
Вычислим log
= log
− arctg( )i .
= log
+ arctg( )i . Аналогично log
3−i
7
3+i
7
2
2
Найдем асимптотику линейных форм Ω1 и Ω 2 с помощью метода перевала. Имеем
α = 24 + 2i, A − α = 34 − 2i, β = 24 − 2i, A − β = 34 + 2i .
Ω1 = 58q 2 n I (α ) = 58q 2 n a1 log
( z − 24 − 2i )( z − 24 + 2i )( z − 34 − 2i )( z − 34 + 2i )( z − 29) 2
.
z 2 ( z − 58) 2
Для применения метода перевала требуется найти корни уравнения f ′( z ) = 0 . Полученные нули z ≠ 29 дают асимптотику соответствующих интегралов, в частности
f ( z) =
128
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
I (α ), I ( β ), a1 , так как, по теореме Коши о вычетах, a1 =
1
2π i ∫l
R( z )dz , где l – замкнутый
контур, обходящий лишь одну из особых точек z1 = 0, z 2 = 58 (далее для удобства выберем z 2 = 58 ). Очевидно, искомые нули симметричны относительно точки z = 29 , а также
– ввиду вещественности функции R (z ) – комплексно сопряжены. Поэтому далее мы рассматриваем два нуля: z (1) ∈ R , z (1) > 29 , z ( 2 ) ∈C , Re z ( 2 ) > 29, Im z ( 2 ) > 0 . z (1) = 78,951 ,
z ( 2) = 32,922 + 1,205i . Остальные нули таковы: z (3) = 32,922 − 1,205i , z ( 4 ) = 25,078 + 1,205i,
z (5) = 25,078 − 1,205i, z ( 6 ) = 29, z ( 7 ) = −20,951 .
Изобразим на плоскости все точки, применяемые в вычислениях.
Im
α
z(7)
β
z(4)
z(5)
z
A/2=z(6)
(2)
A-β
Re
z(1)
z(3)
A-α
Точка перевала
Рис.1
Схема дальнейших вычислений соответствует лемме 2.1 из статьи [2], приведем
формулировку этой леммы для полноты изложения.
Лемма 2. Пусть m – фиксированное неотрицательное целое число. Пусть γ 1 , γ 2 –
действительные числа, удовлетворяющие соотношениям q n γ 1 − p n = ε n и q n γ 2 − rn = δ n
1
для некоторых p n , q n , rn ∈ Z + i mZ , для всех n ≥ 1 . Допустим, что lim log q n = σ ,
n →∞ n
1
1
lim log ε n = −τ , lim log δ n = −τ ′ для положительных чисел σ ,τ ,τ ′ , таких, что τ ′ ≥ τ .
n →∞ n
n →∞ n
Допустим далее, что существует бесконечно много n , удовлетворяющих δ n / ε n ≠ ς для
всех рациональных чисел ς . Тогда числа 1, γ 1 , γ 2 линейно независимы от Q . Точнее, для
всех ε > 0 существует положительное целое H 0 (ε ) , такое, что p + qγ 1 + rγ 2 ≥ H −σ / τ −ε
для всех целых p, q, r , таких, что H ≡ max{ q , r } ≥ H 0 (ε ) .
Обозначим µ =
получим:
σ
+ 1 . Применив теорему Коши о вычетах для a1 и метод перевала,
τ
129
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
1
1
n →∞ n
n →∞ n
1
τ = − lim log Ω1 = − 2 + log f ( z ( 2) ) = 2,66 .
n →∞ n
Таким образом, доказана теорема:
Теорема 1. µ = 4,997 – оценка меры иррациональности любого числа вида
1
r1 log 2 + r2arctg , r1 , r2 ∈ Q .
7
σ = lim log A = lim log(58q2 n а1 ) = 2 + log f ( z (1) ) = 2 + 8,627 = 10,627 ,
(
)
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.
2.
Рухадзе, Е. А. Оценка снизу приближения ln 2 рациональными числами / Е. А. Рухадзе // Вестник
МГУ. Сер. 1, Математика. Механика. - 1987. - №6. - С. 25-29.
Hata, M. Rational approximations to π and some other numbers / M. Hata // Acta Arithmetica. – 1993. –
LXIII. 4. – С. 335-349.
Материал поступил в редколлегию 26.11.06.
130
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
131
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
Томашевская Елена Брониславовна, аспирант кафедры Высшая математика БГТУ, (научный руководитель доктор ф.-м. н, профессор Салихов Владислав Хасанович). Телефоны:
52-19-21 (д.), 8-910-230-8428 (м.)
132
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
УДК 517.55
В.Ю. Макаров
РАЗЛОЖЕНИЕ В РЯД ПОЛИНОМОВ ФУНКЦИЙ, ГОЛОМОРФНЫХ В КРУГЕ
Для функций, голоморфных в произвольном круге и представленных степенными рядами, имеющими конечный порядок степенного роста вблизи границы абсолютной сходимости, построены разложения
в ряды специальных полиномов с гармоническими нулями и найдены верхние оценки модулей коэффициентов.
Пусть функция f ( z ) голоморфна в круге z < R , где R – радиус сходимости степенного ряда.
=
f (z)
+∞
∑ a zλ , 0 < λ
Пусть M ( r ) = sup
z = r< R
↑ +∞.
k
k =1
k
k
{ f ( z ) } , и будем предполагать, что функция
f ( z ) имеет поря-
док степенного роста вблизи окружности z = R .
log M ( r )
,
r → R −0
1
log
R−r
который для степенных рядов введен в работе [1], тогда для любого достаточно малого
числа ε > 0 и для всех r ∈ ( r0 (ε ) , R ) ⊂ ( 0, R ) выполняются неравенства
ρ D ( R ) = lim sup
f ( z) ≤ M (r) < ( R − r)
Пусть на окружности z = r < R , где R =
− ρ D (1) −ε
1
lim λk
k →+ ∞
константа, такая, что α > 1 .
Теорема 1. Пусть функция
max f ( z ) < ( R − r )
−α
f ( z) ∈ H (D) ,
на окружности z =
R
1+
, и f ( z ) < ( R − r ) , где α −α
ak
область
=
D
{ z : z < R < 1} ⊂ 
и
+∞
, тогда ряд f ( z0 ) = ∑ Anp + qQnp + q ( z0 ) схо-
1
n
дится абсолютно, 1 < α < p - простое число, полиномы
z =r
.
n =3
q
p
1 n

Qnp + q ( z0 ) =  z0 −  ⋅ ∏ ( z0 − k −1 ) , где 0 ≤ q ≤ p − 1 , p < n .
n  k =1

Доказательство. Оценим остаточный член ряда по модулю с использованием формулы
Коши. Имеем:
Rnp + q ( z0 )
Qnp + q ( z0 )
2π
∫
z=
R
f ( z ) dz
≤
( z − z0 ) Qnp + q ( z )
1+ n −1
R
f (z) ⋅
Qnp + q ( z0 ) max
Qnp + q ( z0 )
nR
z =r
1 + n −1 ≤
.
≤
⋅
⋅
α
z − z0
Qnp + q ( z )
z eiϕ − z0 ( R − r ) ( n + 1) Qnp + q ( z )
Оценим полином Qnp + q ( z0 ) на окружности z =
131
R
. Имеем
1 + n −1
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
q
p
q
p
n
1
1
1 n 
1
1

U U (n) > 1
Qnp + q ( z0 ) = z0 −
⋅ ∏ z0 −
≤  z0 +  ⋅ ∏  z0 +  < np + q , =
n k 1=
k
n k 1 
k
U

=
1
всех достаточно больших n ≥ n0 , так как 0 < R < 1 и z0 +
=.
U −1
n
q
p
1 n 
1
1 


Неравенство  z0 +  ⋅ ∏  z0 +  <  z0 +

n  k =1 
k
n


для
np + q
справедливо, так как спра1
1   n −2
1
1
1
 n 
ведливы неравенства: z0 + < z0 +
– для всех n ≥ 2 – и ∏  z0 +   < z0 +
k 
n
n
n
 k =1 
– для n ≥ n1 > n0 ≥ 3 .
Последнее неравенство можно доказать, если воспользоваться известным неравенством о
среднем геометрическом и среднем арифметическом. В нашем случае
n
1
1
∑
n
n
1 n 1
1
 
−1
k =1 k
, так как для всех
< z0 +
n ≥ n1
 ∏  z0 +   < ∑ ( z0 + k ) = z0 +
k 
nk1
n
n

=
 k 1=
n
n
1
2
⋅
1
n
1
2
<
1
n
∑k
−1
 log n C + β 
1

n 
, или  1 +
=
 < 1 , где C = 0.577  - постоянная
1
log n + C + β n
2
 n 2

n
k =1
Эйлера; функция β n → 0 , если n → + ∞ .
Теперь оценим снизу полином Qnp + q ( z ) . Имеем
q
p
n
Rn 1
Rn 1
−
⋅∏
−
≤ Qnp + q ( z ) .
n + 1 n k =1 n + 1 n
Учитывая две последние оценки, будем иметь
−p
Rnp + q ( z0 ) ≤
( n + 1) U
np + q
Rn 

nR  R −

n +1

q
Rn
Rn 1 n Rn 1
− z0
−
−
∏
n +1
n + 1 n k =1 n + 1 k
( n + 1)
<
U
<
p
p
.
q
p
n
Rn
Rn 1
Rn 1
p
− z0
−
−
R ∏
n +1
n +1 n
k
k =1 n + 1
Замечая, что если точка z0 фиксирована в круге, то величина
np + q
1
Rn
− z0
n +1
< C1 ∈  + , получим оценку остаточного члена:
Rnp + q ( z0 ) ≤ C1 <
( n + 1)
Rn 1
−
RU U
n +1 n
p
np
q
q
p
n
∏
k =1
Rn 1
−
n +1 k
p
, где C1 - константа.
В последнем неравенстве замечаем, что всегда существует достаточно малое число
∆ > 0: z0 < R − ∆ и для всех натуральных n ≥ n0 выполняется неравенство
132
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
R−∆
z0 + n
−
=
1
n
( R − ∆ ) ⋅ U > 1 , и наша оценка принимает следующий вид:
n +1




1
R
< C1 
⋅
→ 0 , если n → + ∞ .
n −2 
q
 ( R − ∆ ) U   ( R − ∆ ) U 


p
Rnp + q ( z0 )
здесь мы воспользовались неравенством для среднего геометрического
1
Rn 1
Rn 1  n
 Rn
0< R−∆<
−1 ⋅
− ⋅
−  → R − 0 , если n → + ∞ ,
n +1 2
n +1 n 
 n +1
R
n −1
1
Rn 1
и неравенством R − ∆ < R −
.
<
<
− , так как
n +1
n
n n +1 n
Итак, доказано, что остаточный член ряда из полиномов с гармоническими нулями
Rn
ограничен бесконечно малой функцией и соответствующий ряд в круге z <
сходитn +1
ся абсолютно. Теорема доказана для радиусов сходимости R ∈ ( 0,1) .
Теперь получим оценку на коэффициенты абсолютно сходящегося ряда:
+∞
f ( z0 ) = ∑ Anp + qQnp + q ( z0 ) .
n =3
Теорема 2. Пусть f ( z ) ∈ H ( D ) ,
=
D
{ z : z < R < 1} ,
f ( z ) < ( R − z ) на окружности
−p
R
, тогда справедлива оценка на коэффициенты ряда
1 + n −1
n +1


− ( n + 1) p log( R − ∆ )  , где q ∈ ( 0, p − 1] , p < n , p - простое число.
Anp + q < exp  p log
R


z =
Доказательство. Воспользуемся формулой Коши для оценки коэффициентов ряда
f ( z ) dz
1
,
Anp + q =
∫
2π i
R Qnp + q +1 ( z )
z=
R−
тогда Anp + q
1+ n −1
R
1 + n −1
−p
f ( z ) dz
1
=∫
≤
2π
1
R Qnp + q +1 ( z )

z=
 z −1 z −
1+ n −1
n

R
1 + n −1
p
1

 z−
n

q +1
=
n ( n + 1)
( n + 1)
=
<
<
p
p
q +1
q +1
1
1
Rn 1 
Rn 1
p 
p  Rn
R  z −1 z −  z −
R 
− 1 ⋅ ⋅
−  ⋅
−
n
n
n +1 n  n +1 n

 n +1
p −1
( n + 1)
< =
( n +1) p
R p (R − ∆)
p
p
n +1


− ( n + 1) p log ( R − ∆ )  , теорема доказана.
exp  p log
R


133
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
Теперь будем рассматривать случай степенного ряда с радиусом сходимости R > 1
и центром в начале координат.
Теорема 3. Пусть функция
и
f ( z ) ∈ H ( D ) , область =
D { z : z < R > 1} ⊂ 
max f ( z ) < ( R − r )
−α
на окружности z =
+∞
R
, тогда ряд f ( z0 ) = ∑ Anp + qQnp + q ( z0 ) схо-
1
n
дится абсолютно, 1 < α < p - простое число, полиномы
z =r
1+
n =3
q
p
1 n

Qnp + q ( z0 ) =  z0 −  ⋅ ∏ ( z0 − k −1 ) ,
n  k =1

где 0 ≤ q ≤ p − 1 , p < n , z0 - фиксированная точка в круге z <
Rn
.
n +1
Доказательство. Оценим остаточный член ряда
p
Qnp + q ( z0 )
Qnp + q ( z0 )
( n + 1)
nR
,
Rnp + q ( z0 ) ≤
⋅
< C2
⋅
( n + 1) Qnp + q ( z ) R p −1
( z − z0 ) ( R − r )α ( n + 1) Qnp+q ( z )
где C2 - константа.
Оценим многочлен Qnp + q ( z ) в фиксированной точке z0 внутри круга z <
на окружности z =
Rn
. Имеем
n +1
q
p
1 n 
1
1 


Qnp + q ( z0 ) <  z0 +  ⋅ ∏  z0 +  <  z0 +

n  k =1 
k
n


q
n
Rn 1
Rn 1
−
⋅∏
−
n + 1 n k =1 n + 1 k
тогда
Rnp + q ( z0 )
Rn
и
n +1
p
p





np + q
, где C3 - константа.
Замечаем, что для всех n ≥ n2 справедливо неравенство z0 + n
−
,
≤ Qnp + q ( z ) ,
1
−

Qnp + q ( z0 )  n + 1 
 n + 1   z0 + n 2
C
< C3
⋅
<
3

 
Qnp + q ( z )  R 
 R   R−∆

p
np + q
−
1
2
< R −∆.
1
z0 + n 2 1
Пусть
= , тогда B > 1 , и справедлива оценка остаточного члена в точке
R−∆
B
z0
 n +1

 1
Rnp + q ( z0 ) < C3  R  ⋅ q → 0 , если n → + ∞ , так как показательная функция с основа B  B


нием, большим единицы, растет быстрее, чем полином 1-й степени.
Таким образом, соответствующий ряд полиномов сходится абсолютно в круге
z < R > 1 , и теорема доказана.
Для радиуса сходимости R > 1 найдем оценку на коэффициенты ряда .
p
134
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
Теорема 4. Пусть f ( z ) ∈ H ( D ) ,=
D
{ z : z < R ∈ (1, + ∞ )} ,
f ( z ) < ( R − z ) на окруж−p
R
, тогда справедлива оценка на коэффициенты ряда
1 + n −1

n +1
n +1 


Anp + q < exp  p log
− ( np + q + 1) log( R − ∆ )  < exp  p log
,
R
( R − ∆) p 



где q ∈ [0, p − 1] , p < n , p - простое число.
Доказательство. Воспользуемся формулой Коши для оценки коэффициентов ряда
f ( z ) dz
1
,
Anp + q =
∫
2π i
R Qnp + q +1 ( z )
ности z =
z=
тогда
Anp + q
R
R−
1 + n −1
1+ n −1
−p
f ( z ) dz
1
=
≤
2π ∫ R Qnp + q +1 ( z ) 
1
z=
 z −1 z −
1+ n −1
n

( n + 1)
< =
np + q +1
R p (R − ∆)
p



R
1 + n −1
p
1
z−
n
q +1
<
n +1


− ( np + q + 1) log ( R − ∆ )  ,
exp  p log
R


где для всех достаточно больших n ≥ n0 справедливо неравенство R − ∆ <
Rn 1
− , так
n +1 n
Rn
1
+ < ∆ , и теорема доказана.
n +1 n
Замечание. В монографии [2] разложения целых функций в ряд по полиномам с
натуральными нулями использовались, для доказательства теоремы Линдеманна о трансцендентности числа exp ( A) , где A – алгебраическое число, отличное от нyля.
как
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.
2.
Макаров, В.Ю. Асимптотические свойства функций, голоморфных в единичном круге / В.Ю. Макаров.Киев: Укр. мат. журн., 2001. - №5. - С.707-714.
Гельфонд, А.О. Избранные труды / А.О.Гельфонд .-М.: Наука, 1973. – 440 с.
Материал поступил в редколлегию 20.06.06.
135
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ
Аверченков Владимир Иванович, д.т.н., профессор, зав. кафедрой «Компьютерные технологии и системы», засл. деятель науки РФ, проректор по
информатизации и международному сотрудничеству БГТУ.
Акулова Елена Александровна, к.пед.н., доцент кафедры «Иностранные
языки» БГТУ.
Андриянов Сергей Викторович, ассистент кафедры «Экономика, организация производства, управление» БГТУ.
Андросенко Валентина Александровна, ассистент кафедры «Высшая математика» БГТУ.
Аронов Андрей Андреевич, студент спец. «Газотурбинные, паротурбинные
установки и двигатели» БГТУ.
Галушко Дмитрий Вячеславович, соискатель кафедры «Экономика и менеджмент» БГТУ.
Гоголев Иван Григорьевич, д.т.н., профессор кафедры «Тепловые двигатели» БГТУ.
Дроконов Алексей Михайлович, к.т.н., профессор кафедры «кафедры «Тепловые двигатели» БГТУ.
Ерохин Дмитрий Викторович, к.э.н., доцент, зав. кафедрой «Экономика и
менеджмент» БГТУ.
Зверкович Игорь Олегович, соискатель кафедры «Экономика и менеджмент» БГТУ.
Иващенко Николай Антонович, д. т. н., профессор, зав. кафедрой «Поршневые двигатели» МГТУ им. Н.Э. Баумана, засл. деятель науки РФ, действительный член Академии проблем качества.
Иващенков Юрий Михайлович, аспирант кафедры «Машины и технология
литейного производства» БГТУ.
Казаков Олег Дмитриевич, ассистент кафедры «Экономика, организация
производства, управление» БГТУ.
Казаков Павел Валерьевич, к.т.н., доцент кафедры «Компьютерные технологии и системы» БГТУ.
Киселев Сергей Анатольевич, ст. преподаватель кафедры «Двигатели внутреннего сгорания» БГТУ.
Краснятов Дмитрий Сергеевич, аспирант кафедры «Машины и технология
литейного производства» БГТУ.
Кузьмичев Рюрик Владимирович, к.т.н., доцент кафедры «кафедры «Тепловые двигатели» БГТУ.
Кульбовский Иван Кузьмич, д.т.н., профессор, зав. кафедрой «Машины и
технология литейного производства» БГТУ.
Лагерев Александр Валерьевич, д.т.н., профессор, зав. кафедрой «Подъемно-транспортные машины и оборудование», ректор БГТУ.
136
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
Лагерев Игорь Александрович, студент спец. «Динамика и прочность машин» БГТУ.
Лобеева Вера Михайловна, к.ф.н., доцент кафедры «Философия и история»
БГТУ.
Лунев Максим Юрьевич, аспирант кафедры «Экономика и менеджмент
ОГТУ.
Макаров Владимир Юрьевич, к. физ.-мат.н., доцент кафедры «Математический анализ» БГУ.
Марина Анна Николаевна, преподаватель кафедры «Иностранные языки»
БГТУ.
Николаев Андрей Дмитриевич, студент спец. «Газотурбинные, паротурбинные установки и двигатели» БГТУ.
Никольский Святослав Олегович, аспирант кафедры «Информатика и программное обеспечение» БГТУ.
Пахомов Юрий Алексеевич, к.т.н., доцент кафедры «Двигатели внутреннего сгорания» БГТУ.
Рябов Владимир Михайлович, к.п.н., доцент, зав. кафедрой «Инженерная
педагогика и психология» БГТУ.
Салихов Владислав Хасанович, д.физ.-мат.н., профессор кафедры «Высшая
математика» БГТУ.
Симуков Игорь Васильевич, аспирант кафедры «Энергетика и автоматизация производственных процессов» БГИТА.
Скляр Елена Николаевна, к.э.н., доцент кафедры «Экономика и менеджмент» БГТУ.
Скороход Марина Витальевна, студент спец. «Газотурбинные, паротурбинные установки и двигатели» БГТУ.
Стрелец Владимир Васильевич, сотрудник БГИТА.
Тайц Олег Григорьевич, д.физ.-мат.н., профессор кафедры «Энергетика и
автоматизация производственных процессов» БГИТА.
Томашевская Елена Брониславовна, аспирант кафедры «Высшая математика» БГТУ.
Федяев Владимир Николаевич, аспирант кафедры «Локомотивы» БГТУ.
Федяева Галина Анатольевна, к.т.н., доцент кафедры «Автоматизированный электропривод» БГТУ.
137
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
ABSTRACTS
Kulbovsky I.K., Ivashcenkov J.M. Choice of optimum chemical compound of steel 20ГЛ
for cast a railway transportation. In work research of dependences between mechanical properties of steel 20ГЛ and its chemical compound is carried out. Have defined mathematical dependences and the equations of regress with use of program Excel.
Krasnjatov D.S. Influence of the chemical compound on mechanical properties and structure of gray alloyed pig-iron of casting «Sleeve of the cylinder» of locomotive diesel engine
Д 100. Influence of a chemical compound on mechanical properties and structure of grey alloyed
pig-iron of casting «Sleeve of the cylinder» is investigated. The equations of dependences between a chemical compound and mechanical properties, mechanical properties and structure of
pig-iron are deduced. The optimum chemical compound of casting «Sleeve of the cylinder» of
locomotive diesel engine Д 100, providing optimum properties and structure of pig-iron is offered.
Lagerev A.V., Lagerev I.A. Optimum design of the common crane roll shaft. Optimum sizes definition that provide minimum weight of the common crane roll shaft of 4 perspective types
are under consideration in this article.
Gogolev I.G., Drokonov A. M, Hikolaew A. D. The effect of sediment in the stream part on
the turbo machinery operation characteristics. The paper considers turbo machinery operation conditions with stream part clogged with sediment. The work describes the consequences of
the sediment in blade passages effecting turbine stage characteristics.
Ivaschenko N.А., Pakhomov Y.А., Kiselyov S.А. Overall and power density comparative
estimation of marine slow-speed diesel engines with crank and crank-less drive mechanisms. Overall and power density estimation is carried out for slow-speed marine engines with
crank-less drive mechanisms in comparison with conventional engines. Power density equation
for both variants is designed.
Kuzmichev R.V., M.V. Skorohod M.V., Aronov A.A. About expediency of main steamgas
units use in system of Russian open society "united energy community". In this article is
considered the question of an opportunity of main steamgas units application as peak, halfpeak
and base power units on power stations of Russia.
Fedyaeva G.A., Fedyaev V.N. The influence of dynamical process in IGBT transistors to
stress loaders in asynchronous traction drive at emergency modes in voltage inverter. The
influence of IGBT transistors internal properties to stress loaders in electrical traction drive of
diesel locomotive traction drive at emergency modes in voltage inverters is represented. The
asynchronous traction drive with the most exactly transistors models is modeled. The quantity
appraisal of dynamical loaders lowering with using the IGBT transistors is given.
Simukov I.V. Rotary internal-combustion engine: reality and prospects. New rotary internal-combustion engine construction has the following features: Stator in the form of circle, bimodal rotor with radial sealing elements, which allows to reduce toxicity, to increase efficiency,
reliability and aggregator working life as a whole.
Averchenkov V. I., Kazakov P.V. Management of information about universe of discourse
based on ontologies. The article is dedicated to new approach for management of information
about universe of discourse based on ontologies. Features оf ontologies and peculiarities of their
design are noted. Example of design of ontology for real universe of discourse are considered.
Nikolsky S.O. Researching reliability characteristics of huge circulation software system
using the “Reliability Calculator” software complex. This article concerns results of application of developed software complex “Reliability Calculator” in predicting a number of failures in
huge circulation software system. Abilities of developed program and the base postulates of the
underlying software reliability model described shortly.
138
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
Kazakov O. D. Budgeting system integration with strategic planning through a balanced
scoring system. The article discusses specific features of a balanced scoring system as a tool of
strategic planning and also of a budgeting system as a tool of short-term financial planning. Special attention is focused on their possible integration for a formation of a budgeting system connected to a corporate strategy.
Andriyanov S.V. Small towns: peculiarities of the organization of а system of strategic
management. The article discusses the use of methods of strategic management in small towns.
Problems typical of small towns are analyzed and it is shown that municipal governments must
employ strategic management. The article focuses on analyzing town structure and the functions
of local government and on identifying specific requirements needed to design a system of strategic management for municipalities. A model of a system of strategic management is proposed
that takes account of peculiarities of the socio-economic management of a small town and a possibility of the organization of municipalities as a form of local self-government.
Erohin D.V., Galushko D.V. Theoretical bases of an estimation of competitive potential of
the industrial enterprise. The questions of an estimation of competitive potential of the industrial enterprise are considered.
Sklyar E. N., Zverkovich I. O. Research of models of the corporate social responsibility
used in world practice. The questions of formation of models of the corporate social responsibility used in world practice (European, American, Russian, British) are considered the basic distinctions of models are analyzed.
Lunyov M.Y. Economic and social aftereffects of structural disproportions in industry. In
the article tendencies of structural changes of Russian industry reanalyzed. After effects of
structural skewnesses and vertical disintegrations are considered.
Lobeeva V.M. Morality as is understood by B.N. Chicherin. The heads of the work deal with
the conception of morality in its normative – functional manifestation given by the Russian philosopher B.N. Chicherin.
Akulova E. A. On the Realization of a Humanization Principle in the System of Higher
Technical Education. In this paper the author deals with the peculiarities of the Russian higher
technical educational system, analyzes the disadvantages of the traditional approach to specialists training and makes an effort to reveal the ways to overcome the difficulties. One of the solutions to the problem is the realization of a humanization principle. It involves the humanitarian
knowledge role rethinking, the innovaional pedagogical technologies collaboration including
new informational technologies which are of great significance among the latter.
Marina A.N. Foreign language as a component of professional training of specialists in
modern conditions. There is considered the problem of necessity of studying foreign languages
in modern higher technical institutions. The problem of future engineers’ training is analyzed
and some ways of its improving are suggested. There is described the experience of teaching foreign languages in BSTU.
Ryabov V.M. The teaching-methodical complexes in educational process. There is considered a problem of perfection the teaching and educational process from positions of complex didactic maintenance. There are resulted classification and structure of teaching – methodical
complexes, the order of their development.
Strelets V.B., Тaits O.G. Rules of the decision of text problems on hydraulics. The clear
methods of the transformation of the verbal text of the problem is Considered in system of the
equations (the mathematical model) on base of the system base molded the hydraulics.
Androsenko V.A., Salikhov V.H. The Group structure of quadruple integral. Transformations of quadruple integral have been considered and its group structure has been obtained.
139
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 4 (12)
1
Tomashevskaya E.B. About a combine approximation to log2 and arctg . A lower bound
7
for diofantine approximations to a linear independence measure for the numbers log 2 and
1
arctg has been received in this article.
7
Makarov V.Y. About decomposition in a series of the functions holomorphic in a cercle. In
article for functions holomorphic in an any circle and submitted sedate series having the final
order of sedate growth near to border of absolute convergence construct decomposition in series
of special polynomials with harmonious zeros and the top estimations of module of the coefficients.
140
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа