close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

191.Вестник Брянского государственного технического университета №1 2008

код для вставкиСкачать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ISSN 1999-8775
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ВЕСТНИК
БРЯНСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО
ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
Научно-технический журнал
Издается с февраля 2004 г.
Периодичность – 4 номера в год
№1 (17) 2008
Журнал рекомендован экспертными советами ВАК для опубликования научных результатов диссертаций по машиностроению
(докторских, кандидатских) и управлению, вычислительной технике и информатике (кандидатских)
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
тел. (4832) 58-82-77
e-mail: vestnik@tu-bryansk.ru
Подписные индексы каталога
«Пресса России» - 18945- п/г
15621 - годовая
Брянский государственный
технический университет, 2008
СОДЕРЖАНИЕ НОМЕРА
Технология, инструменты и оборудование
машиностроительных производств
Давыдов С.В., Гуляев Ю.В., Симочкин В.В.
Влияние теплофизических свойств углеродистых
сталей на эвтектоидное превращение аустенита……
Мельников В.П., Митюхина К.В. Микростроение
фосфидной эвтектики в чугуне крупных отливок…..
Съянов С.Ю. Связь параметров электрофизической
обработки с показателями качества поверхности,
износа инструмента и производительностью
процесса………………………………………………...
Горшунова В.П., Цветкова Т.Н. Термический и
электрохимический способы предварительной обработки поверхности вольфрама и их влияние на химическую устойчивость……………………………….
Тюльпинова Н.В. Имитационное моделирование
процесса формирования тепловых импульсов в контактной зоне заготовки и шлифовального круга…….
Сакало В.И., Лагерев И.А. Применение поляризационно-оптического метода в расчетах деталей машин на усталость………………………………………
Чмыхов Д.В., Аверченков В.И. Анализ точности
высотных измерений методом фокусировки объекта
на базе оптического микроскопа LEICA DM IRM…
Транспортное машиностроение
Реутов А.А., Эманов С.Л. Расчет параметров грузозахватного устройства с механизмом уплотнения
пакетов силикатного кирпича………………………...
Алехин К.А. Моделирование электромагнитного
тормоза с массивным ротором………………………..
4
10
14
20
24
29
34
39
44
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
Энергетическое машиностроение
Обозов А.А. Вероятностно-статистическое описание импульса давления топлива за
топливным насосом высокого давления судового дизеля……………………………...
Математическое моделирование и информационные технологии
Шалимов П.Ю. Математическая модель информационной среды…………………..
Аверченков В.И., Рытов М.Ю., Гайнулин Т.Р. Оптимизация выбора состава
средств инженерно-технической защиты информации на основе модели КлементсаХоффмана………………………………………………………………………………….
Лагерев А.В., Лагерева Э.А. Математическое моделирование кинематики и осаждения влаги из пространственных многофазных потоков в элементах паровых энергоустановок………………………………………………………………………………..
Экономика, организация и управление производством
Скляр Е.Н., Зверкович И.О., Ерохина В.А. Управление развитием социального
потенциала промышленных предприятий………………………………………………
Ерохин Д.В., Ларичева Е.А. Способность к инновациям на разных этапах жизненного цикла предприятия…………………………………………………………………..
Рыжкова Е.Г. Анализ событий после отчетной даты в ходе аудита коммерческих
организаций……………………………………………………………………………….
Карабан Л.А., Осипов А.В. Новые поправки к Налоговому кодексу РФ для обеспечения государственной правовой поддержки инновационной деятельности………
Романов В.Н. Инновационная активность хозяйствующих субъектов (на примере
Брянской области)…………………………………………………………………………
Социально-философские аспекты науки и техники
Дергачева Е.А. Россия в глобализирующемся мире…………………………………...
Лобеева В.М. Великий социальный мыслитель (к 180-летию со дня рождения Б.Н.
Чичерина)………………………………………………………………………………….
Попкова Н.В., Дергачева Е.А. Философские социоприродные исследования
в БГТУ……………………………………………………………………………………...
Образование
49
54
61
67
76
82
88
92
101
106
115
121
Мараховская Н.В. Происхождение когнитивных затруднений при изучении физики твердого тела…………………………………………………………………………..
130
Сведения об авторах……………………………………………………………………..
134
Abstracts…………………………………………………………………………………...
136
2
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
CONTENTS
Technology, tools and equipment of mechanical engineering factories
Davydov S.V., Guljaev J.V., Simochkin V.V. Role heatphysical of properties of materials on
eutectoid transformation austenit in carbonaceous steels……………………………
Mel’nikov V.P., Mitjuhina K.V. Microstructure рhosphoric eutectic in pig-iron large
сasting……………………………………………………………………………………….
Sjanov S.J. Communication of parameters of electrophysical processing with parameters of
quality of the surface, deterioration of the tool and productivity of process…………….
Gorshunova V.P., Tsvetkova T.N. Thermal and electrochemical ways of preliminary processing of the surface of tungsten and their influence оn chemical stability……………
Tulpinova N.V. Simulation of thermal pulse shaping process in contact zone of stock and
abrasive disk………………………………………………………………………………...
Sakalo V.I., Lagerev I.A. The photo-elasticity method appliance in fatigue calculations of
machine parts…………………………………………………………………………….
Chmihov D.V., Averchenkov V.I. Analysis of accuracy of altitude measurements by object
focusing on the basis of the optical microscope leica dm irm……………………….
4
10
14
20
24
29
34
Transport mechanical engineering
Reutov A. A., Emanov S. L. Calculation of the parameters clamp with a compressing mechanism of packages of the silicate brick………………………………………………..
Alekhin K. A. Simulation of an electromagnetic brake with a massive rotor……………...
39
44
Energetic mechanical engineering
Obozov A.A. Statistical description of the fuel pressure pulses being generated after fuel pump
of marine engine……………………………………………………………………
49
Information technologies
Shalimov P.J. Mathematical model of the information environment…………………….
Averchenkov V.I. Rytov M.Y. Gajnulin T.R. Optimization the process of choice of technical
information security systems when solving the Clements- Hoffman’s model…...
Lagerev A.V., Lagereva E.A. Mathematic simulation of drops kinematics and sedimentation
from 3-dimensional multiphase flows in steam turbine elements……………………
54
61
67
Economics, organizing find running the enterprise
Sklyar E. N., Zverkovich I. O., Erokhina V.A. Social potential of industrial enterprise...
76
Erokhin D.V., Laricheva E.A. About ability to innovations at different stages of life cycle of
the enterprise…………………………………………………………………………
82
Ryzhkova Е. G. Analysis of events after the accounting date during audit of the commercial
organizations……………………………………………………………………….
88
Karaban L.A., Osipov A.V. New amendments with f view of maintenance of the state legal
support of innovative activity…………………………………………………………
92
Romanov V.N. Innovation activity of a managerial subject (Bryansk region as an example)…………………………………………………………………………………………..
101
Social-philosophical aspects of science and technics
Dergacheva E.A. Russia in the clobal world………………………………………………
106
Lobeeva V.M. The great social thinker (to the 180 th anniversary of B.N.Chicherin)…….
115
Popkova N.V., Dergacheva E.A. The philosophical social-natural investigations In bryansk
state technical university…………………………………………………………..
121
Education
Marakhovskaya N.V. The extraction of cognitive difficulties in solid state physics studying……………………………………………………………………………………..
130
Abstracts ………………………………………………………………………………….
136
3
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
4
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
ТЕХНОЛОГИЯ, ИНСТРУМЕНТЫ И ОБОРУДОВАНИЕ
МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВ
УДК 539.1
С.В. Давыдов, Ю.В. Гуляев, В.В.Симочкин
ВЛИЯНИЕ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ
НА ЭВТЕКТОИДНОЕ ПРЕВРАЩЕНИЕ АУСТЕНИТА
Исследовано влияние теплопроводности углеродистых сталей на фазовые превращения в них при
разных температурах нагрева.
В настоящее время исследователи не придают должного внимания влиянию теплофизических свойств сталей на процессы структурных превращений, хотя всем известно
[1], что процессы теплопередачи играют основную роль в фазовых превращениях и происходящие изменения структуры и свойств определяются температурным режимом. Теплообмен внутри материала происходит всегда, когда есть разность температур, образующаяся при нагреве или охлаждении материала, т.е. движущей силой теплового потока является градиент температур. А так как тепловой поток выражается формулой Фурье: I = –
λ·grad T [1], – то, кроме градиента температур, он оказывается в значительной степени зависимым от коэффициента теплопроводности материала λ. Коэффициент теплопроводности для каждой стали является величиной постоянной и зависит от химического состава
стали и температуры. Коэффициент теплопроводности характеризует способность тел передавать тепло и численно равен количеству тепла, передаваемому за 1 ч через 1 м² изотермической поверхности (удельному тепловому потоку) при разности температур в 1 °C
между поверхностями толщиной 1 м (измеряется в Вт/м ּ◌°С). Структурные составляющие стали отличаются друг от друга по теплопроводности, поэтому и температура их при
нагреве или охлаждении будет различной.
Углеродистые стали состоят из двух структурных фаз - феррита и цементита - и их
смеси, перлита, поэтому исследовалось влияние теплопроводности этих фаз на структурные превращения. Из литературы [2] известны коэффициенты теплопроводности структурных составляющих при естественных условиях: λф =76,8 Вт/м ּ◌°C; λ ц =7,1 Вт/м ּ◌°C;
λ п =51,9 Вт/м ּ◌°C; λ а =41,9 Вт/м ּ◌°C, где ф – феррит; ц – цементит; п – перлит; а – аустенит.
С повышением содержания примесей и температуры теплопроводность сталей
уменьшается. Коэффициент теплопроводности углеродистых сталей в зависимости от содержания примесей и температуры рассчитывается по формуле Б. Е. Неймарка [ 2 ]:
λ =a-bΣ+cΣ²,
2
где: a = 76, 8-6, 68·10ˉ t; b = 34, 2-9, 9· 10ˉ 2 t + 0,815·10ˉ 4 t 2 ;
с =9,31-3,96·10ˉ 2 t+0,418·10ˉ 4 t 2 ; Σ – суммарная добавка остальных элементов (С, Si, Мn,
S и др.) к железу, % по массе. Формула действительна для значений Σ от 0,1 до 2,0 и температуры до 500°C .
Коэффициент теплопроводности сталей в зависимости от температуры определяется
по формуле [2]
λ т = λ о ± bt ,
(1)
где λ о – теплопроводность при естественных условиях; t – температура нагрева; b – коэффициент, показывающий изменение λ при изменении t на 1°С, (находится по экспериментальным данным).
4
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
Однако формула Б.Е. Неймарка сложна в употреблении и действительна только в узких пределах, а формула (1) неудобна, так как всегда необходимо знать исходную теплопроводность и коэффициент b.
Для практического металловедения наиболее удобны такие закономерности, которые бы определяли теплопроводность стали в зависимости от ее марки, чтобы, зная марку
стали (количество структурных составляющих – феррита и цементита) и температуру нагрева, можно было вычислить теплопроводность (вплоть до температур фазовых превращений).
Из литературы [1] известно, что между теплопроводностью и электропроводностью
существует прямолинейная зависимость: чем выше электропроводность, тем выше теплопроводность. Эта зависимость выражается законом Видемана – Франца – Лоренца:
λ е /Н= LT,
где λ е – электронная теплопроводность; Н – постоянная, характеризующая отношение теплопроводности к электропроводности; L – коэффициент Лоренца; Т – абсолютная температура.
Между электропроводностью и диффузией также существует определенная зависимость. Формула, полученная в результате прямой замены электрических характеристик их
диффузионными аналогами, имеет вид
Dэф − D1
D − D1
,
= N2 2
Dэф + 2D1
D 2 + 2D1
где D 1 – коэффициент диффузии одной фазы; D 2 – коэффициент диффузии второй фазы;
Dэф – эффективный коэффициент диффузии; N 2 - доля второй фазы. Это уравнение наиболее удовлетворительно описывает опытные результаты по диффузии металлов.
На основании изложенного для определения теплопроводности двухфазных сплавов,
имеющих в структуре феррит и цементит, можно применить аналогичную формулу, заменив электрические характеристики тепловыми. Формула теплопроводности в данном случае имеет следующий вид:
λф − λц
λ спл − λ ц
,
= Nф
λ ф + 2λ ц
λ спл + 2λ ц
где: λ спл - коэффициент теплопроводности искомого сплава; λ ф - коэффициент теплопроводности феррита; λ ц – коэффициент теплопроводности цементита; N ф – доля феррита в
сплаве.
Таким образом, зная фазовый состав сплава, теплопроводность феррита и цементита,
можно определить теплопроводность сплава при естественных условиях. Экспериментальные результаты исследований [2] подтверждены полученной формулой. Результаты
расчетов приведены в табл. 1. Очевидно, что формула показывает хорошую сходимость
результатов при погрешности не более 10% для сталей с содержанием углерода свыше
0,8% при комнатной температуре.
Таким образом, данная формула справедлива при определении теплопроводности
сталей с содержанием углерода свыше 0,8% при естественных условиях. Упрощая форму-
5
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
лу путем математических преобразований, найдем ее наиболее простой и окончательный
вид:
(1,3 + 2N ф )
λ спл =
.
(2)
(1,3 − N ф )
Таблица 1
Теплопроводность углеродистых сталей при 00С, Вт/м·°С
Марка стали и ее
Данные
структурные комПогрешность, %
Опытные
Расчетные
поненты
Сталь 08
(Nф = 0,988;
59,5
74,55
+25,3
Nц = 0,012)
Сталь 20
(Nф = 0,97;
51,9
69,7
+34,3
Nц = 0,03)
Сталь 40
(Nф = 0,94;
51,9
62,7
+20,8
Nц = 0,06)
Сталь У8
(Nф = 0,88;
49,8
51,7
+3,8
Nц = 0,12)
Сталь У12
(Nф = 0,82;
45,2
43,5
-3,8
Nц = 0,18)
Феррит
(Nф = 1,0;
76,8
78,1
+1,7
Nц = 0,0)
Цементит
(Nф = 0,0;
7,1
7,1
0,0
Nц = 1,0)
Анализ экспериментальных данных [2, 3] показал, что теплопроводность стали, ее
состав и температура находятся в более сложной зависимости по сравнению с формулой
(2). Экспериментально установлено, что зависимость теплопроводности от состава стали
выражается уравнением
Nц
N ц ( λ ф − λц )
,
λф − λспл =
λц Nф
Nц (
)
2λф
а падение теплопроводности от повышения температуры определяется зависимостью
N фt
Δ λ спл =
.
(3)
30
Выполнив определенные математические действия и объединив обе формулы, получим следующее уравнение теплопроводности искомого сплава в общем виде:
N (λ − λц ) Nц N ф t
,
(4)
λспл = λф − ц ф
−
λц Nф
30
Nц (
)
2λф
6
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
где λ спл - коэффициент теплопроводности искомого сплава; λ ф – коэффициент теплопроводности феррита при 0°С (λ ф =76,8 Вт/м·°С); λ ц – коэффициент теплопроводности цементита (λ ц =7,1 Вт/м·°С); N ц – доля цементита в сплаве; N ф – доля феррита в сплаве
(N ф + N ц =1); t – температура сплава.
Так как в данном случае λ ф и λ ц являются постоянными величинами, то после упрощения формула примет окончательный вид:
N фt
69,7 Nц
.
(5)
λ спл =76,8−
0,0462 Nф
30
Обрабатывая по данной формуле опытные результаты [2, 3], приходим к выводу, что
формула (5) применима для всех углеродистых сталей при температуре до 727 °С и дает
погрешность в этих условиях не более 10 % (табл. 2).
Таблица 2
Теплопроводность углеродистых сталей в зависимости от температуры, Вт/м·°С
Марка стали
и ее структурные
компоненты
Сталь 08
(Nф =0,988;
Nц = 0,012)
Сталь 20
(Nф = 0,97;
Nц = 0,03)
Сталь 40
(Nф = 0,94;
Nц = 0,06)
Сталь У8
(Nф = 0,88;
Nц = 0,12)
Сталь У12
(Nф = 0,82;
Nц = 0,18)
Феррит
(Nф = 1,0;
Nц = 0,0)
Цементит
(Nф = 0,0;
Nц = 1,0)
Температура, °С
Данные
0
100
200
300
400
500
600
700
727
Опытные
Расчетные
Погрешность,%
Опытные
Расчетные
Погрешность,%
Опытные
Расчетные
Погрешность,%
Опытные
Расчетные
Погрешность,%
59,5
55,0
-7,5
51,9
54,4
+4,8
51,9
53,3
+2,7
49,8
51,9
+0,4
57,7
51,7
-10,0
51,1
51,2
+0,2
50,6
50,2
-0,8
48,1
49,0
+1,8
53,5
48,3
-9,7
48,5
47,9
-1,2
48,1
47,0
-2,3
45,1
46,0
+2,0
49,4
45,1
-8,7
44,4
44,7
+0,6
45,6
43,9
-3,8
41,4
43,1
+4,1
44,8
41,8
-6,7
42,7
41,4
-3,0
41,9
40,8
-2,6
38,1
40,2
+5,5
40,2
38,5
-4,2
39,3
38,2
-2,8
38,1
37,6
-1,3
35,2
37,2
+5,7
36,1
35,2
-2,5
35,6
35,0
-1,7
33,6
34,5
+2,7
32,7
34,3
+4,9
31,9
31,9
0,0
31,9
31,8
-0,3
30,0
31,4
+4,5
30,1
31,4
+4,3
31,0
30,9
30,5
30,6
-
Опытные
Расчетные
Погрешность,%
Опытные
Расчетные
Погрешность,%
Опытные
Расчетные
Погрешность,%
45,2
49,9
+10,0
76,8
76,8
0,0
7,1
7,1
0,0
44,8
47,2
+6,0
73,5
7,1
-
42,7
44,4
+4,0
70,1
7,1
-
40,2
41,7
+3,7
66,8
7,1
-
37,2
39,0
+4,8
65,3
7,1
-
34,7
36,2
+4,3
60,1
7,1
-
31,9
33,5
+5,0
56,8
7,1
-
28,3
30,8
+8,8
53,6
7,1
-
30,0
52,6
7,1
-
Таким образом, зная марку стали и температуру, можно определить ее коэффициент
теплопроводности.
Из полученных формул (4) и (5) следует: при снижении доли цементита теплопроводность сплавов повышается, при повышении температуры теплопроводность понижается. При уменьшении доли феррита теплопроводность сплавов все меньше зависит от темN фt
пературы, т.е.
→ 0. При доле феррита, равной 0, независимо от температуры тепло30
проводность сплава постоянна, т.е. теплопроводность чистого цементита при повышении
температуры до 727°С практически не изменяется и остается равной 7,1 Вт/м·°С.
7
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
Для удобства применения формулы (4) в практических расчетах на рисунке представлена номограмма, по которой можно определить теплопроводность углеродистых
сплавов без математических вычислений.
Рис. Номограмма для определения коэффициента теплопроводности углеродистых сталей
Рассмотрим принцип построения и использования номограммы. По оси абсцисс
вправо откладывается температура сплава до 727°С, влево – доля цементита в сплаве, т.е.
марка сплава. По оси ординат откладывается коэффициент теплопроводности в Вт/м·°С.
Наивысшей теплопроводностью обладает феррит, поэтому теплопроводность феррита,
равная 76,8 Вт/м·°С, является конечной точкой номограммы. В правом нижнем углу номограммы построены графики, показывающие снижение теплопроводности сплава в зависимости от температуры, т.е.падение теплопроводности по формуле (3). В правом верхнем
углу номограммы построены данные графики в зеркальном отображении, причем за точку
0 взята теплопроводность феррита, т.е. по правой части номограммы можно определить
падение теплопроводности сплава при повышении температуры до 727 °С. Например,
требуется определить теплопроводность феррита при 500 °С. Для этого определяем точку
пересечения линии проекции точки температуры 500 °С с наклонной прямой «0,0 N ц »
(рисунок). Проекция данной точки на ось ординат (теплопроводность) даст искомый результат: 60 Вт/м·°С.
В левой части номограммы построен график падения теплопроводности сплавов в
зависимости от содержания цементита, т.е. график, отвечающий формуле (4). При комнатной температуре (0…20°С) теплопроводность стали, например стали 40, определяется
следующим образом. Из точки, отвечающей заданной марке стали, восстанавливается
перпендикуляр до пересечения с графиком снижения теплопроводности (линия 1-2).
8
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
Из точки 2 восстанавливается перпендикуляр к оси ординат (к теплопроводности). Полученная точка 3 покажет значение теплопроводности стали 40.
При определении теплопроводности стали при повышенных температурах поступают следующим образом. Например, необходимо определить теплопроводность стали 40
при 600°С. Из построенной ранее точки 3 проводят наклонную прямую, параллельную
прямой, отвечающей падению теплопроводности в зависимости от температуры (прямая
для стали 40), до пересечения с заданной температурой (600°С). Из полученной точки 4
восстанавливают перпендикуляр к оси теплопроводности, и найденная таким образом
точка 5 является искомой теплопроводностью стали 40 при 600°С.
На основании данной номограммы и формулы (4) можно сделать вывод, что чем
больше цементита в стали, тем меньше падение теплопроводности сплава в зависимости
от температуры. Следовательно, можно предположить, что теплопроводность чистого цементита практически не зависит от температуры и при 727°С также равна 7,1 Вт/м·°С. Теплопроводность феррита при 727°С, согласно табл.2 и номограмме, равна 52,6 Вт/м·°С.
Следовательно, соотношение теплопроводностей феррита и цементита при 727°С равно
52,6: 7,1 = 7,35.
Таким образом, можно сделать вывод, что толщина пластин феррита а ф и цементита
а ц в момент фазовых превращений зависит от соотношения теплопроводностей фаз в момент превращений: а ф /а ц = λ ф /λ ц .
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Технология термической обработки сталей: [пер. с нем.] / М.: Металлургия, 1981.- 607с.
2. Казанцев, Е.И. Промышленные печи/ Е.И. Казанцев. – М.: Металлургия, 1975. – 367 с.
3. Бокштейн, Б.С. Диффузия в металлах / Б.С. Бокштейн. – М.: Металлургия, 1978. - С.164-182.
Материал поступил в редколлегию 19.10.06.
9
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
УДК 621.74.
В.П.Мельников, К.В.Митюхина
МИКРОСТРОЕНИЕ ФОСФИДНОЙ ЭВТЕКТИКИ
В ЧУГУНЕ КРУПНЫХ ОТЛИВОК
ливок.
Исследована природа фосфидной эвтектики в цилиндровом низкофосфористом чугуне крупных от-
Практически во всех серых промышленных чугунах, даже при небольшом содержании фосфора (в медленно охлаждающихся - уже при 0,05%), образуется легкоплавкая
фосфидная эвтектика. Связывают это с сильной микроликвацией фосфора, концентрирующегося при затвердевании в последних участках расплава.
В технические условия на чугун ряда заводов традиционно вносились ограничения
по микроструктуре – не допускалась тройная фосфидная эвтектика. Считалось, что она
снижает износостойкость чугуна. После принятого травления шлифов раствором азотной
кислоты видно, что фосфидная эвтектика в чугуне состоит из светлотравящейся матрицы
и точечных включений феррита (рис.1), образующегося при эвтектоидном распаде аустенита. Эвтектику с крупными пластинами цементита (рис.1а) считали тройной, а эвтектику
без таких пластин (рис.1б) принимали за двойную (Fe+Fe 3 Р). По данным литературных
источников [1,3,4], эвтектика вида, представленного на рис.1б, в медленно охлаждающихся серых чугунах любой эвтектичности по природе также тройная.
а)
б)
Рис. 1. Фосфидная эвтектика: а – с наличием крупных включений цементита (светлые полосы), х200;
б – без крупных включений цементита, х340
В статье приведены результаты исследований микростроения фосфидной эвтектики в низкофосфористых чугунах крупных цилиндровых отливок отечественного и зарубежного производства, бывших в эксплуатации. После травления только в растворе азотной кислоты эвтектика во всех исследованных чугунах имела вид, аналогичный приведенному на рис.1б. Природу фосфидной эвтектики выявляли двойным травлением: сначала в реактиве Мураками (для окрашивания фосфида в темный цвет), а затем в растворе
азотной кислоты. После такого травления цементит (продолговатые включения) и феррит
10
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
(мелкие, четко очерченные кружочки) остаются светлыми. На рис.2 показано строение
эвтектик без крупных пластин цементита, а на рис.3 - с крупными пластинами цементита.
а)
б)
в)
г)
Рис. 2. Тройная фосфидная эвтектика в цилиндровом чугуне (с содержанием фосфора менее 0,1…0,2%)
втулок: а, б – отечественного производства; в, г – зарубежного производства, х1000
Из представленных микроструктур видно, что колонии всех исследованных эвтектик трехфазны: состоят из фосфидной матрицы Fe 3 P (светло- и темно-серого цвета), проросшей мелкими включениями цементита Fe 3 C (продолговатые белого цвета) и феррита
(четко очерченные небольшие светлые кружочки).
В ряде случаев фосфидные включения имеют по периферии ободок из цементита
(рис.2 а, б).
Наблюдающиеся в участках фосфидной эвтектики крупные пластины цементита,
по данным ряда исследователей [1,2], образуются не в период ее кристаллизации, а в результате реакции Ж→Ц+А, которая происходит еще до начала кристаллизации фосфидной эвтектики в последних порциях высокофосфористого расплава (если он дополнительно обогащен карбидообразующими элементами). По их мнению, фосфор при высоком
его содержании способствует в этом случае раздельной кристаллизации пластин цементита и аустенитных дендритов. И только к концу затвердевания, в каналах между независимо растущими пластинами аустенита и дендритами аустенита, заполненными богатой
11
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
фосфором жидкой фазой, кристаллизуется тройная фосфидная эвтектика. Таким образом,
цементитные пластины оказываются в участке фосфидной эвтектики.
а)
б)
Рис. 3. Тройная фосфидная эвтектика с крупными пластинами цементита: a - х1350; б - х1000
б)
г)
а)
б)
в)
г)
Рис. 4. Тройная фосфидная эвтектика в чугунах с разным содержанием фосфора (%):
а – 0,2; б – 0,42; в – 0,62; г – 0,7,х1350
12
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
Дополнительными исследованиями установлено, что увеличение содержания фосфора до 0,7% в чугуне медленно затвердевающих отливок не изменяет фазового состава
фосфидной эвтектики. Она остается трехфазной. Однако повышение концентрации фосфора сопровождается погрубением строения фосфидной эвтектики (рис.4).
Исследованиями установлено, что фосфидная эвтектика в серых низкофосфористых перлитных чугунах крупных промышленных цилиндровых отливок бывает двух типов: тройная с крупными пластинами цементита и тройная без таких пластин. Так как исследованные втулки отечественного и зарубежного производства в эксплуатации нареканий по износостойкости не имели, считаем ограничения по тройной эвтектике неоправданными. Более того, повышение в чугунах содержания фосфора до 0,7% не изменяет
природы эвтектики – она остается тройной. Не оправданна и оценка природы фосфидной
эвтектики травлением шлифов только раствором азотной кислоты.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Бунин, К.П. Строение чугуна / К.П.Бунин, Ю.Н.Таран. - М.: Металлургия, 1972.-160 с.
2. Богачев, И.Н. Металлография чугуна / И.Н.Богачев. – М.: Машгиз, 1952. – 367 с.
3. Гринберг, Б.М. Распределение легирующих элементов в фосфористых чугунах / Б.М.Гринберг [и др.] //
Литейное производство. - 1978. - №3. – С.8-9.
4. Малиночка, Я.Н. О ликвации фосфора и образовании фосфидной эвтектики в чугуне /Я.Н.Малиночка //
Литейное производство. – 1960. - №1. - С. 32.
Материал поступил в редколлегию 19.10.06.
13
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
УДК 621.9.048.4
С.Ю. Съянов
СВЯЗЬ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
С ПОКАЗАТЕЛЯМИ КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТИ, ИЗНОСА ИНСТРУМЕНТА
И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬЮ ПРОЦЕССА1
Представлены результаты теоретического определения параметров качества поверхностного слоя,
износа инструмента и производительности при электрофизической обработке. Выявлены основные факторы,
влияющие на перечисленные параметры.
В основе электроэрозионной обработки (ЭЭО) лежит процесс электрической эрозии, в результате которой происходит удаление материала с поверхности изделия. Поверхность электродов разрушается вследствие плавления и частичного испарения материала. В результате на поверхности остаются углубления, называемые лунками, параметры которых зависят от следующих факторов:
1) величины тока, протекающего между электродами;
2) величины напряжения, приложенного к электродам;
3) физико-механических характеристик материалов инструмента и изделия, которые в общем можно описать критерием Палатника (П=сρλТ2, где с – удельная теплоемкость; ρ - плотность материала; λ - коэффициент теплопроводности материала; Т – температура плавления материала);
4) характеристик диэлектрической жидкости;
5) коэффициента перекрытия лунок β, который определяется как отношение расстояния между центрами соседних лунок к радиусу лунки (коэффициент β лежит в интервале от 1 до 2).
Микрорельеф поверхности образован большим количеством взаимно перекрывающихся лунок, которые имеют различные геометрические параметры, ввиду того что коэффициент перекрытия может в течение одной обработки принять любое значение из указанного интервала. Поэтому для получения зависимостей, связывающих параметры электрической эрозии и показатели шероховатости поверхности, были сделаны допущения:
- все лунки одинаковы;
- коэффициент перекрытия лунок β постоянен на протяжении всей обработки и равен своему среднему значению.
С учетом сформулированных допущений и физической природы протекающих
процессов были получены теоретические зависимости для расчета параметров шероховатости поверхности при электроэрозионной обработке [1]. Полученные зависимости требовали корректировки ввиду сделанных допущений. Для того чтобы уточнить зависимости,
был установлен закон распределения коэффициента перекрытия лунок β [2].
Коэффициент β подчиняется закону нормального распределения со следующими
параметрами: β ср =1,5, σ=0,167. Знание закона распределения коэффициента β позволило
найти вероятностный коэффициент перекрытия лунок и тем самым уточнить имеющиеся
зависимости, а также разделить такие параметры шероховатости, как Rz и Rmax (так как
при сделанных допущениях Rz= Rmax).
Таким образом, окончательно были получены следующие зависимости:
(2β −1)IUτU ;
1) высота неровностей профиля по 10 точкам Rz =3
(4β +1)cρTпл
14
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
2) максимальная высота профиля Rmax = 1,73Rz;
3) среднее арифметическое отклонение Ra = 0,398Rz;
4) высота сглаживания профиля шероховатости Rp = 0,671Rz;
8β + 4
5) средний шаг неровностей Sm =
Rz ;
2β −1
6) относительная опорная длина профиля tp =100−10 100− p .
Здесь I – технологический ток, А; U – технологическое напряжение, В; τ - длительность импульса тока, мкс; η - коэффициент полезного использования энергии импульса; с
– удельная теплоемкость материала изделия, Дж/кг ּ◌К; ρ - плотность материала изделия,
кг/м3; Т пл – температура плавления материала изделия, К; р – уровень сечения, %.
На формирование волнистости при электроэрозионной обработке влияет множество факторов, которые могут присутствовать или отсутствовать в зависимости от схемы
обработки и от того, как она ведется: в сплошном материале или на заранее подготовленной поверхности.
Основные факторы, влияющие на формирование волнистости при электроэрозионной обработке:
1) исходная волнистость заготовки – Н1;
2) исходная волнистость инструмента – Н2;
3) колебание технологических режимов обработки – Н3.
При прямом и обратном копировании при обработке в сплошном материале на получаемую волнистость влияют лишь составляющие Н2, Н3. При прямом и обратном копировании при обработке заранее подготовленных поверхностей основное влияние оказывают такие составляющие, как H1, H2, Н3. При разрезании, вырезании, шлифовании и
т.п. основное влияние оказывает составляющая Н3.
Теоретически были получены зависимости для расчета составляющих волнистости
поверхности H1, H2, Н3 при электрофизической обработке. Получить среднюю волнистость поверхности при электроэрозионной обработке можно, просуммировав перечисленные составляющие по правилу суммирования случайных величин:
Wz =1,2 Н12 + Н2 2 + Н32 .
Это позволило получить следующие зависимости для определения волнистости поверхности:
1. Прямое и обратное копирование (обработка заранее подготовленных поверхностей независимо от режимов, при которых износ инструмента меньше или больше 100 %):
P
P
R
R
2
2
2


Iτη
Wz = 1,2 10 − 4 γ 2  Wz и  +  Wz заг   +  Wz и  (1 − 0,02 γ ) +  0,53
исх
исх
исх






c
ρT



(
)
2

2
 3U
−3U

min
max

.
2. Обработка в сплошном материале независимо от режимов, при которых износ
инструмента больше или меньше 100 %:
(
)
2
2

Iτη 
2
 3U
Wz = 1,2 ⋅  Wz и  1 − 0,02 γ + 10 − 4 γ 2  +  0,53
−3U
исх  
max
min

 
cρT 
.
3. Разрезание, вырезание, шлифование и т.п. (при данных операциях обработки средняя волнистость будет определяться только составляющей Н3):
15
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
)
(
Iτη
3U
.
−3 U
max
min
cρT
Теоретические результаты по ряду значений были проверены экспериментально.
Прослеживалось отличие теоретических данных от экспериментальных более чем на
15 %. Различие экспериментальных и теоретических данных можно объяснить неравномерностью износа электрода-инструмента, неоднородностью свойств материала заготовки
и инструмента и другими случайными факторами. Это позволило более детально рассмотреть полученные данные и скорректировать теоретические зависимости вводом поправочных коэффициентов.
При электрофизической обработке электроды разрушаются из-за импульсов технологического тока, что приводит не только к удалению материала заготовки, но и к нагреву
тонких поверхностных слоев. Нагрев, а также охлаждение данных слоев происходит с высокими скоростями, что, в свою очередь, обусловливает изменение физико-механических
свойств материала заготовки.
Таким образом, для того чтобы анализировать микротвердость и остаточные напряжения при ЭЭО, необходимо в первую очередь знать распределение температурного
поля в поверхностном слое изделия. Точно рассчитать температуру в окрестностях области разряда не представляется возможным, так как нет сведений о тепловых потоках, начальной конфигурации поверхностей электродов и другой информации. Поэтому для определения температуры делается ряд допущений:
1) разряд – стационарный точечный источник тепла;
2) теплофизические постоянные не изменяются в течение времени протекания процесса;
3) тепловые потоки усредняются.
Так как нагрев происходит в результате кратковременного воздействия теплового
источника постоянной силы, то такой источник можно считать мгновенным. Из теории
теплопроводности известно, что температуру в любом слое при мгновенном источнике
энергии можно рассчитать по зависимости
 y2 
Q
,
Т=Т −
EXP  −
0
3
4
a
τ


c ρ 2 πa τ

где Q – энергия импульса; с – удельная теплоемкость материала; ρ - плотность материала;
а – температуропроводность материала; τ - длительность импульса; y – расстояние от источника тепла до рассматриваемого слоя; Т 0 – температура окружающей среды.
Исключая из представленной формулы зону плавления материала и раскрывая
энергию импульса, окончательно получим зависимость для расчета температуры в поверхностном слое материала:
 y−y 2
А η
пл  ,
и
и
Т=Т −
EXP  −
0
3

4
а
τ 
с ρ 2 πа τ


Wz = 0,53
(
)
(
)
(
)
где А и – энергия импульса технологического тока; η и – коэффициент полезного использования энергии импульса; yпл – расстояние, определяющее зону плавления материала, рассчитывается по зависимости
) (
(

 T − Т 0 с ρ 2 πa τ
у = − 4аτ ln  пл
пл
А η
и и

16
)3 
.

Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
Зная распределение температуры по глубине и используя данные материаловедения, можно спрогнозировать структуру материала, а следовательно, и ожидаемую твердость. Однако реальная твердость будет отличаться от прогнозируемой, так как скорости
охлаждения будут не всегда выше или равны критической.
На формирование остаточных напряжений также основное влияние будет оказывать тепловой фактор. Вследствие нагрева поверхностные слои увеличивают свой объем, а
нижние слои (с более низкой температурой) препятствуют этому. В результате создается
устойчивое состояние, при котором верхний слой расширился вследствие тепловой деформации и растянул нижний слой до пластической деформации. При охлаждении протекает обратный процесс. В конечном счете получаем следующую картину: верхний слой
испытывает растягивающую нагрузку со стороны нижнего слоя (растягивающие технологические остаточные напряжения), а нижний - сжимающую нагрузку со стороны верхнего
слоя (сжимающие технологические остаточные напряжения).
Таким образом, принимая во внимание изложенное, получаем зависимость для расчета технологических остаточных напряжений:
1
,
σ = Еε
−ε
0 2
тепл пласт
где Е – модуль упругости первого рода; ε тепл – тепловая деформация; ε пласт – пластическая
деформация.
Деформации рассчитываются по следующим зависимостям:
σ
ε
= α Т −Т , ε
= Т,
тепл
1
пласт
0
Е
где Т 0 – начальная температура обработки; Т 1 – температура обработки; σ Т – предел текучести материала.
Окончательно зависимость для расчета технологических остаточных напряжений
примет вид
σ 
1 
σ = Е α Т − Т − Т  , МПа.
0 2  1
0
Е 

Предложенные методики определения микротвердости и остаточных напряжений
при ЭЭО позволяют еще на стадии технологической подготовки производства спрогнозировать данные параметры качества поверхностного слоя изделия.
Факторы, влияющие на износ электрода-инструмента при электроэрозионной обработке, представлены на рисунке.
)
(
)
(
(
)
Износ
Режим обработки
Физико-механические
свойства материала инструмента
Геометрия электродаинструмента
Физико-механические
свойства материала детали
Рис. Факторы, влияющие на износ электрода-инструмента
17
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
Учитывая изложенное и зная, какой объем металла удаляется с поверхности за
один импульс [1], можем определить объемный износ электрода-инструмента.
Объем материала, удаляемого с поверхности за один импульс:
τ
и
η ∫ UIdτ
1
и
0
,
V=
с ρ Тпл
и и
и
где U – напряжение, В; I – ток, А; τ и – длительность импульса, с; η 1 – коэффициент, показывающий, какое количество энергии идет на разрушение электрода-инструмента [3]; с и –
удельная теплоемкость материала инструмента, Дж/кг ּ◌К; ρ и – плотность материала инструмента, кг/м3; Тпл и – температура плавления материала инструмента, К.
Усредняя по времени значения тока и напряжения и зная объем материала, удаляемого за один импульс, можем найти объемный износ электрода-инструмента в единицу
времени:
60η UI
1
,
γ=
с ρ Тпл
и и
и
3
где γ - объемный износ электрода-инструмента, мм /мин.
Таким образом, из полученной теоретической зависимости видно, что износ электрода-инструмента зависит от свойств материала инструмента, режимов электроэрозионной обработки и свойств обрабатываемого материала, которые учитываются при расчете
коэффициента η и .
На производительность при электроэрозионной обработке влияют следующие факторы:
1) физико-механические свойства обрабатываемого материала;
2) физико-механические свойства материала электрода-инструмента;
3) режим электроэрозионной обработки (ток, напряжение, длительность импульса);
4) свойства диэлектрической жидкости.
Для определения производительности необходимо знать глубину лунки, которая
образуется в результате электроэрозионной обработки. Ее мы можем определить по зависимости [1]
(2β − 1)UIτи ηи
.
h =3
л
(4β + 1)с дρдТпл
Зная, что данная глубина лунки образуется в результате единичного импульса, и
зная величину припуска, который необходимо удалить, а также принимая во внимание перекрытие соседних лунок, можем легко определить производительность электроэрозионной обработки:
(2β − 1)UIηи
60η UI
и
, мм/мин; Q =
, мм3/мин,
Q = 603
2
с ρ Тпл
(4β + 1)с дρ д τи ⋅ Тпл
д д
R
R
R
R
R
R
P
P
R
R
P
R
R
R
P
R
P
P
где Q – производительность электроэрозионной обработки; β - коэффициент перекрытия
лунок (1,15); η и – коэффициент полезного использования энергии импульса; Тпл – температура плавления обрабатываемого материала, К; с д - удельная теплоемкость материала
детали, Дж/кг ּ◌К; ρ д – плотность материала детали, кг/м3.
Таким образом, видно, что на производительность процесса электроэрозионной обR
R
R
R
R
R
P
18
P
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
работки влияют все перечисленные ранее факторы. Причем основное влияние на производительность оказывает режим обработки, остальные факторы влияют меньше. При выводе
расчетных зависимостей для производительности не был учтен износ электродаинструмента, при увеличении которого будет возрастать и длительность обработки.
В заключение можно отметить, что полученные теоретические зависимости позволят рассчитывать параметры качества поверхностного слоя, износа инструмента и производительность процесса электроэрозионной обработки еще на стадии технологической
подготовки производства. Это даст возможность по заданным значениям указанных параметров выбирать режимы обработки и инструментальный материал.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Суслов, А.Г. Формирование и расчет шероховатости поверхности деталей при электроэрозионной обработке / А.Г. Суслов, С.Ю. Съянов // Прогрессивные технологии и системы машиностроения: междунар.
сб. науч. тр. – ДонГТУ, 2000. - Вып. 10. – 318 с.
2. Инютин, В.П. Микрогеометрические показатели качества поверхности при электроэрозионной обработке
/ В.П. Инютин, С.Ю.Съянов // Качество машин: сб. тр. 4-й междунар. науч.-техн. конф., 10 – 11 мая 2001
г.: в 2т. / под общ. ред. А.Г. Суслова. – Брянск: БГТУ, 2001. – Т.2. – 264 с.
Материал поступил в редколлегию 12.11.07.
19
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
УДК 539.23:621.704.61; 621.357.8 + 620.193
В.П. Горшунова, Т.Н. Цветкова
ТЕРМИЧЕСКИЙ И ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ СПОСОБЫ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ
ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ ВОЛЬФРАМА И ИХ ВЛИЯНИЕ
НА ХИМИЧЕСКУЮ УСТОЙЧИВОСТЬ
Методом интерференционной индикации исследовано поведение обработанного различными способами вольфрама в окислительной газовой среде и растворах щелочей. Изучена способность его оксидов к
возгонке в зависимости от способа предварительной обработки.
Вольфрам относится к числу самых тугоплавких металлов. Однако, обладая высокой жаропрочностью, он имеет довольно низкую жаростойкость, т. е. химическую устойчивость к окислению. По этой причине вольфрам не может эксплуатироваться в среде
воздуха и других окисляющих газов при высоких температурах. Для повышения химического сопротивления металла следует таким образом воздействовать на его поверхность,
чтобы вызвать замедление процесса окисления. Одним из способов защиты металлов является оксидирование. Оксидирование может быть термическим (нагревание в атмосфере
воздуха или кислорода) и электрохимическим (анодирование).
Требовалось изучить влияние различных видов предварительной обработки на химическую устойчивость вольфрама в газовых и жидких средах. Исследования проводились физико-химическим методом интерференционной индикации (МИИ) [1,2]. Опыты
проводили с вольфрамовыми образцами размером 10х20х1 мм (содержание основного
вещества - 99,95 %). Использовали следующие способы предварительного воздействия:
термическое оксидирование при двух отличающихся на 100 0С температурах (425 и
525 0С) и анодное оксидирование. Анодирование проводили в 20 % -м растворе Н2SO4
при температуре 25 0С. Анодная плотность тока составляла
0,8…1,0 А/дм2, напряжение – 10…12 В, катодом служили свинцовые пластинки [3]. Продолжительность процесса
определялась толщиной (цветом) пленки. Опыты проводили с интерференционными
пленками желтого, коричневого, фиолетового, синего и голубого цветов, выращиваемыми
либо термическим способом, либо анодированием.
1. Химическая устойчивость вольфрама с термическими и анодными пленками на его поверхности в атмосфере воздуха. Первая серия опытов была поставлена с
целью изучения химической устойчивости вольфрама, имеющего на поверхности термически выращенные и анодные пленки желтого и коричневого цветов, к последующему
окислению на воздухе в интервале температур 400 …600 0С. Образцы вольфрама в этих
исследованиях подвергались лишь механической обработке, которая включала полировку
при помощи алмазной пасты с различной величиной зерна, промывку и обезжиривание.
Образцы помещали в специальную печь с окном для визуального контроля за изменением
интерференционной окрашенности оксидных пленок и выдерживали в изотермических
условиях. С помощью секундомера фиксировали время формирования оксидного слоя в
пределах двух эталонных цветов: от желтого до коричневого, от коричневого до фиолетового, от фиолетового до синего, от синего до голубого. По экспериментальным данным,
обработанным в координатах lg τ - 1/Т, рассчитывали значения кажущейся энергии активации процесса (табл. 1).
Анализ результатов показывает, что наличие на поверхности вольфрама интерференционных пленок различной толщины, полученных как термическим оксидированием,
так и анодным, заметно затрудняет процесс дальнейшего окисления: энергия активации
возрастает. Причем оксидные пленки, выращенные при 425 0С, несколько больше повышают химическую устойчивость вольфрама по сравнению с аналогичными пленками, по20
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
лученными при 525 0С. Анодирование вольфрама благоприятно сказывается на его жаростойкости. Так, при температуре 500 0С голубая пленка появляется на образцах вольфрама
без предварительной обработки через 56 с, на образцах с желтой анодной пленкой - через
427 с, с коричневой анодной пленкой – через 405 с. Скорость окисления анодированных
образцов уменьшается почти в 7 раз. По-видимому, анодное оксидирование можно считать перспективным способом предварительной обработки вольфрама с целью повышения
его химического сопротивления окислению в интервале исследуемых температур. Преимуществом анодных пленок перед термически выращенными является то, что структура
металла практически не претерпевает изменений в условиях температурного режима анодирования.
Таблица 1
Энергия активации процесса окисления вольфрама в атмосфере воздуха
в зависимости от способа предварительной обработки, кДж/моль
Без предварительного оксидирования
130,8
Желтая пленка на вольфраме
Термически Термически
Полученная
выращенная выращенная анодированием
при 425 0С
при 525 0С
170,1
157,5
148,0
Коричневая пленка на вольфраме
Термически Термически
Полученная
выращенная выращенная анодированием
при 425 0С
при 525 0С
197,4
184,0
183,0
2. Химическая устойчивость термически выращенных интерференционных
пленок на вольфраме в растворе щелочей. Как показано выше, термические пленки,
выращенные при более низкой температуре, в большей мере защищают вольфрам от
окисления на воздухе. Интересно было проверить, влияет ли температура формирования
оксидных пленок на их устойчивость в щелочах. Для этого были проделаны опыты, в которых фиксировали время изменения интерференционной окрашенности (в последовательности: голубая, синяя, фиолетовая, коричневая, желтая) при растворении термических
пленок голубого цвета в 1 н. растворе КОН. Анодные пленки растворяются в концентрированных растворах щелочей практически мгновенно, поэтому в данной серии опытов они
не исследовались.
Из полученных данных (табл. 2) видно, что при понижении температуры формирования пленки время изменения окрашенности в указанной последовательности увеличивается. Это свидетельствует об уменьшении скорости растворения, а следовательно, и о
большей химической устойчивости по отношению к щелочам оксидных слоев, выращенных при более низких температурах.
Таблица 2
Время изменения окрашенности при растворении голубых оксидных пленок
в растворе КОН в зависимости от температуры их формирования
Температура формирования голубой
пленки, 0С
550
525
500
475
450
синей
2,2
2,8
3,5
4,1
5,0
Время появления окрашенности, мин
фиолетовой
коричневой
7,0
7,6
8,4
9,1
10,0
8,6
9,4
10,0
10,6
11,2
желтой
10,0
10,6
11,4
12,2
13,0
3. Изучение возгонки анодных и анодно-термических пленок на вольфраме в атмосфере аргона. Исследовалась устойчивость оксидных слоев на вольфраме, полученных
анодным и анодно-термическим способами, в аргоне при температуре выше 600 0С.
21
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
Анодно-термическая обработка осуществлялась путем термического оксидирования до
голубого цвета при 500 0С вольфрамовых образцов с желтой анодной пленкой на поверхности.
Согласно данным электронографического анализа, наружные слои интерференционных пленок на вольфраме независимо от цвета представляют собой высший оксид WO 3 .
Известно, что этот оксид начинает возгоняться при температурах выше 650 0С. Ранее методом интерференционной индикации исследовался процесс возгонки термически окисленных до голубого цвета образцов вольфрама в атмосфере аргона при 700 0С [4]. Экспериментальные результаты этих исследований и описываемых в данной статье приведены в
табл.3.
Таблица 3
Время изменения окрашенности оксидных пленок на вольфраме при возгонке
в аргоне в зависимости от способа их получения, с
Способ получения пленок
Термическая обработка до голубого цвета
Анодная обработка до голубого
цвета
Аноднотермическая обработка до голубого
цвета
Температура, 0С
670
600
625
700
-
-
5,0
55,0
34,0
18,0
11,0
320,0
230,0
120,0
80,0
3,0
Установлено, что время возгонки оксидного слоя голубого цвета возрастает в 2-3
раза на анодированных образцах по сравнению с термически обработанными. Труднее
всего возгоняются пленки, полученные смешанной, анодно-термической обработкой. Так,
время изменения окрашенности от голубой до синей на образцах, полученных этим способом, превышает более чем в 6 раз время изменения окрашенности в этом же интервале
на анодированных образцах и более чем в 10-20 раз - на термически обработанных.
4. Химическая устойчивость электрохимически полированного вольфрама к
окислению в атмосфере воздуха. Механическая обработка металлов, как известно, приводит к появлению на их поверхности наклепанного слоя. Одним из способов удаления
наклепа является электрохимическая полировка. При этом поверхность металла приобретает более упорядоченную структуру, что должно, вероятно, приводить к повышению химической устойчивости. С целью проверки данного предположения нами проведены кинетические исследования процесса окисления образцов вольфрама, поверхность которых
электрохимически полировалась. Эту операцию проводили в 10% -м растворе NaOH при
20…25 0С; напряжение составляло 6 В, анодная плотность тока – 5 А/дм2, продолжительность процесса – 30 мин [5]. Результаты экспериментов сопоставлены с данными, относящимися к механически полированным образцам вольфрама (табл.4).
Обращает на себя внимание тот факт, что время появления голубой пленки на
электрохимически полированных образцах вольфрама увеличивается по сравнению с механически полированными образцами. Следовательно, электрохимическая полировка
приводит к уменьшению скорости окисления. Процесс окисления электрохимически полированного вольфрама протекает с большими трудностями, о чем свидетельствует большая величина энергии активации.
22
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
Таблица 4
Время появления голубой пленки (с) и энергия активации в зависимости от способа
обработки вольфрама
Полировка
Механическая
Электрохимическая
Температура, 0С
450
475
500
525
279
415
111
174
56
71
36
45
Энергия активации,
кДж/моль
130,8
177,7
Таким образом, методом интерференционной индикации изучено влияние различных способов предварительной обработки вольфрама на его химическую устойчивость в
окислительной газовой среде и растворах щелочей и установлена несколько большая
стойкость к окислению и взаимодействию со щелочами образцов вольфрама с оксидной
пленкой, выращенной при более низких температурах. Кроме того, выявлена большая устойчивость оксидных пленок на вольфраме, полученных анодированием и смешанным,
анодно-термическим способом, к возгонке по сравнению с термическими пленками того
же цвета. Показано, что в исследуемом интервале температур электрохимическая полировка и анодирование приводят к повышению химической устойчивости вольфрама к
окислению.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Воронцов, Е.С. Оптический интерференционный эффект в гетерогенных физико-химических процессах /
Е.С. Воронцов // Журн. физ. химии. - 1980. – Т. 54. - №2. - С. 289 -293.
2. Горшунова, В.П. Аналитические возможности метода интерференционной индикации и его применение в
решении проблем химической технологии, металлургии и электроники / В.П. Горшунова // Межвуз. сб.
науч. тр. - Воронеж: ВГТУ, 2005. - Вып.2. - С. 212 - 216.
3. Бахвалов, Г.Т. Защита металлов от коррозии / Г.Т. Бахвалов. – М.: Металлургия, 1984. – 288 с.
4. Забровская, В.Ф. Особенности кинетики и механизма возгонки интерференционно окрашенных оксидных
пленок на молибдене и вольфраме / В.Ф. Забровская, Е.С. Воронцов, В.П. Горшунова, А.Н. Корнеева //
Журн. приклад. химии. – 1977. - Вып. 50. - № 3. - С. 659.
5. Смитлз, К.Д. Металлы: справочник / К.Д. Смитлз. - М.: Металлургия, 1980. – 446 с.
Материал поступил в редколлегию 24.05.07.
23
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
УДК 621.923
Н.В. Тюльпинова 1
ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ФОРМИРОВАНИЯ
ТЕПЛОВЫХ ИМПУЛЬСОВ В КОНТАКТНОЙ ЗОНЕ ЗАГОТОВКИ
И ШЛИФОВАЛЬНОГО КРУГА
Представлена имитационная модель процесса формирования тепловых импульсов в контактной зоне
заготовки и шлифовального круга, учитывающая все основные факторы абразивной обработки и износ рабочей поверхности инструмента.
Тепловые явления, сопровождающие процесс шлифования, оказывают непосредственное влияние на качество и экономичность обработки металлов. Они являются причиной возникновения прижогов, трещин и других дефектов, определяющих эксплуатационные показатели изделий. В связи с этим прогнозирование тепловыделения при шлифовании является актуальной задачей и имеет большое практическое значение.
Для расчета температурного поля поверхностного слоя заготовки при шлифовании
необходимо определить количество тепловых импульсов (зерен круга) i, действующих в
пределах контактной зоны абразивного инструмента и заготовки за время обработки. Решение данной задачи осложняется тем, что вершины зерен, хаотично расположенные на
рабочей поверхности инструмента, могут не оставлять рисок (не формировать тепловой
импульс) на обрабатываемой поверхности, попадая на срезанные другими вершинами зерен участки. Еще более осложняется решение задачи, если рассматривается процесс изнашивания рабочей поверхности инструмента. Однако указанные трудности можно преодолеть, используя имитационное моделирование.
На обрабатываемой поверхности детали условно выделяем участок площади контакта шириной 1 мм и длиной L. Через этот участок при единичном контакте со шлифовальным кругом проходит n вершин абразивных зерен. С учетом распределения по высоте
вершин зерен величина n определяется по формуле
LVК FC (u )
,
n=
2
VЗ (0,62N/V )
где L – длина дуги контакта круга и заготовки; V К – скорость вращения круга; V З – скорость вращения заготовки; F С (u) – распределение по высоте вершин зерен как функция
линейного износа u шлифовального круга [1]; N – зернистость инструмента по ГОСТ
3647-80 (в ред. 1995 г.); V – объемное содержание зерен в круге, %: V = 62 – 2C т , где С т –
порядковый номер структуры круга (1, 2, 3, … 12).
Очевидно, что i = f (n ) . Для выявления этой функции рассмотрим расположение рисок от вершин зерен на обработанной поверхности.
Реально риски могут быть сдвинуты по ширине и длине относительно друг друга в
каждый момент времени на произвольные расстояния. Учитывая это, охарактеризуем положение точки начала каждой риски парой координат: x i и y i . В данном случае x i и yi –
независимые случайные числа. Эти числа получаем с помощью датчика (генератора) случайных чисел, т.е. x i =Rav[0;1], yi =Rav[0;1].
Ширина рисок не является постоянной величиной. Каждая риска характеризуется
своими конкретными значениями ширины b и глубины a z (b и a z связаны отношением
b = 2 2ρa z , где ρ – радиус скругления вершины зерна, зависящий от зернистости и линейного износа шлифовального круга). Для решения поставленной задачи выявим распре1
Работа выполнена под руководством проф. Бишутина С.Г.
24
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
деление числа рисок в зависимости от a z .
Для этого рассмотрим поверхностный слой 1 шлифовального круга, контактирующего с рассматриваемым участком 2 поверхности заготовки на каждом рабочем ходе (рис. 1).
Исследованиями [2, 3, 5]
установлено, что в поверхностном слое шлифовального
круга толщиной 0,015…0,02
Dr
мм распределение по высоте
вершин зерен можно считать
S
равномерным. Поскольку проSΣ
La
цессы чистового и тонкого
az
шлифования проходят с глуби∆a z
1
нами t ф , меньшими указанной
величины, то общее число N Σ
tф
вершин зерен, находящихся в
рассматриваемом поверхностL
2
tф
ном слое круга, пропорционально площади S Σ (рис. 1).
V
Ds
N Σ ~ SΣ = k s Lt ф = k s 2 t ф A ⋅ t ф к ,
Vз
Рис. 1. Схема взаимодействия шлифовального круга с заготовкой
где k s – коэффициент пропорциональности; А – параметр, характеризующий вид шлифования, размеры круга и заготовки.
Число N вершин зерен, глубина внедрения которых в обрабатываемую поверхность
может составлять a z ∈[0;t ф ], пропорционально площади S (рис. 1),
V
N ~ S = L a Δa z = 2 (t ф − a z )A ⋅ к Δa z ,
(1)
Vз
а доля n i этих вершин зерен в общей массе активных вершин зерен круга будет равна
t ф − a z ⋅ Δa z
N
.
(2)
ni =
=
k s t1,5
NΣ
ф
В формулах (1, 2) Lа и Δa z – размеры участка поверхностного слоя круга, содержащего N рассматриваемых вершин зерен.
Очевидно, что должно соблюдаться условие
t ф Δa z
∑n
i =1
i
= 1,
где t ф /Δa z – число участков, на которые разбивается площадь S (рис. 1).
Переходя к интегрированию, получим
tф
tф − a z
∫0 k s t1,5ф da z = 1 ,
откуда k s =0,67. Тогда уравнение (2) примет вид
t ф − a z ⋅ Δa z
.
(3)
ni =
0,67t 1,5
ф
Данная зависимость является основной для оценки распределения по высоте рисок
(царапин) от вершин зерен на обработанной поверхности.
Так, при разбиении площади S на 10 частей ( Δa z = 0,1t ф ) формула (3) преобразуется
следующим образом:
a
n i = 0,15 1 − z .
tф
25
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
Тогда можно получить следующие значения вероятностей образования рисок с глубинами 0,1t ф , 0,2t ф , … t ф : 0,146; 0,138; 0,129; 0,121; 0,111; 0,10; 0,088; 0,075; 0,058; 0,033.
Таким образом, располагая всеми необходимыми исходными данными, строим имитационную модель взаимодействия зерен круга с поверхностью заготовки.
Если представить прохождение участка поверхности определенного диаметра через
зону контакта, то на своем пути до выхода из зоны контакта этот участок может i раз испытать тепловое воздействие зерен, риски от которых перекрываются и касаются термопары. Мы считаем, что тепловой импульс возникает при любом касании зерна площади
этого участка, т.е. не только от зерна, проходящего через центр участка, но и от зерен,
риски которых касаются и частично перекрывают этот участок. При этом отсекаем те риски, которые попадают в ранее образовавшиеся, более глубокие и широкие риски. Поскольку мы рассматриваем движение нашего участка диаметром 0,1 мм снизу вверх (по
ходу вращения или перемещения детали), то этот участок раньше испытывает воздействие
от рисок, у которых координата yi меньше. Поэтому считаем, что раньше появляются риски с меньшими значениями yi . Алгоритмически это реализуется следующим образом.
Сначала мы имеем массив значений координат начала рисок (x i ; yi ). Далее сортируем по
возрастанию yi , возвращая в дополнительный массив информацию о перестановках yi . В
соответствии с этим дополнительным массивом переставляем значения х i и в результате
получаем новый массив, ( xi* , yi* ), координаты рисок в котором расположены в порядке их
появления. Итак, рассмотрев движение нашего участка, получаем число импульсов i. Но
таких участков на рассматриваемой площади можно взять сколь угодно много и для каждого получить свое значение i. Поэтому берем m участков (в зависимости от требуемой
точности), рассчитываем для каждого из них i, проводим осреднение по этим m участкам
(в программе m принято равным 1000). Таким образом, мы получили число i для одной
реализации – одной картины расположения рисок. Однако для другой реализации число i
будет иметь совсем другое значение. Поэтому берем k реализаций (в зависимости от требуемой точности), для каждой реализации определяем i и проводим осреднение по всем
реализациям. Полученное в результате такого осреднения значение i принимаем в качестве конечного результата. При таком методе расчета мы учитываем хаотичное расположение зерен на периферии круга, оставляющих различные по глубине и ширине риски.
Можно полагать, что полученные нами среднестатистические значения колеблются около
реальных значений.
Описанный алгоритм был реализован в виде программного модуля, написанного на
языке Visual Fortran. Модуль позволяет визуально оценивать результаты его работы (рис. 2).
Результаты работы программного модуля обрабатывались методами математической
статистики для выявления зависимостей вида
ε
α
N  β γ  VК  .

(4)
i = a 0  0,62  u t ф 

V

 VЗ 
Переменные, входящие в формулу (4), варьировались в следующих диапазонах:
N ∈ [16; 63]; V ∈ [38; 60]%; u ∈ [0,001; 0,020]мм; t ф ∈ [0,005; 0,016]мм; V З ∈ [20; 50]м/мин;
V К ∈ [20; 60]м/с.
В конечном итоге были получены следующие уравнения:
– при тонком режиме правки:
0,85
-2,4
N

0,17 0,41  VК 
 ;
i = 0,907  0,62  u t ф 
V
V


 З
– при среднем режиме правки:
0,87
-2,41
N

0,26 0,36  VК 
 ;
i = 0,923  0,62  u t ф 

V
V


 З
26
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
– при грубом режиме правки:
0,84
V 
N

i = 1,706  0,62  u 0,30 t ф0,43  К  .
V

 VЗ 
При многократном контактировании рассматриваемого участка обрабатываемой поверхности с кругом значение i, рассчитанное по формуле (4), умножается на число этих
контактов. При необходимости определения числа тепловых импульсов на участке обрабатываемой поверхности произвольной ширины d, мм, расчетное значение i умножается
на 10d.
-2,37
а)
б)
в)
г)
Рис. 2. Фрагменты работы программы, имитирующей формирование рисок от вершин зерен на обрабатываемой поверхности после двух (а), четырех (б), шести (в) и восьми (г) контактов со шлифовальным кругом
зернистостью 40 при V к =30 м/с, V з =30 м/мин и t ф =0,01 мм
Адекватность представленной имитационной модели оценивалась путем сопоставления расчетных значений i тепловых импульсов с экспериментальными данными [4]
(таблица).
27
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
Таблица
Сопоставление расчетных и экспериментальных данных по числу тепловых импульсов
в контактной зоне заготовки и шлифовального круга
Зернистость
круга по
ГОСТ 3647-80
Глубина
шлифования,
мкм
50
32
25
50
32
32
32
10
10
10
20
20
20
20
Число i тепловых импульсов
Линейный износ
Расчет по
Экспериментальные
круга, мкм
имитационной
данные
модели
0
4
2
0
6
8
0
10
15
0
7
5
0
10
15
3...5
11
16...17
12...15
14
19
Примечание. Условия шлифования: D к =350 мм, D з =60 мм, V к =35 м/с, V з =15 м/мин, где D к , D з – соответственно диаметры шлифовального круга и заготовки.
ных.
Наблюдается удовлетворительное совпадение расчетных и экспериментальных дан-
Проведенные исследования показывают:
– наибольшее влияние на число тепловых импульсов оказывают характеристики абразивного инструмента (зернистость и объемное содержание зерен в круге);
– при увеличении линейного износа шлифовального круга до 20 мкм число тепловых
импульсов в зависимости от условий шлифования увеличивается в 1,1...3,5 раза;
– степень влияния линейного износа шлифовального круга на число тепловых импульсов возрастает при переходе от тонких режимов правки инструмента к более грубым
режимам, что объясняется различиями в распределениях по высоте вершин зерен при разных режимах правки.
Предложенная модель позволяет путем проведения статистических испытаний на
ЭВМ (не прибегая к натурным экспериментам) прогнозировать число тепловых импульсов в контактной зоне заготовки и шлифовального круга с учетом всех основных факторов
процесса шлифования в течение всего периода стойкости абразивного инструмента.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.
2.
3.
4.
5.
Бишутин, С.Г. Обеспечение требуемой совокупности параметров качества поверхностных слоев деталей
при шлифовании / С.Г. Бишутин. – М.: Машиностроение-1, 2004. – 144 с.
Королев, А.В. Теоретико-вероятностные основы абразивной обработки / А.В. Королев, Ю.К. Новоселов.
– Саратов: Изд-во СГУ, 1987. – Ч.1. – 160 с.
Попов, С.А. Формирование рельефа режущей поверхности шлифовальных кругов / С.А. Попов, Л.С.
Соколова // Алмазы. – 1973. – №7. – С.11-17.
Редько, С.Г. Процессы теплообразования при шлифовании металлов / С.Г. Редько. – Саратов: Изд-во
СГУ, 1962. – 231 с.
Скляров, А.П. Влияние условий шлифования на количество вершин абразивных зерен на единице рабочей поверхности инструмента / А.П. Скляров // Отделочно-чистовые методы обработки и инструменты
в технологии машиностроения: межвуз. сб. науч. тр. – Барнаул, 1984. – С.73-76.
Материал поступил в редколлегию 12.11.07.
28
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
УДК 621.81, 535.55
В.И. Сакало, И.А. Лагерев
ПРИМЕНЕНИЕ ПОЛЯРИЗАЦИОННО-ОПТИЧЕСКОГО МЕТОДА
В РАСЧЕТАХ ДЕТАЛЕЙ МАШИН НА УСТАЛОСТЬ
Приведена методика определения величин, входящих в уравнения статистической теории подобия усталостного разрушения, с помощью поляризационно-оптического метода. Рассмотрено решение задачи по
оценке усталостной прочности пластины с центральным отверстием при растяжении.
Поляризационно-оптический метод (метод фотоупругости) является одним из наиболее точных экспериментальных методов исследования напряженно-деформированного
состояния деталей машин и конструкций. Метод фотоупругости может быть с успехом
использован для решения целого ряда сложных научных и прикладных инженерных проблем. Благодаря своей универсальности метод может применяться при решении задач динамики, теории упругости, пластичности, ползучести и многих других.
На сегодняшний день выявлены статистические закономерности усталостного разрушения. На их основе разработаны вероятностные методы расчета деталей машин на усталость [1]. Накоплен богатый статистический материал, описывающий характеристики
сопротивления материалов переменным напряжениям, влияние различных факторов на
выносливость деталей машин.
Однако для проведения расчета на усталость с высокой степенью точности недостаточно только статистического материала. Необходимо иметь полную картину напряженно-деформированного состояния исследуемого объекта в области концентрации напряжений. Для большинства реальных деталей тяжело, а часто невозможно получить аналитическое решение, описывающее распределение напряжений. По этой причине
используются либо приближенные, либо численные методы расчета. Эти методы не всегда позволяют достаточно точно оценить значение напряжений в области их концентрации, что очень важно при расчетах на усталость. Для усталостных расчетов деталей машин с помощью статистической теории подобия необходимо знать градиент и коэффициент концентрации напряжений. Для нахождения указанных величин можно применить ряд
аналитических решений, например решения Нейбера. Однако при использовании этих
решений приходится вводить ряд допущений. Возможно применение численных методов,
например метода конечных элементов (МКЭ). Однако точность результатов, полученных
с помощью МКЭ, зависит от вида конечноэлементной сетки, от числа и типа конечных
элементов и многих других условий.
В данной статье рассмотрено использование поляризационно-оптического метода
для расчетов на усталость деталей машин в свете статистической теории подобия усталостного разрушения. С помощью метода фотоупругости можно с высокой степенью точности определить коэффициент концентрации и градиент напряжений в любой точке исследуемого объекта.
Сопротивление усталости при переменных напряжениях зависит от характера изменения напряжений во времени. Циклом напряжений называется однократная смена, соответствующая полному периоду их изменения. Цикл напряжений характеризуется следующими величинами: максимальным ( σ max ) и минимальным ( σ min ) напряжениями цикла
(по алгебраической величине); средним напряжением цикла σ m ; амплитудой цикла σ a .
29
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
сти
Запас усталостной прочности для детали определяется с использованием зависимоnσ =
σ −1р
ψ σ σ m + K σDσ a
,
(1)
где σ −р1 − предел выносливости стандартных лабораторных образцов, определяемый путем испытания на усталость при симметричном цикле нагружения; ψ σ − коэффициент
чувствительности материала к асимметрии цикла; KσD − коэффициент снижения предела
выносливости реальной детали по сравнению с пределом выносливости стандартных образцов.
Коэффициент снижения предела выносливости зависит от ряда факторов и выражается следующим образом:
K
1
(2)
KσD = σ + − 1 ,
εσ
где
Kσ
εσ
β
− коэффициент, учитывающий влияние концентрации напряжений и масштабного
фактора; β − коэффициент, учитывающий состояние поверхностного слоя детали (чистоту обработки, термоупрочнение и др.).
ασ
Kσ
,
(3)
=
εσ

L
F , νσ 

G
где F − функция распределения долговечности статистической теории подобия усталостного разрушения; ασ − теоретический коэффициент концентрации напряжений, который
к
определяет отношение действительных напряжений в месте концентрации σ max
к номинальным напряжениям σ н ,
ασ =
к
σ max
;
σн
(4)
ν σ − коэффициент, характеризующий степень чувствительности материала к концентрации напряжений и размерам детали; L − периметр или часть периметра рабочего сечения
элемента, прилегающего к месту концентрации напряжений; G − относительный градиент
первого главного напряжения,
G
;
G=
σ max
G − градиент первого главного напряжения,
dσ
.
G=
dx
Функция F может быть представлена следующей зависимостью:
−ν
 1 L
L

F  , ν σ  = 0,5 + 0,5
 .
G

 88,3 G 
(5)
Для определения номинальных напряжений в опасном сечении рамы пресса и относительного градиента первого главного напряжения использован метод фотоупругости. С
тем чтобы показать, что он обеспечивает достаточную точность, рассмотрена задача о
растяжении полосы с центральным круглым отверстием. Расчетная схема задачи приведена на рис. 1.
30
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
Определим коэффициент запаса усталостной прочности пластины, выполненной из
стали 45, имеющей размеры: B = 26,2 мм;
t = 5,6 мм; d = 10 мм. Состояние поверхности
отверстия соответствует тонкой обточке. Пластина подвергается центральному растяжению. Сила P меняется от 0 до Pmax = 10 кН.
Материал пластины имеет следующие характеристики: предел прочности при растяжении
σ вр = 700 МПа; предел текучести σ T = 340
МПа; предел выносливости при растяжении
σ −р1 = 225 МПа. Коэффициент ψ σ зависит от
значения σ вр и при σ вр = 700 МПа принимается равным 0,05.
Рис. 1. Расчетная схема растяжения полосы
Для определения коэффициента
Kσ
εσ
необходимо найти
значения ασ и F. Для их определения использован метод фотоупругости. Была изготовлена модель исследуемой пластины из
эпоксидного компаунда в масштабе 1:1, исследованы напряжения в ней при растяжении усилием 1,6 кН. Получена картина
изохром, представленная на рис. 2.
На рис. 3. показана эпюра напряжений (в порядках изохром), действующих на контуре отверстия, полученная на основе анализа рис. 2.
С использованием картины изохром разделены напряжения в точках сечения I-I исследуемого объекта [2]. Эпюры разделенных напряжений приведены на рис. 4.
Рис. 3. Эпюра напряжений на контуре отверстия
Рис. 2. Картина изохром
Рис. 4. Эпюра разделенных напряжений
В ослабленном сечении полосы в области, прилегающей к отверстию, наблюдается
концентрация напряжений. Максимальный порядок полосы в этой области составляет 9,5,
а цена изохромы для модели – 3,86 МПа. Отсюда получаем значение максимальных наk
пряжений в месте концентрации σ max
= 36,6 МПа. Номинальные напряжения в ослабленP
ном сечении определяются зависимостью σ н =
, где Fосл − площадь ослабленного
Fосл
сечения, Fосл = ( B − d )t . Номинальные напряжения равны 17,4 МПа.
31
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
Тогда коэффициент концентрации, согласно формуле (4), составляет 2,1. При соотношении d/B = 0,38 по справочнику [3] его значение равно 2,15. Таким образом, погрешность в определении теоретического коэффициента концентрации напряжений составила
2,3 %.
Первым главным напряжением является
напряжение σ y . Тангенс угла наклона касатель-
Рис. 5. Определение градиента напряжений
ной к эпюре σ 1 (в нашем случае σ y ) в точке А,
расположенной на контуре отверстия, равен искомому градиенту напряжений (рис. 5). Градиент напряжений равен 18,9 МПа/мм, тогда относительный градиент напряжений равен 0,52 мм-1.
Периметр рабочего сечения элемента,
прилегающего к месту концентрации напряжений, L =11,2 мм. Тогда , согласно формуле
(5), F = 1,1 . Используя зависимость (3), получаем
Kσ
= 1,9 . Коэффициент β с учетом того, что
εσ
поверхность отверстия подвергнута тонкой обточке, и в зависимости от σ вр равен 0,8. Тогда коэффициент снижения предела выносливости KσD , согласно формуле (2), равен 2,15.
Pmax
и равны 54,4 МПа. Подставим полученные значения в
2 Fосл
уравнение (1), откуда найдем коэффициент запаса nσ , равный 1,9. Коэффициент запаса по
текучести равен 2,9.
y
Рама пресса ПР-5 для опрессовки древесностружечных плит состоит из шести диафрагм толщиной
45 мм каждая (рис.6). К диафрагме по нижней и верхней
частям периметра выреза прикладываются рабочие усиR80
лия, равнодействующая которых равна 1667 кН, направленные вниз. Цикл нагружения является пульсационным.
q
Для расчета такой рамы не может быть использована
350
350
стержневая расчетная схема. Отношение высоты стойки
q
рамы к ее ширине составляет около 4, а поясов рамы менее 3. Они не подходят к определению стержней, в связи
с чем номинальные напряжения не могут быть определены по формулам сопротивления материалов.
Диафрагма рамы пресса выполнена из стали Ст.3
с характеристиками прочности: σ в = 470 МПа,
2750
σ -1 = 195 МПа. Для определения напряжений в ней изготовлена модель из эпоксидного компаунда толщиной 6
Рис.6. Диафрагма рамы пресса
мм в масштабе m l = 16. Нагрузка, приходящаяся на единицу толщины, моделировалась в масштабе m Р = 98,76. Масштаб напряжений составил m σ
= 6,17. При цене изохромы модели σ 0d = 4 МПа для пересчета напряжений от модели к натурной диафрагме использовано соотношение σ н = mσ σ м = 24,68m , где m – порядок изохромы.
Картина изохром для участка модели диафрагмы представлена на рис.7а. Эпюра
разности главных напряжений в сечении I-I, проходящем через точку, расположенную в
начале галтельного участка, построена с использованием картины изохром. В опасной
960
3310
960
Параметры цикла σ m = σ a =
32
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
точке только первое главное напряжение отлично от нуля, поэтому его градиент определяется как тангенс угла наклона касательной к эпюре (рис.7б). Порядок изохромы m в ней
равен 6, тогда максимальное первое главное напряжение равно 24,68m = 148,1 МПа, а
градиент G = 148,1/a = 1,9 МПа/мм, где а = 77,7 мм. Относительный градиент составляет
G =G/σ max = 0,01285 мм-1.
С учетом того, что длина участка контура поперечного сечения стойки диафрагмы,
прилегающего к месту концентрации напряжений, равна ее толщине L = 45 мм, с использованием формулы (5) при ν = 0,14 найдем значение функции F = 0,8. На некотором удалении от галтельного участка эпюра напряжений не меняется по высоте стойки диафрагмы. В предположении, что ее напряженное состояние является линейным, построена эпюра напряжений в сечении II-II (рис.7в).
II
II
I
I
σy, МПа
12
10
80
60
40
20
θ
x
a
σy, МПа
80
60
40
20
а)
б)
x
в)
Рис.7. Определение напряжений и градиента напряжений для диафрагмы пресса:
а – картина изохром; б – эпюра напряжений в сечении I-I; в – эпюра напряжений
в сечении II-II
По этой эпюре может быть определено номинальное напряжение в опасной точке
как напряжение на внутреннем контуре стойки диафрагмы. На контуре располагается изохрома 4-го порядка, которой соответствует напряжение 98,7 МПа. Тогда теоретический
коэффициент концентрации напряжений α σ равен 1,5. Полагая, что состояние поверхности галтельного участка соответствует грубой обработке в связи с чем β = 0,87, найдем
ασ
1
+ − 1 = 2,025.
KσD =
L  β
F  ,ν 
G 
Приняв ψ σ = 0,05 и подставив в формулу (1) σ -1 = 195 МПа, σ m = σ a = σ max /2 = 72,05
МПа, определим коэффициент запаса прочности по усталости n σ = 1,3. Он недостаточен
для обеспечения усталостной прочности рамы.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Серенсен, С.В. Несущая способность и расчеты деталей машин на прочность: руководство и справ. пособие / С.В.Серенсен, В.П.Когаев, Р.М.Шнейдерович; под ред. С.В. Серенсена. - 3-е изд. - М.: Машиностроение, 1975.- 488 с.
2. Сопротивление материалов. Экспериментальные методы исследования. Поляризационно-оптический метод исследования напряжений: метод. указ. к лаб. раб. для студентов всех спец. дневной формы обучения
/ В.И. Сакало, Л.А. Драчева.- Брянск: БГТУ, 1988.- 72 с.
3. Савин, Г.Н. Справочник по концентрации напряжений / Г.Н. Савин, В.И. Тульчий. – Киев: Высш. шк. –
1976. – 412 с.
Материал поступил в редколлегию 18.09.07.
33
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
Sakalo V.I., Lagerev I.A. the photo-elasticity method appliance in fatigue calculations of
machine parts. A photo elasticity method of fatigue calculations of machine parts, a definition of statistic theory parameters procedure by photo-elasticity method are under consideration in this article.
34
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
УДК 53.088
Д.В. Чмыхов, В.И. Аверченков
АНАЛИЗ ТОЧНОСТИ ВЫСОТНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ МЕТОДОМ ФОКУСИРОВКИ
ОБЪЕКТА НА БАЗЕ ОПТИЧЕСКОГО МИКРОСКОПА LEICA DM IRM
Анализируется целесообразность применения метода фокусировки на объект в оптической микроскопии для определения высотных характеристик образца. Рассчитываются разрешающая способность и погрешность измерений метода фокусировки с использованием данных, полученных на микроскопе Leica DM
IRM.
В настоящее время задача измерения и визуализации рельефа поверхности микрообъектов является
чрезвычайно актуальной в различных областях науки
и промышленности. Существует несколько основных
методов измерения и визуализации рельефа поверхности, одним из которых является метод реконструкции рельефа поверхности с помощью классического
оптического микроскопа, т.е. определения высоты
поверхности по фокусу. Этот метод, требующий
больших расчетов, получил свое развитие лишь в
конце 90-х гг. прошлого века и в настоящее время
быстро развивается с развитием вычислительной
техники [1]. В статье приводятся результаты исследований погрешности метода фокусировки и определения разрешающей способности измерения высоты
Рис. 1. Привод настройки фокуса:
поверхности данным методом.
1 – грубая настройка; 2 – тонкая
За единицу измерения высоты для оптического
настройка
микроскопа был принят угол поворота привода настройки фокуса (рис. 1). Для экспериментов использовался микроскоп Leica DM IRM, оснащённый точной и грубой настройкой фокуса и совмещённый с компьютерной системой
визуализации изображений исследуемых объектов. Шкала делений привода настройки
имеет сто единиц, и каждое деление соответствует 3,6 градуса угла поворота. Для дальнейших расчётов и анализа была проведена калибровка микроскопа, которая устанавливает связь угла поворота привода настройки фокуса с высотой исследуемых образцов в микрометрах.
В ходе анализа точности высотных измерений были решены следующие задачи:
– калибровка микроскопа с помощью образцов с известной шероховатостью поверхности;
– расчёт погрешности измерения высотных характеристик образца оптическим микроскопом для пяти вариантов увеличения (х50, х100, х200, х500, х1000);
– сравнение результатов измерений и погрешностей высоты шероховатости поверхности одного образца при разном увеличении;
– определение разрешающей способности измерения высоты для микроскопа Leica
DMIRM.
Отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины является погрешностью измерения. Абсолютная погрешность измерительного прибора
(Δпр.) - разность между показанием прибора и действительным значением измеряемой
величины: Δпр.=Хпр. - Хд., где Хпр. – величина, измеренная прибором; Хд. – действительная величина. Относительная погрешность измерительного прибора (δпр.) - отноше34
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
ние абсолютной погрешности прибора к действительному (или измеренному) значению
величины, выраженное в % [4]:
∆ пр. ⋅ 100% ∆ пр. ⋅ 100%
(1)
.
δ пр. =
≈
X∂
X пр.
Значение относительной погрешности зависит от значения измеряемой величины, а
при постоянной Δпр. она возрастает с уменьшением Хпр. Поэтому максимальная точность
измерений обеспечивается, когда показание прибора находится во второй половине диапазона измерений. Диапазон измерений - область значений измеряемой величины, для которой нормированы допускаемые погрешности прибора. Допускаемой погрешностью считается погрешность прибора, при которой он может быть признан годным и допущен к
применению [4].
Для сравнительной оценки точности измерительных устройств пользуются понятием
приведенной погрешности прибора (γпр.), под которой понимают выраженное в % отношение абсолютной погрешности прибора к нормируемому значению шкалы:
∆ пр. ⋅ 100%
(2)
.
γ пр. =
XN
В качестве X N чаще всего используют конечное значение диапазона измерений.
Погрешность, свойственная измерительному прибору при его эксплуатации в нормальных
условиях, называется основной погрешностью. Для большинства средств измерений нормальными условиями эксплуатации считаются следующие: температура окружающей
среды – 20±5°С, относительная влажность – 65±15%, напряжение питания – 220 В±10% с
частотой 50±1 Гц. При отклонении условий эксплуатации от нормальных (при рабочих
условиях) появляются дополнительные погрешности.
Для калибровки микроскопа и расчёта погрешности были использованы семь образцов с различной шероховатостью поверхности. В качестве эталонных (действительных)
значений высоты принимались значения наибольшей высоты профиля эталонных образцов и образцов, измеренных профилографом-профилометром (табл. 1). Данные измерения высоты профиля образцов с помощью оптического микроскопа Leica DM IRM приведены в табл. 2.
Таблица 1
Для нахождения погрешности
Эталонные значения шероховатости
измерения высоты методом фокусировповерхности,
измеренные на профилографеки используются данные, полученные
профилометре
экспериментально и поэтому имеющие
небольшой процент погрешности, котоШероховатость
Образец
рым в данных условиях можно пренебRmax, мкм
речь. Как видно из рис. 2, для объекта
№1
68,374
исследования можно выделить чёткую и
№2
29,477
размытую области и следовательно, ме№3
17,013
тод фокусировки может быть использо№4
10,527
ван для нахождения высотных характе№5
38,980
ристик образца.
№6
17,566
Для некоторых образцов невозможно получить данные (табл. 2). Это связано с тем, что для образцов с большой шероховатостью поверхности не хватает фокусного расстояния при большом увеличении. Или
невозможно выполнить измерение, так как для образцов с маленькой шероховатостью поверхности изображение полностью чёткое при маленьком увеличении.
Используя исходные данные, осуществим калибровку микроскопа по формуле H/F,
где H - средняя глубина шероховатости конкретного образца; F – единица шкалы делений
привода настройки фокуса (табл. 2). Результаты калибровки представлены в табл. 3. Про35
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
анализировав полученные данные, можно сделать вывод, что одно деление ручки микроскопа соответствует примерно 2,06 мкм. Также отметим, что значения различны для разного увеличения и линейно растут в сторону роста увеличения.
Таблица 2
Исходные данные измерения шероховатости поверхности с использованием оптического
микроскопа Leica DM IRM
Образец №
х50
37,4
-
1
2
3
4
5
6
Показания микроскопа при разном увеличении
х100
х200
х500
33,68
32,7
31,52
14,76
13,92
13,5
7,9
7,84
4,9
21,32
19,22
17,82
8,46
8,08
х1000
13,08
7,6
4,7
17,24
7,82
Процент колебаний значений для конкретного увеличения показывает, как сильно
значение калибровки образца отличается от среднего значения калибровки. В последнем
столбце табл. 3 приведён максимальный процент колебаний по модулю для заданного
увеличения.
Значения делений ручки микроскопа по измеряемой высоте (мкм)
Образец №
Увеличение
1
2
3
4
5
6
Среднее
значение
х50
х100
х200
х500
х1000
1,828
2,03
2,091
2,169
-
1,997
2,118
2,183
2,254
2,154
2,17
2,239
2,148
2,24
1,828
2,028
2,187
2,261
2,076
2,174
2,246
1,828
1,952
2,093
2,172
2,248
Таблица 3
Колебание значений, %
0%
6,4%
3,1%
1,1%
0,6%
Анализ колебаний значений калибровки показывает, что процент колебаний (табл.
3) снижается при большем увеличении. Исходя из этого, можно сделать вывод, что более
точными будут данные, полученные при большем увеличении.
Используя формулы (1, 2), рассчитаем абсолютную, относительную и приведённую
погрешности измерения высоты методом фокусировки. Так как значения калибровки различны для разных увеличений, то и погрешности рассчитаем для каждого увеличения в
отдельности. При 50-кратном увеличении все погрешности стремятся к нулю; удалось измерить только один образец (табл. 2) и его не с чем сравнивать, поэтому при анализе погрешностей это увеличение не рассматривается. Результаты расчётов приведены в табл. 4.
Анализ погрешности измерения методом фокусировки показывает, что данный метод применим для нахождения высоты профиля исследуемого образца с большой точностью (99,5% при 500- и 1000-кратном увеличении и высоте не менее 10 мкм).
Также данные табл. 4 показывают, что при близких значениях абсолютной погрешности относительная погрешность больше для образца с большей высотой. Поэтому измерять образцы большой высоты можно при более мелком увеличении без потери точности
измерений.
36
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
Погрешности измерений методом фокусировки
Образец
№
1
2
3
4
5
6
Среднее
арифметическое
Погрешность
Абсолютная, мкм
Относительная, %
Приведённая, %
Абсолютная, мкм
Относительная, %
Приведённая, %
Абсолютная, мкм
Относительная, %
Приведённая, %
Абсолютная, мкм
Относительная, %
Приведённая, %
Абсолютная, мкм
Относительная, %
Приведённая, %
Абсолютная, мкм
Относительная, %
Приведённая, %
Абсолютная, мкм
Относительная, %
Приведённая, %
Увеличение
х200
х500
0,067
0,087
0,1
0,1
3,2
4
0,342
0,155
1,2
0,5
16,3
7,1
0,478
0,015
2,8
0,1
22,8
0,7
0,116
1,1
5,3
1,247
0,275
2,3
0,7
59,6
12,7
0,141
0,016
0,8
0,1
6,7
0,7
0,455
0,111
1,4
0,4
21,7
5,1
х100
2,631
3,8
134
0,783
2,7
40,1
2,637
6,8
135
2,017
4,4
103
Таблица 4
х1000
0,073
0,2
3,2
0,072
0,4
3,2
0,037
0,4
1,6
0,224
0,6
10
0,013
0,1
0,6
0,084
0,34
3,72
Из табл. 2 – 4 видно, что исследования образцов были проведены не при всех вариантах увеличения. Это объясняется двумя причинами: порогом чувствительности микроскопа (изображение полностью чёткое
– нельзя выделить размытые участки)
и глубиной фокуса (для большого увеличения мало фокусное расстояние).
Используя два этих фактора, определим пределы измерения высоты. Нижний порог чувствительности определённый при 1000 кратном увеличении
составляет 1,5 .. 2 мкм. Для образца с
высотой 2,09 мкм наблюдаются чёткие
и размытые участки (рис. 2). Верхний
порог чувствительности определённый
при 50 кратном увеличении составляет
1,5 .. 2 см.
Полученные в ходе исследования данные позволяют утверждать, что
Рис. 2. Эталонный образец (Rmax = 2,09 мкм), х1000
метод определения высоты поверхности по фокусу является достаточно точным для применения на практике и может использоваться для измерения высотных параметров исследуемых поверхностей. Это, в свою
37
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
очередь, делает возможным построение объёмных моделей рассматриваемых поверхностей с использованием специальных программных комплексов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.
2.
3.
4.
Визильтер, Ю.В. Обработка и анализ цифровых изображений с примерами на LabVIEW и IMAC Vision
/ Ю.В. Визильтер, С.Ю. Желтов, В.А. Князь, А.Н. Ходарев, А.В. Моржин. – M.: Изд-во ДМК, 2007. –
354 с.
Назаров, Н.Г. Измерения: планирование и обработка результатов / Н.Г. Назаров. - М.: Изд-во стандартов, 2000. – 282 с.
Исаев, Л.К. Обеспечение качества: стандартизация, единство измерений, оценка соответствия / Л.К.
Исаев, В.Д. Малинский – М.: Изд-во стандартов, 2001. – 195 с.
Общие вопросы измерений / http://www.metronics.ru/matrl/articles/general_measureme nt2.htm
Материал поступил в редколлегию 12.11.07.
38
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
ТРАНСПОРТНОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕ
УДК 621.86
А. А. Реутов, С. Л. Эманов
РАСЧЁТ ПАРАМЕТРОВ ГРУЗОЗАХВАТНОГО УСТРОЙСТВА
С МЕХАНИЗМОМ УПЛОТНЕНИЯ ПАКЕТОВ СИЛИКАТНОГО КИРПИЧА
Рассмотрено силовое взаимодействие уплотняющих рамок с пакетом силикатного кирпича. Выполнен
расчёт механизма, уплотняющего пакет. Проведены экспериментальные исследования работы уплотняющего механизма, сравнение экспериментальных и расчётных данных.
При движении автомобиля на каждый кирпич, находящийся в пакете, действует сила
инерции, которая стремится выдвинуть кирпич из пакета. Выдвижение, а затем выпадение
кирпича приводит к разрушению пакета, увеличению потерь и снижению качества кирпича, задержкам автотранспорта при разгрузке. Разрушение пакета начинается с выпадения
кирпичей из середины его верхних рядов. Это приводит к ослаблению натяжения обвязки
и дальнейшему разрушению пакета.
Причиной разрушения пакетов силикатного кирпича, перевозимых автотранспортом,
являются зазоры между кирпичами, которые препятствуют распространению в середину
пакета сжимающих сил от гибкой обвязки.
Устранить зазоры и повысить сохранность пакетов можно путём уплотнения их во
время погрузки. Конструкция грузозахватного устройства с механизмом уплотнения
верхней части пакета приведена на рис. 1.
Рис. 1. Грузозахватное устройство с механизмом уплотнения пакета кирпича
Грузозахватное устройство состоит из рамы 1 с жестко закреплёнными на ней крюками 2, петлями 9 и направляющими 13. Сверху к раме 1 посредством шарнира 8 крепится
силовой рычажный механизм 7, соединённый через продольные тяги 5 с двуплечими рычагами 11. Продольные тяги 5 проходят через направляющие 13. На каждом двуплечем
рычаге 11 шарнирно закреплены верхняя (10) и нижняя (12) прижимные рамки, имеющие
поперечные стержни 3, которые упираются в крайние кирпичи горизонтальных рядов пирамиды кирпича. На нижних поперечных стержнях 3 прижимных рамок 12, установлены
39
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
опорные уголки 4. Траверса 6 грузозахватного устройства соединена с силовым рычажным механизмом 7.
Устройство используют следующим образом. Грузозахватное устройство поднимают
краном за петли 9, при этом траверса 6 опускается вниз, а силовой рычажный механизм 7
воздействует на продольные тяги 5 и отводит в стороны двуплечие рычаги 11 с прижимными рамками 10 и 12. В таком положении устройство опускают на пирамиду кирпича,
находящуюся на поддоне 14, и крюками 2 цепляют за грузовые штыри 15 поддона 14.
Опорные уголки 4 прижимной рамки 12 укладывают на пирамиду кирпича. Затем грузозахватное устройство поднимают краном за траверсу 6, при этом силовой рычажный механизм 7 через продольные тяги 5 и двуплечие рычаги 11 стягивает прижимные рамки 10 и
12, поперечные стержни 3 которых сжимают верхние ряды пакета кирпича. В кузове автомобиля на пирамиду кирпича укладывают верхнюю балку с гибкой обвязкой и стягивают механизмами натяжения.
Механизм уплотнения включает прижимные рамки 10 и 12, двуплечие рычаги 11,
продольные тяги 5 и силовой рычажный механизм 7. Для того чтобы механизм обеспечивал уплотнение четырёх горизонтальных рядов пакета, необходимо определить его геометрические параметры. Считая силы на горизонтальных тягах и размеры рычагов, расположенных с обеих сторон пирамиды кирпича, одинаковыми, рассмотрим решение задачи
как плоской. Схема механизма уплотнения приведена на рис. 2.
Рис. 2. Схема механизма уплотнения
Расположение прижимных рамок и их размеры l 1 и l 2 определяются в зависимости от
геометрии пирамиды кирпича и уплотняемых рядов. Положения шарниров В и D на прижимных рамках (l В и l D ) и шарнира С (l СD ) на двуплечем рычаге зависят от величины сил,
необходимых для сжатия уплотняемых рядов кирпича.
Рассмотрим взаимодействие прижимных рамок, соединенных двуплечими рычагами,
с пирамидой кирпича. Расчетные схемы приведены на рис. 3.
На прижимные рамки со стороны пакета кирпича действуют нормальные горизонтальные силы N 1 - N 4 , возникающие при уплотнении горизонтальных рядов пирамиды
кирпича, и реакция опоры R A . При перемещении стержней по граням кирпичей будут возникать силы трения F 1 - F 3 . Минимально необходимую величину нормальных сил N 1 - N 4
определим из условия полного уплотнения сжимаемых горизонтальных рядов пирамиды
кирпича [1]. Силы трения найдём по формуле
F i = f N i i=1…3,
где f - коэффициент трения стали о кирпич.
40
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
Составим 9 уравнений равновесия сил для элементов, приведенных на рис.3 а,б,в, по
три уравнения - для двух прижимных рамок и двуплечего рычага. Из этих уравнений найдём l В , l D , l СD , R A , S, X B , Y B , X D , Y D .
а)
д)
в)
г)
б)
Рис. 3. Расчетные схемы элементов уплотняющего механизма: а – верхняя прижимная
рамка; б - нижняя прижимная рамка; в – двуплечий рычаг; г – шарнир К; д – силовой рвчаг
Рассмотрим силовой рычажный механизм в положении полного сжатия горизонтальных рядов. Длину рычага l R между шарнирами R и С 1 и угол β 1 определим в зависимости от необходимой величины перемещения продольной тяги, которая, в свою очередь,
зависит от величины и количества уплотняемых зазоров и от величины зазора между рамками и пирамидой кирпича. Длина рычага между шарнирами К и Е (l K ) и угол γ зависят от
положения шарнира R и геометрических параметров пирамиды кирпича. Угол β примем
равным величине угла поворота рычага l R , обеспечивающего необходимое перемещение
продольной тяги.
Зная вес пакета кирпича с поддоном Q и силу S , которую нужно приложить к продольной тяге для полного сжатия четырех рядов кирпича, определим длину рычага между
шарнирами R и E (l E ).
Для этого из уравнения равновесия шарнира К определим усилие в тяге КЕ (S Е ), а
затем из уравнения моментов сил, действующих на рычаг С 1 Е, определим длину рычага
lЕ.
В качестве примера были выполнены расчеты для пирамиды кирпича, изображенной
на рис.1. Принимаем угол наклона продольной тяги механизма уплотнения равным 15º,
величину перемещения - 100 мм. В результате расчёта получены следующие параметры
рычагов механизма уплотнения:
l1 ,
l2 ,
lb ,
ld ,
l bd ,
l bc ,
lR ,
lE ,
lK ,
β, º
β1, º
γ, º
мм
мм
мм
мм
мм
мм
мм
мм
мм
178
244
67
42
483
73
250
280
508
60
8,6
28,6
Для экспериментальной проверки работы механизма уплотнения было разработано и
изготовлено экспериментальное устройство. Устройство содержит поддон 1, вертикальную стойку 5, прижимные рамки 2 и 4, двуплечие рычаги 3, тяги 6 и подвижную ось 7
(рис.4). Подвижная ось 7 перемещается при помощи натяжного винта 9, сила перемещения оси определяется по динамометру 8.
Эксперименты были проведены в следующем порядке:
41
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
1. На плоский поддон 1 устанавливали верхнюю часть половины пирамиды кирпича.
При укладке между кирпичами создавали технологические зазоры 2…3 мм.
2. На сформированную часть стопы кирпича укладывали прижимные рамки и двуплечие рычаги, соединённые тягами с
подвижной осью.
3. Измеряли исходные геометрические
параметры стопы кирпича и определяли первоначальное положение подвижной оси 7. Кроме того, проводились
визуальные наблюдения за состоянием
уплотняемых рядов и фиксировался
момент полного уплотнения каждого
ряда.
Уплотнение пирамиды прижимными рамками 2 и 4 осуществлялось
посредством перемещения подвижной
оси 7 натяжным винтом 9. В соответствии с планом эксперимента измеряли
величину перемещения подвижной оси
и силу S о , необходимую для её перемещения. Кроме того, измеряли длину
горизонтальных рядов и фиксировали
момент полного уплотнения каждого
Рис. 4. Экспериментальное устройство
ряда.
с прижимными рамками
В качестве примера в табл. 1 приведены данные, полученные в результате одного из проведенных экспериментов. Как
видно из результатов эксперимента, уплотнение рядов происходит не одновременно. Первым был уплотнён 10-й ряд, а последним - 7-й. Момент полного уплотнения ряда кирпичей в табл. 1 выделен серым тоном.
Результаты эксперимента
Sо , Н
0
300
500
1000
1500
2000
2410
Длина сжимаемых рядов, мм
5-й ряд
810
800
796
795
790
789
789
7-й ряд
765
752
752
748
746
745
744
9-й ряд
620
610
609
609
608
607
607
10-й ряд
500
490
489
489
489
489
489
Таблица 1
Перемещение
подвижной оси,
мм
70
150
162
180
195
210
225
После обработки результатов измерений методами математической статистики определены средние величины и доверительные случайные погрешности ± ε(Р) для силы протягивания подвижной оси. При обработке результатов принята доверительная вероятность
Р=0,95.
Для сравнения результатов расчётов с экспериментальными данными экспериментальная величина силы S определялась по формуле
42
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
S =S о /(sinα + f с cosα),
где α - угол наклона продольной тяги; f с - коэффициент трения стали по стали.
Результаты экспериментов и расчётов для двух вариантов сжимаемых рядов приведены в табл. 2. Максимальное расчётное значение силы S получается при условии, что ряды сжимаются независимо друг от друга. Минимальное значение S - при условии, что
кирпичи в сжимаемых рядах (с 5 по 9) движутся к середине пакета блоком и между ними
нет взаимного перемещения [2].
Таблица 2
Сила перемещения тяги, H
Вариант
Уплотняемые
ряды
Результаты экспериментов
Результаты расчётов
S +ε(P)
S max
S min
1
5, 7, 9, 10
4363±89
5487
2744
2
5, 7, 8, 9
4243±94
6320
3187
Сравнивая экспериментальную и расчётную величины S, можно отметить, что экспериментальные значения полностью попадают в зону возможных расчётных значений. Таким образом, проведенные эксперименты подтверждают работоспособность предлагаемого устройства.
Рассмотренное устройство позволяет полностью сжимать четыре верхних ряда пирамиды кирпичей (начиная с 5-го ряда и выше). Кирпичи, не сжатые горизонтальными
силами, будут удерживаться в пакете только за счет вертикальных сил, передаваемых
верхней балкой средств пакетирования верхнему ряду пирамиды кирпича.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Прогрессивные способы и средства пакетирования и контейнеризации строительных материалов / Н.П.
Журавлев, А. А. Реутов, С. Л. Эманов [и др.] // Транспорт в промышленности строительных материалов. M., 1987. - Вып. 1. - C. 6-20.- (ВНИИЭСМ. Промышленность строительных материалов; сер. 14).
2. Реутов, А.А. Влияние образования блока на сохранность транспортного пакета силикатного кирпича /
А. А. Реутов, С. Л. Эманов // Изв. ОрелГТУ. Строительство. Транспорт. - 2007. -№ 1. - C. 70-73.
Материал поступил в редколлегию 15.10.07.
43
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
УДК 621.316.719 + 519.876.5
К. А. Алёхин
МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ТОРМОЗА
С МАССИВНЫМ РОТОРОМ
Рассмотрена математическая модель для расчета магнитного поля в зазоре и массивном роторе электромагнитного тормоза с учетом зубчатости статора и изменения магнитной проницаемости ротора. Приведены расчетные и экспериментальные механические характеристики конкретного тормоза, графики распределения магнитного поля в электромагнитном тормозе.
При разработке испытательного оборудования для исследования тихоходных двигателей в качестве нагрузочных устройств целесообразно применять электромеханические
преобразователи с массивными ферромагнитными роторами. Такие преобразователи обладают мягкими механическими характеристиками и позволяют создавать значительные
тормозные моменты в области низких скоростей.
Однако в настоящее время нет единого подхода к их расчету и исследованию. Несмотря на значительные успехи в разработке общей теории электромеханических преобразователей [1, 2], практическое применение полученных общих математических результатов для анализа работы электромагнитного тормоза встречает серьезные затруднения
ввиду сложности электромагнитных связей и трудности определения электромагнитных
параметров, являющихся чаще всего функциями магнитного состояния устройства.
Применение теории электромагнитного поля для описания электромагнитного тормоза позволяет отойти от использования традиционной электрической схемы замещения
на базе электрических цепей и получить более строгую математическую модель, учитывающую поверхностные эффекты, изменение магнитной проницаемости материала ротора
и т.д.
Описываемая ниже двухмерная модель электромагнитного тормоза с массивным
ферромагнитным ротором основана на решении задачи распределения магнитного поля
методом конечных элементов. В отличие от ранее
1
2
описанной модели [2] данная модель учитывает зубy
чатость статора и распределение обмоток статора, а
также насыщение материала статора и ротора.
С учетом допущений [1, 2] расчетная схема
v
электромагнитного тормоза с массивным ферромагнитным ротором имеет вид, представленный на
рис. 1. Относительно неподвижного статора (зона 2)
движется со скоростью v в указанном направлении
4
ферромагнитный ротор (зона 1). В пазах статора
уложены обмотки 3. Подвижная и неподвижная зо3
ны разделены воздушным зазором δ (зона 4).
z
Для представленной расчетной схемы удобнее
всего проводить расчет по векторному магнитному
потенциалу, полагая B = rot A . При этом векторx
Рис.
1.
Расчётная
схема
тормоза
ный магнитный потенциал будет иметь только одну
Z - составляющую, т.е. Ax = Ay = 0, A z = A . Тогда
Bx =
∂A
∂A
, By = −
.
∂x
∂y
44
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
Уравнение Максвелла для воздушного зазора записывается в виде rot H = 0 , где
H = B µ 0 - напряженность
магнитного
поля;
B - магнитная
индукция;
µ 0 = 4 π 10 - магнитная постоянная. Тогда
−7
B
= 0.
µ0
Для пространства, занимаемого обмотками статора, уравнение Максвелла принимает
rot
следующий вид: rot H = J , где J – плотность тока, протекающего в области паза статора,
занятого его обмоткой.
Выражение для плотности тока J зависит от вида и способа укладки обмоток статора.
B
Уравнение Максвелла для пространства статора записывается в виде rot = 0 , где
µ
µ - абсолютная магнитная проницаемость материала статора.
Для движущегося ферромагнитного ротора уравнение записывается в виде
rot H = rot
B
µ
= γ (E + [v × B ] ) ,
где µ - абсолютная магнитная проницаемость материала ротора; E - напряженность
электрического поля; γ - удельная электропроводность материала ротора; v - линейная
скорость движения ротора относительно магнитного поля.
Для электромагнитного тормоза уравнение v записывается следующим образом:
v = 2 π n Rr / 60,
-1
где n - частота вращения ротора, мин .


1
B 1
Так как для ротора rot
= rot B + grad × B  = γ ( E + [ v × B ] ) , то
µ µ
µ


rot B = µ γ ( E + [ v × B
где grad
1
µ
] ) − µ grad 1 × B  ,
µ

∇µ
∂ (µ )
grad µ = − 2 . Тогда
µ
∂µ

−1
=
rot B = µ γ ( E + [ v × B
] ) + [∇µ × B ] .
µ
(1)
Учитывая, что E = - grad ϕ − ∂ A и B = rot A , выражение (1) можно записать в виде
∂t

 [∇µ ]× [rot A ]
∂A
.
+ [v × rot A ] +
rot rot A = grad div A − ∇ 2 A = µ γ  - grad ϕ ∂
t
µ


Поскольку div A определяется с точностью до скалярной функции, то можно положить div A = − µ γ ϕ , тогда
∂ A
 [∇µ ]× [rot A ]
.
∇ 2 A = µ γ 
− [v × rot A ] −
µ
 ∂t

(2)
В частных производных для выбранной расчетной схемы выражение (2) записывается в виде
∂ A 1 ∂µ ∂ A ∂µ ∂ A
∂ 2A ∂ 2A
.
+
= µγ v
+ 
+
2
2
∂ x µ  ∂ x ∂ x ∂ y ∂ y 
∂x
∂y
45
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
В качестве выражений, определяющих граничные условия для векторного магнитного потенциала при переходе между различными областями, использовались равенства
нормальных составляющих индукции и тангенциальных составляющих магнитного поля.
Работа модели проверялась с помощью асинхронного двигателя 4АА56В4У3, в котором обычный ротор заменен массивным ферромагнитным.
Параметры массивного ротора: Rr = 27,25 мм; lr = 70 мм; экспериментально измеренная удельная проводимость материала ротора γ = 3,1⋅10 6 см/м2.
Обмоточные данные статора: p = 2 ; w = 812 ; длина сердечника статора: lc = 56 мм;
величина воздушного зазора: δ = 0,25 мм.
Аппроксимирующая функция экспериментально полученной на постоянном токе
основной кривой намагничивания материала ротора, вычисленная методом наименьших
квадратов, задавалась в табличной форме с последующей аппроксимацией промежуточных значений.
В одной из обмоток статора протекает постоянный ток I.
На рис. 2 представлено распределение магнитного поля в роторе и статоре при работе электромагнитного тормоза с частотой вращения ротора n=1500 мин-1. Хорошо заметно, что магнитное поле статора увлекается по ходу вращения ротора.
Рис. 3. Силовые линии в зазоре
Рис. 2. Распределение векторного магнитного потенциала
Рассматривая область воздушного
зазора вблизи одного из зубцов статора
(рис. 3), можно видеть, как распределяются силовые линии магнитного поля в
зазоре электромагнитного тормоза.
Следует обратить внимание на то, что
линии равного магнитного потенциала в
зазоре также имеют наклон по направлению вращения ротора.
График распределения векторного
магнитного потенциала по середине зазора электромагнитного тормоза при
скорости вращения ротора n=1500 мин-1
представлен на рис. 4.
Из рис. 4 видно, что зависимость
распределения векторного магнитного
Az, Вб/м
0.002
0.001
0
− 0.001
− 0.002
0.06
0.08
0.1
0.12
0.14 s, м
Рис. 4. Распределение векторного магнитного потенциала в зазоре
46
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
потенциала по длине зазора носит периодический характер, при этом на ней выделяются характерные ступенчатые области,
вызванные дискретной укладкой обмотки
статора.
Распределение поверхностного тока
по глубине ротора показано на рис. 5.
Из графиков видно, что с глубиной
величина плотности тока в роторе уменьшается. Также заметен сдвиг экстремумов
кривой, вызванный вращением ротора.
Зависимости на рис. 5, 6 и 8 получены для двух значений радиуса ротора: 26 и
27 мм (при радиусе ротора 27,25 мм).
Распределение магнитной индукции
в тормозе показано на рис. 6 и 7. Как вид-
J, А/м
6
2×10
0
6
− 2×10
0.08
0.06
0.12
0.1
0.14 s, м
Рис. 5. Распределение поверхностного тока в роторе
B, Тл
B, Тл
0.2
0.2
0.1
0
0
− 0.1
− 0.2
0.06
− 0.2
0.08
0.1
0.12
0.14 s, м
Рис. 6. Распределение магнитной индукции по глубине ротора
0.12
0.1
0.08
0.06
0.14 s, м
Рис. 7. Распределение магнитной индукции в зазоре
электромагнитного тормоза
но из графиков, на кривую индукции в зазоре сильное влияние оказывает зубчатость статора, что, в свою очередь, влияет
на характеристики машины. Распределение индукции в массивном ферромагнитном роторе сильно отличается от её распределения в воздушном зазоре (рис. 7).
Кривые изменения относительной
магнитной
проницаемости
материала
вдоль поверхности ротора и на разной глубине представлены на рис. 8.
Для проверки полученных данных
были проведены эксперименты, в ходе которых были определены значения моментов при разных скоростях вращения ротора и токе, протекающем только в одной из
обмоток статора. Полученные зависимости
представлены на рис. 9.
μ
1000
500
0.06
0.08
0.1
0.12
0.14 s,м
Рис. 8. Изменение магнитной проницаемости
материала ротора
47
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
М, Н ּ◌м
Из рис. 9 видно достаточно хорошее
совпадение расчетных и экспериментальных механических характеристик (погрешность расчета момента не превышает 6 %),
что свидетельствует о правильности полученной математической модели.
0.8
0.6
0.4
0.2
0
-1
2000
n, мин
Рис. 9. Механические характеристики: __ _ __ экспериментальные; ----- - расчетные при μ=var
0
500
1000
1500
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.
2.
Артемьев, Б.А. Обобщенная теория электрической машины со сплошным ротором / Б.А.Артемьев. – Л.:
Изд–во Ленингр. гос. ун–та, 1985. – 188с.
Дегтярева, Е.Л. Исследование механических характеристик электрической машины с массивным ферромагнитным ротором / Е.Л.Дегтярева, Л.А. Потапов // Изв. высш. учеб. заведений. Электромеханика. 1998. - №2. – С.23-27.
Материал поступил в редколлегию 29.10.07.
48
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕ
УДК 621.436.01:629.5
А.А.Обозов
ВЕРОЯТНОСТНО-СТАТИСТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ИМПУЛЬСА ДАВЛЕНИЯ
ТОПЛИВА ЗА ТОПЛИВНЫМ НАСОСОМ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ СУДОВОГО
ДИЗЕЛЯ
Предложена методика исследования импульса давления топлива, образующегося после топливного
насоса высокого давления (ТНВД) судового дизеля, на основе вероятностно-статистического подхода.
Диагностирование топливной аппаратуры (ТА) судовых малооборотных двигателей обычно осуществляют на основе анализа формы импульса давления, создаваемого топливным насосом в процессе топливоподачи в цилиндры. Форма импульса зависит от нагрузочного режима дизеля, технического состояния ТА (ее регулировки), а также в некоторой степени от физических свойств используемого топлива. Создаваемый импульс давления P(φ) (характеристика топливоподачи) имеет ряд характерных точек, посредством
которых он может быть идентифицирован. На рис.1 представлена последовательная серия
импульсов давления, зарегистрированная системой диагностики ТА на судовом малооборотном дизеле 6S50MC-C (постройки БМЗ) на режиме номинальной мощности.
Характерными точками импульса являются точки (рис.1), соответствующие:
1 – моменту начала повышения давления (появление импульса);
2 – моменту начала резкого повышения давления (момент перекрытия верхней отсечной кромкой плунжера отсечных отверстий в плунжерной втулке);
3 – моменту начала подачи топлива в цилиндр;
4 – моменту «провала» давления, наблюдаемого в начальной фазе подачи топлива;
5 – моменту достижения максимального уровня давления импульса (начало резкого понижения давления);
6 – моменту окончания резкого понижения давления;
7 – моменту окончания действия импульса.
На основе анализа положения перечисленных характерных точек можно судить о
качестве функционирования ТА (о качестве регулировки ТА и ее техническом состоянии).
В настоящей статье сделана попытка уйти от традиционных методов анализа формы импульса, используемых с целью диагностирования ТА. Можно показать, что даже
при отсутствии регистрации системой диагностики такого важного параметра, как угол
поворота коленчатого вала φ (без привязки замеряемых уровней давления к углу поворота
коленчатого вала), возможно проведение анализа характеристики топливоподачи дизеля и
диагностики ТА. По сути, в статье показано, как в условиях недостатка информации всетаки можно частично его восполнить, если воспользоваться вероятностно-статистическим
подходом к анализу информации.
Создаваемый ТА импульс давления топлива можно представить в виде случайной
функции P(φ) и соответственно исследовать его методами теории случайных функций.
Важнейшей характеристикой случайной функции является функция плотности
распределения вероятностей f(y), y= P(φ) [1] . Функция f(y) показывает, как часто реализация y (в данном случае y- это аргумент) попадает в любой произвольно задаваемый
интервал Δ = y i+1 - y i , принадлежащий области определения функции f(y). Математически сказанное описывается следующим образом:
49
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
yi +1
P (yi < y < y i+1) =
∫
f(y)dy,
yi
где P (y i < y < y i+1 ) – вероятность того, что значение y = P(φ) окажется в интервале
Δ = y i+1 - y i.
Давление топлива в трубопроводе после
ТНВД, бар
700
5
600
Область 4
500
3
Область 3
400
4
300
Область 2
200
6
Область 1
100
2
1
7
0
0
-30
30
60
Угол поворота коленчатого вала, град
Рис.1. Серия импульсов давления топлива за ТНВД малооборотного дизеля
Рис 1. Серия импульсов давления топлива за ТНВД малооборотного
6S50MC-C, зарегистрированная системой диагностики
дизеля 6S50МС-С,
зарегистрированная системой диагностики (режим
(режим -100% максимальной длительной мощности/МДМ/)
– 100 % максимальной длительной мощности/МДМ/)
Из свойств функции плотности распределения вероятностей f(y) известно, что интеграл от нее по всей области определения функции равен 1, т.е.
y max
∫
f(y)dy= 1. .
y min
Полученная функция f(y) для серии реализаций процесса y= P(φ) судового малооборотного дизеля приведена на рис. 2. Для построения функции f(y) вычислялись частоты попадания реализаций в интервалы Δ=y i+1 - y i = 25 бар (в области определения y от 0
до 700 бар; i =1, … n; n=700/25=28), относительные частоты (вероятности) и отношения
полученных частот к единице измерения y.
0.025
Плотность распределения
вероятностей f[P(φ)]
0.020
0.015
Область1
Область 2
Область3
Область4
0.010
P max
0.005
0.000
0
100
200
300
400
500
600
700
Давление топлива за ТНВД, бар
Рис. 2. Функция
плотности
распределения вероятностей
процессапроцесса
Рис. 2. Функция
плотности
рпспределения
вероятностей
топливоподачи (режим -100% МДМ)
топливоподачи (режим – 100 % МДМ)
50
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
Рассматривая форму полученной функции f(y), можно выделить ряд характерных
областей. В диапазоне от 0 до 25 бар функция принимает экстремальное значение (достигает уровня 0,02 …0,025). В диапазоне от 25 до 100 бар функция имеет участок повышенных уровней (приблизительно равных 0,003). Ярко выраженной характерной областью является участок от 120 до 400 бар. В данной области значения f(y) близки к 0 (не
превышают уровня 0,0005). Диапазону давлений от 400 до 600 бар соответствуют еще две
характерные области (3 и 4).В этом диапазоне располагаются две моды функции f(y) (значения f(y) в данной области достигают уровней 0,002).
Форма полученной функции f(y) полностью согласуется с поведением функции y=
P(φ), т. е. информационно они связаны между собой.
Обозначенная на рис.1 область 1- это наиболее протяженная по времени (углу поворота коленчатого вала) область постоянных давлений (≈10 бар) и переходных процессов
на стадиях плавного повышения и понижения давления (на участках между точками 1 и
2 и точками 6 и 7). Соответственно функция плотности распределения вероятностей принимает в этой области достаточно высокие значения.
Область 2 – это область, соответствующая резкому повышению давления (на участке
между точками 2 и 3) и резкому понижению давления (на участке между точками 5 и 6).
Длительности рассматриваемых участков незначительны (занимают в сумме приблизительно 6 град. поворота коленчатого вала). Этим объясняются очень малые значения f(y) в
данной области определения функции.
Область 3 – это область, соответствующая переходным процессам, сопровождающим
начальный период открытия форсунки (три фазы: фаза достижения давления открытия
форсунки, фаза падения давления в начальный период открытия форсунки и фаза возрастания давления опять до уровня давления открытия форсунки). Области 3 соответствует
интервал давлений, заключенный между характерными точками 3 и 4. Область 3 накрывает собой также небольшой участок фазы резкого снижения давления (между точками 5 и
6). Области 3 соответствует (рис. 2) модальный характер функции.
Область 4 можно условно назвать областью, соответствующей «верхушке» импульса. Область 4 накрывает собой участок возрастания давления (до точки 5) и следующий после него участок резкого уменьшения давления (до уровня давления, соответствующего точке 3). Области 4 также соответствует своя мода функции f(y).
Главное функциональное назначение ТА: она должна строго в определенный момент
времени обеспечить достаточно интенсивный и определенной длительности (по времени)
импульс давления топлива перед форсунками. Это означает, что передний и задний фронты импульса (участки между точками 2 и 3 , 5 и 6) должны быть по возможности крутыми,
а максимальный уровень давления должен быть не ниже определенного (оптимального)
уровня. Данные функциональные свойства могут быть проконтролированы на основе рассмотренной выше функции f(y). Действительно, функция отчетливо определяет максимальное давление импульса (580 бар; обозначено стрелкой). Область 3 соответствует
фронтам импульса (нарастания и падения давлений), а малые уровни значений функции
f(y) в области 3 свидетельствуют о том, что фронты имеют крутой характер. О величине
давления топлива, при котором происходит открытие форсунок, можно судить по положению моды функции в области 3. Если мода смещается в область более низких давлений
(300 … 350 бар), то это свидетельствует об ослаблении регулировочной запирающей пружины в форсунке. О продолжительности импульса можно судить по величине значений
f(y) в области 4. К сожалению, функция f(y) не несет информации о фазовом положении
импульса (нет информации о положении импульса по углу поворота коленчатого вала относительно верхней мертвой точки цилиндра).
51
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
Плотность распределения
вероятностей сигнала, f[P()]
Давление топлива за ТНВД
бар
Форма импульса давления P(φ) зависит от нагрузочного режима двигателя. Изменение
функции P(φ) приводит, в свою очередь, к изменению функции f(y). На
700
рис.3 приведены реализации импульсов давления, создаваемых ТА на ре600
жиме 25 %-й мощности дизеля. На
рис. 4 приведена соответствующая
500
этим реализациям функция
f(y).
Форма импульса при 25 %-й мощно400
сти существенно отличается от формы
импульса,
соответствующей
300
100 %-й мощности. Отсутствуют рас200
смотренные выше области 3 и 4. Как
видно из рис.3, сразу же после откры100
тия форсунки наблюдается достаточно резкий спад давления (можно ска0
зать, что точка 5 переместилась и
-30
0
30
60
совпала с точкой 3). Максимальное
Угол поворота коленчатого вала, град
давление импульса сравнялось с давлением
открытия
форсунки
Рис. 3. Импульс
давления
топлива
за ТНВД
Рис.3. Импульс
давления
топлива
за ТНВД
(режим (режим– 25 % МДМ)
(≈ 430 бар). Продолжительность им25% МДМ)
пульса сократилась вдвое и не превышает 10 град поворота коленчатого вала. Уровни давлений, соответствующие переходным процессам на стадиях плавных повышений и понижений давлений (область 1), понизились. Однако общая продолжительность фазы переходных процессов несколько увеличилась (за счет сокращения продолжительности импульса). Все эти изменения формы импульса видоизменили функцию f(y).
Рассматривая рис.4, можно сделать
0.030
заключение о том, что фронты имОбласть 1
пульса P(φ) имеют крутой характер
0.025
(для области 2 значения f(y)< 0,001,
Область 2
т.е. достаточно малы). Отсутствие
0.020
моды области 3 и моды области 4
свидетельствует об отсутствии харакP
max
терного участка импульса, заключен0.015
ного между точками 3, 4 и 5 (рис.1).
Максимальное значение аргумента y,
0.010
при котором f(y) > 0, равняется 440
бар, это и есть максимальное давле0.005
ние импульса. Полученное на режиме
f(y) <0,001
25%-й мощности более высокое максимальное
значение
f(y)
0.000
(f(y) max ≈0,026) свидетельствует о том,
0
100
200
300
400
500
600
700
что
относительная
продолжиДавление топлива за ТНВД, бар
тельность фазы переходных процесРис.4. Функция плотности распределения
сов области 1 увеличилась.
Рис. 4. Функция плотности распределения вероятновероятностей процесса топливоподачи
Таким образом, вероятностностей процесса топливоподачи (режим – 25 % МДМ)
(режим - 25% МДМ)
статистический подход, применяемый
при анализе сигнала импульса давления топлива за ТНВД судового малооборотного дизеля, позволяет оценивать функциональные свойства ТА дизеля (основные характеристики
52
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
импульса) и диагностировать техническое состояние ТА. Получаемая функция плотности
распределения вероятностей f(y) (y= P(φ)) несет в себе информацию о характеристике топливоподачи дизеля. Тем не менее традиционный подход, основанный на анализе импульса давления, «привязанного» к углу поворота коленчатого вала, имеет более очевидный характер. Использование функции f(y) для диагностирования ТА следует рассматривать как дополнительный источник информации.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Вентцель, Е.С. Теория вероятностей / Е.С.Вентцель. - М.:Наука, 1969. - 576с.
Материал поступил в редколлегию 01.10.07.
53
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
УДК 001.57
П.Ю. Шалимов
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ИНФОРМАЦИОННОЙ СРЕДЫ
Разработана математическая модель информационной среды. Введены основные положения и зависимости теории информационных сред.
В последнее время термин «информационная среда» часто упоминается в научнопопулярной литературе, периодической печати, материалах сети Интернет. Гораздо реже
можно встретить это понятие в академической, научной литературе. Это связано в первую
очередь с множеством различных подходов к определению данного понятия.
Информационная среда может определяться как «хранящаяся в компьютере, но не
оформленная в виде информационной системы совокупность знаний, фактов и сведений,
относящаяся к некоторой предметной области и используемая одним или несколькими
пользователями» [1].
Информационная среда также определяется как «совокупность технических и программных средств хранения, обработки и передачи информации, а также социальноэкономических и культурных условий реализации процессов информатизации» [2].
Обобщая еще ряд трактовок понятия «информационная среда», встречающихся в
интернет-материалах, под информационной средой можно понимать совокупность окружающих информационную систему элементов (объектов), которые влияют на нее или, наоборот, на которые она воздействует. А внешняя среда любой системы рассматривается
как подсистема информационной структуры более высокого уровня и поэтому является
информационным образованием уже по своей сущности. Интернет, например, представляет среду для своих объектов и одновременно сам функционирует в информационном
пространстве ноосферы.
Разработка математической модели позволит систематизировать подходы к определению понятия «информационная среда», проводить целенаправленные научные исследования этого сложного и неоднозначного явления.
Разработка математической модели информационной среды преследует следующие
цели:
• Исследование закономерностей обмена информацией между информационными
средами.
• Исследование закономерностей накопления и структуризации информации в информационных средах.
• Выявление зависимостей между процессами обмена информацией, накопления
информации, роста информационной среды.
• Классификация информационных сред.
• Исследование стадий развития информационных сред.
• Исследование процессов самоорганизации и саморегулирования в информационных средах;
• Ввод и спецификация понятия «качество информационной среды».
Для идентификации понятия «информационная среда» при разработке математической модели необходимо определиться с объектами, которые можно назвать частными
случаями информационных сред и примерами которых в данной статье считаются:
1. Человек (с позиций участия в информационных процессах).
54
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
2. Любое сообщество людей.
3. Глобальный Интернет.
4. Социальные сети Интернет.
5. Интернет – форумы.
При разработке математической модели информационной среды (ИСр) вводятся
следующие основные положения и определения:
1) общение происходит только между информационными средами;
2) общение осуществляется посредством передачи информационных потоков;
3) общение происходит по семантически значимым направлениям движения информационных потоков;
4) рассматриваются прямые (передача в среду) и обратные (из среды) направления
движения информационных потоков;
5) каждому направлению движения информационных потоков в определенный
момент времени приписываются основные характеристики;
6) к основным характеристикам семантических направлений относятся актуальность, пороговое значение актуальности, потенциал направления, информационный поток
направления;
7) основной характеристикой ИСр является потенциал среды.
В модели рассматриваются несколько ИСр, взаимодействующих посредством обмена информационными
потоками по семантически значимым
прямым и обратным направлениям. ИСр
нумеруются целыми положительными
числами: j ∈ 1...M , M 
→ ∞ . М - общее
количество рассматриваемых сред. Расчетная схема информационной среды
показана на рис. 1. Семантически значимые направления характеризуют тематическую ориентацию передачи информации между информационными средами. Нумеруются целыми положительными числами: i ∈ 1...N , N 
→ ∞ . N общее количество рассматриваемых направлений. Семантическое значение направления инвариантно относительно
ИСр, в которой это направление встречается. Так, если направление с номером
1523 имеет смысл «заинтересованность в
Рис. 1. Расчетная схема информационной среды
получении информации в области балета» в среде с номером j, то
этот же смысл будут иметь направления с номером 1523 во всех остальных средах. Актуальность направления Ai(t) показывает текущую приоритетность направления для информационной среды. Актуальность направления – число в интервале [0…1]. Ai(t) имеет начальное значение Ai0(t), порог активности Api(t). Пороговые значения актуальностей
прямого направления представляет вектор Ap, обратного А-р
Ap=[Ap 1 ,Ap 2 ,…Api … Ap N ]T,
A-p=[A-p 1 ,A-p 2 , ...A-pi… A-p N ]T.
55
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
Если текущее значение актуальности Ai(t) меньше порогового (Api), то обмена информацией по направлению i не происходит. Сумма актуальностей всех направлений и
обратной связи R равна 1.
N
∑ Ai + R = 1 ,
i =1
N
∑ A i + R = 1.
−
i =1
Информационный поток направления Pi(t) является количественной мерой информации, проходящей через направление в единицу времени. Если текущее значение актуальности по направлению Ai(t) меньше порогового значения Api(t), то Pi(t)=0.
Потенциалы Wi(t) и W-i(t) являются мерами накопления информации по конкретному направлению i.
t2
Wi = ∫ Pi (t ) Ai (t )dt ,
t1
где t – время жизни информационной среды; t1, t2 – временные отметки.
Векторы потенциалов прямого и обратного направлений являются, наряду с векторами актуальностей А и А- ,основными характеристиками среды.
W=[W 1 ,W 2 , …Wi,… W N ]T,
W-=[W- 1 ,W- 2 , …W-i,… W- N ]T.
Потенциал информационной среды Ws(t) служит мерой накопления информации в
среде. Это одна из основных характеристик ИСр. Потенциал среды структурирован и определяется как
N t2
N t2
i =1 t1
i =1 t1
Ws(t ) = ∑ ∫ Pi (t ) Ai (t )dt + ∑ ∫ P − i (t ) A − i (t )dt .
Каждое прохождение информации (изменение потока направления Pi(t)) через направление приводит к увеличению потенциала направления Wi(t), потенциала информационной среды W(t), отражается на актуальности направления Ai(t).
Основные зависимости, отражающие сущность математической модели, в общем
случае определяются функциональной связью между актуальностями направлений и потенциалами сред и направлений, а также между информационным потоком направления и
актуальностью направления, потенциалами направлений и потенциалом среды:
Ai=a(Wi,Ws),
Pi=p(Wi,Ws,Ai).
Конкретный вид зависимостей a(Wi,Ws) и p(Wi,Ws,Ai) рассматривается в рамках
имитационного моделирования, для чего был разработан программный эмулятор информационной среды. Принципиальное значение имеют зависимости:
1) актуальности семантического направления от потенциала направления;
2) информационного потока направления от актуальности направления.
В первой версии имитационной модели информационной среды рассматривается
нормальная форма зависимости актуальности семантического направления от потенциала
направления и потенциала среды (рис. 2). Зависимость называется нормальной (по аналогии с нормальным распределением вероятностей, применяемым в математической теории
вероятностей). Аналитическое выражение нормальной зависимости:
−
Ai (Wi ) =
e
(Wi −Ws ) 2
( dei +1) 2
,
dei + 1
где Ai – актуальность семантического направления с номером i; Wi – потенциал направления с номером i; Ws – потенциал информационной среды; dei – количество действую56
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
щих в данной среде направлений. Действующим считается направление, по которому текущая актуальность Ai выше порогового значения Api.
Рис. 2. Нормальная форма зависимости актуальности
направления от потенциала
На графике выделяются два
основных участка: восходящий (от 0 до максимума графика) и ниспадающий (после
прохождения
максимума).
Первый участок соответствует ситуации, когда потенциал
направления,
являющийся
интегральной характеристикой накопления семантической информации, стимулирует актуальность направления (заинтересованность в
получении
информации).
Второй участок соответствует
состоянию, когда средой получено достаточное количество конкретной семантической информации, а во вновь
поступающей
информации
все чаще встречаются повторы и малозначимые при данном значении потенциала информационные потоки,
ценность новой информации и соответственно актуальность направления снижаются.
Такое состояние визуализировано ниспадающей ветвью графика зависимости актуальности направления от потенциала. Следует особо отметить, что благодаря нормальной
форме графика зависимости актуальности от потенциала направления математическая модель, предназначенная для работы на семантическом уровне понятия «информация», отражает и прагматический аспект этого понятия.
Наряду с нормальной формой, в ряде случаев будет целесообразно рассмотреть еще
зависимость актуальности направления от потенциала, выражающую насыщение актуальности. В данном случае график будет иметь восходящую и квазипостоянную ветви.
Вторая основная зависимость в рассматриваемой математической модели описывает
отношение между актуальностью семантического направления и информационным потоком. Очевидно, что одним из основных видов таких зависимостей будет линейная:
WiWs
,
(1)
Pi ( Ai ) = Ai
dei + 1
где Pi – информационный поток по семантическому направлению i; Ai - актуальность направления i; Wi – потенциал направления i; Ws – потенциал информационной среды; dei –
количество действующих направлений.
На рис. 3 показана расчетная схема «видимой» информационной среды (ограничена пунктиром). Данный термин вводится с целью ограничения количества рассматриваемых в расчетах сред (общее количество M 
→ ∞ ). В этом случае размер «видимой» среды – М - в ряде вычислительных экспериментов может меняться.
57
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
Рис. 3. Расчетная схема «видимой» информационной
среды
Понятие «видимой» информационной среды включает
также количество рассматриваемых семантических направлений.
Следует отметить, что исходя из первого основного положения математической модели
(общение происходит только между информационными средами)
все, что изображено на рис. 3, является информационной средой.
Информационная среда – все, что
очерчено пунктиром, и каждый
из элементов j. Для того чтобы в
дальнейшем как-то различать эти
два момента, вводится следующее соглашение: элементарная
среда – элемент j; информационная среда – часть, очерченная
пунктиром (рис. 3).
В основных зависимостях,
таких как Ai(Wi), Pi(Ai), описывающих поведение информационной среды, фактор времени
присутствует неявно.
При имитационном моделировании информационной среды будет использоваться
подход, аналогичный тому, который применяется при обучении нейронных сетей.
Под эпохой жизни информационной среды понимается следующее:
• формирование выходных информационных потоков по всем направлениям всех
элементарных сред;
• передача информационных потоков в «видимую» информационную среду;
• получение элементарной средой потоков от всех других элементарных сред;
• фиксация новых потенциалов направлений, потенциалов сред, количества действующих направлений.
Алгоритм программного эмулятора информационной среды предполагает выполнение следующих действий:
1. Инициализация информационной среды. Выбирается размер «видимой» информационной среды (M,N). Малыми случайными величинами инициализируются значения
порогов актуальностей направлений (Api и A-pi), потенциалов направлений (Wi и W-i).
Распределение вероятностей – равномерное.
2. Для каждой элементарной среды по формуле (1) определяются векторы актуальностей прямого и обратного направлений А и А- (как функции от соответствующих векторов потенциалов W и W-).
3. Для каждой элементарной среды по зависимости (1), определяется выходной
информационный поток Pi(Ai) по всем направлениям и передается в информационную
среду, если текущее значение A-i> A-pi. Определяется количество действующих направлений.
4. Для каждого прямого направления элементарной информационной среды определяется потенциал направления:
58
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
N
Wi = ∑ P _ (k ) A(k ), k ≠ i, Ai > Api
k =1
5. Определяется потенциал каждой элементарной информационной среды Wsj, потенциал «видимой» информационной среды.
6. Если номер эпохи меньше заданного заранее значения, то следует перейти к действию 2, в противном случае - завершить процесс моделирования.
Для сравнения информационных сред вводятся отношения схожести, в которых
сравниваются векторы, являющиеся их основными характеристиками. К основным критериям схожести относятся критерий родства и критерий знакомства. Критерий родства между средами k и l вводится как мера близости векторов потенциалов направлений этих
сред (min d(Wk,Wl)), а критерий знакомства - как мера близости векторов актуальностей
семантических направлений (min d(Ak,Al)). В качестве количественного выражения меры
близости применяется евклидово расстояние между векторами в многомерном пространстве. Для критерия родства
D W = ∑ (Wi k − Wi l ) 2 ,
i
для критерия знакомства
DA =
∑
i
( Aik − Ail ) 2 ,
где Dw , DA - значения критериев родства и знакомства; W i k , W i l - компоненты i векторов
k и l потенциалов направлений; A i k, A i l - компоненты i векторов k и l актуальностей направлений.
В рамках имитационного моделирования выполняются вычислительные эксперименты, цель которых в общем случае можно описать следующими глобальными задачами:
• Анализ неравномерностей развития информационных сред. Выявление факторов,
влияющих на быстрый рост выделенной среды, по отношению к остальным. Введение
критериев относительного роста среды. Определение понятия «качество информационной
среды», введение количественных оценок.
• Анализ влияния стартовых условий на развитие потенциала информационной
среды. Определение порядка и уровня значений основных параметров элементарных сред,
обеспечивающих заранее выбранную стратегию развития.
• Выявление особенностей развития и накопления потенциала информационных
сред. Исследование факторов, обеспечивающих рост информационной среды (по количеству действующих направлений и потенциалу). Выявление этапов жизненного цикла и
критериев их выделения, условий перехода между этапами.
• Анализ влияния факторов размерности на развитие информационной среды. Количественная и качественная оценка влияния величины элементарной среды (по максимальному количеству направлений), размера «видимой» среды (по количеству входящих в
нее элементарных сред) на их эволюцию.
• Выработка подходов к определению и спецификации понятия «количество семантической информации».
• Анализ влияния факторов схожести сред (критерии родства и знакомства) на их
развитие и взаимодействие. Выявление преимуществ, получаемых информационной средой при наличии в зоне видимости схожих объектов. Количественная и качественная
оценка величины преимуществ, получаемых схожими средами, по отношению к остальным.
• Выработка подходов к организации интерфейса математической модели информационной среды и реальных объектов выбранной предметной области.
59
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
На стадии апробации математической модели проводились вычислительные эксперименты для исследования развития информационной
среды. Изучались зависимости развития информационной среды во времени. Временная ось нормировалась
в эпохах. Пример результата вычислительного эксперимента приведен на
рис. 4. Показана зависимость потенциала «видимой» среды от времени
жизни среды. Исходные данные эксперимента: количество элементарных
сред М=10, максимальное количество направлений N=10. В целом поведение математической модели хорошо описывает такие известные параметры развития информационных
сред, как экспоненциальный участок
роста, насыщение.
0
Рис. 4. Зависимость потенциала «видимой» среды от времени (результат вычислительного эксперимента)
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Дорот, В. Толковый словарь современной компьютерной лексики/ В. Дорот, Ф. Новиков. - СПб.: БХВ Петербург , 2001. -512 с.
2. http://www.finam.ru/dictionary/wordf01550/default.asp?n=16: интернет – ресурс ЗАО «Финнам».
Материал поступил в редколлегию 04.09.07.
60
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
УДК 519.8:004.056
В.И. Аверченков, М.Ю. Рытов, Т.Р. Гайнулин
ОПТИМИЗАЦИЯ ВЫБОРА СОСТАВА СРЕДСТВ ИНЖЕНЕРНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ
ЗАЩИТЫ ИНФОРМАЦИИ НА ОСНОВЕ МОДЕЛИ КЛЕМЕНТСА -ХОФФМАНА
Рассмотрен подход к решению задачи моделирования процесса выбора инженерно-технических средств
защиты информации при автоматизированном проектировании систем инженерно-технической защиты информации.
Широкое использование в процессе информатизации общества современных методов и средств обработки информации создало не только объективные предпосылки повышения эффективности всех видов деятельности личности, общества и государства, но и
ряд проблем защиты информации, обеспечивающей требуемое ее качество. Сложность
решения этих проблем обусловлена необходимостью создания целостной системы комплексной защиты информации (КСЗИ), базирующейся на стройной её организации и регулярном управлении.
Очевидно, что защита новейшей информации это - динамический процесс. Для
обеспечения соответствия систем защиты информации современному уровню безопасности при их проектировании могут быть использованы специализированные системы автоматизированного проектирования (САПР), позволяющие значительно сократить время
проектирования и повысить качество проектных решений. По классификации САПР
КСЗИ следует относить к виду организационно – технических систем[3].
Одним из наиболее важных элементов КСЗИ является инженерно-техническая составляющая, предназначенная для решения задачи физической защиты источников информации и предотвращения её утечки по техническим каналам. Для наиболее качественного и менее трудоемкого решения задачи проектирования инженерно-технической системы защиты информации (ИТСЗИ) в современных условиях необходимо применять специализированную объектно-ориентированную подсистему автоматизированного проектирования, в дальнейшем называемую САПР ИТСЗИ[2].
Процесс проектирования ИТСЗИ объекта начинается с ввода исходных данных.
Очевидно, что на эффективность системы инженерно-технической защиты влияет множество факторов, определяющих специфику каждого объекта защиты. Этими факторами являются наиболее важные характеристики объекта, такие как этажность, площадь защищаемого объекта, толщина перекрытий, типы остекления, количество входов и т.д.
Следующим этапом является моделирование объекта защиты. Модель защищаемого объекта (кабинет, этаж, здание, прилегающая территория) должна быть представлена в
САПР ИТСЗИ в виде некоторой структуры данных, взаимосвязи между которыми позволяют определить множество угроз для защищаемой информации.
После создания модели защищаемого объекта проектируется система его защиты.
Основная задача этого этапа – оптимизация выбора комплекса методов и средств, позволяющих полностью перекрыть все возможные каналы утечки информации. Данная задача
решается методами математического моделирования. При этом основной задачей моделирования процесса защиты информации является описание процесса проектирования системы информационной безопасности, оценки эффективности принимаемых решений и
выбора рационального варианта технической реализации системы защиты информации.
Специфическими особенностями рассматриваемой задачи проектирования систем
защиты, по мнению ведущих специалистов, являются [4]:
• неполнота и неопределенность исходной информации о составе информационной
системы и характерных угрозах;
61
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
• многокритериальность задачи, связанная с необходимостью учета большого числа частных показателей (требований) системы защиты информации;
• наличие как количественных, так и качественных показателей, которые необходимо учитывать при разработке и внедрении системы защиты информации;
• невозможность применения классических методов оптимизации.
Модель защиты информации инженерно-техническими средствами должна [5]:
1. Использоваться в качестве: руководства по проектированию систем защиты информации, методики формирования показателей и требований к системе защиты информации, инструмента (методики) оценки системы защиты информации, модели системы
защиты информации для проведения исследований (матрица состояния).
2. Обладать следующими свойствами: универсальностью, комплексностью, простотой использования, наглядностью, практической направленностью, способностью
функционировать в условиях высокой неопределенности исходной информации.
3. Позволять: устанавливать взаимосвязь между показателями (требованиями), задавать различные уровни защиты, получать количественные оценки, контролировать состояние системы защиты информации, применять различные методики оценки, оперативно реагировать на изменения условий функционирования, объединять усилия различных
специалистов единым замыслом.
Таким образом, моделирование процесса защиты информации представляет собой
сложную задачу, для решения которой могут быть применены неформальные методы сведения сложной задачи к формальному описанию с последующим её решением формальными методами.
В настоящее время известны подходы к моделированию систем защиты информации, использующие следующие теории и методы, позволяющие свести решение задачи к
формальным алгоритмам:
• теорию нечетких множеств;
• теорию конфликтов;
• теорию графов;
• формально-эвристические методы;
• эволюционное моделирование.
Для построения математической модели процесса защиты информации при проектировании рассматриваемых комплексных систем информационной безопасности была
использована модель с полным перекрытием, обедняющая эти подходы. Она позволяет
оценить защищенность информационной системы, рассчитать затраты на построение системы защиты, а также определить оптимальный вариант построения системы информационной безопасности. При реализации данной модели были использованы: теория графов для представления системы защиты, теория нечетких множеств – для определения значений вероятностных величин и теория вероятностей – для расчета интегральных вероятностных показателей.
В предлагаемой модели безопасности с полным перекрытием (модели КлементсаХоффмана) описывалось взаимодействие «области угроз», «защищаемых объектов» (ресурсов информационной системы) и «системы защиты» (механизмов безопасности информационной системы) [6].
Для описания системы защиты информации с полным перекрытием рассматривались три множества:
• множество угроз U = {u i }, i = 1, m ;
• множество объектов защиты O = {o j }, j = 1, n ;
• множество механизмов защиты M = {m k }, k = 1, r .
Элементы множеств U и O находятся между собой в отношениях «угроза – объект», определяемых двухдольным графом G(X,E), где Х – множество вершин графа X =
62
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
{x i+j }, i = 1, m , j = 1, n , а Е – множество дуг графа. Дуга <U i , O j > существует только тогда,
когда U i является средством получения доступа к объекту O j .
Цель защиты состоит в том, чтобы перекрыть каждую дугу графа и воздвигнуть
барьер для доступа на этом пути.
Общая постановка задачи формулируется в следующем виде: множество средств
защиты информации М обеспечивает защиту множества объектов О от множества угроз
U. В идеале каждое средство m к должно характеризовать некоторое ребро <U i , O j > из
указанного графа. В действительности эти средства выполняют функцию «брандмауэра»,
обеспечивая некоторую степень сопротивляемости попыткам проникновения, это основная характеристика, присущая всем элементам множества М.
Применение множества средств защиты М преобразует 2–дольный граф в 3–
дольный.
В защищённой системе все рёбра представляются в виде <U i , М к > и <М к , O j >.
При этом одно и то же средство защиты может перекрывать более одной угрозы и защищать более одного объекта.
Развитие этой модели предполагает введение еще двух элементов:
1. V – набор уязвимых мест, определяемый подмножеством декартова произведения U×O: v p = <u i , o j >. Таким образом, под уязвимостью системы защиты будет пониматься возможность осуществления угрозы u i в отношении объекта o j (на практике под
уязвимостью системы защиты обычно понимается не сама возможность осуществления
угрозы безопасности, а те свойства системы, которые способствуют успешному осуществлению угрозы либо могут быть использованы злоумышленником для осуществления угрозы).
2. B – набор барьеров,
определяемый
декартовым произведением V×M:
b q = <u i , o j , m k >. Барьеры представляют собой пути осуществления угроз безопасности,
перекрытые средствами защиты.
Таким образом, процесс защиты информации можно представить с помощью 5–
мерного кортежа
S={O, U, M, V, B},
где: О — множество защищаемых объектов; U — множество возможных угроз; М —
множество средств защиты; V — множество уязвимых мест, представляющих собой пути
проникновения в систему; В — множество барьеров, представляющих собой те точки, в
которых требуется осуществить защиту информации в системе.
Система защиты с полным перекрытием предусматривает средства защиты на каждый возможный путь проникновения. В такой системе каждому уязвимому месту v p
соответствует барьер b q (рисунок).
У1
М1
М2
{оj , yi , vp , mk}
{Pi , Qr , Pk}
У2
B1
V2
B2
V3
О1
S, Z
М3
М4
М5
У3
V1
V4
B3
М6
Угрозы Механизмы
защиты
О2
Проект инженернотехнической системы
информационной
безопасности
V5
Барьеры Уязвимости Объекты
защиты
Рис. Модель инженерно-технической системы защиты информации
63
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
В идеале каждый барьер защиты должен исключать соответствующий путь реализации угрозы. В действительности же механизмы защиты обеспечивают лишь некоторую
степень сопротивляемости угрозам безопасности. Прочность барьера характеризуется величиной остаточного риска R i , связанного с возможностью осуществления угрозы y i в отношении объекта o j при использовании барьера b q .
Эта величина определяется по формуле
R i = P i Q j (1 – P q ) ,
где, i = 1, m; j = 1, n; q = 1, m × n.
Величину защищенности всей системы можно определить по формуле
1
S =
,
∑(∀b ∈B ) Pi ⋅ Q j ⋅ 1 − Pq
(1)
q
(
(
))
Pi , Q j ∈ (0,1), Pq ∈ [0,1)
где P i – вероятность появления угрозы y i ; Q j – величина ущерба при удачном осуществлении угрозы y i в отношении защищаемого объекта o j ; P q – степень сопротивляемости барьера b q , характеризующаяся вероятностью его преодоления.
В зависимости (1) знаменатель показывает суммарную величину остаточных рисков, связанных с возможностью осуществления угроз безопасности U в отношении объектов защиты O при использовании механизмов защиты M. Суммарная величина остаточных рисков характеризует общую уязвимость системы защиты, а защищенность системы
определяется как величина, обратная ее уязвимости. При отсутствии в системе барьеров
b q , перекрывающих определенные уязвимости, степень сопротивляемости механизма защиты P q принимается равной 0.
Построение системы защиты информации требует затрат на построение барьера b q .
Пусть затраты на создание барьеров защиты определяются как C = {c q }.
Таким образом, если реализован барьер защиты b q и при этом осуществляется угроза V = {y} i , то суммарный ущерб составит
ϕ jq = Q j + c q .
Целью создания системы защиты информации является решение проблемной ситуации, связанной с защитой информационных ресурсов организации. Проблемная ситуация (задача принятия решения) появляется только тогда, когда существует цель, которую
нужно достичь, и возможны различные способы ее достижения (альтернативы), а также
существуют факторы, ограничивающие возможности достижения цели (в первую очередь
– финансовые).
Процесс принятия решения всегда есть компромисс. Для рассматриваемой задачи
таким компромиссом является одновременное удовлетворение двум противоречивым требованиям:
• минимизации суммарных затрат (С → min);
• максимизации защищенности информационных ресурсов организации (S → max).
Поставленная задача относится к задачам принятия решений в условиях неопределенности.
Для принятия решения в таких задачах необходимо оценить суммарные затраты
путем составления математической модели в виде матрицы результатов решений, или
оценочной матрицы <A, F, Y>. Здесь А – множество альтернатив (возможностей выбора),
F – множество негативных факторов (угроз), оказывающих воздействие на информационные объекты организации, а Y – множество возможных исходов. Под альтернативами
ai ∈ A, i = 1, m , понимаются варианты построения барьеров b q из различных механизмов
защиты m k ∈ M, k = 1, r , имеющихся в распоряжении. Под факторами f j ∈ F, j = 1, n , под64
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
разумеваются угрозы y i . Результат, ожидаемый при каждом сочетании вариантов решения
и объективных условий, соответствует суммарным затратам ϕ jq = Q j + c q .
Таким образом, формируется оценочная матрица(таблица):
Таблица
Оценочная матрица эффективности и стоимости средств защиты
№
f1
…
fj
…
fn
a0
ϕ 01 = Q 1
…
ϕ 0j = Q j
…
ϕ 0n = Q n
a1
ϕ 11 = Q 1 + c 1
…
ϕ 1j = Q j + c 1
…
ϕ 1n = Q n + c 1
…
…
…
…
…
…
ai
ϕ i1 = Q1 + c i
…
ϕ ij = Q j + c i
…
ϕ in = Qn + c i
…
…
…
…
…
…
am
ϕ m1 = Q 1 + c m
…
ϕ mj = Q j + c m
…
ϕ mn = Q n + c m
В приведенной таблице а 0 – начальное состояние системы без средств защиты.
Для принятия решения необходимо привести все значения к безразмерному виду,
чтобы иметь возможность их оценить. При использовании метода свёртки и нормализации
критериев задача сводится к нахождению экстремума функции (в данном случае – минимума, поскольку затраты надо минимизировать):
Z = extr ∑ Y j = min ∑ Y j .
j
j
Все ϕ ij приводятся к безразмерному виду по следующей формуле:
S ij =
ϕ ij
,
max(ϕ ij )
где max(ϕ ij ) – максимальное значение ϕ ij в данном столбце.
Для исключения влияния размерности шкал вводятся нормировочные коэффициенты p j (один на столбец). Каждый коэффициент p j рассчитывается по формуле
1
,
pj =
s
∑ ij
i
затем все s ij приводятся к нормальному виду:
n ij = s ij p j .
В этом случае значения безразмерны и нормированы, т.е. их можно сравнивать между собой.
Для получения окончательного результата необходимо сложить значения получившихся исходов Y (n ij = s ij ⋅p j ) построчно и выбрать в образовавшемся векторе оптимум,
соответствующий решению задачи (в данном случае – минимуму).
Если значение суммарных затрат для альтернативы a i отвечает заданным требованиям по минимуму, а показатель защищенности S для данной альтернативы – требованиям по максимуму (или, по крайней мере, удовлетворяет владельца информационной системы), то этот вариант построения барьеров защиты b q является оптимальным.
Данный метод используется, если точно известны затраты на создание системы
защиты и возможный ущерб в денежном выражении. Если ущерб выражен в относитель-
65
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
ных единицах, то сначала необходимо провести нормализацию и свертку значений ущерба Q j и затрат на систему защиты c q и только потом – суммарных затрат ϕ qj .
В настоящее время системы автоматизированного проектирования решения в сфере информационной безопасности являются новыми и недостаточно исследованы. Широко известны и применяются лишь системы автоматизации аудита информационной безопасности, такие как «Кондор», «Авангард» или «Гриф»[1].
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Аверченков, В. И. Аудит информационной безопасности: учеб. пособие для вузов / В.И. Аверченков. Брянск: БГТУ, 2005.
Аверченков, В. И. Организационная защита информации: учеб. пособие для вузов / В.И. Аверченков,
М.Ю. Рытов. - Брянск: БГТУ, 2005.
Аверченков, В.И. САПР технологических процессов, приспособлений и режущих инструментов: учеб.
пособие для вузов/ В.И.Аверченков, И.А.Каштальян, А.П. Пархутик.– Минск: Высш. шк., 1993.
Домарев, В.В. Энциклопедия безопасности информационных технологий. Методология создания системы защиты информации/ В.В. Домарев. – Киев: ТИД «ДС», 2001. – 668 с.
Торокин, А. А. Основы инженерно-технической защиты информации/ А.А. Торокин. - М.: Ось-89, 1995.
Хоффман, Л. Д. Современные методы защиты информации / Л.Д. Хоффман; под ред. В.А. Герасименко.
– М.: Сов. радио, 1980. – 264 с.
Материал поступил в редколлегию 11.12.07.
66
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
УДК 532.529
А.В.Лагерев, Э.А.Лагерева
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ КИНЕМАТИКИ И ОСАЖДЕНИЯ
ВЛАГИ ИЗ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ МНОГОФАЗНЫХ ПОТОКОВ В ЭЛЕМЕНТАХ
ПАРОВЫХ ЭНЕРГОУСТАНОВОК
Разработаны газодинамические модели кинематики и первичного осаждения полидисперсной капельной влаги из пространственных многофазных потоков теплоносителя в характерных конструктивных
элементах парового тракта энергоустановок.
Для конструктивных элементов парового тракта паровых энергоустановок различных типов (паровых турбин тепловых, конденсационных, атомных и геотермальных электростанций, паровых приводных турбин, паровых турбин парогазовых установок и др.)
характерно наличие пространственных закрученных многофазных потоков теплоносителя,
содержащих газовую, жидкую (в виде капель полидисперсного состава) и твердую (в виде
частиц нерастворимых включений) фазы [1]. При их движении наблюдаются интенсивные
процессы массообмена между пленочной и капельной влагой из-за срывных явлений на
волновой поверхности раздела фаз и трехмерной структуры полей скоростей газовой фазы, включающих развитые вихревые зоны и зоны возвратного течения пара. Учет указанных вторичных процессов существенно влияет на результаты имитационного моделирования движения теплоносителя в натурных элементах парового тракта по сравнению с
традиционными подходами, что обеспечивает высокую степень адекватности проектных
расчетов паровых турбин.
Пространственная, фракционная и режимная дискретизация пространственных закрученных многофазных потоков теплоносителя и поверхности конструктивных элементов парового тракта энергоустановок. Пространственная дискретизация
многофазного потока теплоносителя заключается в том, что паровая и капельная фазы на
входе в характерный конструктивный элемент парового тракта энергоустановки разделяются на N частей в зависимости от места их прохождения через выходное сечение подводящего патрубка. Для этого выполняется регулярное разбиение выходного сечения на
N =n1 n 2 подобластей S i j площадью f i j , характеризующихся центральной точкой M i j и
четырьмя угловыми - M i(1j ) , ..., M i(j4) (рис. 1).
В случае патрубка прямоугольного поперечного сечения (рис. 1а) подобласть S i j
также является прямоугольной, причем ni - число рядов S i j по ширине патрубка, а n j число слоев S i j по его высоте. Координаты центральных точек M i j в цилиндрической
системе координат rϕ z , связанной с конструктивным элементом:
r ( M i j ) = Rs − (i − 0,5) x p / ni ; ϕ ( M i j ) = 0 ; z ( M i j ) = z н + ( j − 0,5)t p / n j .
В случае патрубка кругового поперечного сечения (рис. 1б) подобласть S i j является кольцевым сегментом, причем ni - число рядов S i j в радиальном направлении, а n j число слоев S i j в окружном направлении. Координаты центральных точек M i j в цилиндрической системе координат rϕ z , связанной с конструктивным элементом:
tp
2( j − 0,5)π
r ( M i j ) = rp − (i − 0,5)rp / ni ; ϕ ( M i j ) = 0 ; z ( M i j ) = rp − ( j − 0,5) sin
.
nj
nj
67
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
Z
αv
а)
t
Tijν
(2)
Nijν
xp
(3)
Nijν
Mij
(1)
Nijν
O
O
(4)
C'
Mij
ϕ
tp
Nijν
x
S1
2R
S
а)
б)
ζ
2
Tijν
,ζ
3
z
03
Mij
(4)
Nijν
(3)
Nijν
S3
2rp
r
ϕ
01
ζ1
(2)
Nijν
ξ3
Γ23
S2
ξ2
Γ12
0
Sij
C'
S1
б)
ξ1
Mij
x
Рис. 1. Пространственная дискретизация характерных конструктивных элементов
парового тракта энергоустановок: а - циклонный элемент; б - тройник
С уменьшением дискретности разделения потока расчетные величины расходных
параметров осаждающейся влаги стремятся к установившимся значениям. Как показыва68
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
ют предварительные расчеты [2], при n1 ≥ 3 и n2 ≥ 3 изменение коэффициента первичного осаждения влаги, связанное с различной дискретностью представления процесса, оказывается практически незначимым.
Для многофазных (парокапельных) потоков, формирующихся в проточной части
энергоустановок, экспериментальные исследования [1] показывают, что наилучшим приближением для описания распределения нормированной массы капель по размерам
m(rk )/m(rk ) является функция Гаусса
m(rk )/m(rk ) = exp[−π (rk / rk −1) 2 ],
а распределения числа капель по размерам n(rk ) - функция
n(rk )=
3M k
4π ρ ′rk3
exp[−π (rk / rk −1) 2 ]
rk , max
,
∫ exp[−π (rk / rk −1) ]d r
2
0
где rk , rk ,max - модальный и максимальный радиусы капель потока в целом; ρ ′ - плотность
капли; M k - масса капель.
Исходя из нормального закона распределения влаги во всем объеме теплоносителя,
вида и свойства суперпозиции данного типа статистических распределений, распределение массы капельной влаги по размерам в i j − й части потока также можно считать нормальным. При этом модальный радиус капель связан с максимальным ( rmax,i j ), подсчитанным по критическому числу Вебера с учетом процессов коагуляции и дробления, соотношением
ri j =0,5 rmax, i j .
Фракционная дискретизация многофазного потока теплоносителя заключается в
том, что капельный поток каждой i j − й части, имеющий полидисперсную структуру с
диапазоном радиусов капель rk ∈(0 ; rmax,i j ] , разделяется на K f фракций путем равномерного разбиения всего диапазона размеров на интервалы ∆ri j =rmax, i j / K f . Составляющее
ν − ю фракцию множество полидисперсных капель rk ∈((ν − 1) ∆ri j ; ν ∆ ri j ] заменяется ni jν
монодисперсными каплями среднефракционного радиуса ri jν =(ν − 0,5)∆ ri j , исходя из условия неизменности величины массового расхода фракционной влаги
g ′i jν = ρ yinp ( M i j ) Cinp ( M i j ) f i j
ri jν + ∆ r i j / 2
∫
{exp[−π (2rk / rmax , i j − 1) 2 ]d rk } ×
ri jν − ∆ri j / 2
×(
rmax, ij
−1
2
3
∫ exp[−π (2rk / rmax, i j − 1) ]d rk ) = 4π ρ ′n i jν ri jν / 3 ,
0
где ρ - плотность теплоносителя (газовой фазы); Cinp , yinp - эпюры распределения скорости и расходной массовой степени влажности теплоносителя в выходном сечении подводящего патрубка.
Режимная дискретизация многофазного потока теплоносителя заключается в том,
что пространство возможного изменения во время эксплуатации энергоустановки
m -мерного множества газодинамических параметров теплоносителя (скорости, расхода,
давления среды и т.д.) представляется совокупностью m -мерных гиперкубов. Они образовываются разбиением диапазона каждого из указанных параметров zν (ν = 1 ,  , m) на
интервалы постоянной ширины ∆ zν . В пределах каждого l q...t -го гиперкуба (l = 1 ,  , k1;
69
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
q = 1 ,  , k 2 ;  ; t = 1 ,  , k m ) фиксируется опорный режим Rlq...t . Соответствующее ему
сочетание параметров
z1 = z1 l = z1, min + (l − 0,5)∆ z1 ;
z2 = z2 q = z2, min + (q − 0,5)∆ z2 ;
...........................
zm = zm t = zm, min + (t − 0,5)∆ zm
считается присущим всем промежуточным режимам с сочетанием параметров, принадлежащим пространству гиперкуба:
z1, min + (l − 1)∆ z1 ≤ z1 l ≤ z1, min + l ∆ z1 ;
z2, min + ( q − 1)∆ z2 ≤ z2 q ≤ z2, min + q∆ z2;
. ..... ..... ..... ..... ..... ..... ..... .....
zm, min + (t − 1)∆ zm ≤ zm t ≤ zm, min + t ∆ zm ,
где k j = ( z j , m − z j , min )∆ z j - число интервалов дискретизации диапазона возможных значений параметра z j .
Для множества режимов Rlq...t образуется массив [R] скалярных величин. Каждый
элемент rlq...t этого массива представляет собой относительную долю длительности работы энергоустановки на соответствующем режиме 0 ≤ rlq...t ≤ 1 , причем
∑ ∑ ∑ rl q ...t = 1 .
l
q
t
Пространственная дискретизация поверхности
конструктивных элементов парового тракта энергоустановок заключается в представлении расчетной области
S (возможной зоны осаждения и последующего движения пленки жидкости) двумерным множеством микроплощадок размером ∆ζ × ∆ξ . В общем случае расчетная
область является многосвязной пространственной поверхностью S = S1∩ S 2 ∩ ... ∩ S n и состоит из n подобластей Sη , отличающихся своей конфигурацией (рис. 1б).
Границы между соседними подобластями Sη и Sν
ζν
ζη
ϕ
Nη
Sη
T
Гην
Sν
Oν
αx
Oη
αz
αy
O
K1
ξη
ξν
x
O
y
z
Рис. 2. Геометрическое представление расчетной области на поверхности конструкции
(K1 K2 - продольная ось)
представляют собой пространственные кривые Γην и
являются геометрическим местом точек сопряжения их поверхностей. В каждой подобласти вводится собственная система поверхностных ортогональных координат ξ 0 ζ . Расположение осей целесообразно ориентировать в соответствии с характерными размерами
конкретного конструктивного элемента.
В глобальной пространственной системе координат x y z , связанной с конструктивным элементом, конфигурация поверхности η -й подобласти характеризуется системой
трех параметрических уравнений вида (рис. 2)
x = x(ξη , ζ η ) ; y = y(ξη , ζ η ) ; z = z(ξη , ζ η ) .
В произвольной точке M 0 ( x0 , y0 , z0 ) подобласти Sη уравнение касательной плоскости Т ( М 0 ) имеет вид
a( x − x0 ) + b( y − y0 ) + c( z − z0 ) = 0,

а уравнение нормали Nη в параметрической форме задается системой уравнений
x − x0 = a t ; y − y 0 = b t ; z − z 0 = c t ,
70
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
где
∂ y 


 ∂ξ  0
a=
∂ y


 ∂ ζ 0
∂ z 
 
 ∂ξ  0
; b=
∂z


 ∂ ζ 0
∂ z 
 
 ∂ξ  0
∂z


 ∂ ζ 0
∂ x


 ∂ξ  0
; c=
 ∂x 


 ∂ ζ 0
 ∂x 
 
 ∂ξ  0
 ∂x 


 ∂ζ  0
∂ y 


 ∂ξ  0
.
∂ y


 ∂ ζ 0
Угол между нормалью к поверхности Sη и направлением движения капли:
- при известных проекциях её скорости C x , C y , C z на оси глобальной системы координат


aC x + bC y + cC z
π
ϕ = − arcsin  2 2 2 0,5 2
 ,
2
2 0,5
2
 (a + b + c ) (C x + C y + C z ) 
- при известных координатах траектории движения частицы (при численном интегрировании уравнения ее движения)


a( xi − xi −1 ) + b( yi − yi −1 ) + c( z i − z i −1 )
π
ϕ = − arcsin 
,
2
2
2
2
2
2
2
 a + b + c ( xi − xi −1 ) + ( yi − yi −1 ) + ( z i − z i −1 ) 
где xi , yi , zi - координаты точки соударения частицы эродента с поверхностью конструкции на i -м шаге интегрирования.
Множество микроплощадок поверхности конструктивных элементов проточной
части энергоустановок S i j образуется системой координатных линий
ξi = ξi −1 + ∆ξi = const и ζ i = ζ j −1 + ∆ζ j = const
внутри каждой из расчетных подобластей поверхности. Оно включает ni n j микроплощадок Si j . В центре каждой микроплощадки S i j фиксируется расчетная точка M i j . Поверхностные координаты расчетных точек:
i −1
ξ i j = ∑ ∆ξ k + ∆ξ i / 2 ;
k =1
j −1
ζ i j = ∑ ∆ζ k + ∆ζ j / 2.
k =1
Глобальные координаты xi j , yi j , zi j в системе xyz, связанной с конструктивным
элементом, определяются по известным координатам ξ i j и ζ i j с помощью соотношений
дифференциальной геометрии [3].
Газодинамическая модель кинематики капельной влаги. Анализ кинематики и
первичного осаждения поступающей в конструктивный элемент влаги проводится на основе индивидуальных расчетов кинематики и осаждения всех NK f групп капель, сформированных в результате пространственной и фракционной дискретизации потока. Представление о движении капель i jν -й группы дает движение капли среднефракционного радиуса ri jν , прошедшей через центральную точку M i j выходного сечения подводящего
патрубка.
Движение паровой фазы на входе в конструктивный элемент приближенно является одномерным. Скорость пара переменна в пределах поперечного сечения подводящего
патрубка [4], вследствие чего массовый расход теплоносителя через произвольную подобласть S i j поперечного сечения
g i j ≈ ρC ( M i j ) f i j .
71
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
Локальная степень влажности y ( M i j ) в пределах поперечного сечения подводящего патрубка существенно неравномерна. Согласно данным [5] для перепускных ресиверов
большого диаметра влажнопаровых турбин АЭС, примерно 30...50 % влаги концентрируется в пристеночной зоне толщиной менее 5% диаметра поперечного сечения. Вид функции y ( M i j ) учитывает неоднородность заполнения влагой сечения патрубка, возникающую при наличии в подводящем участке патрубка криволинейных участков, ответвлений,
отборов теплоносителя и других местных сопротивлений. Для функции y ( M i j ) справедливы соотношения:
- при подводящем патрубке прямоугольного сечения
xp yp
∫ ∫ y ( x, y ) dx dy = x p y p y 0 ;
0
0
- при подводящем патрубке кругового сечения
rp 2π
2
∫ ∫ y (r ,ϕ )dr dϕ = πrp y0 ,
0 0
где y0 - средняя степень влажности теплоносителя на входе в конструктивный элемент;
x p , t p , rp - ширина, высота и радиус подводящего патрубка.
Таким образом, через подобласть S i j поперечного сечения подводящего патрубка
вовнутрь конструктивного элемента поступает массовый расход капельной влаги
g i′j = y ( M i j ) g i j .
При характерных для энергоустановок параметрах пара движение капель происходит под преобладающим действием сил инерции, тяжести и аэродинамического сопротивления со стороны газовой фазы [1].
При этих условиях в общем виде траектория движения сферической капли радиуса
ri jν в пространственном потоке теплоносителя и изменение ее скорости вдоль траектории
определяются интегрированием векторного уравнения вида

 
 
dC µ′
(1)
= 0,375 C a ri−jν1 ( ρ / ρ ′) C − Ci′jν (C − Ci′jν )
dτ
при начальном условии в точке M i j


C i′ jν = Θ i jν C inp ( M i j ) ,
 
где С , Ci′jν - векторы абсолютной скорости пара и капли радиуса ri jν ; Θ i jν - коэффициент
скольжения капли ri jν ; Ca - коэффициент аэродинамического сопротивления сфериче
ской капли; Cinp - вектор абсолютной скорости пара в выходном сечении подводящего
патрубка.
Применительно к элементам проточного тракта паровых энергоустановок, имеющих различное конструктивное исполнение, векторное уравнение (1) целесообразно преобразовывать в систему уравнений в проекциях векторов скоростей на оси координат, естественных для конкретной конфигурации расчетного элемента.
В частности, для широко распространенных цилиндрических и конических конструктивных элементов с тангенциальным подводом теплоносителя (рис. 1а) уравнение (1) в
проекциях на оси связанной с конструктивным элементом цилиндрической системы координат rϕ z принимает вид:
- при подводящем патрубке прямоугольного сечения
(d C ′r ) i jν / dτ = (C ϕ′ ) i2jν / r − 0,375( ρ / ρ ′) C a C r − (C ′r ) i jν ri−jν1 (C ′r ) i jν − g sin α V sin ϕ ;
72
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
(d C ′z ) i jν / dτ = 0,375 ( ρ / ρ ′) C a C z − (C z′ ) i jν ri−jν1 [G / π ρ R s2 − (C ′z ) i jν ] − g cos α V ;
(d C ′ϕ ) i jν / dτ = −(C ′r ) i jν (C ϕ′ ) i j ν + 0,375 ( ρ / ρ ′) C a Cϕ − (Cϕ′ ) i jν ri −j 1 [r G / ρ t p x p ( R s −
− g sin α V ;
xp
2
) − (Cϕ′ ) ijν ]−
- при подводящем патрубке кругового сечения
(d C ′r ) i jν / dτ = (C ϕ′ ) i2jν / r − 0,375( ρ / ρ ′) C a C r − (C ′r ) i jν ri−jν1 (C ′r ) i jν − g sin α V sin ϕ ;
(d C ′z ) i jν / dτ = 0,375 ( ρ / ρ ′) C a C z − (C z′ ) i jν ri−jν1 [G / π ρ R s2 − (C ′z ) i jν ] − g cos α V ;
(d C ϕ′ ) i jν / dτ = −(C ′r ) i jν (C ϕ′ ) i j ν + 0,375 ( ρ / ρ ′) C a Cϕ − (Cϕ′ ) i jν ri−j1 [rG / πρ rp2 ( Rs − rp ) − (Cϕ′ ) ijν ]−
− g sin α V
при начальных условиях в точке M i j ( x i j , t i j )
(C ′r ) i jν = (C ′z ) i jν = 0 ;
(C ϕ′ ) i jν = Θ i jν C inp ( M i j ) ,
где (Cr′ ) ijν , (C z′ ) ijν , (Cϕ′ ) ijν - проекции на оси системы координат r ϕ z скорости капли ν -й
фракции, прошедшей через Sij ; g - ускорение свободного падения; R s - радиус цилиндрического конструктивного элемента; G - массовый расход пара; α V - угол отклонения
продольной оси конструктивного элемента от вертикали (0 ≤ α V ≤ π ) .
Газодинамическая модель первичного осаждения капельной влаги. При построении эпюры распределения по внутренней поверхности конструктивного элемента
удельного (на единицу площади) массового расхода первично осевшей влаги выполняется
пространственная дискретизация расчетной поверхности (рис. 1), согласно которой непрерывная эпюра q ′(ξ , ζ ) аппроксимируется двумерными сплайн-функциями по множеству её значений
в равномерно расположенных опорных точках
q′nm
L nm (n ∈[1; N ] ; m ∈[1; M ] ) . Для каждой i jν -й группы капель, прошедших через угловые
точки M i(1j) ,..., M i( 4j ) подобласти S i j , интегрированием уравнения движения (1) поочередно определяется положение на расчетной поверхности конструктивного элемента соответствующих им угловых точек N i(1jν) ,..., N i( 4jν) зоны осаждения Ti jν капель размера ri jν . При
условии, что на µ -м шаге интегрирования радиальная координата движущейся капли становится rµ ≥ R s , координаты этих точек в поверхностной системе ξ 0 ζ составляют:
ξ ( N i( kj ) ) = ϕ µ −1 +[(C ϕ′ ) µ −1 /(C ′r ) µ −1 ]( R s − rµ −1 ) ,
ζ ( N i( kj ) ) = z µ −1 +[(C ′z ) µ −1 /(C ′r ) µ −1 ]( R s − rµ −1 ) .
Удельный расход первично осевшей влаги для произвольной точки Lnm есть сумма
расходов всех групп капель, зоны осаждения которых включают эту точку:
q′nm = ∑ ∑ ( g ′i jν / Ti jν ) .
ij
ν
Вычислительный компонент для численных расчетов кинематики и первичного осаждения капельной влаги из пространственных закрученных многофазных
потоков теплоносителя в паровом тракте энергоустановок. Для проведения численных
расчетов по газодинамическим моделям кинематики и первичного осаждения жидкой полидисперсной капельной фазы из пространственных закрученных многофазных потоков
теплоносителя в характерных элементах парового тракта энергоустановок разработано
программное обеспечение в виде самостоятельного вычислительного компонента SIMU-
73
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
LATION_GASODYNAMICS. Минимальные требования к техническому обеспечению
компонента:
- процессор - Pentium-III;
- оперативная память - не менее 256 Mb;
- свободное место на жестком диске – не менее 300 Mb;
- операционная система - Windows 98/2000/XP.
Тексты программ написаны на языке программирования PASCAL и ориентированы
на использование на персональных компьютерах с процессором типа Pentium. Функциональные возможности компонента SIMULATION_GASODYNAMICS позволяют выполнить:
- пространственно-фракционную и режимную дискретизацию пространственных
закрученных многофазных потоков теплоносителя в элементах парового тракта энергоустановок;
- моделирование стационарного движения двухфазного теплоносителя на входе и
внутри конструктивного элемента с определением расходных и кинематических характеристик движения газовой и жидкой фаз теплоносителя;
- моделирование первичного осаждения жидкой фазы на внутренние поверхности
элементов проточной части паровых энергоустановок с построением расходных эпюр;
- вывод результатов расчета на бумажный носитель или формирование файла выходных данных для их дальнейшей обработки.
Результаты численных расчетов. Расчеты выполнялись применительно к сепаратору системы пароподготовки геотермальных энергоустановок с параметрами теплоносителя, характерными для российских геотермальных месторождений (давление - 0,8 МПа,
массовая влажность - 0,8), при расходе пара G = 0,6 кг/с. Данный сепаратор представляет
собой цилиндрический конструктивный элемент радиуса Rs = 0,15 м с тангенциальным
подводом теплоносителя через подводящий патрубок прямоугольного поперечного сечения ( t p = 0,15 м, x p = 0,075 м), расположенный вертикально ( α V =0). Схема пространственной дискретизации потока теплоносителя и поверхности сепаратора соответствует
представленной на рис. 1а.
Расчеты первичного оса- z, м
ждения капельной влаги согласно газодинамической модели
процесса показывают преимуще- 0,15
ственное её осаждение в накло2,0
3,0
ненной под углом (рис. 3)
1,0
2
o
0,10
γ < arctg (t p x p / π Rs ) = 3...7
полосе шириной t p с выражен4,0
ной зоной наибольших удель- 0,05
ных расходов и их максимумом
2
при
0,5 кг/(с·м )
ϕ > arccos (1 − x p / 2 Rs ) .
0,0
57
114
171
ϕ, град
За ее пределами интенРис. 3. Распределение удельного массового расхода осевшей влаги
сивность осаждения резко сни2
по стенке сепаратора (цифры у кривых - q , кг/(с·м )
жается,
поскольку
эпюра
q′(ϕ , z ) формируется за счет наиболее мелкодисперсных капель, составляющих малую
массовую долю общего расхода влаги.
74
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.
1. Филиппов, Г.А. Исследования и расчеты турбин влажного пара / Г.А.Филиппов, О.А.Поваров,
В.В.Пряхин. - М.: Энергия, 1973.- 232 с.
2. Лагерев, А.В. Расчетно-теоретический анализ кинематики влаги в вертикальном циклоне с боковым подводом влажного пара / А.В.Лагерев, Э.А.Лагерева.- Брянск: БИТМ, 1995.- 17 с. - Деп. в ВИНИТИ 17.11.95.
3. Корн, Г. Справочник по математике для научных работников и инженеров / Г.Корн, Т.Корн. - М.: Наука,
1968. - 720 с.
4. Самойлович, Г.С. Гидрогазодинамика / Г.С.Самойлович.- М.: Машиностроение, 1990. – 384 с.
5. Гостев, Д.Г. Гидродинамика двухфазного потока в ресиверах влажнопаровых турбин / Д.Г.Гостев,
А.Н.Хрунич / / Теплоэнергетика. - 1991.- № 8. - С. 60-65.
Материал поступил в редколлегию 29.02.08.
75
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
ЭКОНОМИКА, ОРГАНИЗАЦИЯ И УПРАВЛЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВОМ
УДК 330.341
Е.Н. Скляр, И.О. Зверкович, В.А. Ерохина
УПРАВЛЕНИЕ РАЗВИТИЕМ СОЦИАЛЬНОГО ПОТЕНЦИАЛА
ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
Уточняются сущность и содержание понятия «социальный потенциал промышленного предприятия». Приводятся методические аспекты управления развитием социального потенциала промышленного
предприятия на основе концепции развивающего пространства.
В условиях усиления конкуренции, повышения экономического и производственного рисков обязательным для обеспечения высокой эффективности управления промышленным предприятием является формирование высокого уровня ответственности и профессионализма персонала, его готовности и способности решать самые сложные задачи в
эпоху глобализации. Это вынуждает руководство промышленных предприятий предпринимать меры по повышению эффективности управления на основе изменения приоритетов в социальной и кадровой политике, создавая при этом новые модели и типы управления. Так как усиление стабилизационных процессов в РФ неизбежно ставит проблемы
управления социальным потенциалом промышленных предприятий в ряд приоритетных,
рассмотрение вопросов повышения эффективности управления отечественными промышленными предприятиями на основе развития социального потенциала, как необходимая
составная часть теории и практики управления, имеет важное теоретическое и прикладное
значение.
Как показано на рис. 1, социальный потенциал промышленного предприятия состоит из двух взаимосвязанных компонентов: административного (условия формирования
и развития социального потенциала) и личностного (интеллектуальный, адаптационный,
нравственный, физический, психический и другие потенциалы работника).
Социальный потенциал промышленного предприятия
Административный компонент (условия формирования социального потенциала предприятия)
Личностный компонент
Инновационный потенциал - способность
человека творчески решать те или иные
задачи
Обеспечение промышленной безопасности и охрана труда
Формирование / развитие корпоративной
культуры
Профессиональный потенциал - способность человека качественно выполнять
свою работу
Мотивация персонала
Духовно-нравственный потенциал - наличие ценностей, присущих данной личности
Дополнительные социальные блага и
услуги для работников предприятия
Развитие человеческих ресурсов через
обучающие программы и повышение
квалификации
Интеллектуальный потенциал - наличие
знаний и умение их применять в той или
иной сфере деятельности
Оказание помощи работникам в критических ситуациях
Психофизический потенциал - психофизиологические данные организма человека
Формирование / развитие социальной
инфраструктуры
Рис. 1. Структура социального потенциала предприятия
76
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
Социальный потенциал предприятия нельзя рассматривать лишь как простую совокупность ресурсов и возможностей их применения. Это комбинация ресурсов, обладающая дополнительными преимуществами благодаря эффекту синергизма. В связи с
этим наращивание социального потенциала лежит в плоскости не простого увеличения
его объемных характеристик, а глубокого структурно-компонентного их взаимодополнения, более полного использования каждого из компонентов для повышения эффективности управления.
Концептуальная схема управления развитием социального потенциала промышленного предприятия представлена на рис. 2.
Исследование социального потенциала промышленного
предприятия
- аудит социальной среды и обобщение его результатов в матрице
SWOT-анализа;
- оценка уровня развития и использования социального потенциала;
- разработка концепции развития
социального потенциала
Разработка программы развития
социального потенциала предприятия
- определение цели программы;
- определение структуры и содержания программы;
- определение приоритетности направлений, выбор ведущей подпрограммы, разработка сценариев;
- разработка, корректировка и утверждение программы
Оценка эффективности реализации
программы развития социального
потенциала предприятия
Реализация программы развития социального потенциала
Рис. 2. Концептуальная схема управления развитием социального потенциала промышленного
предприятия
Уровень развития социального потенциала промышленного предприятия выражается интегральным показателем, характеризующим деятельность субъекта управления по
созданию условий и системы взаимодействия, способствующих реализации персоналом
своих знаний, умений и навыков, физических и психических сил, раскрытию богатства
своих способностей на данном предприятии, трансформации этих способностей в реальный фактор эффективности производственной деятельности в соответствии с поставленными целями.
Для оценки переменных, определяющих уровень развития социального потенциала, мы предлагаем использовать метод экспертных оценок. Основными причинами выбора
данного метода стали сложность объекта исследования, неоднородность связей между составляющими элементами системы (как в социальной, так и в производственной сфере),
трудности в количественной характеристике основных показателей развития социального
потенциала.
Установлено, что состав экспертной группы должен быть сформирован по принципу профессиональной деятельности экспертов, которая должна быть тесно связана с машиностроением, социальной сферой промышленности и деятельностью органов государственной власти в этом направлении. Экспертов можно условно разделить на три группы:
представители бизнеса (специалисты и руководители машиностроительных предприятий),
представители органов исполнительной и законодательной власти, ответственные за социальное развитие и развитие промышленности, а также представители общественности
(представители научных учреждений, общественных организаций и др.).
77
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
Уровень развития социального потенциала предприятия предлагается исследовать
при помощи регрессионной модели с использованием метода наименьших квадратов.
Установлено, что обобщённая сводная характеристика анализируемого свойства
объекта (уровень развития социального потенциала) Y определяется набором частных
критериев, задаваемых поддающимися учёту и измерению переменными (X 1…. X n ), при
этом сама характеристика является латентной.
Структура детерминант уровня развития социального потенциала предприятия выглядит следующим образом:
- X 1 - оценка уровня развития трудового потенциала (образование, профессионализм, здоровье, затраты на развитие персонала и др.);
- X 2 - оценка системы стимулирования персонала;
- X 3 - оценка уровня развития корпоративной культуры (социально-бытовые условия труда, социально-трудовые отношения между персоналом и администрацией, наличие
имиджа социально ориентированного предприятия);
- X 4 - оценка выполнения требований в области промышленной безопасности и охраны труда;
- X 5 -оценка уровня инвестиций в социальную инфраструктуру;
- X 6 - оценка уровня социальной защищенности персонала (наличие дополнительных социальных благ и услуг на предприятии, выполнение условий трудового договора).
При помощи данной структуры детерминант был осуществлен мониторинг уровня
развития социального потенциала на ряде машиностроительных предприятий г. Брянска: в
ЗАО «УК «БМЗ», ЗАО «Термотрон-завод», ОАО «Брянский автомобильный завод», ОАО
«Брянский Арсенал» и др.
Экспертное восприятие обобщенной сводной характеристики Y можно представить
как искажённое значение f (X 1…. X n ), причём искажение δ j носит случайный характер. Исследование экспертных балльных оценок сведено к регрессионному анализу с использованием метода наименьших квадратов:
Yijэ = f ( X i ) + δ j ( X i ),


2
 Eδ j ( X i ) ≡ 0, Dδ j ( X i ) = σ ij ,
где σ ij2 характеризует погрешность в оценке j-м экспертом выходного качества i-го объекта.
Оценка уровня развития социального потенциала предприятия выражена в общей
формуле расчёта интегрального показателя:
f(X i ; Ψ i ) = -0,92 + 0,5488 X 1 + 0,011X 2 + 0,125X 3 + 0,105 X 4 + 0,041X 5 + 0,22 X 6 .
Полученные коэффициенты характеризуют степень влияния на сводный интегральный показатель уровня развития социального потенциала выявленных переменных.
С помощью полученной модели можно прогнозировать уровень развития социального потенциала предприятия. Как показали результаты исследования, наибольший уровень развития социального потенциала наблюдался в апреле 2006 г. у ЗАО «Термотрон-завод»
(1,42 балла), самый низкий – у ОАО «Брянский Арсенал (0,82 балла). При этом в мае 2007
г. наблюдается тенденция снижения уровня развития социального потенциала, что, по
мнению экспертов, связано с уменьшением уровня социальной защищенности персонала.
Для определения уровня использования социального потенциала была проведена
оценка скрытых социальных резервов роста эффективности управления машиностроительными предприятиями с использованием методов экспертных оценок, балльных оценок и теории классификации.
Под социальными резервами будем понимать не реализующиеся в данное время,
но имеющиеся в наличии социальные возможности персонала предприятия (способности,
78
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
квалификация, компетентность, корпоративная культура и т.д.) для повышения его активности и эффективности управленческой деятельности.
Выявленные социальные резервы можно классифицировать по пяти направлениям.
Чем выше оценка, поставленная экспертом, тем больше скрытых социальных резервов
имеется на предприятии, тем больше оснований для принятия решения о необходимости
повышения уровня развития и использования социального потенциала.
В табл. 1 представлены усредненные оценки социальных резервов машиностроительных предприятий г. Брянска (1- ЗАО «Термотрон-завод», 2- ЗАО «УК «БМЗ», 3 –
ОАО «Брянский Арсенал»).
Таблица 1
Оценка социальных резервов повышения эффективности управления
машиностроительными предприятиями г. Брянска
Социальные
резервы
Улучшение
системы стимулирования
персонала
Повышение
социальной
защищенности работников
Улучшение
использования трудовых
ресурсов
Результаты реализации
1. Рост производительности труда.
2. Увеличение числа инновационных разработок.
3. Привлечение на предприятие квалифицированных
кадров.
4. Сохранение на предприятии квалифицированных
рабочих кадров.
5. Повышение лояльности персонала к организации
1. Создание имиджа социально-ответственного предприятия.
2. Создание положительного имиджа предприятия- работодателя.
3. Повышение психофизического потенциала персонала, ведущее к снижению потерь рабочего времени изза болезни и т.д.
1. Снижение текучести персонала.
Средняя оценка по
предприятиям, баллы
Максимальная
средняя
оценка,
баллы
1
2
3
9,3
21
17,5
25
9,4
11,5
10,2
15
11
23,2
16
25
7,3
14,6
13,4
20
2. Совершенствование структуры персонала.
3. Более полное использование квалификации персонала.
4. Повышение профессионально-квалификационного и
интеллектуального потенциалов персонала.
5. Повышение уровня трудовой дисциплины
Повышение
уровня корпоративной
культуры
1. Улучшение информационного обмена внутри предприятия.
2. Улучшение социально-трудовых отношений между
администрацией и персоналом.
3. Улучшение социально-психологического климата в
коллективе.
4. Улучшение социально-бытовых условий труда
Совершенствование политики
в области охраны труда и
промышленной
безопасности
1. Снижение уровня травматизма и количества несчастных случаев на производстве, профессиональных заболеваний.
2. Улучшение условий труда.
3. Снижение потерь рабочего времени из-за болезни
в следствие вредных условий труда.
4. Повышение уровня экологической безопасности
Итого
Среднее значение
14,3
51,3
79
18
88,3
79,55
16,5
73,6
20
105
-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
В процессе исследования выяснено, что практически на всех исследуемых машиностроительных предприятиях г. Брянска существуют социальные резервы повышения
эффективности управления. Так, ЗАО «УК «БМЗ» имеет самый высокий уровень социальных резервов среди исследуемых предприятий резервы повышения уровня использования трудовых ресурсов – 23,2 балла; резервы совершенствования системы стимулирования персонала – 21 балл; резервы повышения уровня корпоративной культуры – 14,6
балла. Средняя оценка использования социального потенциала ЗАО «УК «БМЗ» – 88,3
балла.
Установлено, что чем больше величина социальных резервов на предприятии, тем
ниже уровень использования социального потенциала. В соответствии со средней оценкой
выявленных социальных резервов машиностроительных предприятий г. Брянска рекомендуется отнести исследуемые предприятия к одной из следующих групп:
- 0-55 баллов - низкий уровень социального резерва, высокий уровень использования социального потенциала;
- 56-105 баллов – высокий уровень социального резерва повышения эффективности
управления, низкий уровень использования социального потенциала.
Результаты оценки уровня использования и развития социального потенциала машиностроительных предприятий г. Брянска позволили дифференцировать их по используемым моделям управления (рис. 3).
ЗАО «УК «БМЗ»
Уровень использования социального потенциала
низкий
высокий
низкий
Уровень развития
социального потенциала
Модель А
ОАО «Ирмаш»
высокий
Модель В
Модель Б
Модель Г
ОАО «БАЗ»
ОАО «Брянский
Арсенал»
ЗАО «Термотронзавод»
Рис. 3. Матричная модель управления социальным потенциалом промышленного предприятия
Каждая из полученных моделей имеет свои особенности с точки зрения управленческих механизмов и поведения персонала (табл. 2).
Для реализации программы развития социального потенциала промышленного
предприятия предлагается использовать программно-целевой подход, обеспечивающий
тесное сотрудничество специалистов различных подразделений.
Программа развития представляет собой совокупность мероприятий, определяющих порядок и сроки осуществления изменений, направленных на создание условий для
использования выявленных социальных резервов. Поскольку программа развития охватывает не одну узкую сферу, а практически все функциональные области деятельности машиностроительного предприятия (производство, маркетинг, управление персоналом, финансы, социальную сферу предприятия и т.д.), развитие социального потенциала носит
комплексный характер.
Программу развития социального потенциала предприятия предлагается разрабатывать на основе согласованной со всеми заинтересованными сторонами (общественными
80
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
организациями предпринимателей, ведущими учеными-экономистами, государственными
органами и т.п.) концепции развития социального потенциала общества.
Таблица 2
Характеристика моделей управления социальным потенциалом предприятий
Модель
А
Б
В
Г
Характеристика
Типична для большинства российских машиностроительных предприятий, на которых
отсутствует положительная динамика в развитии практически всех областей управления. При этом наблюдается низкая производительность труда, социальное иждивенчество персонала и т.д.
Свойственна предприятиям, персонал которых «работает напряженно, но не эффективно», т.е. наблюдается низкий уровень механизации производственных процессов, случаи нарушения трудового законодательства,
низкий уровень заработной платы и др.
Характерна для предприятий, работающих
эффективно в основном за счет благоприятной рыночной конъюнктуры, выполнения
госзаказа, монопольного положения на рынке и др. На данный момент у предприятия
хватает средств, чтобы не заботиться об эффективности управления
Характерна для предприятий с сильным менеджментом и оптимальным подходом к использованию социального потенциала
Направления совершенствования
Кардинальное изменение менеджмента и
целевых установок развития, изменение приоритетов в социальных и кадровых программах в пользу последних
Рекомендуется сделать упор на повышение
эффективности управления предприятием.
Приоритетными элементами программы развития социального потенциала будут развитие персонала, совершенствование системы
мотивации, улучшение социально–бытовых
условий труда и политики в области охраны
труда
Рекомендуется реализовать программу развития социального потенциала, приоритетными направлениями которой будут инвестирование в развитие персонала и создание
условий для профессионального роста, развитие социальной инфраструктуры, изменение системы мотивации
К данной модели должны стремиться отечественные машиностроительные предприятия
Необходимо учесть также важную роль государственной политики в вопросах развития социального потенциала промышленного предприятия. Ведь именно от нее зависит
становление практически всех элементов механизма его развития. При этом простое копирование зарубежного опыта представляется сомнительным. Рекомендуется разработать
и осуществить комплексную государственную программу поддержки и развития социального потенциала промышленных предприятий.
Следует отметить, что в анализируемом виде управленческой практики заложен
большой потенциал, реализовать который можно только при создании эффективной системы управления развитием социального потенциала предприятия. Такая система управления должна получить приоритет по сравнению с другими (финансовыми, материальными, информационными), поскольку она имеет вполне конкретный объект управления, который по своей важности для предприятия сферы промышленности является одним из определяющих.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Корпоративная социальная ответственность в современной России: теория и практика// Аналитический
вестник. - 2005. – № 26. - 75 с.
2. Корпоративная социальная ответственность: общественные ожидания / под ред. С.Е. Литовченко, М.И.
Корсакова. - М.: Ассоциация менеджеров, 2003.- 100 с.
3. Социальная ответственность малого предпринимательства / Е. Н. Борисенко.- М.:КЛИСТАР, 2002.- 93с.
Материал поступил в редколлегию 11.10.07.
81
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
Sklyar E. N., Zverkovich I. O.
Essence and maintenance of concept «Social potential of industrial enterprise», his intercommunication, is specified with conception of «corporate social responsibility. Methodical aspects over of management development of social potential of industrial enterprise are brought on
the basis of conception of developing space.
Сведения об авторах:
соискатель кафедры "Экономика и менеджмент" Зверкович Игорь Олегович
Доцент кафедры «Экономика и менеджмент» Скляр Е.Н.
82
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
УДК 330.341
Д.В. Ерохин, Е. А. Ларичева
СПОСОБНОСТЬ К ИННОВАЦИЯМ НА РАЗНЫХ ЭТАПАХ ЖИЗНЕННОГО
ЦИКЛА ПРЕДПРИЯТИЯ
Анализируются инновационные стратегии предприятия на различных этапах его жизненного цикла.
В современных условиях деятельность любого предприятия протекает в динамично
меняющейся внешней среде. Поэтому руководству следует быть постоянно начеку, ловя
сигналы изменения ситуации на рынке. Б. Гейтс писал: «Если в восьмидесятые годы всё
решало качество, а в девяностые – реинжиниринг бизнеса, то ключевая концепция нынешнего десятилетия – «скорость». Здесь и скорость изменения характера бизнеса, здесь
и вопросы оперативного управления бизнес-процессами, здесь и динамика изменения образа жизни потребителей и их запросов под влиянием более доступной информации».
Темп изменения внешней среды постоянно нарастает, что требует разработки и реализации инновационной стратегии.
В связи с этим предлагается сформулировать понятие инновационной стратегии
следующим образом: инновационная стратегия представляет собой оценку будущего состояния рынка и новых технологий, которая стимулирует и сосредоточивает работников
предприятия, направляет их творческий потенциал на позитивные преобразования компании.
Степень реализации стратегии достижения конкурентоспособности выпускаемой
продукции во многом определяется этапом жизненного цикла фирмы [1]. Каждый из этапов соответствует определённому состоянию социально-экономической системы. Эти
этапы определяют и тип организации фирмы. В связи с этим рассматриваются четыре типа компаний (или стратегий) [1 - 4]: эксплеренты, патиенты, виоленты, коммутанты. Каждый из этапов имеет свои особенности. Если эксплерентный этап соответствует зарождению фирмы в рыночной экономической среде, формированию её первоначальной
структуры; то патиентный - стадии роста фирмы; виолентный – её зрелости; а коммутантный – стадии упадка, старения, когда наиболее значимые параметры жизнедеятельности значительно ухудшаются, а развитие, понимаемое как дальнейшее совершенствование, теряет смысл. Выделяют ещё пятый этап, называемый леталентным, но он характеризуется деструктуризацией фирмы, прекращением её существования в прежнем виде, следовательно, ни о каких инновациях на этом этапе не может быть и речи. Таким образом,
только на четырёх этапах развития фирмы способны к инновационным преобразованиям.
Соответственно на каждом этапе фирмы будут придерживаться различных стратегий. Так,
фирма-эксплерент будет концентрировать своё внимание на быстром и эффективном захвате рынка с уникальным продуктом, скорее всего не имеющим близких аналогов в регионе. Подробней основные характеристики организаций в зависимости от этапа их циклического развития, их преимущества с точки зрения инновационного развития, а также
возможные причины и последствия кризисов представлены в табл. 1.
Следуя практике инновационного менеджмента и антикризисного управления, и
используя достижения современной маркетинговой мысли, можно предложить для этих
фирм стратегию продвижения на рынок инновационных продуктов в соответствии с правилами ведения маркетинговой войны – войны за покупателя, предложенной Эл. Райсом и
Дж. Траутом [6] (табл. 2).
82
Освоение определённого сегмента рынка с полным его насыщением. Наличие специиалистов, заинтересованных в
совершенствовании
системы
производства и сбыта. Стабильность в деятельности фирмы. Возможность получения
прибылей
Наличие новых изделий (товаров, услуг), проверен-ных
рынком.
Наличие специалистов, заинтересованных в завоевании рынка.
Наличие необходимых инвестиций.
Перспективы производства и
сбыта продукции
Наличие оригинальной идеи,
проверенной на предмет практической необходимости.
Наличие специалистов (инноваторов), заинтересованных в
реализации идеи.
Перспективы производства и
сбыта продукции, полученной
на основе данной идеи
Действуют в сфере крупного,
стандартного производства. Это
фирмы с силовой стратегией,
работающие, как правило, в области большого бизнеса. Характеризуются высоким уровнем
освоения технологий, массовым
выпуском продукции, способны
к организации венчурых фирм
для вынесения рискованных исследований вовне
Фирмы, вставшие на путь
узкой специализации для ограничения круга потребителей, нишевые. Товары дорогие,
высококачественные,
ориентированные на тех, кого не устраивает обычная
продукция
Связаны с созданием новых
или радикальным преобразованием старых сегментов
рынка. Подлинные инноваторы, чаще венчурные фирмы,
находящиеся под прикрытием
других, более крупных и устойчивых фирм
Виоленты
Патиенты
Эксплеренты
Коммутанты
Таблица 1
Распад интернациональной компании на ряд национальных фирм.
Наличие желания у специалистов сохранить свой
коллектив, несмотря на
старение организации.
Отсутствие у конкурентов
желания поглотить фирму
Средний и малый бизнес
в локальных масштабах.
Удовлетворяют незначительные по объёму, а нередко
и
кратковременные нужды конкретного клиента, т. е. происходит индивидуализация
услуги
Типы организаций в зависимости от этапа циклического развития фирмы
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
Характеристика
Условия создания
83
Возможность кризиса почти незаметна, так как фирме в основном угрожают внешние причины, внешние циклы развития
экономики, полити-ческие причины.
Но внутренняя вероятность кризиса тоже существенна (в основном из-за принятия неверных инновационных и финансовых решений)
Мобильность и гибкость перехода к инновациям, особенно в
начале существования фирмы
данного типа. Изменение научной направленности в ходе
жизнедеятельности
фирмы.
Творческая атмосфера в коллективе.
Интеллектуальный продукт значителен (мало- и реднесерийное
производство)
Мобильность и гибкость перехода к радикальным новациям. Высокая мобильность кадров в освоении новых видов деятельности.
Четкая специализация научной направленности. Творческая атмосфера в коллективе.
Интеллектуальный продукт
имеет большую значимость
(единичное и мелкосерийное производство)
Утрачивается динамизм, развивается «неповоротливость»
(слишком большой размер,
гипертрофированная бюрократическая структура, омертвление значительной части
капитала в утративших перспективу производствах).
Также причиной кризиса может
послужить
инновационная успокоенность менеджеров
Единство научных и производственных процессов, консерватизм в нововведениях. В
основном сосредоточенность
на улучшающих инновациях
(массовое,
крупносерийное
производство)
Виоленты
Несвоевременное принятие решений о постановке
продукции
на
производство, степени технологической освоенности изделий,
целесообразных
изменениях в продукции
согласно требованиям специфических потребителей
Малодинамичные научные
структуры заняты чаще
имитацией новинок и продвижением их к населению, оказанием новых видов услуг после появления
новой про-дукции и новых
тех-нологий (единичное и
мелкосерийное производство; гибкий, индивидуальный подход)
Коммутанты
Преимущества
84
Кризис
вероятен
ввиду
ошибок в исследованиях либо чрезмерной убыточности и безрезультатности
исследований
Патиенты
Эксплеренты
Продолжение табл. 1
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
Возможные причины кризиса
Патиенты
Поскольку они являются
как бы переходной формой между эксплерентами
(мелкие патиенты) и виолентами (крупные патиенты), то оказываемое на
регион воздействие сравнимо с воздействием и
эксплерентов, и виолентов (в зависимости от
размера предприятий)
Эксплеренты
Незначительно влияют на общую рыночную систему в стране (регионе), поскольку эти
фирмы малочисленны по персоналу,
занимают
незначительную долю рынка, а их
персонал психологически готов
к неудаче. Деятельность фирм
может представлять экологическую угрозу для региона.
Государство должно поддерживать их, поскольку основная
доля инноваций может быть
осуществлена, внедрена впервые на рынок исключительно за
счёт этих фирм
Благодаря своим размерам
оказывают значительное
воздействие на рыночную
ситуацию. Банкротство /
распад может повлечь тяжелые экономические, социальные,
политические
последствия как в регионе
расположения фирмы, так
и в масштабах страны. Такие фирмы остро нуждаются в антикри-зисном
управлении
Виоленты
Сами коммутанты уже чаще
всего находятся в кризисном
положении, ведь распад
виолентов на мелкие фирмы-коммутанты – это уже
кризис.
Кризис
коммутантов чреват для региона
экологической угрозой, а
также социальной нестабильностью
Коммутанты
Окончание табл. 1
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
Возможные последствия кризисов
для региона, где расположены предприятия
85
Патиенты
Наступательная война
Такой тип войны могут использовать не лидеры, но
очень сильные компании, т.е.
патиенты (крайне агрессивные
в своих действиях и не обращающие внимания на внешнюю среду). У них есть достаточно большие ресурсы для
атаки на лидера. Но атаковать
нужно хитро - «в слабое место
в силе лидера», ведь любое
преимущество лидера обязательно содержит в себе какието минусы. На этих минусах и
нужно
скон-центрироваться
конкурентам. Обязательным
условием яв-ляется возможность проводить столь же
масштабные, что и у лидера,
рекламные кампании - иначе
ничего не получится
Эксплеренты
Фланговая война
Компания расширяет рынок новым продуктом и
прочно закрепляет этот
сегмент за собой раньше,
чем на него выйдут конкуренты. При ведении фланговой войны ни в коем
случае
нельзя
использовать пробный мааркетинг, нужно все повоенному секретно готовить, копить деньги (потому что создавать категорию при отсутствии
средств на закрепление не
имеет смысла)
Оборонительная война
Если компания добилась лидирующего положения, то это
значит, что у нее есть хорошее
конкурентное преимущество
(уникальные характеристики
товара), потребители об этом
знают. Плюс ко всему само
лидерство усиливает позицию
компании. Ведь у каждого из
нас существуют определенные
иллюзии восприятия: большинство не может ошибаться,
лидер всегда лучший и т.д.
Задача лидера - увеличить или
хотя бы удержать долю рынка.
Этого можно достигнуть постоянным улучшением своего
товара, копированием удачных идей конкурентов, расширением рынка
Виоленты
Выбор типа маркетинговой войны
Партизанская война
Компании, ведущие такую войну, должны искать не-большой
сегмент, который не интересен
крупным компа-ниям, и работать в нем. Сегмент можно найти по разным признакам: географическим (маленькие местные компании), демографическим. Можно создать уникальный продукт для небольшой целевой аудитории. Преимуществом является то, что маленькая
компания очень мобильна, подстраивается под изменяющиеся
условия. «Партиизан» также
очень хорошо знает своего клиента и может удовлетворять его
потребности лучше других
Коммутанты
Таблица 2
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
86
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
Результат применения к перечисленным типам фирм корпоративных (эталонных,
базисных) стратегий [5], отражающих четыре различных подхода к росту фирмы и связанных с изменением одного или нескольких элементов (продукт, рынок, отрасль, положение фирмы внутри отрасли, технология), представлен в табл. 3.
Таблица 3
Виды эталонных стратегий, используемых фирмами различных типов
Стратегия
Захват рынка
Развитие рынка
Развитие продукта
Прямая интеграция
Обратная интеграция
Горизонтальная интеграция
Эксплеренты
Патиенты
Стратегии концентрированного роста
!
!
!
!
!
Стратегии интегрированного роста
Стратегии диверсифицированного роста
Концентрическая (центрированная) диверсификация
Горизонтальная диверсификация
!
Конгломератная диверсификация
Стратегии сокращения
Сокращение расходов
!
Ликвидация
!
!
Виоленты
Коммутанты
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
Однако использование только одного типа маркетинговой войны допустимо лишь в
том случае, если предприятие выпускает продукцию, сходную по занимаемым позициям
на рынке (малая/крупная доля на рынке). В противном случае для каждого вида продукции следует выбирать свою маркетинговую стратегию.
Таким образом, на основе результатов исследований можно сделать следующие
выводы:
1. Фирмы всех типов нуждаются в поддержке государства и использовании антикризисных мер для управления ими, поскольку в случае краха могут нанести ущерб региону.
2. Развитие фирм всех типов возможно за счёт продуманной инновационной и социальной политики руководства.
3. Успех инновационной продукции зависит от правильного выбора как корпоративной, так и маркетинговой стратегии.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Антикризисное управление: учебник / под ред. Э.М. Короткова. - М.: ИНФРА-М, 2002. - 432 с.
2. Юданов, А.Ю. Конкуренция: теория и практика: учеб. пособие / А.Ю. Юданов. - 3-е изд., перераб. и доп.
– М.: Тандем, 2000. – 304 с.
3. Фатхуддинов, Р.А. Инновационный менеджмент / Р.А. Фатхуддинов. - М.: Бизнес-школа «Интел-синтез»,
1998. - 600 с.
4. Чумаченко, Б. Некоторые аспекты формирования рыночной инфраструктуры трансфера технологий/ Б.
Чумаченко, К. Лавров. - http://vasilievaa.narod.ru/ptpu/13_3_03.htm
5. Виханский, О.С. Менеджмент: учебник / О.С. Виханский, А.И. Наумов. – М.: Гардарики, 2002. – 528 с.
6. Райс, Эл. Маркетинговые войны / Эл. Райс, Дж. Траут. - СПб.: Питер, 2000. - 256с.
Материал поступил в редколлегию 12.03.07.
87
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
Erokhin D.V., Laricheva E.A. About ability to innovations at different stages of life cycle of
the enterprise. This article is devoted to the analysis of innovative strategies of the enterprise at
various stages of its life cycle
88
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
УДК 338
Е. Г. Рыжкова
АНАЛИЗ СОБЫТИЙ ПОСЛЕ ОТЧЕТНОЙ ДАТЫ В ХОДЕ АУДИТА
КОММЕРЧЕСКИХ ОРГАНИЗАЦИЙ
Рассмотрены аспекты работы аудитора, связанные с анализом событий после отчетной даты, произошедших в коммерческих организациях, их влияние на финансовую (бухгалтерскую) отчетность предприятий. Особое внимание уделено действующей классификации таких событий, методам их отражения в учете
и оценке последствий для организации.
Все коммерческие организации при составлении годовой бухгалтерской отчетности
должны отражать в ней события, которые произошли или должны произойти после отчетной даты до момента представления годовой бухгалтерской отчетности по установленным
адресам. Раскрытие событий после отчетной даты делает информацию, содержащуюся в
бухгалтерской отчетности, более актуальной.
Отчетной датой считается последний день отчетного периода. При составлении годовой бухгалтерской отчетности отчетным периодом является календарный год с 1 января
по 31 декабря включительно (п. 1 ст. 14 Федерального закона от 21.11.1996 № 129-ФЗ «О
бухгалтерском учете»). В соответствии с п. 2 ст. 15 данного закона квартальная бухгалтерская отчетность представляется в течение 30 дней после окончания квартала, а годовая
- в течение 90 дней после окончания года, если иное не предусмотрено законодательством
РФ. Годовая бухгалтерская отчетность должна быть утверждена в порядке, установленном
учредительными документами организации, в пределах названных сроков.
При этом, согласно п. 1 ст. 47 Федерального закона от 26.12.1995 № 208-ФЗ «Об акционерных обществах», годовая бухгалтерская отчетность утверждается на общем собрании акционеров, которое должно быть проведено не ранее чем через два месяца и не
позднее чем через шесть месяцев после окончания финансового года общества. Таким образом, между отчетной датой (окончанием финансового года) и датой утверждения бухгалтерской отчетности может существовать временной разрыв, составляющий от двух до
шести месяцев. Именно в этот период могут произойти события, информация о которых
представляет интерес для пользователей бухгалтерской отчетности.
В соответствии с п. 3 Положения по бухгалтерскому учету (ПБУ) 7/98 «События после отчетной даты», утвержденного приказом Минфина России от 25.11.1998 № 56н, под
событием после отчетной даты понимается «факт хозяйственной деятельности, который
оказал или может оказать влияние на финансовое состояние, движение денежных средств
или результаты деятельности организации и который имел место в период между отчетной датой и датой подписания бухгалтерской отчетности за отчетный год. Событием после отчетной даты признается также объявление годовых дивидендов по результатам деятельности акционерного общества за отчетный год».
Аудитору следует принимать во внимание влияние на финансовую (бухгалтерскую)
отчетность и аудиторское заключение событий, произошедших после отчетной даты, как
благоприятных, так и неблагоприятных. Финансовая (бухгалтерская) отчетность коммерческой организации должна отражать следующие события, происходящие после окончания отчетного периода:
- события, подтверждающие существовавшие на отчетную дату хозяйственные условия, в которых аудируемое лицо вело свою деятельность;
- события, свидетельствующие о возникших после отчетной даты хозяйственных условиях, в которых аудируемое лицо вело свою деятельность.
События первой группы только подтверждают те условия хозяйственной деятельности организации, которые уже существовали на дату составления бухгалтерской отчетно88
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
сти. Они предполагают, что в январе - марте следующего года была получена информация, которая должна быть отражена в бухгалтерской отчетности.
События после отчетной даты
Виды событий после отчетной даты
События, которые
свидетельствуют о
положении, существовавшем на дату
составления бухгалтерской отчетности
Таблица 1
Примеры
Дебитор организации, по которому на отчетную дату уже осуществлялась процедура банкротства, объявлен банкротом
После отчетной даты проведена оценка стоимости активов организации. Она показала устойчивое и существенное снижение той
стоимости, которая была определена по состоянию на 31 декабря
отчетного года по этим активам
Получена информация о финансовом состоянии и результатах деятельности дочернего или зависимого общества, ценные бумаги которого котируются на фондовых биржах. Эта информация подтверждает устойчивое и существенное снижение стоимости долгосрочных вложений организации
После отчетной даты проданы производственные запасы. В результате сделки стало ясно, что по состоянию на отчетную дату цена
возможной реализации этих запасов была установлена неверно
Дочерние или зависимые общества объявили размер дивидендов за
периоды, которые предшествовали отчетной дате
Финансовый результат по строящемуся объекту рассчитывался на
отчетную дату методом «доход по стоимости работ по мере их готовности». В расчетах был использован процент готовности объекта строительства. После отчетной даты было обнаружено, что этот
процент был выбран неправильно
На отчетную дату велись переговоры о размере страхового возмещения. Уже после отчетной даты от страховой компании получены
материалы, в которых размер страхового возмещения уточнен
После отчетной даты в бухгалтерском учете обнаружены существенные ошибки или нарушения законодательства, которые привели
к искажению бухгалтерской отчетности за отчетный год
События, указыПринято решение о реорганизации
вающие на положе- Приобретено предприятие как имущественный комплекс
ние, которое возРеконструкция предприятия или планируемая реконструкция
никло после даты
Принято решение об эмиссии акций или иных ценных бумаг
составления бухСовершена крупная сделка по приобретению или выбытию основгалтерской отчетных средств или финансовых вложений
ности
Произошли пожар, авария, стихийное бедствие или другая чрезвычайная ситуация
Существенная часть деятельности организации неожиданно прекращена
Стоимость основных средств существенно снизилась
Курс валюты резко изменился
В деятельность организации вмешались органы государственной
власти (национализация и т.п.)
89
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
Необходимость деления вызвана тем, что каждая группа событий имеет свой порядок отражения в бухгалтерской отчетности организации.
События второй группы подтверждают возникновение после составления бухгалтерской отчетности новых условий хозяйственной деятельности организации.
В процессе выявления событий после отчетной даты должны быть проанализированы имеющаяся в наличии промежуточная финансовая (бухгалтерская) отчетность текущего периода, сметы, прогнозы движения денежных средств и другие соответствующие отчеты руководства; изучены протоколы собраний акционеров (участников), заседаний совета директоров (наблюдательного совета), ревизионной комиссии и исполнительного органа кредитной организации, проведённых после окончания отчетного периода.
События после отчетной даты можно отражать в учете одним из следующих способов:
- уточнение (корректировка) данных о соответствующих активах, обязательствах,
капитале, доходах и расходах аудируемого лица, на которые влияют происшедшие события;
- раскрытие информации о событиях после отчетной даты в пояснительной записке к
бухгалтерскому балансу и отчету о прибылях и убытках.
Поскольку при аудите отчетности, составленной по российским стандартам бухгалтерской отчетности, аудитор может потребовать от клиента соблюдения требований российского законодательства (ПБУ 7/98 «События после отчетной даты»), то и проверять
правильность отражения событий после отчетной даты в финансовой отчетности он должен, руководствуясь нормами этого ПБУ.
Необходимо отметить, что, согласно Федеральному закону от 07.08.2001 № 119-ФЗ
«Об аудиторской деятельности», целью аудита является выражение мнения о достоверности финансовой (бухгалтерской) отчетности аудируемых лиц и соответствии порядка ведения бухгалтерского учета законодательству РФ.
Следовательно, аудитор должен удостовериться, что все существенные события,
произошедшие до даты утверждения бухгалтерской отчетности, отражены в бухгалтерском учете заключительными оборотами отчетного периода либо раскрыты в пояснительной записке.
При проверке правильности отражения событий после отчетной даты аудитор руководствуется принципом существенности (п. 6 ПБУ 7/98). Событие после отчетной даты
признается существенным, если без знания о нем невозможна достоверная оценка пользователями бухгалтерской отчетности финансового состояния, движения денежных средств
или результатов деятельности организации. Следует учитывать, что существенность события после отчетной даты организация определяет самостоятельно, исходя из требований положений приказа Минфина России от 22.08.2003 № 67н «О формах бухгалтерской
отчетности организаций», (существенной признается сумма, отношение которой к общему
итогу соответствующих данных за отчетный год составляет не менее 5%).
Информация об отдельных активах, обязательствах, доходах, расходах и хозяйственных операциях, а также составляющих капитала относится к существенной, если ее пропуск или искажение может повлиять на экономические решения пользователей, принятые
на основании финансовой (бухгалтерской) отчетности. Аудитор оценивает информацию
об отдельных активах, обязательствах, доходах, расходах и хозяйственных операциях
коммерческой организации, а также составляющих ее капитала, относя их в случае необходимости (по своему профессиональному суждению) к существенным или несущественным.
90
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
Устанавливается не только существенность событий после отчетной даты, но и правильность оценки в денежном выражении последствий этих событий в расчетах организации и полнота отражения в учете и отчетности.
Если в результате проверки установлены не отраженные в отчетности существенные
события, подтверждающие на отчетную дату наличие хозяйственных условий, в которых
организация вела свою деятельность, то, возможно, потребуется модифицировать аудиторское заключение и отразить такие события в его итоговой части.
Так как общение с аудируемым лицом в большинстве случаев не заканчивается после оформления аудиторского заключения, то в связи с этим необходимо правильно планировать дополнительные трудозатраты по мониторингу информации по аудируемым лицам, а также по дополнительным переговорам с руководством аудируемого лица и с заинтересованными пользователями бухгалтерской информации.
При совершении событий после даты подписания аудиторского заключения на руководство проверяемого экономического субъекта возлагается ответственность за информирование аудитора о фактах, которые могут повлиять на финансовую (бухгалтерскую) отчетность (п. 8 Правила (стандарта) № 10, утвержденного постановлением Правительства
РФ от 04.07.2003 № 405).
Следовательно, в обязанности аудитора не входит осуществление процедур или направление запросов в отношении финансовой (бухгалтерской) отчетности после даты
подписания аудиторского заключения.
Однако если после даты подписания аудиторского заключения аудитору все же становится известно о факте, который может оказать существенное влияние на финансовую
(бухгалтерскую) отчетность, то он должен принять решение о необходимости внесения
изменений в финансовую (бухгалтерскую) отчетность, затем обсудить этот вопрос с руководством аудируемого лица и в случае необходимости предпринять нужные действия. Если руководство аудируемого лица согласится внести поправки в отчетность, аудитору
следует убедиться в правильности таких поправок. С этой целью должна быть продолжена
проверка и подготовлено новое аудиторское заключение, содержащее ссылку на ранее составленное.
В том случае, если руководство аудируемого лица откажется от внесения существенных поправок в отчетность, аудитор должен письменно уведомить аудируемое лицо о
данном факте и перенести на руководство аудируемого лица всю ответственность за последствия такого решения.
После предоставления пользователям финансовой (бухгалтерской) отчетности аудитор не несет никаких обязательств, касающихся направления любых запросов относительно данной финансовой (бухгалтерской) отчетности.
Материал поступил в редколлегию 12.03.07.
91
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
УДК 336.1
Л.А.Карабан, А.В.Осипов
НОВЫЕ ПОПРАВКИ К НАЛОГОВОМУ КОДЕКСУ РФ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ
ГОСУДАРСТВЕННОЙ ПРАВОВОЙ ПОДДЕРЖКИ ИННОВАЦИОННОЙ
ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Исследуются вопросы льгот и преференций при налогообложении в РФ предприятий, предполагающих заниматься или занимающихся инновационной деятельностью.
Очередные изменения в Налоговом кодексе РФ представлены двумя федеральными
законами: от 19 июля 2007 г. № 195-ФЗ и от 27 июля 2007 г. № 216-ФЗ.
Первый закон устанавливает льготы и преференции для компаний, которые занимаются инновационной деятельностью.
Во-первых, вводится льгота по НДС при передаче исключительных прав на изобретения, полезные модели, промышленные образцы, программы для ЭВМ, базы данных,
топологии интегральных микросхем, секреты производства (ноу-хау), а также при передаче прав на использование данных результатов интеллектуальной деятельности на основании лицензионного договора. Кроме того, не нужно будет платить НДС при выполнении организацией НИОКР и технологических работ, которые относятся к созданию новой
или усовершенствованию производимой продукции и технологий, а также при совершении операций, связанных с уступкой прав требования по договорам займа и кредита.
Во-вторых, в налоговом учете можно начислять амортизацию по основным средствам,
которые используются в инновационной деятельности, с применением повышающего коэффициента 3. Кроме того, не нужно включать в состав доходов средства, полученные из фондов поддержки научной или научно-технической деятельности (по перечню, установленному
Правительством РФ). Да и признавать как расходы на НИОКР отчисления на формирование
отраслевых и межотраслевых фондов финансирования НИОКР теперь можно в пределах 1,5
процента валовой выручки организации (против 0,5 процента сейчас). Некоммерческим организациям можно не учитывать в доходах средства, полученные ими на формирование целевого капитала.
В-третьих, субъектам упрощенной системы налогообложения можно включать в
расходы затраты на приобретение исключительных прав на изобретения, полезные модели, промышленные образцы, программы для ЭВМ, базы данных, топологии интегральных
микросхем, секреты производства (ноу-хау), а также расходы на приобретение прав пользования данными результатами интеллектуальной деятельности на основании лицензионного договора. Также можно признавать расходы на НИОКР.
Федеральный закон от 24 июля 2007 г. № 216-ФЗ внес изменения почти во все основные главы Налогового кодекса РФ: о налоге на прибыль, НДФЛ, ЕСН, налоге на имущество и налоге на землю.
Большинство изменений начали действовать с 1 января 2008 г. Однако ряд новых
правил распространяется на правоотношения, возникшие с 1 января 2007 г., 2006 г. и даже 2005 г. Каких именно изменений это коснется, будет указано ниже.
Рассмотрим поправки, которые связаны с инновационной деятельностью, описанной в статье 3 Федерального закона от 19 июля 2007 г. № 195-ФЗ (далее – Федеральный
закон № 195-ФЗ), где с 1 января 2008 г. установлены льготы для компаний, занимающихся инновационной деятельностью.
Налоговые льготы по НДС установлены статьей 149 Налогового кодекса РФ. Перечень достаточно обширный. Но в большинстве своем они затрагивают реализацию (а
также передачу, выполнение, оказание для собственных нужд) товаров, выполнение работ
92
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
и услуг социально обусловленного характера на территории Российской Федерации.
Передача некоторых исключительных прав на результаты интеллектуальной деятельности, а также прав пользования этими результатами всегда была важна для инноваторов. Благодаря поправкам пункт 2 статьи 149 Налогового кодекса теперь дополнен
подпунктом 26. Согласно ему, с 2008 г. не облагается НДС реализация на территории
Российской Федерации исключительных прав на изобретения, полезные модели, промышленные образцы, программы для электронных вычислительных машин, базы данных,
топологии интегральных микросхем, секреты производства (ноу-хау), а также прав на использование указанных результатов интеллектуальной деятельности на основании лицензионного договора.
Отказаться от льготы компании, занимающиеся инновационным бизнесом, не смогут. Ведь она прописана в пункте 2 статьи 149.
В соответствии с пунктом 8 статьи 149 Налогового кодекса РФ, когда вводится новая льгота по НДС, следует применять тот порядок налогообложения, который действовал на дату реализации прав (программ и т. п.). Значит, если организация реализовала
указанные инновационные продукты в 2008 г., их продажа облагается НДС. Если же
аванс за такой продукт был получен в 2007 г., а право собственности на него передано
покупателю в 2008 г., льготой пользоваться можно.
С аванса, полученного за исключительные права в 2007 г., был начислен и уплачен
в бюджет НДС. Этот налог можно принять к вычету в 2008 г., если заключить с покупателем дополнительное соглашение к договору, уменьшив цену, скажем, программы на
сумму НДС. Тогда налог, поступивший с авансом, надо будет вернуть покупателю.
Например, организация в декабре 2007 г. заключила с компанией-разработчиком
программного обеспечения лицензионное соглашение на покупку неисключительных прав
на базу данных по налоговому законодательству. Цена, указанная в договоре, составила
354 000 руб. (в том числе НДС – 54 000 руб.). В декабре 2007 г. компания перечислила
разработчику аванс. В январе 2008 г. разработчик программного обеспечения заключил с
компанией дополнительное соглашение к договору, в соответствии с которым цена неисключительных прав пользования правовой базой данных уменьшена на сумму НДС, т. е.
составляет 300 000 руб. (354 000 – 54 000). Разница между старой и новой ценой будет
возвращена фирме.
На счетах бухгалтерского учета продавца указанные операции должны быть отражены следующими записями.
В декабре 2007 г.:
• Дебет 51 Кредит 62 субсчет «Авансы полученные»:
– 354 000 руб. – поступил аванс от покупателя правовой базы.
• Дебет 76 субсчет «НДС, исчисленный с авансов» Кредит 68 субсчет «Расчеты по
НДС»:
– 54 000 руб. (354 000 руб. . 18%: 118%) – начислен НДС с аванса.
В январе 2008 г.:
• Дебет 62 субсчет «Авансы полученные» Кредит 51:
– 54 000 руб. – возвращена разница между старой и новой ценой программы покупателю.
• Дебет 62 субсчет «Расчеты с покупателями» Кредит 90 субсчет «Выручка»:
– 300 000 руб. – отражена реализация неисключительных прав.
• Дебет 62 субсчет «Авансы полученные» Кредит 62 субсчет «Расчеты с покупателями»:
– 300 000 руб. – зачтен аванс, полученный в 2007 г..
• Дебет 68 субсчет «Расчеты по НДС» Кредит 76 субсчет «НДС, исчисленный с
авансов»:
93
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
– 54 000 руб. – зачтен НДС, начисленный с аванса.
Следует отметить, что вопрос о том, нужно ли платить налог на добавленную
стоимость при передаче имущественных прав, до сих пор остается спорным. И хотя в соответствии с подпунктом 1 пункта 1 статьи 146 Налогового кодекса РФ передача указанных прав облагается НДС, порядок определения налоговой базы установлен не для всех
случаев.
Это наблюдается там, где речь идет об уступке прав требования, например при передаче поставщиком права требовать оплаты товаров (работ, услуг) или иного денежного
требования, вытекающего из договора реализации товаров (работ, услуг).
Или в другом случае, при передаче поставщиком права требовать оплаты переданных по договору прав на объекты интеллектуальной собственности. Поскольку Налоговый кодекс РФ не определяет, как считать налог в этом случае, то действовать можно
двумя способами. Первый – вообще не платить налог, сославшись на статью 17 части 1
Налогового кодекса РФ. Второй способ: заплатить НДС с разницы между расходами на
приобретение права (стоимостью доли) и доходами, полученными от передачи прав.
С вступлением в силу поправок споров больше не будет.
Вопрос о НИОКР, при выполнении которых можно не платить НДС, также является весьма злободневным.
Изменениям подвергся и пункт 3 статьи 749 Налогового кодекса РФ. Согласно новому подпункту 16.1 (введен Федеральным законом № 195-ФЗ), с 1 января 2008 г. от
НДС освобождаются организации, выполняющие научно-исследовательские, опытноконструкторские и технологические работы, относящиеся к созданию новых или усовершенствованию производимых продукции и технологий, если в состав научноисследовательских, опытно-конструкторских и технологических работ включаются следующие виды деятельности:
– разработка конструкции инженерного объекта или технической системы;
– разработка новых технологий, т. е. способов объединения физических, химических, технологических и других процессов с трудовыми процессами в целостную систему, производящую новую продукцию (товары, работы, услуги);
– создание опытных, т. е. не имеющих сертификата соответствия, образцов машин, оборудования, материалов, обладающих характерными для нововведений принципиальными особенностями и не предназначенных для реализации третьим лицам, их испытание в течение времени, необходимого для получения данных, накопления опыта и
отражения их в технической документации.
До внесения изменений по НДС льготировались только те НИОКР, что выполнялись за счет средств бюджетов и специализированных фондов, а также учреждениями образования и научными организациями на основе хозяйственных договоров (подп. 16 п. 3
ст. 149 НК РФ).
Организация или предприниматель могут отказаться от льгот, если сочтут их
применение для себя невыгодным. Однако надо учитывать: отказаться можно не от всех
льгот, а только от тех, что предусмотрены пунктом 3 статьи 149 Налогового кодекса РФ.
Причем если компания или коммерсант осуществляют несколько видов льготируемых операций, то они вправе отказаться от использования льгот как в отношении всех
или нескольких видов операций, предусмотренных различными подпунктами пункта 3
статьи 149 Налогового кодекса РФ, так и в отношении операций, предусмотренных одним подпунктом пункта 3 статьи 149 Налогового кодекса РФ. Порядок отказа от использования льготы установлен в пункте 5 статьи 149 Налогового кодекса РФ.
А вот отказаться от применения остальных льгот, предусмотренных пунктами 1 и 2
указанной выше статьи, налогоплательщики не вправе.
Добавим, что отказ от льгот распространяется на все без исключения сделки, осу-
94
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
ществляемые в рамках льготируемого вида деятельности, т. е. не может действовать в зависимости от того, кто является покупателем (приобретателем) соответствующих товаров
(работ, услуг).
Период, в течение которого льгота не будет использоваться налогоплательщиком,
не может быть меньше года. Следовательно, отказаться от льготы на меньший срок, например на квартал, нельзя.
Чтобы отказаться от льгот, организация или предприниматель должны подать в налоговую инспекцию по месту своего учета соответствующее заявление в срок не позднее
1-го числа налогового периода, начиная с которого они намерены отказаться от льготы.
Составляется такое заявление в произвольной форме. Однако в любом случае в
этой бумаге следует указать:
– перечень операций, освобождаемых от налогообложения, в отношении которых
организация отказывается от использования льготы;
– налоговый период, начиная с которого фирма планирует отказаться от льготы;
– срок, в течение которого организация не будет пользоваться льготой (но не менее
года).
Теперь несколько слов о переходных положениях. Здесь действует такое правило:
если налогооблагаемая операция была отнесена к числу не подлежащих налогообложению, то применяется порядок, действующий на дату выполнения работ, вне зависимости
от даты их оплаты. Таким образом, в отношении договоров, которые были заключены до 1
января 2008 г. и не завершены до указанной даты, применяются следующие правила:
1. Если договор не предполагает поэтапной сдачи работ, то НИОКР признаются
выполненными полностью уже после 1 января 2008 г. Суммы частичной оплаты, полученные после указанной даты, не будут облагаться НДС. Это касается и сумм частичной
оплаты, полученных до этой даты. Организация вправе будет зачесть излишне уплаченный НДС, подав заявление, а также уточненные декларации по НДС за предыдущие периоды. Однако для этого необходимо будет вернуть заказчику сумму налога, предъявленную ему ранее.
2. Если договор предполагает поэтапную сдачу работ, то суммы оплаты, относящиеся к этапам, завершенным до 1 января 2008 г., облагаются НДС. С сумм, относящихся
к этапам, завершенным уже в 2008 г., НДС платить не надо. И если они были уплачены в
2007 г., организация также вправе будет подать уточненные декларации по НДС, вернув
перед этим сумму налога заказчику.
Произошли изменения и по вопросам уступки прав требования по договорам займа
и кредита.
С 2008 г. НДС можно не платить по операциям, которые связаны с уступкой прав
(требований) кредитора по обязательствам, вытекающим из договоров займа (в денежной
форме), кредита, или с исполнением заемщиком обязательств перед новым кредитором по
первоначальному договору, лежащему в основе договора уступки. Такая норма закреплена в подпункте 26 пункта 3 статьи 149 Налогового кодекса РФ. Как и в предыдущем случае, от данной льготы можно отказаться.
Что касается доходов, не облагаемых налогом на прибыль, то в соответствии с
подпунктом 14 пункта 1 статьи 251 Налогового кодекса РФ (в обновленной редакции) не
учитывают при налогообложении прибыли доходы в виде имущества, полученного налогоплательщиком в рамках целевого финансирования.
При этом налогоплательщики, получившие средства целевого финансирования,
обязаны вести раздельный учет доходов (расходов), полученных (произведенных) в рамках целевого финансирования. При отсутствии такого учета у налогоплательщика, получившего средства целевого финансирования, указанные средства рассматриваются как
подлежащие налогообложению с даты их получения. К средствам бюджетов всех уров-
95
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
ней, государственных внебюджетных фондов, выделенным бюджетным учреждениям по
смете доходов и расходов бюджетного учреждения, но не использованным по целевому
назначению в течение налогового периода либо использованным не по целевому назначению, применяются нормы бюджетного законодательства Российской Федерации.
К средствам целевого финансирования относится имущество, полученное налогоплательщиком и использованное им по назначению, определенному организацией (физическим лицом) – источником целевого финансирования или федеральными законами, в
частности, в виде средств, полученных:
– из Российского фонда фундаментальных исследований;
– Российского фонда технологического развития;
– Российского гуманитарного научного фонда;
– Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической
сфере;
– Федерального фонда производственных инноваций.
Федеральным законом № 195-ФЗ с 1 января 2008 г. расширен перечень фондов
поддержки научной (научно-технической) деятельности, поступления из которых признаются целевым финансированием. В доходы не включают средства, полученные из
иных фондов поддержки научной и (или) научно-технической деятельности, зарегистрированных в порядке, предусмотренном Федеральным законом от 23 августа 1996 г. № 127ФЗ «0 науке и государственной научно-технической политике», по перечню, утвержденному Правительством РФ.
Особо следует отметить введение повышающего коэффициента по основным
средствам, используемым в научно-технической деятельности.
Федеральный закон № 195-ФЗ дополнил пункт 7 статьи 259 Налогового кодекса РФ
новым абзацем. Поправки вступили в силу с 1 января 2008 г. Благодаря изменениям организации, занимающиеся в инновационной деятельностью, вправе амортизировать основные средства, которые используются только в научно-технической деятельности, в ускоренном порядке, т. е. норма амортизации по такому имуществу умножается на повышающий коэффициент. Размер коэффициента не может превышать 3, а конкретное его
значение устанавливает сама организация в учетной политике для целей налогообложения (п. 7 ст. 259 Налогового кодекса РФ).
Например, организация занимается инновационной деятельностью. Применяется
общая система налогообложения. Допустим, в январе 2008 г. фирма купила новый компьютер за 19 462 руб. (без учета НДС). Согласно учетной политике для целей бухгалтерского учета, объекты, срок службы которых составляет более 12 месяцев, включаются в состав материально-производственных запасов, если их первоначальная стоимость не превышает 20 000 руб.
В бухгалтерском учете компьютер будет учтен в
составе материальнопроизводственных запасов на счете 10 и списан в составе январских расходов.
Согласно общероссийскому классификатору основных фондов ОК 013-94, компьютеры – это средства электронно-вычислительной техники (код 14 302 0000). Такие средства попадают в III амортизационную группу (в соответствии с классификацией основных средств, утвержденной постановлением № 1 Правительства РФ от 1 января 2002 г.),
т.е. срок полезного использования компьютера составляет от трех лет и одного месяца до
пяти лет включительно. Предприятие установило срок полезного использования, равный
37 месяцам. Однако поскольку компьютер используется исключительно в инновационной деятельности, то в отношении него может применяться повышающий коэффициент.
Согласно учётной политике для целей налогообложения, его величина равна 3, т.е. стоимость компьютера будет списана втрое быстрее.
Теперь хотелось бы обратить внимание на следующий нюанс. Может ли компания
96
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
применять повышающий коэффициент к амортизируемому имуществу, которое было куплено до 1 января 2008 г., или же указанная норма распространяется на основные средства, введенные в эксплуатацию уже после указанной даты? Однозначно ответить на этот
вопрос трудно. Глава 25 Налогового кодекса РФ не содержит никаких ограничений относительно того, что специальные повышающие коэффициенты могут применяться только с
момента ввода основного средства в эксплуатацию и не использоваться в дальнейшем в
отношении объектов, уже введенных в эксплуатацию. Поэтому с нового года организации
вправе ускоренно амортизировать как основные средства, введенные в эксплуатацию с
декабря 2007 г. (начисление амортизации с января 2008 г.), так и те, по которым амортизация начала начисляться до этой даты. В этом случае срок полезного использования по
эксплуатируемому имуществу фактически уменьшается с учетом применяемого к основной норме амортизации коэффициента.
Рассмотрим вопросы лимитов признания расходов на формирование фондов финансирования НИОКР.
Организация может признавать как расходы на НИОКР отчисления на формирование Российского фонда технологического развития, а также иных отраслевых и межотраслевых фондов финансирования НИОКР, зарегистрированных в установленном порядке. Такая норма закреплена в пункте 3 статьи 262 Налогового кодекса РФ. С 1 января
2008 г. Федеральным законом № 195-ФЗ увеличен лимит, в пределах которого могут признаваться данные расходы: с 0,5 до 1,5 процента дохода (валовой выручки) налогоплательщика.
Представляет определённый интерес проблема расходов на покупку прав на результаты интеллектуальной деятельности при упрощенной системе налогообложения.
Федеральный закон № 195-ФЗ дополнил закрытый перечень расходов (ст. 346.16
Налогового кодекса РФ), которые учитываются при расчете единого налога. Новый подпункт 2.1 пункта 1 упомянутой статьи позволяет учесть расходы на покупку:
– исключительных прав на изобретения, полезные модели, промышленные образцы, программы для ЭВМ, базы данных, топологии интегральных микросхем, секреты
производства (ноу-хау);
– прав пользования данными результатами интеллектуальной деятельности на основании лицензионного договора.
В соответствии с другим подпунктом, 2.2, при налогообложении также можно
учесть расходы на патентование, оплату правовых услуг по получению правовой охраны
результатов интеллектуальной деятельности, включая средства индивидуализации.
Надо сказать, что и в настоящее время «упрощенцы» могут признавать в составе
расходов затраты на приобретение исключительных прав на упомянутые выше результаты
интеллектуальной деятельности – это нематериальные активы (ст. 257 Налогового кодекса
РФ). Кроме того, в настоящее время при расчете единого налога учитываются:
– расходы на приобретение прав пользования программами для ЭВМ и базами данных, расходы на обновление программ и баз данных на основании подпункта 15 пункта 1
статьи 346.16 Налогового кодекса РФ;
– периодические (текущие) платежи за пользование правами интеллектуальной
собственности и средствами индивидуализации (в частности, правами, возникающими из
патентов на изобретения, промышленные образцы и другие виды интеллектуальной деятельности) (подп. 32 п. 1 ст. 346.15 Налогового кодекса РФ).
Таким образом, из всех видов расходов, указанных в введенном подпункте 2.1
пункта 1 статьи 346.16 Налогового кодекса РФ, сейчас не учитываются лишь затраты на
приобретение прав пользования результатами интеллектуальной деятельности, если оплата осуществлялась не периодическими, а разовым платежом. С нового года признать
можно будет и их.
97
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
Добавим, что вводимые изменения вносят некоторую неразбериху в порядок списания стоимости исключительных прав. Напомним: организации и предприниматели, которые платят единый налог с разницы между доходами и расходами, могут учесть в составе расходов затраты на приобретение нематериальных активов, а также расходы на их
создание самим налогоплательщиком (подп. 2 п. 1 ст. 346.16 Налогового кодекса РФ).
Правда, это возможно только в том случае, если данные расходы фактически оплачены,
документально подтверждены и экономически обоснованы.
При расчете единого налога в расходы включается стоимость приобретенных, созданных или изготовленных нематериальных активов. При этом расходы на покупку таких
активов в период применения упрощенной системы определяются по данным бухгалтерского учета. Но вот только нематериальными активами для целей главы 26.2 Налогового
кодекса РФ признаются те, которые являются амортизируемым имуществом (в соответствии с главой 25 Налогового кодекса РФ). Списываются они равномерно, в течение года, в
котором их оплатили и ввели в эксплуатацию.
Нематериальные активы, приобретенные или созданные до того момента, как налогоплательщик перешел на упрощенную систему налогообложения, можно будет включить в расходы (раньше это сделать было нельзя). При этом исключительные права со
сроком полезного использования до трех лет включительно можно списать полностью в
течение одного года.
Нематериальные активы, срок службы которых составляет от трех до пятнадцати
лет включительно, относятся на расходы в течение трех лет. При этом во время первого
календарного года списывают 50 процентов остаточной стоимости нематериальных активов. В течение второго календарного года – 30 процентов. А в течение третьего календарного года налогоплательщик спишет оставшиеся 20 процентов стоимости нематериальных
активов.
Что касается нематериальных активов со сроком службы более пятнадцати лет, то
их можно будет списать равномерно в течение первых десяти лет применения упрощенной системы налогообложения.
Для тех нематериальных активов, которые налогоплательщик купил (изготовил,
соорудил), уже будучи на упрощенной системе, но продал менее чем через три года (а по
нематериальным активам со сроком службы более пятнадцати лет – ранее чем через десять лет), также предусмотрен особый порядок списания. А именно: предприниматель
должен пересчитать налоговую базу за время, в течение которого служил нематериальный актив, т.е. по исключительному праву нужно рассчитать амортизацию по правилам
25-й главы Налогового кодекса РФ. Полученный результат – это та сумма, которую налогоплательщик может учесть в расходах. Остальную часть первоначальной стоимости нематериального актива нужно из затрат исключить. Также фирме придется заплатить в
бюджет недоимку и пени.
Следует обратить внимание на то, что с 2008 г. порядок списания расходов на приобретение нематериальных активов, которые являются исключительными правами и поименованы в подпункте 2.1 пункта 1 статьи 346.16 Налогового кодекса РФ, изменится.
Дело в том, что указанный подпункт не устанавливает никаких специальных правил списания расходов.
Таким образом, расходы на приобретение исключительных прав на изобретения,
полезные модели, промышленные образцы, программы для ЭВМ, базы данных, топологии интегральных микросхем, секреты производства (ноу-хау) должны признаваться в
полном размере сразу после их оплаты (п. 2 ст. 346.17 Налогового кодекса РФ). Ведь если
расходы могут быть отнесены к различным статьям затрат, то следует руководствоваться
принципом: все неустранимые сомнения, противоречия и неясности налогового законодательства должны толковаться в пользу налогоплательщика (п. 7 ст. 3 Налогового кодекса
98
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
РФ).
В связи с этим возникает вопрос. С 1 января 2008 г. затраты на покупку исключительных прав на результаты интеллектуальной деятельности (в соответствии с подпунктом 2.1 пункта 1 статьи 346.16 Налогового кодекса РФ) являются отдельным, самостоятельным видом расходов, признаваемым единовременно. Могут ли налогоплательщики, у
которых нематериальные активы приобретены до перехода на этот спецрежим, единовременно списать оставшуюся непризнанной часть стоимости в расходы? Согласно законодательству, могут.
Во-первых, Федеральный закон № 195-ФЗ не устанавливает никаких переходных
положений на этот счет.
Во-вторых, поскольку с 1 января 2008 г. расходы на приобретение исключительных
прав рассматриваются как отдельный вид расходов, налогоплательщики вправе не учитывать стоимость нематериальных активов (по правилам пункта 3 статьи 346.16 Налогового
кодекса РФ) и включать оставшуюся непризнанной часть стоимости имущественных прав
в состав расходов. Однако это повлечет за собой споры с налоговиками и необходимость
отстаивать свою точку зрения в судебном порядке.
Что касается расходов на НИОКР, то с нового года организации и индивидуальные
предприниматели, применяющие упрощенную систему налогообложения, смогут учитывать в расходах затраты на НИОКР (подп. 2.3 п. 1 ст. 346.16 Налогового кодекса РФ). Перечень НИОКР совпадает с тем, что указан в статье 262 Налогового кодекса РФ. Таким
образом, субъекты упрощенной системы налогообложения вправе признавать расходы,
относящиеся к созданию новой или усовершенствованию производимой продукции (товаров, работ, услуг), в частности расходы на изобретательство.
Согласно новому подпункту 2.3 пункта 1 статьи 346.16 Налогового кодекса РФ:
1. Расходы на НИОКР, относящиеся к созданию новой или усовершенствованию
производимой продукции (товаров, работ, услуг), в том числе расходы на изобретательство, при применении упрощенной системы налогообложения признаются в общем порядке, т. е. после оплаты (п. 2 ст. 346.17 Налогового кодекса РФ). При общем режиме налогообложения указанные расходы признаются только после завершения исследований
(или отдельных этапов исследований), равномерно в течение одного года. Однако при упрощенной системе налогообложения эта норма не работает. Дело в том, что требование о
необходимости завершения исследований (этапов исследований), а также о равномерности признания расходов в течение одного года закреплено в пункте 2 статьи 262 Налогового кодекса РФ. Между тем, подпункт 2.3 пункта 1 статьи 346.16 Налогового кодекса РФ
отсылки к этой норме не содержит, а указывает лишь на пункт 1 статьи 262 Налогового
кодекса РФ, где приведен только состав затрат, признаваемых как расходы на НИОКР.
2. Расходы на формирование Российского фонда технологического развития, а также иных отраслевых и межотраслевых фондов финансирования НИОКР при применении
упрощенной системы налогообложения могут признаваться полностью. При расчете налога на прибыль указанные расходы списываются в размере, который не превышает 0,5 процента доходов налогоплательщика (с 1 января 2008 г. этот норматив составляет уже не
более 1,5 процента). Однако, как и в предыдущем случае, этот норматив установлен пунктом 3 статьи 262 НК РФ и поэтому также не может применяться для целей упрощенной
системы налогообложения, поскольку в подпункте 2.3 пункта 1 статьи 346.16 НК РФ, как
уже говорилось, содержится ссылка лишь на пункт статьи 262 НК РФ.
Большинство договоров на выполнение НИОКР заключаются на длительный срок
и предполагают поэтапную оплату работ. Следовательно, если договоры заключены и начали выполняться до 1 января 2008 г., то оплата, произведенная по ним до указанной даты, не учитывается в расходах при расчете единого налога. А затраты, понесенные после 1
января 2008 г., признаются расходом и уменьшают налоговую базу.
99
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
Приведенная информация по реализации поправок к НК РФ имеет значение для осмысления и воплощения целей развития инновационного предпринимательства и повышения эффективности инновационной деятельности в целом.
Особое значение имеет закрепление законом права субъектов научной и научнотехнической деятельности на обоснованный риск при осуществлении их научной и научно-технической деятельности. Предназначение данного правового регулирования в широком смысле заключается в охране и стимулировании интеллектуального потенциала страны независимо от форм его проявления.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Налоговый кодекс РФ [по состоянию на 20 февр. 2007 г.]. Ч.1, 2. – Новосибирск: Сиб. унив. изд-во, 2007.
– (Кодекс и законы России).
2. Налоговый кодекс РФ. Ч. 1, 2. – М.: ИНФРА-М, 2007. – 703 с.
3. Федеральный закон от 19 июля 2007г. № 195-ФЗ «О внесении изменений в отдельные законодательные
акты Российской Федерации в части формирования благоприятных налоговых условий для финансирования инновационной деятельности».
4. Федеральный закон от 27 июля 2007 г. № 216-ФЗ «О внесении изменений в часть вторую Налогового
кодекса Российской Федерации и некоторые другие законодательные акты Российской Федерации».
Материал поступил в редколлегию 06.12.07.
100
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
УДК 658
В.Н. Романов
ИННОВАЦИОННАЯ АКТИВНОСТЬ ХОЗЯЙСТВУЮЩИХ СУБЪЕКТОВ
(НА ПРИМЕРЕ БРЯНСКОЙ ОБЛАСТИ)
Рассмотрены актуальные проблемы инновационного развития экономики на федеральном и региональном уровнях.
В настоящее время на официальном уровне признана настоятельная необходимость
смены модели экономического развития в сторону усиления факторов инновационного
роста, активизации энергосбережения, значительного увеличения инвестиционной активности. Таким образом, вопросы реформирования российской экономики, оценки перспектив её развития и определения способов модернизации промышленности сегодня являются особенно актуальными. Успешное развитие экономики неразрывно связано с прогрессом в науке и технике.
В то же время вопросы эффективности механизмов регулирования отечественной
экономики и перевода её к этапу структурно-инновационных преобразований остаются
открытыми. Доля высокотехнологичных производств в объёме промышленного производства мала, а некоторые из них за последние годы прекратили свое существование.
В современных условиях заинтересованность государства в финансировании проявляется лишь по отношению к той части прикладных работ, которая позволяет получить
отдачу в относительно короткие сроки. В результате такой политики в структуре российского экспорта доминируют топливно-сырьевые, а не машинотехнические товары. Наблюдается значительное старение производственной базы отечественной экономики и
преобладание на предприятиях устаревших технологических процессов.
Практические изменения применяемого парка машин и оборудования и объема инвестиций в основной капитал недостаточны. При этом рост инвестиций происходит в основном без инновационного наполнения, что способствует воспроизводству устаревших
технологий и консервации технологической отсталости. Существующая экономика не
стимулирует предприятия внедрять инновации и новые технологии.
Научные и инженерно-технические кадры в последние годы востребованы на минимальном уровне без соответствующего материального подтверждения. Необходимо
признать, что трудовой потенциал во многом уже утрачен. Произошла деформация
структуры занятости населения в сторону быстрого роста численности лиц, вовлеченных в
торгово-посредническую и организационно-управленческую деятельность.
В результате мы имеем технико-технологическое отставание, высокую ресурсоемкость производства и низкую производительность труда, что не позволяет выйти на ведущие позиции в мировой экономике.
Для современной структуры высокотехнологичного комплекса России характерны
диспропорции, слабая развитость или полное отсутствие многих элементов. Эти диспропорции сформировались вследствие нехватки инвестиционных ресурсов и просчетов в
проведении экономических реформ. Особо сказывается отставание научного блока от потребностей в технологическом преобразовании комплекса. Происходит потеря уникальной научно-исследовательской и экспериментально-лабораторной базы, материальнотехническая оснащенность научного труда в несколько раз отстает от зарубежной практи101
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
ки. На мировых рынках высокотехнологичной продукции доля России, по примерным
оценкам, составляет всего 0,3…0,5 %, хотя еще сохраняется высокий научнотехнологический потенциал по некоторым видам экономической деятельности.
В настоящее время конкурентоспособность и эффективность все больше определяются способностью к инновациям, проведению научных исследований, продвижению
на рынок новых товаров, улучшению качества уже существующих продуктов.
Огромное воздействие на процесс коммерциализации технологий и появления нового товара или услуги оказывают инновационные системы, создаваемые на национальном уровне в промышленно развитых странах. Характерными чертами являются: огромные расходы на НИОКР; государственное финансирование значительной части расходов
на НИОКР; защита интеллектуальной собственности в рамках государственной инновационной политики (стимулирование активного патентования); большая доля венчурного капитала в общем объеме финансирования НИОКР; тесная взаимосвязь между компаниями
и университетами.
В связи с этим необходимо, используя международный и отечественный опыт, объединить усилия государственного аппарата и научного общества для программного проведения структурных преобразований высокотехнологических секторов экономики, позволяющих обеспечить устойчивую конкурентоспособность отечественных товаров и услуг на внутренних и внешних рынках. Проведение такой работы требует серьезного совершенствования механизмов экономического регулирования.
В последнее время предпринимаются определенные шаги по созданию национальной инновационной системы. В связи с этим предстоит разработать национальную инновационную стратегию, создать необходимую законодательную базу и отладить механизм
реализации инновационной политики.
Нельзя не отметить, что со стороны государства стали делаться первые шаги по
созданию условий для развития инновационных отраслей экономики. Созданы госкорпорации, такие как Российская корпорация нанотехнологий, «Ростехнологии», сформирован
первый венчурный фонд объемом 3 млрд руб. и целый ряд институтов развития.
Важнейшим составляющим элементом инновационного развития должна стать
продуманная региональная экономическая политика государства, позволяющая целенаправленно регулировать производственный потенциал страны. В связи с этим остро стоит
проблема наращивания инвестиционной активности регионов, которая базируется на их
инвестиционном потенциале.
Инвестиционный потенциал региона представляет собой совокупность объективных экономических, социальных и природно-географических свойств региона имеющих
высокую значимость для привлечения инвестиций. Данная категория включает в себя и
инновационную составляющую. При этом необходимо учитывать общий уровень инвестиционного риска, складывающегося из нескольких видов рисков: финансового, экономического, социального, криминогенного, политического, правового, информационного.
По потенциальным инвестиционным возможностям и степени риска выделяют 10
групп регионов: максимальный потенциал – минимальный риск; высокий потенциал –
низкий риск; средний потенциал – низкий риск; низкий потенциал – низкий риск; высокий
потенциал – умеренный риск; средний потенциал – умеренный риск; низкий потенциал –
умеренный риск; высокий потенциал – высокий риск; средний потенциал – высокий риск;
низкий потенциал – высокий риск [1].
102
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
По своей инвестиционной привлекательности Брянская область входит в группу
«низкий потенциал –умеренный риск». В эту группу входят регионы со слаборазвитым
промышленным и сельскохозяйственным производством (Курганская, Костромская, Кировская области), а также регионы, заметно снизившие свой потенциал и увеличившие
риск после дефолта (Владимирская, Волгоградская, Воронежская, Ивановская, Тверская,
Тульская области, Ставропольский край).
Инвестирование средств в регионы данной группы сопряжено с рядом трудностей:
низкий уровень развития промышленности и инфраструктуры и наличие риска являются
малопривлекательными мотивами при принятии инвестиционных решений.
В Брянской области на региональном уровне основным документом, создающим
правовые условия и гарантии для научной и научно-технологической деятельности, является закон №39 – З «О науке, научной и научно-технической деятельности в Брянской области» от 9 июня 2006 г.
Важнейшие приоритеты научно-технической политики в регионе закреплены областной целевой программой «Развитие промышленности Брянской области на период 20062010 гг.». В регионе реализуется также областная целевая программа «Развитие инновационной инфраструктуры Брянской области на 2007-2010 гг.», которая направлена на
формирование и эффективное функционирование региональной инновационной системы.
Комплекс мер предполагает системное решение широкого круга проблем (правовых, организационных, финансовых, информационных и иных), обеспечивающее в итоге переход
экономики региона на инновационный путь развития.
Роль законодательной и исполнительной власти Брянской области состоит в создании условий для развития инновационной деятельности, оказании помощи перспективным предприятиям в выходе на внешние рынки, организации взаимодействия с межрегиональными торговыми сетями, сертификации производств и продукции в соответствии
с международными стандартами.
Комплекс программных мероприятий по данному направлению должен предусматривать: создание благоприятных условий для стимулирования существующих предприятий и организаций к использованию инноваций и развития малого предпринимательства
в научно-технической сфере; разработку механизмов содействия в реализации региональных инновационных проектов; формирование и развитие инфраструктуры инновационной
системы, целевую подготовку необходимых кадров.
Важным аспектом региональной инвестиционной политики является создание и
расширение эффективной инфраструктуры, поддерживающей инновационные процессы.
Под инфраструктурой инновационной деятельности понимается совокупность
субъектов инновационной деятельности, обеспечивающих условия, необходимые для ее
осуществления и нормального функционирования инновационных процессов.
Современное состояние инновационной сферы в Брянской области свидетельствует
о наличии целого ряда проблем в ее функционировании. Основными причинами низкой
инновационной активности, по мнению руководителей промышленных предприятий, являются следующие: недостаток финансовой поддержки со стороны государства; низкий
платежеспособный спрос на инновационные продукты; высокая стоимость нововведений;
низкий инновационный потенциал организаций; недостаток квалифицированного персонала; недостаток информации о новых технологиях и рынках сбыта; низкий спрос на инновационную продукцию; несовершенство законодательства в инновационной сфере; неразвитость инновационной структуры и др.
103
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
В связи с этим в настоящее время политика администрации области строится в нескольких направлениях, главными из которых стали формирование благоприятного инвестиционного климата, обеспечивающего привлекательность региона для инвесторов всех
категорий, и выработка приоритетов в данной работе. Для решения этих задач разрабатывается и реализуется комплекс экономических и организационных мер, способствующих
активизации инвестиционного процесса. Важное место при этом занимают государственная поддержка инвестиционной деятельности, содействие администрации в привлечении
внешних инвестиций на реализацию областных инвестиционных программ и проектов,
создание механизма работы с ними.
В результате появляются первые положительные сдвиги. По темпам роста инвестиций в текущем году регион занимает ведущее место среди регионов Центрального федерального округа (ЦФО). Так, если по итогам 2006 г. в обрабатывающее производство
инвесторы – владельцы крупнейших брянских предприятий - вложили порядка 11 млрд
руб., то в рамках Первого Брянского инвестиционного форума, состоявшегося 24 -25 октября 2007 г., подписаны соглашения на сумму 38,7 млрд руб. В частности, администрацией области были подписаны соглашения: с ЗАО «Трансмашхолдинг» - на сумму 1,15
млрд руб., ОАО «Евроцемент групп» - 1,05 млрд руб., мебельным концерном «Катюша» 2,45 млрд руб., ООО «РТМ-А» (г. Москва) - 6 млрд руб. и др. Проведение данного форума дает старт новому этапу инновационной деятельности и должно дать новый импульс
росту инвестиций в регионе.
Наряду с этим в Брянской области наблюдается ограниченная активность предприятий и организаций в научно-инновационной сфере. Насчитывается всего 41 инновационно-активное предприятие, в том числе 35 - в обрабатывающих отраслях [2].
В 2006 г. было произведено инновационной продукции на сумму 5032,6 млн руб.,
что составляет лишь 9,7 % общего объема отгруженной продукции. 95,9 % составляет
продукция, вновь внедренная или подвергшаяся значительным технологическим изменениям в течение последних трех лет, остальная – подвергшаяся усовершенствованию.
Приведенные данные по инновационной деятельности предприятий региона свидетельствуют о том, что спрос на инновационную продукцию остается низким. Это подтверждается, прежде всего, ее соотношением с объемами промышленной продукции.
Темпы расширения инновационной активности предприятий очень низкие, хотя имеется
устойчивая группа предприятий, где инновационная деятельность носит постоянный характер.
Состояние современного высокотехнологичного комплекса области еще далеко от
желаемого уровня. Так, остается низкой инновационная активность промышленного производства. Разработку и внедрение инноваций осуществляли в 2006 г. всего 9,6 %предприятий.
Затраты на технологические инновации в промышленности составляют незначительную величину, явно несоизмеримую с реальными потребностями региональной экономики в обновлении основных производственных фондов и расширении спектра принципиально новой конкурентоспособной продукции. Общий объем затрат на технологические инновации (капитальные и текущие) в 2006 г. составил 592,2 млн руб. При этом участие в инновационных затратах ограничивается только федеральным бюджетом на уровне
4,6 % [3].
Динамика основных показателей инновационной деятельности представлена в таблице.
104
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
Основные показатели инновационной деятельности
Показатель
Удельный вес организаций, осуществляющих инновационную деятельность, в общем числе организаций, %
Удельный вес организаций, осуществляющих технологические инновации, в общем числе организаций
промышленного производства, %
Удельный вес отгруженной инновационной продукции в общем объеме отгруженной продукции промышленного производства, %
Затраты на технологические инновации организации
промышленного производства, млн руб.
Затраты организации промышленного производства
на технологические инновации к общему объему
отгруженной продукции, %
Таблица
2003 г.
2004 г.
2005г.
2006г.
6,1
8,7
9,4
9,6
6,4
9,4
10,2
10,1
13,3
19,0
11,7
9,7
138,7
241,7
422,1
592,2
0,6
0,9
1,1
1,1
Оценка эффективности затрат на инновационную деятельность свидетельствует о
том, что на рубль затрат приходится 8,7 руб. отгруженной продукции собственного производства, оказанных собственными силами работ и услуг. В структуре затрат на инновации
лидирующее место занимают исследования, связанные с разработкой новых продуктов,
услуг и методов их производства, новых производственных процессов.
В целом для структуры затрат характерны резкие диспропорции между отдельными видами инновационной деятельности. Предприятия региона не уделяют необходимого
внимания приобретению программных средств, новых технологий, обучению и подготовке персонала и маркетинговым исследованиям, на которые в совокупности приходится
лишь около 0,8 % инновационных затрат.
Следует отметить, что хотя регион не обладает значительным научно-техническим
потенциалом, однако наличие нескольких крупнейших точек роста создает условия для
организации высокотехнологичных, наукоемких промышленных производств. Основой
инновационного развития является создание и поддержка
малых
научнопроизводственных инновационных форм.
Стратегической целью развития научно-технической и инновационной сферы является формирование в регионе высокоэффективного инновационного производственного
комплекса, обеспечивающего создание, коммерциализацию результатов интеллектуальной собственности, увеличение производства инновационной и наукоемкой продукции,
повышение общего уровня инновационности экономики.
Важнейшей составляющей этой работы является формирование сбалансированного сектора исследований и разработок, а также эффективной инновационной системы
Брянской области, обеспечивающей технологическую модернизацию экономики и повышение ее конкурентоспособности на основе передовых технологий, превращение научного потенциала в один из основных ресурсов экономического роста.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.
2.
3.
Райская, Н Инновационная активность регионов России / Н. Райская, А. Френкель, Г. Чубаков // Экономист. - 2007. - №10. - С.51.
Об инновационной деятельности предприятий и организаций Брянской области в 2006 году: аналит.
записка / ТО ФСГС по Брянской области. – Брянск, 2007.
Брянская область в 2006: статист. сб. / ТО ФСГС по Брянской области. – Брянск, 2007.
Материал поступил в редколлегию 17.12.07.
105
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
Romanov V.N. Innovation activity of a managerial subject (Bryansk region as an example).
The actual problems of innovation development of economy on federal and regional levels are
examined in the article.
106
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
СОЦИАЛЬНО-ФИЛОСОФСКИЕ АСПЕКТЫ НАУКИ И ТЕХНИКИ
УДК 339.9
Е.А.Дергачёва
РОССИЯ В ГЛОБАЛИЗИРУЮЩЕМСЯ МИРЕ
Рассматривается возможность построения развитого постиндустриального общества в России в ходе
реализации рыночных реформ. Подчеркивается проблематичность осуществления стратегии «догоняющего
развития» в нашей стране. Намечаются основные направления стратегии глобализационного развития России, повышения ее социально-экономического статуса и политического влияния в мире, сохранения экологической уникальности.
В начале 90-х гг. ХХ в. Россия вступила на путь капиталистического развития и глобализации на условиях Запада. Фундаментом глобализационных процессов является глобализация экономики, основывающаяся на деятельности транснациональных корпораций
и международных экономических организаций и получившая ускорение под влиянием научно-технической и последовавшей за ней информационно-коммуникативной революций.
Переплетаются экономики промышленно развитых, индустриальных стран, но и остальной мир с различной скоростью и интенсивностью включается в общемировые процессы.
Национальные хозяйства уже не могут функционировать вне мирового рынка. Экономическая рационализация оказывает решающее влияние не только на характер и направление научных и технико-технологических исследований, но и на процессы политической,
социокультурной, экологической глобализации. В этих условиях закономерно встает вопрос о самоопределении России и ее перспективах в глобализирующемся мире. Войдет ли
наша страна в постиндустриальное общество или выберет топливно-сырьевое направление развития? Первый вариант представляется наиболее предпочтительным, так как только на этой основе можно восстановить статус России как крупной политической и экономической державы, решить внутренние социально-экономические и военно-политические
проблемы. «Но здесь многое зависит от того, - отмечают отечественные исследователи, способна ли она осуществить прорыв и выйти на уровень развитых стран, генерирующих
информационные технологии и инновации, образцы и стандарты, или будет вынуждена
остаться в кругу традиционных индустриальных стран, либо даже удовлетвориться незавидным местом в топливно-сырьевой сфере глобальной экономики» [1]. В то же время постиндустриальный путь развития не избавляет страну от решения глобальных проблем,
возникающих в процессе техногенного развития.
В ходе рыночных реформ руководство страны отказалось от политики государственной поддержки отдельных отраслей и сфер. В результате ряд отраслей сферы услуг
стали быстро развиваться, но большинство секторов экономики без государственной поддержки сократили выпуск продукции, особенно сельское хозяйство, машиностроение,
наука. Государственное регулирование экономики стало осуществляться преимущественно экономическими мерами, прежде всего финансовыми, при сокращении социальной политики. При значительном увеличении третичного сектора (услуг) в экономике следует
отметить возрастание доли торговли и общественного питания в структуре производства
услуг, посреднических и финансовых услуг, сокращение доли образования, культуры, искусства, здравоохранения, социального обеспечения, особенно науки и научного обслуживания, что подтверждает тезис о регрессивных тенденциях в структуре сферы услуг и
призрачной возможности формирования постиндустриальной экономики, основанной на
производстве наукоемкой продукции.
За последние 15 лет (с начала 1990-х гг.) отраслевая структура экономики в России
претерпела значительные изменения. В объеме валового внутреннего продукта (ВВП)
106
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
возросла доля услуг (с 36% в 1990 г. в СССР до 58% в 2005 г. в Российской Федерации). В
промышленности резко возросла доля топливно-энергетического комплекса (до 32% выпуска промышленной продукции в 2002 г. в РФ) и металлургического комплекса (до 16%),
снизилась доля машиностроения (до 20%) и легкой промышленности (до 2%), а доля остальных отраслей промышленности (пищевой, химико-лесной) существенно не изменилась. В топливно-энергетическом комплексе доминирует добыча нефти и газа [2]. Анализ
основных тенденций технологических изменений в отраслях российской экономики в
1990-2000 гг. показывает превращение их из прогрессивных, ориентированных на рост
производства, в регрессивные, характеризующиеся технологическим спадом. В структуре
производства товаров существенно снизилась доля сельского хозяйства и промышленности в результате спада производства в этих отраслях. Усилилась зависимость страны от
экспорта сырья и материалов, что обеспечивает примерно половину экономического роста
России в годы реформ, в результате увеличилась зависимость страны от конъюнктуры на
мировых рынках топлива. В то же время приток иностранных инвестиций в экономику
страны оказался ниже ожидаемого, возникла проблема «бегства» российского капитала.
Рассматривая роль России в современном мире и ее перспективы, В.Л.Иноземцев
пишет, что нацеленность отечественной экономики на экспорт энергоносителей и сырья
прямо противоречит всем постиндустриальным тенденциям и приводит к ее деиндустриализации. Российская Федерация не сможет быстро преодолеть сложившийся хозяйственный кризис. Осуществление стратегии «догоняющего развития» требует огромных инвестиционных ресурсов и формирования внутри страны благоприятного инвестиционного
климата, сокращения зависимости от импорта потребительских товаров и, пожалуй, самое
важное, осознания необходимости развития национальной науки и интеллектуального потенциала нации в целом, так как постиндустриальное развитие возможно только при востребованности квалифицированного труда. Государственная поддержка должна быть направлена на приоритетные научно-технические цели и задачи (космические исследования,
нанотехнологии, компьютерное обеспечение и др.). Констатируя сложившуюся ситуацию
в России, В.Л.Иноземцев делает вывод: «Россия должна в ближайшей перспективе стремиться только к тому, чтобы стать развитой индустриальной страной, поскольку возможности быстрого вхождения в круг постиндустриальных держав у нее полностью отсутствуют… шанс занять место в списке стран-лидеров постиндустриального мира нами безвозвратно упущен и вряд ли в XXI веке мы сможем реально претендовать на подобное место». В более отдаленной перспективе возможна трансформация хозяйственного комплекса России в постиндустриальный [3].
Таким образом, пока мы получаем отрицательный ответ на вопрос о том, возможно
ли в России развитое техногенное общество [4], пока ее место в современном мире – гдето на полупериферии мирового капитализма. Это также подтверждается динамикой изменения ВВП и других показателей [2]. Длительность и огромные масштабы спада в 19901998 гг. были обусловлены низкой эффективностью рыночных реформ в стране. Последующий экономический рост был незначителен – всего лишь 5-7% в 2000-2005 гг. В 2005
г. объем российского ВВП оставался на уровне 88% уровня 1989 г. По данным ИМЭМО и
ИЭ РАН, доля России в мировом ВВП в 1990 г. составила около 6%, в 2000-е гг. – не достигла даже 3%. По показателям уровня развития образования и науки Россия относится к
развитым странам мира, по некоторым другим показателям - наоборот, к развивающимся
(например, по продолжительности жизни, которая ниже 67 лет; отраслевой структуре экономики; ВВП на душу населения, который составляет 10 тыс. долл.), в то же время минеральные, земельные, лесные ресурсы России равны пятой части природных богатств всего
мира. В то же время российская наука испытывает финансовые и кадровые проблемы. Если в 1990 г. расходы на НИОКР составляли 2,9% ВВП, то в 2004 г. – 1,45%. Значительно
сократилась численность научных работников – с 1,5 млн чел. в 1992 г. до 0,8 млн чел. в
107
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
2004 г. (однако количество научного персонала в России составляет 1/10 общемировой
численности), - при этом средний возраст работников стремительно растет. В сфере образования ситуация более благополучная: доля работающих, которые имеют высшее и среднее образование, достигла 53%, что является одним из лучших показателей в мире [2].
Социальные итоги реформ свидетельствуют о нарастании внутристрановой социальной поляризации населения. В то время как большинство населения имеет доходы ниже,
чем до начала рыночных реформ (или около прожиточного уровня), Россия имеет все
больше миллиардеров. Москва занимает второе место в мире по количеству миллиардеров
после Нью-Йорка (третье место - Лондон). В России живет более 20 человек, чье состояние превышает 1 млрд долл. [5]. Возрастание числа миллиардеров во многом обусловлено
перераспределением национального богатства России в пользу новых собственников. В
начале 1990-х гг. треть населения имела доходы ниже прожиточного минимума, сейчас –
шестая часть, а россиян, чьи доходы ненамного выше прожиточного минимума, - еще четвертая-пятая часть; сильная бедность стала хронической для многих слоев населения России. Такая значительная дифференциация населения делает российское общество социально неустойчивым.
В России общая площадь сельскохозяйственных земель каждое десятилетие сокращается, хотя по их площади страна остается одной из самых крупных в мире – 194 млн га,
в том числе 118 млн га пашни (0,8 га на человека) [2]. Однако интенсивность использования сельхозугодий невелика, что объясняется сильной изношенностью материальнотехнической базы, сокращением объема вносимых удобрений, использованием в основном ручного труда, так как ведущую роль стали играть личные хозяйства населения. Таким образом, в России происходит спад индустриализации производства на фоне увеличения, по оценкам А.Н.Захарова, доли реликтовых (низкомеханизированных), базирующихся на энергетике человека и животных укладов, свойственных XIX веку или доиндустриальной эпохе, – с 6 до 12,7%, особенно в агропромышленном комплексе (АПК).
Трансформационный спад в последнее десятилетие ХХ века сопровождался сокращением
объемов продукции: в АПК – на 63%, в машиностроении – на 59%, в химической промышленности – на 54% [6]. Происходящий в АПК спад характеризуется проблематичностью перехода к ресурсосберегающим, экологически чистым технологиям; сокращением
сферы научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ; снижением национальной продовольственной безопасности.
Стоит отметить, что промышленно развитые страны игнорируют поставки агропромышленной и другой промышленной продукции на свои рынки, кроме экологически чистых сельскохозяйственных продуктов. Зарубежные страны ставят условием встречные закупки Россией их экологически и генно-модифицированных продуктов. Российское правительство пока не проводило политики, направленной на структурное развитие современных наукоемких отраслей (машиностроения, АПК и др.), экспорт продукции которых
способен коренным образом изменить структуру внешнеторгового оборота, его одностороннюю ориентацию на добычу нефти и газа. В то же время современный российский
АПК характеризуется технологической неоднородностью. Наряду с технологически отсталыми секторами производства существуют сравнительно узкие сферы наукоемких
производств, продукция которых обладает высокой конкурентоспособностью на мировых
рынках. Именно накопленный научно-технический, биотехнологический и инновационный потенциал необходимо использовать российскому АПК в качестве конкурентного
преимущества на международных и внутристрановом рынках. Пока что Россия играет незначительную роль в мировой экономике и не использует в своих интересах процессы
экономической глобализации.
Велико значение природных экосистем России в глобальных биосферных и ресурсных
процессах. На долю России при ее 3% от всего современного населения планеты прихо-
108
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
дится около 30% основных природных ресурсов Земли [7]. Россия занимает 12% территории суши земного шара, что составляет менее 3,3% его площади. Однако она оказывает огромное геоэкологическое влияние на соседние регионы и регионы всего мира. Российская
Федерация является одним из самых крупных экологических потенциалов планеты. Около
60% площади нашей страны не затронуто активной хозяйственной деятельностью человека.
Кроме того, наша страна, в отличие от других развитых государств, характеризуется экологической самодостаточностью, так как внутренний природный потенциал дает возможность
компенсировать внутренние нарушения экологических условий и противостоять внешним
негативным воздействиям на природную среду посредством собственных ресурсов. Так,
лесами западноевропейских стран поглощается лишь около 30% углекислого газа, а около
70% - транспортируется воздушными массами на территорию России, где большая его часть
поглощается естественными биоценозами. Обширная часть территории России занята естественными экосистемами. В России находится более 26% лесов мира, не затронутых промышленной эксплуатацией, 20% мировых запасов пресных вод, 35% запасов газа, около
четверти лесов мира [8]. Все это позволяет сохранять и восстанавливать благоприятную
экологическую обстановку на большей части территории страны и в приграничных странах.
«Россия, - справедливо подчеркивает Б.Б.Родоман, - одна из немногих крупных
стран могла бы стать «профессиональным» экологическим донором для мирового сообщества». И далее он отмечает, что даже «желательна экологическая специализация нашей
страны в мировом масштабе – превращение большей ее части в национальные парки, природные заповедники, а также промыслово-охотничьи, рыболовные и прочие полудикие
биоресурсные угодья, используемые в разумных пределах естественного прироста биомассы» [9]. В настоящее время в России насчитывается около 100 заповедников, сохраняемых как природные эталоны экосистем, но площадь их невелика: с национальными
парками они занимают менее 3% территории страны. В развитых странах Европы этот показатель гораздо выше – до 10-15% [10]. Б.Б.Родоман предлагает России отказаться от тяжелого машиностроения и развивать экофильное хозяйство и экологический туризм, основанный на простом сохранении природных территориальных комплексов, биогеоценозов, фрагментов биосферы, мирового климата (иначе возможным сценарием развития
страны может быть превращение ее во всемирную свалку). Он также ссылается на теоретика глобализации У.Бека, который советует развивающимся странам не стремиться повторять путь развитых стран, а реализовывать свои специфические возможности и таким
образом оказаться вне конкуренции. Б.Б.Родоман приводит в оправдание слова
Г.А.Гольца о том, что «сохраняя, оберегая свое, Россия на самом деле может быть лучше
других стран, работает на сохранение всей Земли в будущем». Другими словами, исследователь предлагает России отказаться от «догоняющего развития» (в котором он не видит
перспектив) и превратить большую часть страны в природный и этнический резерват [9].
Однако этот проект научно-технической отсталости и экологической уникальности в
чем-то напоминает намерения западных стран по сокращению населения России до 30-35
млн чел. и сохранению страны как источника природных ресурсов, а также противоречит
канонам национальной безопасности. В этом случае, по словам английского министра
Дж.Мейджора, преемника М.Тэтчер, Россия не будет представлять угрозы западной демократии (и, добавим, военно-ресурсной колонизации) и сможет интегрироваться в мировое
демократическое сообщество. Сейчас американцы потребляют около 60-70% добываемых
мировых ресурсов, в то время как свои берегут, пока не иссякнут чужие [7]. Если придерживаться такого сценария, это будет, говоря словами Н.Н.Моисеева, «полное подчинение
диктату стран «золотого миллиарда», то есть системе транснациональных корпораций»,
когда «делать придется все так, как нам будет сказано» [11]. Второй сценарий – это путь
возрождения национальной экономики и утверждения приоритета национального разви-
109
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
тия и идей (без акцента на преимущественное развитие ресурсных отраслей), создание
приемлемой ниши в мире ТНК и обеспечение собственной безопасности, позволяющей
сохранить самостоятельность политических и экономических решений [11]. В продолжение своих мыслей Н.Н.Моисеев подчеркивает, что «поддержка уже существующих островков высоких технологий превращается в одну из обязанностей государства. И страна
несет ответственность за их судьбу» [11]. Данный сценарий, по мнению Н.Н.Моисеева,
маловероятен, несмотря на всю его привлекательность. Ученый акцентирует внимание на
том, что наша планета превращается в единую систему: и экономическую, и политическую, и, добавим, социоприродную. В данных условиях проблема формирования собственной ниши стоит перед каждой страной, иначе стратегия коэволюции общества и биосферы не будет реализована и страны мира не смогут обеспечить своего развития в режиме коэволюции с мировым сообществом в целом. Он предлагает проект рационально организованного общества (так называемого «экологического социализма»), которое будет
существовать в гармонии с природой, согласовывать стратегию своего развития с логикой
природы. Перестроенная социальная структура общества будет представлять собой «тонкое сочетание несвободы, диктуемой необходимостью обеспечить стабильность того канала эволюции, в котором только и может существовать человек, с равенством, снимающим социальные напряженности, способные нарушить социальную стабильность и лишить общество возможности сфокусировать свои усилия на общих проблемах взаимоотношения Природы и общества» [11]. В этом смысле, по мнению автора, идея о конвергенции рынка (капитализма) и антирынка (социализма) представляется наиболее реальной в
поиске путей по предотвращению экологической катастрофы и обузданию возрастающих
потребностей людей, тем более что Н.Н.Моисеев (со ссылкой на прогноз К.Маркса) аргументирует возможность постепенного уничтожения в будущем частной собственности –
основной составляющей рыночной экономики [11]. О преодолении частной собственности
также пишет В.Л.Иноземцев, развивая теорию постэкономического общества [12].
Начало хищнического использования природных ресурсов в широких масштабах и
ухудшение экологических качеств природной среды в России приходится на временной
промежуток после реформы 1861 г., в результате которой было отменено крепостное право и соответственно открыт простор для развития капитализма. Первоначальное накопление капиталов, развитие промышленности осуществлялись за счет потребления и продажи
природных ресурсов. Именно в конце XIX в. на территории Центральной России произошли большие изменения природных условий, многие из которых носили необратимый
характер. Индустриализация страны, развитие экономики, рост городов сопровождались
значительным увеличением потребления древесины в качестве топлива и строительного
материала. В последние три столетия интенсивного техногенного развития леса России
претерпели значительные изменения в результате землепользования и истощительных
вырубок. Площадь лесов (774, 25 млн га) составляет 23% сомкнутых лесов Земли и 45,3%
земель страны. Несмотря на восстановление лесного покрова благодаря естественной возобновительной способности лесов и искусственных лесных насаждений, существенно
ухудшилось их качество [13]. Сокращение площади лесов сопровождается обмелением
рек.
После Октябрьской революции природные ресурсы перешли в ведение государства,
были приняты законы в области охраны природной среды, что вселило надежду на предотвращение процессов разрушения природы, порожденных развитием капиталистической экономики. Действительно, разрабатываемые учения о природно-территориальных
комплексах призваны были помочь комплексному освоению и развитию экономики регионов с учетом их ландшафтно-географических особенностей и необходимости сохранения экологически благоприятной природной среды. Достижения СССР в разработке научных основ рационального природопользования используются учеными всего мира при
110
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
решении экологических проблем и разработке программ по улучшению геоэкологических
условий. Однако на деле построение промышленных и агропромышленных комплексов
происходило без учета ресурсно-территориальных особенностей экосистем. В результате
до сих пор на большей части территории страны функционирование хозяйства не соответствует современным экологическим требованиям, приводит к разрушению экосистем в
регионах и вызывает необходимость проведения природоохранных мероприятий.
В ряде регионов России экологические ситуации принимают характер кризисных, и
даже катастрофических. Такие ситуации характеризуются необратимыми изменениями
природы, утратой природных ресурсов и резким ухудшением условий проживания населения в результате многократного превышения допустимых техногенных нагрузок на
природу. Зоны экологического неблагополучия охватывают 15% территории России, где
живет более 60% россиян [14]. Среди наиболее кризисных следует отметить Уральский
регион, Кузбасс, центральную часть Русской равнины, Поволжье и др.
За последние 20 лет содержание гумуса – перегнивших органических веществ почвы
– упало на 8-30%; в России его содержание упало в среднем на 20%, на Украине – на 9%.
Большинство земель в основных промышленных и сельскохозяйственных районах страны
пришли в неудовлетворительное экологическое состояние еще в 1950-1970-х гг. В 19902000 гг. ускорился процесс потери плодородия почв ввиду эрозии и различного рода загрязнений. В 1990-2003 гг. площадь всех сельскохозяйственных угодий в стране сократилась более чем на 1,5 млн га. Тревогу вызывает состояние здоровья россиян. В Москве,
занимающей одно из первых мест по объему загрязнения из постоянных источников, автомобили выбрасывают в атмосферу в 10 раз больше угарного газа, чем допустимо по медицинским нормам. Жители Москвы страдают от сердечно-сосудистых заболеваний в 2,5
раза больше, чем их соседи по Московской области в целом. За последние годы заболеваемость детей бронхиальной астмой увеличилась в Москве в 7 раз, замедление физического развития детей встречается в 1,5 раза чаще, чем в регионах с относительно чистым
воздухом [14]. Размер экологического бедствия огромен, поэтому без активного вмешательства науки, государства и общества в целом нет уверенности в том, что через два-три
поколения ситуация улучшится.
Одной из глобальных экологических проблем, обусловленных совместным действием природных и антропогенных факторов, являются климатические изменения. И здесь
значительную роль играют выбросы парниковых газов, рост их концентрации в атмосфере. Как отмечает В.И.Данилов-Данильян, на современном этапе эволюции социоприродной системы происходит разбалансировка соответствия скорости биологической эволюции и климатических изменений. Регулятивные и адаптационные возможности биоты значительно уступают темпам изменения климата, на которые влияют рост численности населения Земли, экономическое развитие и научно-технический прогресс, нехарактерные
для процессов биологического развития. И хотя во многих публикациях климатические
изменения односторонне сводят лишь к потеплению климата, на самом деле, подчеркивает В.И.Данилов-Данильян, трансформации климата проявляются также в росте количества
и силы стихийных бедствий и погодно-климатических аномалий. Так, их количество за
последние 20 лет ХХ в. увеличилось на 40% в сравнении с несколькими предшествующими двадцатилетиями [16]. Прогнозируемые последствия климатических изменений приведут к большим экономическим потерям, неодинаковым для различных стран по характеру
и масштабу. В России, например, значительные территории окажутся перед угрозой опустынивания; потребуются дополнительные затраты в сельском хозяйстве ввиду падения его
продуктивности; огромным территориям вечной мерзлоты в будущем грозит заболачивание, что окажет разрушающее воздействие на функционирование расположенных там сооружений (нефтяных и газовых скважин, трубопроводов. Однако действия мирового сообщества весьма инерционны, продолжается накопление потенциала негативных техно-
111
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
генных (социальных, экономических, демографических, научно-технических) воздействий
на климатическую систему.
Сценарии по сокращению разбалансировки климатической системы пока что не находят серьезной поддержки на международном уровне. В то же время следует отметить
некоторые шаги в решении данного вопроса. Стратегия предотвращения изменений климата, декларируемая в Киотском протоколе (1997 г.) и подписанная 178 странами мира,
заключается в сдерживании количественного роста антропогенных выбросов парниковых
газов в атмосферу и организации специальных мероприятий, увеличивающих интенсивность поглощения отдельных газов наземными экосистемами. Эмиссия парниковых газов
образуется как в результате естественной природной биоциркуляции, так и в результате
антропогенной деятельности, особенно в последние два столетия. Так, по сравнению с
1800 г. концентрация углекислого газа в атмосфере возросла на 25%, оксида азота - на 8%,
содержание метана за этот период времени более чем удвоилось [17]. Промышленно развитые страны и страны с переходной экономикой должны ограничить или сократить выброс парниковых газов в период 2008-2012 гг. В настоящее время по объему вредных выбросов в атмосферу страны мира разделились следующим образом: США – 24%, Китай –
14%, Россия – 6%, Англия – 2% [14]. Следует отметить, что США отказались от подписания Киотского протокола, хотя являются лидерами в загрязнении атмосферы.
В России планируется, что объем выбросов парниковых газов не должен превышать
в 2010 г. 80% от уровня 1990 г., а в 2020 г. – 95% соответственно. Энергетический сектор
является основным источником российских выбросов. Энергетическая стратегия нашей
страны ориентируется на дальнейший рост энергопотребления в стране, который будет
существенно ниже, чем рост производства валового продукта. В 1900-2000 гг. потребление энергии в мире увеличилось почти в 15 раз, а за последние полстолетия выбросы углекислого газа в атмосферу возросли в 4,5 раза [14]. С одной стороны, без энергии невозможно продолжить дальнейшее развитие техногенной цивилизации, а с другой стороны,
существующие методы производства энергии и высокие темпы роста ее потребления приводят к разрушению естественной природной среды. В 2001 г. автомобили стали причиной 93% всех загрязнений в Москве. Такая загрязнённость способствует росту онкологических заболеваний, заболеваний бронхов, развитию астмы, аденоидов, аллергии и др., причем смертность москвичей выше, а рождаемость ниже, чем в целом по России. В наиболее
загрязненных округах Москвы - Центральном и Юго-Восточном – люди болеют в 1,5 раза
чаще, чем в других [14].
Возникает проблема не только загрязнения атмосферы, но и исчерпания запасов
нефти и газа, расходуемых на топливно-энергетические цели. Ученые России и мира видят выход в разработке «чистой энергетики» - водородного топлива (суммарная масса водорода составляет 1% от общей массы Земли); его использование приведет к сокращению
потребления ископаемого топлива. По некоторым данным, нефти в нашей стране хватит
до 2025 г., газа – до 2050 г., угля – до конца века. Развитые страны разрабатывают проекты по использованию водородной энергетики в мирных целях уже более 30 лет. Несмотря
на то, что и в России в настоящее время принят курс на освоение водородной энергетики,
основными причинами, сдерживающими ее развитие, являются отсутствие фундаментальных научных исследований и разработок в области водородной энергетики, неразвитость соответствующей промышленной базы, неготовность бизнеса субсидировать фундаментальные научные работы, отсутствие четкой государственной политики в данной
области. Для перехода экономики на водород как основной энергоноситель необходимо
стимулировать и координировать связь государства, бизнеса и науки в решении этих вопросов.
Подводя итог изложенному, можно сделать вывод, что перед Россией стоят следующие основные задачи глобального характера:
112
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
1. Использовать объективный процесс глобализации с целью повышения социальноэкономического и политического статуса страны.
2. Использовать ресурсы России и интеллектуальный потенциал ее граждан для решения глобальных проблем, проявляющихся как на общестрановом, так и на региональном уровне.
3. Выйти на уровень развития передовых стран мира (проблема «догоняющего развития»). Это возможно при сохраняющихся пока что на высоком уровне науке, образовании и военно-промышленном комплексе. В то же время возобновившийся в 2000-е гг.
экономический рост должен превзойти уровень 1990-х гг. и достичь 7-8% в год, современные темпы экономического роста - 5-7% в год - недостаточны для страны «догоняющего развития». Необходимо переориентироваться с производства и экспорта сырья и материалов, а также добычи нефти и газа на наукоемкие технологии.
4. Разработать социально-экономические мероприятия по предотвращению нарастающего демографического кризиса в стране, сокращения численности ее населения (с
начала 1990-х гг.). Выход из демографического кризиса видится в политике поощрения
рождаемости, а также процессов внутренней и внешней миграции населения.
5. Решить проблему высокой бедности и сильной дифференциации доходов населения, что представляется возможным при осуществлении политики поддержки бедных
слоев населения.
6. Сформировать новый, экономико-экологический (эконологический) подход к
взаимодействию человека с природой – рациональное природопользование.
7. Разрабатывать мероприятия по смягчению последствий климатических изменений.
8. Расширять территории биосферных заповедников и национальных парков страны.
9. Активизировать мероприятия по разработке экологически чистой водородной
энергетики и др. источников энергии.
10. Проводить постоянный мониторинг состояния здоровья населения, особенно в
экологически кризисных зонах, и совершенствовать соответствующую медицинскую инфраструктуру, а также разрабатывать мероприятия по сохранению здоровья населения.
11. Наладить сотрудничество науки, бизнеса и государства для поддержки фундаментальных исследований и разработки новых ресурсо- и энергосберегающих, инновационных технологий, биотехнологий.
12. Использовать реальный потенциал науки для стабилизации социальноэкономических и социально-экологических показателей российского социума и природной среды.
13. Провести региональный мониторинг промышленных комплексов на предмет их
соответствия ресурсно-территориальным особенностям экосистем, разумно подходить к
разрастанию технико-технологических систем и техносферы.
14. Создавать информсферу, способную рационально управлять потоками веществ и
энергии в пространстве и времени.
15. Отказаться от курса государственного дерегулирования, реализуемой политики
неуправляемой рыночной либерализации, усилить социально-экономическую роль государства в условиях рынка.
16. Способствовать модернизации российского АПК в направлении сохранения накопленного научно-технического потенциала и повышения его технологичности и наукоемкости при максимальном сохранении характеристик экологически чистой продукции.
17. Формировать социально ответственную и экологичную экономику страны.
Невыполнение стратегических задач приведет Россию к статусу страны, большой по
территории, природным ресурсам и населению, но отсталой и находящейся на периферии
мирового капитализма. При тотальном переходе на либеральные рыночные отношения и
113
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
сокращении сферы государственного регулирования такую задачу решить не представляется возможным. Вероятность успеха достаточно велика, особенно с учетом экономического и научного потенциала России. И в этом автор согласен с академиком
Н.Н.Моисеевым, который подчеркивает, что «одно из важнейших условий, необходимых
для построения новой России, – сохранение научных школ… Всем можно пожертвовать,
кроме знаний и мастерства!» [Цит. по: 7]. И хотя Россия обладает уникальным природным
потенциалом, но выжить в постиндустриальном обществе высоких наукоемких и информационных технологий можно, только сохранив высокий интеллектуальный потенциал
страны, безусловно, не пренебрегая статусом великой экологической державы.
Развитие техногенного общества в России и интеграция страны в мировой процесс
глобализации должны основываться на развитии наукотехники, экологичной и социально
ориентированной экономики, сохранении биосферных резерватов и природного здоровья
россиян. Экологическая специализация страны вполне осуществима, но с опорой на наукоемкие технологии, внедрение и использование которых способствует постепенному сокращению эксплуатации невозобновимых биосферных ресурсов, разумной коэволюции
глобализирующегося общества и природы.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Грани глобализации: Трудные вопросы современного развития. – М., 2003. – С.484.
2. Мировая экономика / под ред. А.С.Булатова. – М., 2007.
3. Иноземцев, В.Л. Современное постиндустриальное общество: природа, противоречия, перспективы /
В.Л.Иноземцев. – М., 2000. – С.264-277.
4. Дергачева, Е.А. Техногенное общество и противоречивая природа его рациональности / Е.А.Дергачева. –
Брянск, 2005. – С.69-90.
5. Дорофеева, А. Россия обрастает миллиардерами / А.Дорофеева // www.gazeta.ru – 2006. – 10 марта.
6. Захаров, А.Н. О перспективах развития российского АПК / А.Н. Захаров // СОЦИС. – 2006. - №7. – С.79.
7. Богданкевич, О.В. Лекции по экологии / О.В.Богданкевич. – М., 2002. - С.108.
8. Родзевич, Н.Н. Геоэкология и природопользование / Н.Н.Родзевич. – М., 2003. – С.228, 232.
9. Родоман, Б.Б. Экологическая специализация России в глобализирующемся мире / Б.Б. Родоман // Общественные науки и современность. – 2006. - №2. – С.78.
10. Энциклопедия живой природы. Т.4. – М., 2006. – С.4.
11. Моисеев, Н.Н. Универсум. Информация. Общество / Н.Н.Моисеев. – М., 2001. - С.142.
12. Иноземцев, В.Л. Расколотая цивилизация / В.Л.Иноземцев. – М., 1999. – С.66-76.
13. Исаев, А.С. Леса России / А.С. Исаев // Глобалистика: междунар. междисциплинар. энцикл. слов. – М.;
СПб.; Н.-Й., 2006. - С.481-483.
14. Энергия будущего. – М., 2005. – С.27.
15. Найбороденко, Н.М. Прогнозирование и стратегия социального развития России / Н.М.Найбороденко. –
М., 2003. – С.263.
16. Данилов-Данильян, В.И. Климатические изменения / В.И. Данилов-Данильян // Глобалистика: междунар.
междисциплинар. энцикл. слов. – М.; СПб.; Н.-Й., 2006. – С.413-415.
17. Мелконян, Р.Г. Киотский протокол / Р.Г.Мелконян, В.И. Морозов // Глобалистика: междунар. междисци
плинар. энцикл. слов. – М.; СПб.; Н.-Й., 2006. – С.404.
Материал поступил в редколлегию 27.07.07.
114
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
УДК 1(09)
В.М. Лобеева
ВЕЛИКИЙ СОЦИАЛЬНЫЙ МЫСЛИТЕЛЬ (к 180-летию со дня рождения
Б.Н.Чичерина)
Отмечены основные этапы жизненного пути Б.Н.Чичерина как человека, ученого и общественного
деятеля. Изложены основные научные идеи и положения.
26 мая (7 июня по новому стилю) исполняется 180 лет со дня рождения
замечательного русского ученого Бориса Николаевича Чичерина. Можно смело
утверждать, что Чичерин является самым крупным отечественным социальным
мыслителем. В дар потомкам он оставил фундаментальные сочинения по широкому кругу
философских, исторических, социально-политических, правовых, государствоведческих,
нравственных и других проблем. В строгом смысле Б.Н.Чичерина нельзя отнести к какойлибо одной обществоведческой профессии. Он одинаково успешно занимался всеми
известными в то время социальными науками. Работы ученого отличают глубина и
масштабность анализа, высокая степень теоретичности, умение вести междисциплинарное
исследование, при этом всегда сохраняя ясность и простоту изложения материала. Без
всякого преувеличения и ура-патриотизма Чичерина можно считать российским Гегелем.
В юности Чичерин действительно прекрасно изучил философию Гегеля. Основательная
философская подготовка прослеживается практически во всех основных его работах. Но в
отличие от Гегеля Чичерина очень легко и интересно читать. Пусть простит нас великий
немец, но это немаловажно. При чтении работ Б.Н.Чичерина не покидает ощущение того,
что он постоянно помнил о читателе и стремился помочь ему понять самые сложные
проблемы.
Б.Н.Чичерин родился 26 мая 1828г. в Тамбове в богатой и родовитой дворянской
семье. Биографы утверждают, что предок ученого, некий Афанасий Чичерине, приехал в
Россию в 1472г. в свите Софьи Палеолог, племянницы последнего византийского
императора Константина Палеолога XI Драгаса. Царевну привезли в Москву, чтобы
выдать замуж за великого князя Московского Ивана III.
До 16 лет Чичерин жил на Тамбовщине: лето семья проводила в родовом имении селе Караул, а зиму - в Тамбове. Родители – Николай Васильевич и Екатерина Борисовна
(урожденная Хвощинская) - сделали все, чтобы дать всем своим детям блестящее
образование и воспитание. Денег на лучших учителей и гувернеров не жалели. В 1844г.
мать привезла сыновей Бориса и Василия в Москву для подготовки к поступлению в
Московский университет. К этому времени юный Борис был очень начитанным, знал
литературу и историю, несколько языков: английский, французский, немецкий, а также
довольно хорошо греческий и латынь. Подготовка в университет заняла примерно
полгода. Это было время упорного труда. Среди тех, кто готовил братьев к поступлению,
был профессор Московского университета Т.Н.Грановский – знаменитый российский
историк-медиевист. Именно он оказал неизгладимое впечатление на Чичерина-юношу.
Знаменитые «Воспоминания», написанные ученым в конце жизни, полны самых теплых и
нежных слов о Грановском. До конца жизни он сохранил глубочайшее уважение и
искреннюю любовь к Тимофею Николаевичу.
В 1845-1849гг. Чичерин учился на юридическом факультете Московского
университета. Учеба давалась легко, так как юноша привык много и самостоятельно
работать, размышлять, анализировать. Эти качества впоследствии только преумножались.
Уже в университете обнаружился широкий спектр научных интересов Чичерина: история
115
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
русского права, государственное право, история, экономика, философия. Среди студентов
он был известен как один из самых знающих и образованных, а сокурсники даже прозвали
его Гегелем за увлечение гегелевской философией.
В 1853г. Б.Н.Чичериным была написана магистерская диссертация «Областные
учреждения в России в XVII веке». Однако путь к ее защите был довольно трудным и
занял три года. Профессора юридического факультета Московского университета
С.И.Баршев, С.Н.Орнатский, Н.И.Крылов и др. не хотели допускать работу к защите, так
как видели в ней «пасквиль» на Древнюю Русь. Чичерин был оскорблен таким поворотом
событий. В «Воспоминаниях» он писал об этом: «Передо мной, без малейшего повода,
запиралась дверь к ученому и литературному поприщу, и это делалось с таким пошлым
равнодушием, с таким возмутительным пренебрежением к мысли, к труду и знаниям
молодого человека…» [1]. В декабре 1856г. после долгих мытарств диссертация была
успешно защищена, а прежние хулители принялись беззастенчиво ее хвалить.
В середине 50-х годов Чичерин написал целый ряд серьезных научных статей:
«Священный союз и австрийская политика», «Современные задачи русской жизни», «Об
аристократии, в особенности русской», «Очерки Англии и Франции» и др. Эти работы
принесли Чичерину известность яркого и вдумчивого публициста, талантливого и
перспективного ученого. Уже в этих ранних работах Б.Н.Чичерин открыто изложил свою
мировоззренческую позицию: либерализм и понимание основных либеральных
принципов.
В 1858г. Б.Н.Чичерин получил приглашение занять кафедру государственного права
на юридическом факультете Московского университета, но для этого требовалось пройти
стажировку за границей. В 1858-1861гг. Чичерин находился в Европе, где готовился к
будущей профессорской деятельности. Он посетил Австрию, Англию, Германию, Италию,
Францию. Во время этой поездки Борис Николаевич встречался с известными
иностранными и русскими учеными и политиками: Л.Штейном, Р.Молем,
П.И.Шафариком, И.К.Блюнчли, Ф.Гизо, Л.-А.Тьером, А.И.Герценом, И.М.Сеченовым,
Д.И.Менделеевым и др. Поездка по Европе духовно обогатила молодого ученого. Он с
восторгом отмечал, что увидел все высшие достижения человечества в искусстве, науке,
государственной и общественной жизни.
После встречи с А.И.Герценом более отчетливой сделалась и мировоззренческая
позиция Чичерина: он ясно понял, что оптимальный путь исторического развития связан с
осуществлением либеральных реформ, а не с революционными потрясениями. Однако сам
разговор оставил тягостное чувство в душе. Герцен неприятно поразил радикальностью
взглядов, революционными настроениями. В «Воспоминаниях» ученый писал: «Когда я
указывал ему на необходимость трезвого и умеренного образа действий при предстоящих
в России великих преобразованиях, он отвечал, что это чисто дело темперамента…Меня
это взорвало. Ссылаться на темперамент, отвечать легоньким издевательством, когда дело
идет о благе отечества, о важнейших его интересах, о величайших преобразованиях,
изменяющих весь его исторический строй, казалось мне недостойным не только
возвышенного ума, но и благородного сердца»[2]. Чичерин был убежден, что в условиях
России и для ее пользы действовать можно «только через правительство»[3], отстранив от
реформ и реакционеров, и радикалов-революционеров. Эту позицию он отстаивал и по
возвращении в Россию.
Зато беседу с известным немецким историком и экономистом Лоренцем Штейном
Чичерин вспоминал с искренним восторгом: «Я был совершенно очарован. Тут я в первый
раз почувствовал, что такое истинно научная атмосфера, в которой живут люди и которая
побуждает их смотреть на вопросы спокойно и просто, видеть в них не дело партии или
повод к ожесточенным препирательствам, а предмет серьезного объективного
исследования. Я узнал человека, самостоятельно работающего для науки, владеющего
116
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
всеми ее средствами, открывающего в ней новые горизонты, но чуждого всякой
заносчивости, всякого шарлатанства и самохвальства» [4].
Поездка обострила патриотическое чувство молодого ученого. Западник и либерал,
Чичерин с радостью возвратился на родину, наполненный стремлением служить ей, живя
именно в России. В письме к своему брату Василию (отцу будущего наркома по
иностранным делам Советской России Г.В.Чичерина) Борис Николаевич писал: «Не
презирать отечество с высоты европейского просвещения, а усвоить для него плоды этого
просвещения и, может быть, вложить в него свою лепту, распространить в родной земле
хотя бы неслышными незаметными путями добытые человечеством умственные блага,
сеять на тучной, но необработанной русской ниве взрощенные Европой семена мысли и
свободы, такова была задача, которую я себе поставил, такова была отныне цель моей
деятельности. Европой я мог любоваться, но жить и действовать я мог только в России»
[5].
С осени 1861г. Б.Н.Чичерин приступил к работе в Московском университете. Уже в
своей первой знаменитой лекции по государственному праву, прочитанной 28 октября, он
предстал перед коллегами и студентами как высокообразованный государствовед,
блестящий лектор и тонкий педагог. Обращаясь к будущим юристам, государственным
мужам, он утверждал, что «государственные люди и общественные деятели
вырабатываются не канцелярскою рутиной, не чтением газетных статеек и не шумными
речами на площади, а серьезным и усидчивым трудом… Менее всего достаточен тот
дешевый либерализм, который, являясь ныне на всех перекрестках и пренебрегая наукой и
трудом, питается журнальными крохами. Тут нужно изучение систематическое и
серьезное. Государство - организм многосложный, который заключает в себе
бесчисленное разнообразие отношений. В науку о государстве входят и философия, и
история, и юриспруденция, и бытовые условия, и экономические вопросы» [6]. Эти слова
не были формальным, отстраненным напутствием студентам. Сам Б.Н.Чичерин всю свою
жизнь серьезнейшим образом изучал науку и развивал ее своими фундаментальными
сочинениями.
Замечательная образованность Чичерина была признана и при императорском дворе.
Он был приглашен в Петербург для чтения курса государственного права наследнику
престола, цесаревичу Николаю Александровичу, старшему сыну Александра II. Занятия
протекали исключительно успешно, но смерть великого князя в 1865г. оборвала их. После
этих печальных событий российской истории Чичерин вернулся в Москву, где продолжил
преподавание в университете. В 1866г. Б.Н.Чичерин с большим успехом защитил
докторскую диссертацию «О народном представительстве». Это было очень
основательное исследование форм демократии, научная теория народного
самоуправления, в котором Чичерин видел альтернативу социализму и государственному
бюрократизму. Работа в качестве профессора юридического факультета была весьма
успешной. В том же году Чичерин был избран деканом. Однако сам ученый не был рад
этому, так как считал, что административная работа будет отнимать слишком много
времени и сил, которые он предпочитал тратить на занятия наукой. Но прежний декан
факультета Лешков повел борьбу за потерянную должность, и из-за последовавших в
результате этого интриг Чичерин был вынужден в 1868г. выйти в отставку. В
«Воспоминаниях» он, однако, писал, что не жалел об этом, так как чувствовал, что
«рожден писателем, а не профессором» [7].
После ухода из университета Б.Н.Чичерин уехал в родовое имение Караул в
Тамбовскую губернию. С 1868г. до своей кончины в 1904 г. ученый жил в своем имении.
Эти годы стали самыми плодотворными в его научной работе. В кругу семьи, в спокойной
обстановке старинной дворянской усадьбы им были написаны основные
фундаментальные сочинения: «История политических учений», «Наука и религия»,
117
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
«Собственность и государство», «Основания логики и метафизики», «Курс
государственной науки», «Философия права» и множество других книг и статей. Правда, в
1882-1883гг. Б.Н.Чичерин возвратился ненадолго к общественной деятельности, так как
был избран московским городским головой. На этом посту он много сделал и для Москвы,
и для становления местного самоуправления как такового. Но и на этот раз либеральные
взгляды Чичерина не устроили начальство. В результате ничтожно мелких и злобных
интриг он был дискредитирован в глазах Александра III и по повелению императора был
вынужден подать в отставку. Второй раз Россия пренебрегла одним из ученейших и
достойнейших своих граждан. Разумеется, что Чичерин был оскорблен. После этого он
окончательно поселился в деревне и всецело посвятил себя занятиям наукой.
Исследователи по-разному определяют мировоззренческую позицию Б.Н.Чичерина:
«либерализм», «консервативный либерализм», «умеренно-охранительный консерватизм»
и т.п. К этому следует добавить то, что взгляды и убеждения мыслителя всегда
пронизывали здравый смысл, житейская мудрость, взвешенность выводов. В своих
работах он подвергал жесткой критике деспотизм государственной власти при Николае I.
Резко отрицательным было и отношение к социалистическим идеям. Основополагающими
ценностями либеральной парадигмы Чичерина, которые он отстаивал во всех своих
основных работах, были: свобода личности, верховенство в обществе права и
справедливого закона, возможность существования и развития гражданского общества,
сильная государственная власть. Именно сильную государственную власть он считал
особенно необходимой в условиях России. Чичерин подчеркивал это как теоретик и как
гражданин, откликаясь на реальные события российской истории. Так, 10 марта 1881г.
(вскоре после убийства Александра II) была написана знаменитая статья «Задачи нового
царствования», которую Чичерин через К.П.Победоносцева направил Александру III. В
этой статье он требовал от правительства принятия жестких мер против тех общественных
сил, которые посмели посягнуть на государственный порядок, на государственную власть.
«… вся ходячая либеральная программа, с которой носятся известного разряда русские
журналисты и их поклонники, должна быть устранена. Она ведет лишь к усилению
разлагающих элементов общества, а нам нужно прежде всего дать перевес элементам
скрепляющим…Политическая свобода может быть отдаленным идеалом русского
человека; насущная потребность заключается единственно в установлении живой связи
между правительством и обществом для совокупного отпора разлагающим элементам и
для внесения порядка в Русскую землю …Либерализму придет свой черед, когда
успокоятся умы и водворится порядок»[8]. Псевдозащитники либеральных ценностей
часто критиковали и критикуют Чичерина за эти идеи. Однако российская история
слишком часто давала примеры того, как стремление к свободе (в России это всегда к
воле) оборачивалось полным попранием не только закона, но и здравого смысла. Именно
от этого и предостерегал Чичерин.
В жизни Б.Н.Чичерин был исключительно порядочным человеком. Он не переносил
угодничества, подлости, лжи в любом проявлении, будь то в частной или в общественной
жизни. Он был тем редким человеком, для которого понятия о чести всегда стоят выше
собственных интересов, доходят подчас до щепетильности. Так, после широко известного
и упомянутого выше скандала в Московском университете, связанного с выборами декана
юридического факультета, Чичерин покинул университет. Александр II обращался к
Борису Николаевичу с личной просьбой остаться в университете. Несмотря на это,
Чичерин вышел в отставку, так как с такой же просьбой государь не обратился к его
коллегам С.М.Соловьеву, И.К.Бабсту, С.А.Рачинскому, М.К.Капустину, которые также
покинули университет в знак протеста против неслыханного нарушения принятых правил
выбора декана.
118
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
С горечью и болью в сердце он писал о том, что Россия не сумела оценить
масштабные либеральные реформы Александра II. «Вместо новых свежих сил для
открывшихся всюду новых поприщ, оказалось умственное, нравственное и материальное
оскудение. Независимые и образованные люди исчезли; пошлость царит всюду. Печать
извратилась и изолгалась в конец; таланты все вымерли или заглохли. Правительство
наполняется отребьем общества; все раболепное, низкопоклонное, бездарное лезет вверх и
приобретает силу. Ложь господствует во всех сферах»[9].
Блестяще написанные «Воспоминания» дают очень живое и образное представление
о России XIX века, а также о целой галерее лиц, составивших честь, славу, а иногда
бесславие нашей истории. Чичерин пишет о своих встречах и общении с литераторами И.С.Тургеневым,
А.И.Герценом,
М.Е.Салтыковым-Щедриным,
М.Н.Катковым,
государственными деятелями - императорами Александром II и Александром III,
Д.А.Милютиным, В.А.Черкасским, К.П.Победоносцевым и другими. Он хорошо знал и
много общался со всеми известными славянофилами: братьями К.С. и И.С. Аксаковыми,
братьями П.В и И.В.Киреевскими, Ю.Ф.Самариным, А.С.Хомяковым и др.
Характеристики, данные Чичериным известным людям той эпохи, например
И.С.Тургеневу, Л.Н.Толстому, М.Е.Салтыкову-Щедрину, - яркие, часто неожиданно
жесткие и даже хлесткие. [10]. Однако некоторая необъективность и резкость суждений
все же объяснима очень высокими требованиями к нравственности, которые Б.Н.Чичерин
предъявлял как к себе, так и к другим людям.
В «Воспоминаниях» Чичерина звучат грустные сомнения о том, нужны ли в России
серьезные «ученые книги». Он сетует на то, что образованный человек стал редкостью, и
возлагает надежды на будущие поколения. Даже в этом проявилась мудрая
дальновидность ученого. На протяжении почти всего XX века творчество Б.Н.Чичерина
больше и лучше знали за рубежом, чем в собственном отечестве. Книги ученого более или
менее активно стали переиздаваться в России только с 90-х годов XX в. Это привело к
тому, что у специалистов-обществоведов и в целом у образованной части нашего
общества сразу возрос интерес к научному и публицистическому наследию ученого.
В Волгограде, Санкт-Петербурге, Тамбове сложились центры по изучению
творчества Б.Н.Чичерина. Проводятся научные конференции, чтения, защищаются
диссертации. Однако, по мнению автора данной статьи, Чичерин как ученый не оценен в
нашей стране должным образом. Сочинения блестящего мыслителя все еще остаются не
известными широкому кругу читателей. Так, его книги, которые могли бы стать
прекрасными учебниками по гуманитарным предметам в вузах, издаются тиражами не
более 1000 экземпляров. Видимо, сообщество российских издателей все еще твердо
уверено в том, что «нет пророка в своем отечестве». В российских вузах об идеях ученого
говорят лишь вскользь, хотя его теоретическое обществоведческое наследие в российской
науке не с чем даже сравнить. Серьезные издательства пропускают весьма сомнительные
суждения о Чичерине. Так, С.Н.Малявин в учебном пособии для педагогических вузов
«История русской социально-философской мысли» пишет: «По сути Чичерин в малой
степени может быть причислен к обществоведам. …Правоведческий аспект у Чичерина
преобладает над социальным»[11] Подобные высказывания свидетельствуют лишь о том,
что представление о содержании научного наследия выдающегося социального мыслителя
даже у тех, кто, несомненно, причисляет себя к обществоведам, весьма призрачно. Труды
ученого нуждаются не только в популяризации, но и в междисциплинарном и
узкоспециальном исследовании специалистами. Б.Н.Чичерин заслуживает того, чтобы в
России XXI века его помнили и знали как крупную историческую личность – патриота,
гуманиста, ученого, идеолога и теоретика либерализма.
119
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Русское общество 40-50-х годов XIX в.Ч.2. Воспоминания Б.Н.Чичерина. – М.: Изд-во МГУ, 1991. – С.89.
2. Чичерин, Б.Н. Воспоминания. Путешествие за границу/ Б.Н.Чичерин. – М.: Север, 1932. – С.51-52.
3. Там же. – С.64.
4. Там же. – С.22.
5. Там же. – С.126-127.
6. Чичерин, Б.Н. Философия права/ Б.Н.Чичерин. – СПб.: Наука, 1998. – С.375.
7. Чичерин, Б.Н. Воспоминания. Московский университет. 1861-1868/ Б.Н.Чичерин. – М.:Север, 1929. –
С.228.
8. Чичерин, Б.Н. Задачи нового царствования/ Б.Н.Чичерин // Тайный правитель России: К.П.Победоносцев
и его корреспонденты. – М.: Русская книга, 2001. – С.62-68.
9. Чичерин, Б.Н. Воспоминания. Земство и Московская дума / Б.Н.Чичерин. – М.:Север, 1934. – С.264-265.
10. Русское общество 40-50-х годов XIX в. Ч.2. Воспоминания Б.Н.Чичерина. – М.: Изд-во МГУ, 1991. –
С.97- 103; 149-155.
11. Малявин, С.Н. История русской социально-философской мысли: пособие для вузов/С.Н.Малявин. – М.:
Дрофа, 2003. – С.170.
Материал поступил в редколлегию 01.10.07.
120
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
УДК 300.322
Н.В.Попкова, Е.А.Дергачева
ФИЛОСОФСКИЕ СОЦИОПРИРОДНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ В БГТУ
Рассматриваются основные научные достижения и направления дальнейшей работы философской
школы социоприродных исследований на базе БГТУ. Дается краткое описание оригинальных философских
концепций, предназначенных для анализа техногенной среды, а также современных природных и культурных изменений.
В настоящее время в Брянском государственном техническом университете на базе
кафедры «Философия и история» (заведующий кафедрой – д.филос.н., проф.
А.Ф.Степанищев) и Брянского отделения Российского философского общества (РФО)
(почетный председатель – д.филос.н., проф. Э.С.Демиденко, председатель – д.филос.н.
Н.В.Попкова, секретарь – к.филос.н. Е.А.Дергачева) сложилось новое научнофилософское направление [1, 2]. В его рамках ведутся социоприродные исследования
формирования глобального техногенного (индустриального и постиндустриального) общества, его воздействия на биосферу. Особое внимание уделяется трансформирующему
воздействию стремительно растущего технического мира на земную жизнь и человека и
осмыслению коэволюционного развития науки и философии. Учеными кафедры при разработке этого направления на основе значительного статистического и социологического
материала проводились исследования коренных изменений, происходящих в развитии
общества и земной природы под воздействием технических революций – промышленной,
научно-технической, информационной. Было показано, как естественные факторы социоприродного развития замещаются искусственными, открывающими огромные возможности для роста человеческих богатств и благосостояния людей. Но в то же время крупные
техногенные изменения на планете привели к негативной трансформации человека и деградации земного биомира. Современные ученые и философы вскрывают факторы стремительного техно-ноосферного перехода жизни, опасности такой эволюции общества и
планеты для человека и дают рекомендации по преодолению избыточной техносферизации земного мира, преодолению разрушений в биосфере и гуманному, безопасному развитию человечества в коэволюции с природой.
Учеными научно-философской школы за 2002-2007 гг. издано 12 монографий и 6
учебных пособий, опубликовано более 20 статей в центральных журналах и журналах, рекомендуемых ВАК, а также более 100 статей в других изданиях и тезисов научных конференций. Среди изданных в эти годы монографий: Демиденко Э.С. Ноосферное восхождение земной жизни. – М., 2003; Демиденко Э.С. Формирование метаобщества и постбиосферного земного мира. – М.-Брянск, 2006; Степанищев А.Ф. Становление постнеклассической философии в аспекте концепции детерминизма. – Брянск, 2004; Попкова Н.В. Техногенное развитие и техносферизация планеты. – М., 2004; Попкова Н.В. Философия техносферы. – М., 2007; Дергачева Е.А. Техногенное общество и противоречивая природа его
рациональности. – Брянск, 2005; Демиденко Э.С., Дергачева Е.А., Попкова Н.В. Техногенное общество и земной мир. – М.-Брянск, 2007. Также вышли: Попкова Н.В. Введение
в философию техники (учебник). – Брянск, 2006; Демиденко Э.С., Попкова Н.В., Шустов
А.Ф. Техногенное развитие общества и жизни на земле (учеб. пособие). – М.-Брянск, 2007.
Основатель школы социоприродных исследований – Эдуард Семенович Демиденко,
социолог-урбанист, защитивший кандидатскую и докторскую диссертации по социологии
и философии урбанизации и сейчас активно работающий над проблематикой техноноосферного перехода жизни на нашей планете, глобальной трансформации человека. Его
научные предложения по формированию информполисов были одобрены на IV Международном форуме по информатизации (Москва) и на собрании научной общественности
121
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
Дубны (1995 г.); при поддержке администрации Московской области и г.Дубны это привело к созданию Российского центра программирования (2004 г.), а при поддержке администрации Калининградской области – аналогичного центра в г.Калининграде (2006 г.).
В 2002 г. под руководством Э.С.Демиденко было образовано Брянское отделение
РФО, сконцентрировавшее свое внимание на подготовке философских и обществоведческих кадров для Брянщины. Сейчас оно насчитывает более 30 членов, среди которых 5
докторов философских наук, 3 заведующих кафедрами философии. Председателем Брянского отделения РФО стал Э.С.Демиденко; с 2007 г. он является его почетным председателем, как внесший большой вклад в развитие философии на Брянщине. Брянским отделением РФО проводятся массовые мероприятия, встречи со студентами в вузах и в областной научной библиотеке, исследовательская работа. Брянским отделением РФО при
поддержке БГТУ уже издано 5 выпусков ежегодного сборника статей «Проблемы современного антропосоциального познания», в котором рассматриваются актуальные проблемы социальной философии, антропологии, философии техники и т.д.
В 2007 г. в связи с 70-летием состоялась презентация научных трудов
Э.С.Демиденко в Брянской областной научной библиотеке.
В настоящее время научно-философская школа в БГТУ расширяется, в нее включаются специалисты по техническим, экономическим и информационным наукам; создана
лаборатория по социологии управления общественными и производственными процессами. Ученые школы принимают активное участие в российских и международных научных
конференциях. В БГТУ читаются курсы по выбору для студентов: «Философия техники»,
«Техногенное общество и процессы социально-экономической глобализации» и т.д.
В течение указанного срока на базе кафедры проводилась активная работа по подготовке докторов и кандидатов философских наук. Заведующий кафедрой А.Ф.Степанищев
защитил докторскую диссертацию по становлению постнеклассической философии,
Н.В.Попкова – докторскую диссертацию по философии техносферы, Е.А.Дергачева – кандидатскую диссертацию по философии техногенного общества. Около 10 соискателей и
аспирантов готовят диссертации по указанному научно-философскому направлению.
Глобальные проблемы современности (в том числе антропологический кризис, ведущий к техногенным трансформациям человека, его психологии, физиологии и образа
жизни) требуют теоретического анализа, поскольку уже существующие программы, претендующие на разрешение глобальных проблем, признаны недостаточно эффективными, а
в концепциях, их обосновывающих, по-разному понимается направление желаемых
трансформаций и порою предлагаются несовместимые мероприятия. Необходимо философское исследование технической составляющей бытия человека, его места в создающейся техногенной среде. Актуальность этих исследований определена назревшими противоречиями: между стремительным ростом техногенной среды, потребляющей природные ресурсы, – и возможностями природы эти ресурсы восполнять; между системными
характеристиками техногенной среды – и стремлением человека управлять ею в своих интересах.
Техногенный кризис показал: на Земле сформирован единый социально-природный
организм, и его будущее зависит не только от человека, но и от возможностей биосферы
сохранять свои характеристики. Наука подтверждает наличие предела экстенсивного использования природных ресурсов, на котором основано техногенное развитие, и предупреждает о грозящих катастрофических изменениях при нарастающем преобразовании
природной среды. Анализ исторического взаимодействия между человечеством и биосферой Земли представляет большое значение для решения глобальных проблем современности. Традиционное представление о технике, порождаемой целесообразной деятельностью
людей и управляемой ими, сталкивается по мере технического развития с противоречием
между рациональным происхождением отдельных технических объектов и стихийным
122
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
(непредсказуемым и неуправляемым) функционированием техногенной среды. Поэтому
необходим анализ не столько отдельных технических объектов, сколько техногенной среды в целом, что позволит обосновать необходимость и методику глобальных программ
гуманитарных контролирующих и корректирующих воздействий на технические процессы в направлении, благоприятном для развития человечества и сохранения природы.
Еще в первой половине ХХ в. В.И.Вернадским, Э.Леруа, П.Тейяром де Шарденом
были отмечены новые факторы, вызванные техногенным развитием: гоминизация биосферы (совокупное воздействие человечества на биосферу в целом) и социализация ее
природных компонентов (их зависимость от общественной деятельности, прежде всего
производственной), которые на современном историческом этапе стали причинами экологических трудностей и, по мнению этих ученых, могут привести или к деградации биосферы, или к новому, антропогенному этапу ее эволюции. Признание единства человечества, его положения в качестве подсистемы биосферы и самобытности локальных социоприродных систем позволило бы не только дать истолкование минувших эпох, но и определить общие черты будущего. Такой социально-исторический подход можно назвать социоприродным: учитывая и закономерности общественного развития, и эволюцию биосферной среды, он сможет объяснить функционирование и усложнение техногенной среды на фоне взаимосвязанного развития биосферы и человечества. Основы этого подхода
заложены В.И.Вернадским, позднее развиты в трудах А.М.Ковалева, Н.Н.Моисеева,
А.Д.Урсула. Но социоприродный подход в целом еще не разработан: есть лишь наброски.
До сих пор нет целостной концепции перехода от естественной, биосферной жизни к искусственной. Сложившаяся под руководством д.филос.н. Э.С.Демиденко на базе БГТУ
философская школа социоприродных исследований занимается ликвидацией этого пробела, совершенствуя представления о техногенной среде и обусловленных ею социоприродных трансформациях. В рамках этой научной школы работают д.филос.н. Н.В.Попкова и
к.филос.н. Е.А.Дергачева; анализом состояния рациональности занимается д.филос.н.
А.Ф.Степанищев. Под их руководством работают аспиранты и соискатели.
Э.С.Демиденко указывает на то, что остальные метаконцепции исторического развития – в том числе наиболее распространенные, формационная и постиндустриальная, – не
охватывают природную среду, в которой происходит прогресс человечества, и видят его
развитие изолированным от потока земной жизни. Эволюционные процессы в биосфере
вступают в сложное и непредсказуемое взаимодействие с расширяющейся искусственной
средой – как в окружающем человека мире (технобиосферный экологический кризис), так
и внутри него (техногенные изменения биологического субстрата и психики людей). Вектор социоприродного развития направлен к возрастанию искусственности человеческой
жизни: от простого удовлетворения потребностей за счет биосферы человек переходит к
формированию (с помощью наукотехнических производительных сил) постбиосферного,
антропогенного мира. Биологические законы саморегуляции по ходу общественного развития сменяются закономерностями антропогенного происхождения. Учет тенденций
техногенного роста становится необходимым в ходе дальнейшего исторического развития. Системный социоприродный подход, развиваемый Э.С.Демиденко, выделяет две основные стадии развития жизни на Земле: сначала – генезис и развитие биосферной жизни,
приводящие к формированию глобального человеческого общества (которое постепенно
приобретает с помощью научно-технических производительных сил власть над биосферой); затем в результате социально-биосферного переворота человечество подчиняет себе
биосферу. Содержанием современной эпохи в социоприродном смысле является «великий
социально-культурный переход» – от биологического мира к постбиологическому.
Э.С.Демиденко обращает внимание на глубинный смысл постиндустриального социума – трансформацию Земли и жизни на ней от мира естественного к искусственному.
При этом искусственными становятся и биоприрода, и человек. Рассмотрение дисгармо-
123
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
нии между обществом и природой в отрыве от процессов их эволюции ведет к ограничению проблемы антропогенным загрязнением природной среды, к разговорам о деградации
жизни. На самом деле, как подчеркивает Э.С.Демиденко, жизнь не деградирует – она
«прогрессирует», принимает новые, социальные формы. Можно говорить только о деградации биосферной жизни, к которой относится и биосферный человек; за этим последует
развитие новых, социально-биосферных существ, создаваемых коллективным человеческим разумом. Согласно законам эволюции, развитие новых форм жизни происходит за
счет разрушения прежних, в данном случае – биосферных. Поэтому в ходе социоприродного развития новая, общественная форма жизни создает себе новое материальное окружение – техносферу, которая отрицательно воздействует на жизнь биосферную. Эта стадия эволюции носит противоречивый характер: человек, разрушая биосферный мир во
имя социального, разрушает и основу собственного биологического существования.
По словам Э.С.Демиденко, человек стал стремительно видоизменяться и терять свои
природно-функциональные качества, приобретая социальные и социально-техногенные. В
его исследованиях отмечается не только все большее изменение человеческой телесности,
ее уклон к искусственности и рост необходимости технологического вмешательства для
сохранения здоровья и жизни современного человека, но и наличие духовной трансформации человека, технологизации на интеллектуально-эмоциональном уровне (интеграция
индивидуального сознания с виртуально-компьютерным миром). Нарушения деятельности органов чувств, эндокринной и иммунной систем в постиндустриальном мире стали
массовыми. По наблюдениям Э.С.Демиденко, идет технологизация самого организма человека. Человечество в последних поколениях слепнет и глохнет настолько стремительно,
что оно стоит перед проблемой постоянного «ремонта» органов зрения и слуха. А с учетом операций по замене других органов человеческого тела мы можем уже говорить о появлении переходного к киборгу типа человеческого существа. По ходу урбанизации и
глобализации (как социальных механизмов технологизации общества) люди, как отмечает
Э.С.Демиденко, переходят из биосферных условий жизнедеятельности в техносферные:
на смену биосферному человеку приходит новое существо, возможно, постчеловеческое –
человек техносферный. Среди его основных признаков – возможность существования
только в техногенных условиях: его потребности удовлетворяются, а жизнь и здоровье
поддерживаются не биосферой, а промышленной и социальной инфраструктурой. Именно
ее развитию (а прежде всего – хирургической медицине) жители промышленно развитых
стран обязаны высокой продолжительностью жизни. Уже к концу ХХ в. насчитывались
сотни миллионов людей, в той или иной степени интегрированных с техносферой: несущих в себе искусственные органы, перекроивших свое тело согласно социальноэстетическим нормам, порою – совсем не могущих жить в естественной среде (например,
для больных астмой и аллергией созданы специальные скафандры). С каждым поколением усиливается деградация внутренних органов и систем человеческого организма, все
чаще требуется техногенное вмешательство в их функционирование или замена биологических органов техническими объектами. Э.С.Демиденко считает, что начался новый антропосоциальный процесс – интеграция человека и техносферы, формирование биотехносоциального существа в человеческом облике. Вскоре перед наукой встанет вопрос: за каким пределом трансформации уже нельзя будет называть это существо человеком?
В социоприродном развитии человечества Э.С.Демиденко, на основе социальнофилософского анализа, выделил четыре качественно различные ступени. Сначала люди
составляли подсистему биосферы и развивались по природным законам. Затем, со становлением земледелия, началось ответное воздействие человека на природу (с помощью биологических производительных сил), детерминация развития стала природно-социальной.
Но аграрное воздействие людей на биосферу ограничивалось биосферными законами; это
ограничение было преодолено промышленной революцией, и человечество стало разви-
124
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
ваться по социально-природным законам. В результате научно-технической революции
началось восхождение научно-технологического способа производства общественной
жизни. Новые производительные силы не имели биосферных ограничений, и сформировавшийся глобальный социум вышел из подчинения биосфере: теперь человечество подчинено в основном социальным закономерностям. Саморазвитию биосферы техногенное
развитие человечества ставит предел: оно само начинает творить постбиосферный биологический мир. На современном этапе процесс социализации носит стихийный характер, он
направлен на удовлетворение человеческих прихотей и не учитывает интересы биосферы.
Э.С.Демиденко считает, что техносфера является глобальным образованием, усиливающим свое интеллектуальное, психическое, жизнеобеспечивающее влияние на человечество: создаваемые ею предметный мир и искусственный биомир замещают все большую
часть биосферы. Если предшествующие общественные организмы развивались внутри
биосферы и подчинялись ей, то в новой метасистеме, «социально-надприродной», человечество начинает играть определяющую роль. Именно метасоциум становится решающим
фактором развития планеты, трансформируя биосферу и постепенно заменяя биовещество
техновеществом, а природные существа – искусственными. Этот процесс выражается в
том, что социальные закономерности распространяются на биоприроду, человечество замыкается в искусственной окружающей среде (к которой переходят жизнеобеспечивающие функции природы), а предметный мир – техносфера – становится глобальным образованием и выходит из-под контроля человека. В ходе научно-технологических преобразований место биосферной необходимости занимает техническая, не менее жесткая. Чтобы соответствовать техногенным закономерностям, приходится изменять не только формы социума и деятельности, но и самого человека, вписываясь в надприродный мир.
А.Ф.Степанищев – заведующий кафедрой «Философия и история», доктор философских наук – в своих работах исследует проблемы содержания понятия «рациональность» в
философии и науке, его эволюцию в ходе классического, неклассического и постнеклассического периодов развития философии и научного знания. Согласно его исследованиям,
современная постнеклассическая философия характеризуется научно-философской рациональностью, а также рациональностью философии коммуникативного действия, биофилософии и философии постмодерна. Следовательно, полиморфизм и мультифинальность современной философской рациональности, на которые справедливо обращают
внимание постмодернисты, являются лишь гранью ее целостного облика. Интеграция разных видов рациональности будет формироваться по ходу отражения современной наукой
и философией единства, целостности и гармонии мира, всеобщие универсальные связи
которого уже становятся предметом рассмотрения на нынешнем уровне развития.
Как уже было показано в трудах российских философов, наука в ходе своего развития прошла три сменившие друг друга ступени: классическую, неклассическую и постнеклассическую. Им присущи специфические виды рациональности. Существование коэволюции теоретических граней философской и научной рациональности приводит к выводу,
что переход науки на постнеклассическую стадию развития должен повлиять на изменение философии. Между тем, хотя деление ступеней философского развития на классическую и неклассическую уже давно признается, специфика нынешнего состояния философии пока еще редко связывается с соответствующей ступенью развития науки.
А.Ф.Степанищев в своих работах вносит вклад в ликвидацию этого пробела, прежде
всего относительно исследования онтологических и логико-гносеологических оснований
научного знания. Тема научного и философского видения детерминизма служит предметом его анализа и приводит к осмыслению единства теоретических граней философской и
научной рациональности. Именно с позиции детерминизма исследуются наиболее существенные моменты, характеризующие разные ступени в развитии философского и научного знания, осмысливается роль общенаучного знания для становления философии, выяв-
125
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
ляется соотношение современного облика науки и постмодернизма. По словам
А.Ф.Степанищева, множество концепций диалектики, сложившихся в философии, и современные синергетические научные модели отражают всеобщую детерминацию.
Согласно А.Ф.Степанищеву, основанием специфики рациональности философского
и научного знания явилось сложившееся еще в античной философии двойственное отражение бытия как «мира горнего» и «мира дольнего». Философской рациональности изначально присущ «событийный» взгляд на движение и развитие, а научной – «процессуальный». Развитие научной и философской рациональности характеризуется встречным движением: возможности философской рациональности дополняются «процессуальным» видением, а научной – «событийным». С этим встречным движением и связаны, по мнению
А.Ф.Степанищева, этапы развития науки и философии. Характерный для периода классики разрыв между «событийным» и «процессуальным» видением сменился новыми этапами. В период неклассики философская рациональность смогла частично отразить еще и
«процессуальные» аспекты движения, а научная рациональность смогла начать исследование событий. Постнеклассическая рациональность уже в состоянии отражать единство
«событийного» и «процессуального» в движении и развитии. Ключевая роль в данном
процессе принадлежит общенаучному знанию (вероятностные и статистические методы,
теория систем, кибернетика и синергетика). В частности, с созданием синергетики рациональность общенаучного знания поднимается на новую ступень целостности и начинает
непосредственно взаимодействовать с философией. В новейшей философии наблюдаются
типы рациональности, прямо связанные с постнеклассической наукой: рациональность
научно-философского отражения всеобщей детерминации, рациональность коммуникативного действия, рациональность биофилософии. Постмодернизм (стремящийся отказаться от всей предыдущей философии и провозгласивший «закат метанарраций» – целостных моделей реальности, к которым относится и современная наука) представляет лишь
одну из граней философии, абсолютизация которой представляется неправомерной.
Итак, согласно А.Ф.Степанищеву, научная рациональность уже выходит на тот уровень, который ранее был доступен только философии, а философская рациональность
принимает участие в разработке научно-философской картины всеобщей детерминации.
Н.В.Попкова – доктор философских наук, профессор кафедры «Философия и история» – занимается исследованием техносферы как глобальной техногенной среды. Ею были типологизированы теоретические концепции и дискурсы, сложившиеся в философии
техники, и выявлен философский смысл, вкладываемый в понятие «техносфера». Также
были выделены традиционные подходы к исследованию техносферы, основанные на несовместимых теоретических предпосылках: элементный подход (глобальность техногенной среды считается недостаточной для исследования ее в качестве единого целого), техноцентрический подход (техносфера – результат взаимодействия между техническими
объектами и системами), экоцентрический подход (техносфера – результат взаимодействия между человечеством и природой), антропоцентрический подход (техносфера – объективирование взаимоотношений людей в ходе их жизнедеятельности). Н.В.Попковой
было показано, что традиционные подходы рассматривают техносферу как реальный объект и основаны на противопоставлении глобальных понятий природы, человечества и техники, трактуемых как непересекающиеся целостности, находящиеся во внешнем контакте.
В результате критического анализа традиционных подходов было выявлено, что их основной недостаток – натурализация техносферы. Продолжение анализа техногенной среды требует выработки новых подходов, дополняющих традиционные, которые и были
предложены Н.В.Попковой. Ею были разработаны и представлены три оригинальных
подхода: социоприродный (на основе разрабатываемых Э.С.Демиденко принципов социоприродного исторического подхода) – анализирующий природу и человеческое общество
(порождающее технику) как ступени единой лестницы эволюции, имеющие общие законы
126
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
функционирования; социотехнический – рассматривающий социокультурные и технические практики как порожденные единой коммуникационной средой; биотехнический –
исследующий природные и технические системы как поле действия объективных закономерностей, а поэтому элиминирующий из процессов их развития субъективный фактор.
Сейчас исследования Н.В.Попковой посвящены выявлению антропологических оснований философии техники: критическому анализу разных пониманий человека, которые
имеются в современной философии техники и кладутся в основу различных ее направлений. Н.В.Попкова ставит целью систематизацию основных концепций и в этой области.
Выделяются основные (традиционные) философские подходы к исследованию технического аспекта человека и антропологического аспекта техники, предлагающие разнообразные формы осознания техногенной среды и развивающие на их основе проекты совершенствующих ее практик. Рассмотрение подходов сопровождается их методологической
реконструкцией, если их онтологические и гносеологические предпосылки еще не выявлены. Подходы сопоставляются и проверяются на возможность дополнять друг друга
внутри единой концепции. Анализируются выделяемые на основе традиционных подходов закономерности технической деятельности человека и предполагаемые тенденции ее
развития, а также исследуется необходимость и возможность распредмечивания понятия
«техника», оценивается необходимость разработки нетрадиционных подходов (преодолевающих ее натуралистическое понимание) для более адекватного понимания и оценки антропологических трансформаций. Используемый Н.В.Попковой метод – методологическая рефлексия, преодолевающая натуралистический способ мышления и распредмечивающая традиционные представления. Распредмечивание понятия (критическая рефлексия, преодолевающая предметную точку зрения и показывающая, какой познавательной
установкой это понятие обусловлено, каковы ее основания и границы) приведет к построению новых идеальных объектов, на основе которых будет осуществляться проектирование, создание новых способов мышления и действия. Изменения в способах представления техники позволят по-новому взглянуть на ряд современных проблем, попытки
разрешения которых в рамках традиционных подходов так и не смогли дать реализуемые
глобальные стратегии социального действия. Анализ антропологической обусловленности
технологических процессов (как предустановленных порядком мышления и деятельности
людей) приведет к переосмыслению понятия техники (как отражающей универсальный
социокультурный код работы человека с природой: ее переработки техническими практиками, перестройки естественных объектов в искусственные). Разработка нетрадиционных
подходов философии техники, рассматривающих техногенную среду в целом и снимающих редукцию технического к материальному (понимающих технику как исторически
обусловленные, социокультурно нормированные средства изменения природы), как полагает Н.В.Попкова, позволит философии создать альтернативные методы понимания технической реальности и предложить новые проекты выхода из кризиса.
Е.А.Дергачева – специалист в области социальной философии и экономики, кандидат философских наук, доцент кафедр «Философия и история» и «Экономика, организация производства и управление» БГТУ. Занимается проблематикой техногенного (индустриального и постиндустриального) общественного развития и противоречиями его техногенной (экономической, научной и технико-технологической) рационализации, проблематикой социоприродной и социально-экономической глобализации, социальноэкономическим прогнозированием. Осуществила методологический анализ социальнофилософской концепции техногенного общества. Ввела в научный оборот и обосновала
понятия техногенной модернизации общества (и исследовала ее основные этапы), техногенной рациональности (и проанализировала противоречивую природу последней). Также
Е.А.Дергачева обосновала идеи о доминирующей роли противоречивой рыночной экономической рациональности в глобализации и формировании техногенного общества, о ее
127
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
разрушительном воздействии на современное социальное и природное развитие, о противоречивом воздействии научной и технико-технологической рациональности на социальные и биосферные процессы. Доказала необходимость введения комплексного понятия
концептуальной гуманной рациональности социоприродного развития, содержание которого отражает комплексные меры по преодолению негативных последствий техногенной
рациональности, сохранению и дальнейшей эволюции биосферы и биосферной жизни.
Как отмечается в исследованиях Е.А.Дергачевой, со времени промышленной революции (XVIII-XIX вв.) в развитии общества и земного мира произошли значительные количественные и качественные изменения, которые были подготовлены всем периодом социоприродной эволюции человечества, особенно последним ее этапом – техногенным.
Начавшиеся в Западной Европе процессы индустриализации создали необходимые условия для построения рационального мироустройства на экономической, научной и техникотехнологической основах, способствовали непрерывному ускорению прогресса постаграрных общественных систем, расширению индустриального развития на весь мир. Аграрно-традиционная направленность ведения хозяйства, медленный темп прогресса, преимущественно природная обусловленность эволюции общества, характерные для земледельческих, доиндустриальных общественных систем, сменились возрастающим темпом
социально-экономических и научно-технических достижений, интенсификацией научной
деятельности, социально-природной и техносоциальной детерминированностью общественной жизни в постаграрных, техногенных общественных системах (вначале индустриальных; с конца ХХ в. индустриально развитые капиталистические страны переходят на
новую стадию развития – постиндустриальную). И хотя некоторые исследователи в соответствии с теорией постиндустриализма разделяют индустриальную и постиндустриальную общественные системы и не относят к техногенным постиндустриальные общества
ввиду качественных различий в структурах общественного производства, однако техногенность, о чем свидетельствуют статистические и социологические факты, сохраняется и
в постиндустриальном обществе, в котором индустрия получает дальнейшее свое развитие на основе ускоряющегося прогресса наукотехники и ее рационализации, постоянного
внедрения научно-технических достижений не только в производство, но и во все сферы
общественной жизни. Современное общество представляет собой сложную, выходящую
за пределы человечества биосоциотехногенную систему и развивается на основе комплекса социотехнических, социобиосферных, технобиосферных и иных определяющих взаимосвязей. Под воздействием техногенной рационализации происходит глобализация техногенного общества вместе с техногенно трансформированной биосферой, постепенное
образование техногенного земного мира. Нарастающая техногенная рационализация социоприродного мира коренным образом меняет облик человеческого общества, превращая
его в надприродно-искусственное, наполняющееся наукотехникой, техносферой, технологически измененными биосферными и искусственными живыми организмами. В итоге
техносфера расширяет свои границы за счет биосферы, поскольку значительная часть
биосферы перерабатывается производительными силами в техносферу. Однако, наряду со
значительным улучшением социоприродных условий человеческой жизнедеятельности,
рыночно-целевая (а не социально-ценностная) направленность техногенной рациональности способствует усилению трансформации и деградации социоприродной системы. Наука, техника и технологии используются в первую очередь не для сохранения биосферы и
биосферной жизни, поддержания природного здоровья народонаселения, достижения социального равенства в обществе, а для достижения рыночного и социального успеха путем получения прибылей. Концептуальные основы техногенного общества рассматриваются Е.А.Дергачевой в 70 научных и учебно-методических работах.
Перечисленные научно-философские исследования занимают важное место и в реализации прямой функции университета – подготовке технических специалистов для со-
128
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
временной России. Философская школа социоприродных исследований вносит свой вклад
в гуманизацию общества и разработку методов решения глобальных проблем современности. Целью гуманитарного образования будущих инженеров должно быть не только усвоение студентом определенного учебного материала. Выпускник инженерного вуза должен быть активным творческим деятелем. Поэтому подготовка такого специалиста есть не
просто передача определенных знаний и умений, но и этап социализации личности. Хорошо известно, что для формирования всесторонне развитой творческой личности необходима гуманитарная подготовка, позволяющая осознать место человека в мире. Преподавание гуманитарных предметов, прежде всего философии, и исследовательская работа
студентов и аспирантов в этой области служат повышению гуманизации общества и являются противодействием негативной стороне научно-технического развития, которая в
конце ХХ в. стала угрожать существованию цивилизации. Традиционная система подготовки технических специалистов ведет к формированию у них инженерного способа
мышления и к попыткам оценивания всех остальных сторон культуры с этих позиций.
Противопоставить подобной однобокости развитие гуманитарного мышления, сформировать чувство профессиональной ответственности перед обществом и природой – в этом
состоят цели проведения философских исследований и вовлечения в них студентов. Под
руководством преподавателей кафедры «Философия и история» осуществляется научноисследовательская работа студентов, готовятся доклады на ежегодных студенческих конференциях по тематике «Социально-философские аспекты науки и техники», проводимых
в БГТУ. Тезисы докладов студентов публикуются в сборнике тезисов студенческих конференций, а лучшие студенческие работы рекомендуются к опубликованию в сборнике
статей «Проблемы современного антропосоциального познания».
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Дергачева, Е.А. Брянская научно-философская школа социоприродных исследований в 2002-2007 годах /
2.
Е.А. Дергачева // Вестник Российского философского общества. – 2007. – №3 (43). – С.17-18.
Дергачева, Е.А. Информационное сообщение об отчетно-выборном собрании членов Брянского регионального отделения Российского философского общества / Е.А.Дергачева // Проблемы современного антропосоциального познания: сб. ст. / под общ. ред. Э.С.Демиденко. – 2007. – Вып. 5. – С.235-238.
Материал поступил в редколлегию 17.10.07.
129
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
УДК 378.02:372.8:53
ОБРАЗОВАНИЕ
Н.В. Мараховская
ПРОИСХОЖДЕНИЕ КОГНИТИВНЫХ ЗАТРУДНЕНИЙ
ПРИ ИЗУЧЕНИИ ФИЗИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА
Рассматривается проблема познавательных затруднений при изучении курса физики твердого тела. С
позиций теории психолого-познавательных барьеров анализируются причины основных типичных ошибок,
даются рекомендации по их устранению.
Проблема познавательных затруднений в обучении, хорошо знакомая как преподавателям, так и студентам, является типичной для всех дисциплин, имеющих теоретический компонент. По мнению автора, наиболее обоснованным подходом к решению обозначенной проблемы стала разработанная А.И.Пилипенко теория психологопознавательных барьеров (ППБ) в обучении [1]. Данная теория предлагает нетривиальную
классификацию типичных ошибок, заблуждений, неправильных познавательных стратегий, а также указывает на стоящие за ними объективные психологические механизмы.
Вооруженный такими знаниями преподаватель, зачастую имеющий недостаточную психолого-педагогическую подготовку, сможет заранее определить те точки учебной траектории, в которых возможны сбои познавательной деятельности обучаемого, ведущие к
формированию ППБ.
Опираясь на представления о системе ППБ в обучении, целесообразно в основу организации учебного процесса положить причинную модель мыслительных затруднений
студентов [2], хорошо отражающую их интеллектуальные проблемы, в первую очередь
при изучении физико-математических и естественнонаучных дисциплин. Действительно,
мысль обучающегося не протекает однозначно по разработанной педагогом программе.
Поступающая на «вход» реального сознания учебная информация обязательно проходит
через всю систему «психологических потенциальных ящичков». То, что не чувствительно
к какому-то конкретному механизму формирования ППБ, минует его без помех, но попадает в той или иной степени под действие других «ловушек мысли». Среднестатистический обучаемый не умеет преодолевать подобные психолого-познавательные барьеры.
Поэтому задача преподавателя заключается в том, чтобы предвосхитить возможные искажения учебно-научной информации сознанием студента и научить его самостоятельно
преодолевать подобные познавательные затруднения.
Неизбежно возникающие ППБ в обучении, приводящие, мягко говоря, к недопониманию научной информации, можно разделить на несколько групп. Первую большую
группу ППБ составляют психолого-познавательные барьеры исходных когнитивных моделей, связанные с отсутствием у студентов таких исходных когнитивных моделей, как
операции умозаключения, абстракции, вербально-логических обобщений всех видов, дистинкции (различения) элементов умственного продукта и т.п.
Чрезвычайно важно в развивающем обучении учитывать психолого-познавательные
барьеры технологического стиля мышления. Логика их введения опирается на тот факт,
что в ходе исторического развития человечество выработало два рациональных, дискурсивных типа познания мира: эмпирический и теоретический. Как показывают исследования, большинство студентов остаются приверженцами опирающегося на здравый смысл
технологического стиля мышления вплоть до последних курсов университета.
К негативным результатам обучения научным дисциплинам – и прежде всего физике, а теоретической физике в особенности, – за которыми стоят познавательные затруднения, возникающие на стыке технологического и теоретического стилей мышления и усвоения знаний, тесно примыкают заблуждения обучаемых, связанные с психолингвисти130
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
ческими механизмами развития языкового сознания человека как в филогенезе, так и в
онтогенезе.
Еще одна группа психолого-познавательных барьеров относится к области логической культуры мышления обучаемых. Сюда следует включить ППБ свертки мышления,
монологичности мышления, а также психолого-познавательные барьеры алогичного
мышления обучающихся.
Краткая классификация познавательных барьеров, приведенная выше, позволяет
преподавателю заблаговременно корректировать и предупреждать типичные когнитивные
затруднения и ошибки в учебной, мыслительной деятельности студентов. Фиксируя возможные или фактические затруднения и ошибки учащихся, преподаватель «разрывает»
процесс обучения, протекающий «автоматически», на уровне обыденного мышления, анализирует вместе с обучаемыми причины неудач, разъясняет суть проявившихся ППБ, обнажая разрыв между знанием и заблуждением, непониманием, учит находить причины
сложившегося непонимания и помогает обучаемому перейти на более высокий уровень
рефлексии, соответствующий теоретическому сознанию. Такая рефлексия ППБ, по сути
дела, формирует азы умения учиться, умения обнаруживать и преодолевать ППБ своего
сознания.
В качестве примеров можно привести некоторые элементы курса физики твердого
тела, в которых чаще всего проявляются массовые ошибки и заблуждения. Следует отметить, что, не смотря на тот факт, что данная дисциплина изучается студентами на третьем
– четвертом курсе, когда, казалось бы, уже должен быть сформирован теоретический
стиль мышления, обозначенные выше ППБ не только не исчезают, но зачастую даже прогрессируют.
Функционированием ППБ технологического стиля мышления можно объяснить такое типичное заблуждение, как неправильное понимание вольт-амперной характеристики
туннельного диода. Туннельный эффект, являющийся квантовомеханическим эффектом,
может быть осознан студентом только при овладении методами абстрактного, научного, а
значит, теоретического мышления. Однако большинство обучающихся, оставаясь в рамках обыденного сознания, не могут осознать тот факт, что наибольшая вероятность туннельного перехода существует при переходе без изменения энергии. Такими же причинами можно объяснить трудности, возникающие при попытках студентов оперировать понятием «эффективная масса». Свойственные эмпирическому сознанию наглядночувственные представления не позволяют обучающемуся понять отличие данного термина от уже привычного, сформированного(?) понятия «масса тела», которое также не всегда применяется правильно (часто подменяется понятием «вес тела»). Тот факт, что эффективная масса может принимать отрицательные значения, в лучшем случае вызывает
недоумение или просто остается без внимания.
В преподавательской практике считается само собой разумеющимся, что обучаемые
вполне однозначно понимают речь преподавателя или текст учебника. Однако можно
привести самые разнообразные примеры смысловой деформации информации в ходе ее
преломления сознанием слушателя. За такими негативными явлениями в обучении стоят
психолого-познавательные барьеры неадекватности восприятия речи, понимаемые как реально существующее свойство языкового сознания обучаемого искажать смысл высказывания или отдельного слова. Механизмом формирования ППБ этого типа, оказывается,
является своеобразное смысловое поле вокруг слова (семантическое поле), отражающее
как полисемию слова, так и сферу ассоциативных образов, связанных с ним.
Другой аспект трудностей связан с использованием (часто вполне уместным) в разговоре слов и словосочетаний, значения которых человек объяснить не может. Подобная
картина хорошо известна каждому преподавателю и отражена в методической литературе
как эмпирический факт. Для анализа этого явления, недопустимого при обучении науч-
131
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
ным дисциплинам, целесообразно различать отчетливо выраженное ядро языкового сознания (область обыденного языка и соответствующая область сознания) и все то, что находится за его пределами, – периферию языкового сознания.
Примером таких лингвистических ППБ является неумение студентов правильно
объяснять и использовать понятие «энергетическая зона». Во-первых, общекоммуникативное значение слова «зона» ассоциируется у студента с пространственными представлениями, а не с энергетическим интервалом. Во-вторых, опущение впоследствии прилагательного «энергетическая» (валентная зона, запрещенная зона и т. п.) приводит к полной
утере для обучающегося научного смысла данного физического термина.
Еще одним характерным примером служит искажение сознанием обучающихся широко используемого в физике твердого тела понятия «элементарная ячейка». Элементарность воспринимается в буквальном смысле (всплывает термин «элементарная частица»,
использующийся в ядерной физике), что ставит студента в тупик при ответе на вопрос
«Почему в ряде случаев кристаллическая решетка примитивная (объемоцентрированная,
гранецентрированная), а элементарная ячейка содержит более одного атома?». Таким образом, по мере сужения периферии языкового сознания все отчетливее проявляется предрасположенность студентов к технологическому способу мышления, все отчетливее выявляются ППБ не только лингвистического характера, но и технологического стиля мышления.
Для целенаправленного предупреждения подобных явлений целесообразно в методике обучения физике выделить, изучить и контролировать специфический аспект развития слова, устанавливающий связь слова с языком науки (заметим, что этот язык, в отличие от обыденного языка, охватывает как раз периферию языкового сознания). Такой аспект можно было бы условно обозначить как индивидуальный научный смысл, или научное коммуникативно-информативное значение слова. Вводя это понятие в практическую
деятельность преподавателя, чрезвычайно важно в дальнейшем различать три аспекта
слова: значение, смысл, научный смысл.
Следует отметить, что во многих случаях возникают познавательные проблемы,
связанные с одновременным проявлением нескольких ППБ. Так, например, происходит
при изучении явлений, возникающих на контакте электронного и дырочного полупроводников. Условие равновесия в р-n-переходе интерпретируется большинством студентов как
установление равенства концентраций носителей тока. Понятие «равновесие», имеющее в
данном случае более глубокий смысл (имеется в виду динамическое равновесие, обусловленное возникшим на контакте полупроводников p- и n-типа электрическим полем, препятствующим дальнейшей диффузии электронов и дырок через p-n-переход), заменяется
на более удобное и привычное – «равенство». Здесь мы видим проявление таких психолого-познавательных барьеров, как ППБ периферии языкового сознания, ППБ свертки мышления. Заметим кратко, что сам термин «p-n-переход» часто трактуется студентами на
бытовом уровне. Физические механизмы, лежащие в основе односторонней проводимости
полупроводникового диода, вызывают у обучающихся аналогичные проблемы. Это связано как с перечисленными ППБ, так и с еще одним важным видом познавательных барьеров – искусственным расщеплением учебных дисциплин (как между собой, так и внутри
каждого отдельного предмета) в сознании обучающегося на невзаимодействующие сферы
знания. В теории психолого-познавательных барьеров возникновение этих барьеров объясняется психолингвистическим механизмом вербально-симпрактического клише языкового сознания, который закрепляет определенные мыслительные действия либо за определенными учебными дисциплинами, либо за различными разделами одной дисциплины.
Изучив курс общей физики, студенты зачастую используют понятия напряженности электрического поля, разности потенциалов, силы тока и др., забыв их физический смысл, что
неизбежно ведет к формированию различных ППБ.
132
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1(17)
Приведенные выше примеры подтверждают основное положение теории психологопознавательных барьеров: за типичными ошибками и заблуждениями в различных учебных дисциплинах стоят одни и те же психологические механизмы. В современной методике обучения физико-математическим дисциплинам нельзя игнорировать такой феномен
психики обучаемого, как психолого-познавательные барьеры, которые являются объективным свойством сознания человека, так как сознание формируется в обыденной жизнедеятельности. Своевременное выявление и преодоление психолого-познавательных барьеров помогает студентам справиться с когнитивными проблемами, позволяет существенно
улучшить качество обучения и поднять сам процесс получения образования на более высокий уровень, когда предметом обучения становятся не только научные знания, но и сами способы получения этих знаний.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Пилипенко, А.И. Феномен психолого-познавательных барьеров в обучении: опыт теоретического исследования/ А.И. Пилипенко. – Курск: КГТУ, 1995. – 103 с.
2. Мараховская, Н.В. Проблемы дистанционного обучения: аспект психолого-познавательных барьеров/
Н.В. Мараховская, А.И. Пилипенко. – Брянск: БГТУ, 2001. – 126 с.
Материал поступил в редколлегию 12.11.07.
133
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1 (17)
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.
Алехин Константин Алексеевич, аспирант кафедры «Промышленная электроника и электротехника» БГТУ.
Гайнулин Тимур Ринатович, аспирант кафедры «Компьютерные технологии и системы» БГТУ.
Горшунова Валентина Павловна, к.х.н., доцент кафедры «Технология и
обеспечение гражданской обороны в чрезвычайных ситуациях» ВГТУ.
Гуляев Юрий Викторович, д.т.н., профессор кафедры «Технология металлов и металловедение» БГТУ.
Давыдов Сергей Васильевич, д.т.н., профессор, зав. кафедрой «Технология
металлов и металловедение» БГТУ.
Дергачева Елена Александровна, к. филос.н., ассистент кафедры «Экономика и менеджмент» БГТУ.
Ерохин Дмитрий Викторович, к.э.н., профессор, зав. кафедрой «Экономика
и менеджмент» БГТУ.
Ерохина Валентина Анатольевна, инженер издательства БГТУ.
Зверкович Игорь Олегович, соискатель кафедры «Экономика и менеджмент» БГТУ.
Карабан Лидия Александровна, к.т.н., доцент кафедры «Экономика и менеджмент» БГТУ.
Лагерев Александр Валерьевич, д.т.н., профессор, зав. кафедрой «Подъемно-транспортные машины и оборудование», ректор БГТУ.
Лагерева Эльвира Александровна, к.т.н., доцент кафедры «Промышленная
теплоэнергетика» БГТУ.
Лагерев Игорь Александрович, студент спец. «Динамика и прочность машин» БГТУ.
Ларичева Елена Анатольевна, аспирант кафедры «Экономика и менеджмент» БГТУ.
Лобеева Вера Михайловна, к.ф.н., доцент кафедры «Философия и история»
БГТУ.
Мараховская Наталья Владимировна, к.ф.-м.н., доцент кафедры «Общая
физика» БГТУ.
Мельников Валентин Павлович, к. т. н., доцент кафедры «Технология металлов и металловедение» БГТУ.
Митюхина Карина Валерьевна, студентка спец. «Двигатели внутреннего
сгорания» БГТУ.
Обозов Александр Алексеевич, к. т.н., зам. главного конструктора ОКД
ЗАО «УК «БМЗ», доцент кафедры «Тепловые двигатели» БГТУ.
134
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вестник Брянского государственного технического университета. 2008. № 1 (17)
Осипов Александр Вадимович, к.т.н., доцент кафедры «Экономика и менеджмент» БГТУ.
Попкова Наталья Владимировна, д. филос. н., профессор кафедры «Философия и история» БГТУ.
Реутов Александр Алексеевич, д.т.н., профессор, начальник учебнометодического управления БГТУ.
Романов Виктор Николаевич, к.э.н., доцент кафедры «Экономика, организация производства, управление» БГТУ.
Рыжкова Елена Геннадьевна, к.э.н., доцент кафедры «Экономика и менеджмент» БГТУ.
Рытов Михаил Юрьевич, к.т.н., доцент кафедры «Компьютерные технологии и системы» БГТУ.
Сакало Владимир Иванович, д. т. н., профессор, зав. кафедрой «Прикладная механика» БГТУ.
Симочкин Василий Васильевич, к.т.н., доцент кафедры «Общетехнические
дисциплины и физика» БГУ.
Скляр Елена Николаевна, к.э.н., доцент кафедры «Экономика и менеджмент» БГТУ.
Съянов Сергей Юрьевич, к.т.н., доцент кафедры «Автоматизированные
технологические системы» БГТУ.
Тюльпинова Нина Владимировна, аспирант кафедры «Триботехнология»
УНТИ БГТУ.
Цветкова Татьяна Николаевна, к.т.н., доцент кафедры «Технология и
обеспечение гражданской обороны в чрезвычайных ситуациях» ВГТУ.
Чмыхов Дмитрий Владимирович, аспирант кафедры «Компьютерные технологии и системы» БГТУ.
Шалимов Петр Юрьевич, к. т. н., доцент кафедры «Информатика и программное обеспечение» БГТУ.
Эманов Сергей Леонидович, ст. преподаватель кафедры «Начертательная
геометрия и графика» БГТУ.
К СВЕДЕНИЮ АВТОРОВ
С целью реализации принципа самоокупаемости издания журнала «Вестник
БГТУ» с 01. 01. 2008 г. будет взиматься оплата за публикацию в журнале
«Вестник БГТУ» статей, содержащих основные научные результаты диссертаций на соискание ученой степени по машиностроению и управлению, вычислительной технике и информатике, с авторов, не работающих и не обучающихся в БГТУ.
135
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ПАМЯТИ ПРОФЕССОРА Л.Н. НИКОЛЬСКОГО
В этом году исполняется 95 лет со дня рождения и 25 лет со
дня смерти выдающегося ученого в области транспортного машиностроения, основателя специальности «Динамика и прочность
машин» в Брянском институте транспортного машиностроения,
почетного гражданина г. Брянска, заслуженного деятеля науки и
техники РСФСР, доктора технических наук, профессора Льва Николаевича Никольского.
Трудовая жизнь Л.Н. Никольского началась в 17-летнем
возрасте, когда он пошел работать на завод «Красный Профинтерн» (ныне БМЗ) электромонтером. В 1931 г. он поступил на вечернее отделение БИТМа. С тех пор его жизнь связана с родным вузом. Окончив институт
с отличием в 1937 г., он поступил в аспирантуру. Под руководством профессоров М.А.
Короткевича и Е.Д. Гриневского молодой аспирант Л.Н. Никольский сразу же отдается
большой работе по развитию отечественного вагоностроения. В 1940 г. он успешно защитил кандидатскую диссертацию, посвященную расчету кузова цельнометаллического вагона, и в этом же году был приглашен на работу академиком Е.О. Патоном в Институт
электросварки АН СССР. Там, занимаясь исследованием сварных конструкций вагонов,
Лев Николаевич впервые столкнулся с задачей снижения ударных нагрузок на вагоны.
Обработать результаты испытаний вагонов на удар не довелось: началась война, предстояла эвакуация БИТМа в Нижний Тагил. Там Лев Николаевич возглавил кафедру технической механики, с 1942 по 1949 г. был проректором по учебной и научной работе.
В 1943 г., еще в эвакуации, было начато изучение тем, над которыми он и его ученики работали долгие годы: оценка ударных нагрузок, действующих на вагоны, разработка и расчет устройств, снижающих эти нагрузки, - поглощающих аппаратов автосцепки.
Задача и по сей день крайне важная: соударения на сортировочных горках и в поезде приводят во многих случаях к повреждению вагонов и грузов, нанося огромный ущерб народному хозяйству.
В 1949 г. в порядке решения этой проблемы Л.Н. Никольский был направлен в докторантуру секции проблем транспорта АН СССР, а в 1952 г. успешно защитил докторскую диссертацию. Более 30 лет он возглавлял кафедру «Детали машин» БИТМа, с 1981
по 1983 г. – кафедру «Динамика и прочность машин».
Вклад профессора Л.Н. Никольского в развитие ряда важнейших направлений науки о транспорте трудно переоценить. Им выполнен цикл работ по исследованию фрикционных процессов при нестационарном, ударном трении, которые позволили создать научные принципы проектирования фрикционных амортизаторов удара. Другим направлением
научной деятельности Л.Н. Никольского явилось повышение надежности элементов подвижного состава. Им был разработан метод оптимизации деталей и узлов машин по минимуму усталостной повреждаемости, под его руководством разработаны основные методы расчета деталей подвижного состава на прочность при малоцикловых нагружениях и
случайных перегрузках.
Л.Н. Никольский - автор более 100 научных работ, среди которых 4 учебника:
«Теория и расчет вагонов» и, в соавторстве, «Расчет вагонов на прочность», «Конструкции вагонов», «Вагоны».
Лев Николаевич уделял большое внимание созданию научной школы и подготовке
высококвалифицированных научных кадров, под его непосредственным руководством
защищены 31 кандидатская и 2 докторские диссертации.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Велика роль Льва Николаевича в совершенствовании учебного процесса и развитии института. По его инициативе в БИТМе были созданы специальность «Динамика и
прочность машин» и вычислительный центр института.
При этом Л.Н. Никольский вел активную общественную деятельность: был членом
научно – технического совета Минвуза СССР, экспертного совета ВАК, ряда советов по
защите диссертаций. Заслуги Льва Николаевича перед страной были отмечены орденами
Трудового Красного Знамени, «Знак Почета» и 5 медалями.
Светлая память о неутомимом исследователе, прекрасном педагоге, творце новой
техники, наставнике молодежи хранится в сердцах многих поколений студентов и научных работников, его ученики продолжают начатое им большое и важное дело.
Проф., д-р техн. наук,
заслуженный деятель науки и
техники РФ, один из учеников
Л.Н. Никольского Б.Г. Кеглин
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа