ТЕХНОЛОГИИ (последнее)
НАДЕЖНОСТЬ И БЕЗОПАСНОСТЬ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Машиныи и моторы. Технологии и инновации. Оборудование.
12 октября 2007 г. в Стокгольме назвали имена новых лауреатов Нобелевской премии. Среди них ученые, входящие в межправительственную группу экспертов по изменению климата (IPCC), занимавшиеся научной оценкой риска климатической катастрофы и предлагаемых мер техногенного характера по ее предотвращению. Как член IPCC в числе разработчиков данной темы, а точнее, авторов фундаментальной монографии, созданной специалистами из 36 стран, находился и представитель Российской Федерации - директор Научно-инженерного центра УрО РАН "Надежность и ресурс больших систем машин", доктор технических наук Святослав Тимашев. А согласно правилам Нобелевского комитета, при присуждении премии коллективу (организации) все участники разработки считаются лауреатами. Так что в полку отечественных ученых-"нобелей", как говорится, прибыло.
Конечно, многие хотели бы узнать, чем лауреат занимается сегодня, какие проблемы решает возглавляемый им Центр, которому, кстати, 7 сентября 2007 г. исполнилось 20 лет. Не случайно с таким интересом была встречена публикация в газете "Наука Урала" - в ней Тимашев рассказал о сценариях инновационного развития России, технического совершенствования больших систем машин.
Наука об их надежности и безопасности, подчеркнул ученый, еще очень молода. Впервые в мире решать столь сложные задачи стали в фашистской Германии при анализе отказов ракет "Фау", по тем временам - самым сложным техническим конструкциям. Обслуживающий их персонал подметил: отдельные блоки управления изделием оказались достаточно надежными, однако последовательная схема их соединения привела к тому, что лишь четверть пусков ракет завершалась удачно. Этот факт и послужил первичным толчком к изучению проблем надежности. Именно тогда появилось такое понятие, как параллельное со-
стр. 35
стр. 36
единение и резервирование элементов. Сейчас, кстати, в любом самолете гражданского назначения все системы дублируют трижды...
В послевоенные годы техника значительно усложнилась. Фундаментальной науке потребовалось выработать иные, оригинальные подходы для обеспечения надежности разного рода конструкций, машин и систем. В результате родились новые методы исследований в механике, вычислительной математике, появились теории случайных функций и полей и т.д.
Необходимость решения проблем безопасности критичных инфраструктур дала жизнь многим разделам знаний. Среди них - междисциплинарный риск-анализ; компьютерное моделирование техногенных, преднамеренных и природных аварий и катастроф; построение моделей поведения больших геотехнических человекомашинных систем при воздействии различных факторов, влияющих на их работоспособность, живучесть и моральную долговечность; количественная оценка социальной готовности общества платить за улучшение жизни; управление критичными инфраструктурами и др. И хотя значительная часть перечисленных задач носит прикладной характер, сами подходы к их решению - прерогатива фундаментальной науки, опирающейся на два источника развития. Первый (классический) - внутренняя логика самих исследований, когда решение одной задачи становится ключом к пониманию другой, более сложной. К такому методу следует причислить теорию нечетных множеств, созданную единолично (беспрецедентный случай в истории науки XX в.!) американцем Лотфи Заде (кстати, уроженцем города Баку, его мать и жена - русские).
Второй источник кроется в потребностях общества, когда оно формулирует социальный заказ на решение той или иной проблемы. И уральские специалисты в области безопасности технических систем всегда следовали именно ему. А в результате оказались впереди многих в столь важном деле. Вот лишь некоторые примеры.
В лаборатории надежности Отдела комплексных проблем машиностроения Института металлургии УрО РАН* еще в 1978 г. первыми решили задачу обеспечения прочности нагрузок, когда на сложную механическую систему одновременно воздействуют несколько объектов, чьи усилия изменяются случайным образом во времени.
В свою очередь, та же лаборатория (впоследствии она была реорганизована в Научно-инженерный центр УрО РАН) выступила первопроходцем в разработке метода компьютерного моделирования техногенных аварий и катастроф, с помощью которого рассчитывали зоны поражения и учитывали возможные потери не только от разрушения материальных ценностей, но и от гибели людей. Сейчас трудно поверить, что когда-то этот фактор при инженерных разработках просто не учитывался. И очень жаль, что атомная энергетика заинтересовалась им лишь спустя восемь лет после Чернобыльской катастрофы (1986 г.)**.
Сегодня данный Центр - лидирующая организация на Урале в сфере анализа техногенного риска, экспертизы проектов и технологий потенциально опасных объектов нефтегазового комплекса, создания научно обоснованных планов о предупреждении и ликвидации разливов нефти.
Вместе с тем его сотрудники несколько лет много внимания уделяли проблемам качества в машиностроении - исследовали механизмы развития и методы расчета предельных состояний при малоцикловых термических воздействиях. Они выявили, например, ранее неизвестные свойства графита, используемого в атомных реакторах, установили основные закономерности зарождения и развития сеток трещин, предложили расчет условий прогрессирующего формоизменения с учетом ползучести, разработали методику, обеспечивающую прогнозирование и управление надежностью дорожно-строительной техники на ранней стадии ее проектирования, сформулировали рекомендации для проведения инструментального анализа функционирования разнообразных машин и конструкций.
Далее. По заказу предприятий Западной Сибири в этом Центре создали четыре поколения систем вибродиагностики и мониторинга надежности и остаточного ресурса основного и вспомогательного оборудования нефтеперерабатывающих агрегатов, а также трубопроводных систем, обеспечивающих транспортировку углеводородов.
Одновременно специалисты Центра совместно с Уральским заводом гражданской авиации создали комплекс электронного картографирования, базирующегося на применении сверхлегкого самолета***, бортовой системы аэровидеомониторинга, оснащенной приборами космической геодезии. С помощью этих и других устройств удалось составить цифровые карты сотен километров трасс нефтепроводов, линий электропередачи, иных важных объектов.
И еще. В течение последних лет на базе современных информационных технологий в том же Центре выполнен интернет-ориентированный пакет ПРИМА, предназначенный для комплексного анализа целостности, надежности, безопасности и оптимизации эксплуатации трубопроводных систем различного применения. Этим пакетом можно пользоваться в удаленном режиме: например, находясь в Рио-де-Жанейро, иметь доступ к вычислительным ресурсам сервера в Екатеринбурге.
Словом, фундаментальные и прикладные исследования уральских ученых, возглавляемые Святославом Тимашевым, осуществляются прежде всего в интересах развития экономики страны, направлены на предотвращение риска техногенных аварий и катастроф.
Новикова С. Нобелевская премия становится ближе? - "Наука Урала", 2007, N 25 - 26
Иллюстрации из архива редакции журнала "Наука в России"
Материал подготовил Валентин СИБИРЦЕВ
* См.: Л. Леонтьев. Академическая наука - металлургам. - Наука в России, 2000, N 4 (прим. ред.).
** См.: В. Субботин. Основы безопасности ядерной энергетики. - Наука в России, 1999, N 1 (прим. ред.).
*** См.: Е. Соколов. Микросамолеты. - Наука в России, 2006, N 3 (прим. ред.).
Конечно, многие хотели бы узнать, чем лауреат занимается сегодня, какие проблемы решает возглавляемый им Центр, которому, кстати, 7 сентября 2007 г. исполнилось 20 лет. Не случайно с таким интересом была встречена публикация в газете "Наука Урала" - в ней Тимашев рассказал о сценариях инновационного развития России, технического совершенствования больших систем машин.
Наука об их надежности и безопасности, подчеркнул ученый, еще очень молода. Впервые в мире решать столь сложные задачи стали в фашистской Германии при анализе отказов ракет "Фау", по тем временам - самым сложным техническим конструкциям. Обслуживающий их персонал подметил: отдельные блоки управления изделием оказались достаточно надежными, однако последовательная схема их соединения привела к тому, что лишь четверть пусков ракет завершалась удачно. Этот факт и послужил первичным толчком к изучению проблем надежности. Именно тогда появилось такое понятие, как параллельное со-
стр. 35
стр. 36
единение и резервирование элементов. Сейчас, кстати, в любом самолете гражданского назначения все системы дублируют трижды...
В послевоенные годы техника значительно усложнилась. Фундаментальной науке потребовалось выработать иные, оригинальные подходы для обеспечения надежности разного рода конструкций, машин и систем. В результате родились новые методы исследований в механике, вычислительной математике, появились теории случайных функций и полей и т.д.
Необходимость решения проблем безопасности критичных инфраструктур дала жизнь многим разделам знаний. Среди них - междисциплинарный риск-анализ; компьютерное моделирование техногенных, преднамеренных и природных аварий и катастроф; построение моделей поведения больших геотехнических человекомашинных систем при воздействии различных факторов, влияющих на их работоспособность, живучесть и моральную долговечность; количественная оценка социальной готовности общества платить за улучшение жизни; управление критичными инфраструктурами и др. И хотя значительная часть перечисленных задач носит прикладной характер, сами подходы к их решению - прерогатива фундаментальной науки, опирающейся на два источника развития. Первый (классический) - внутренняя логика самих исследований, когда решение одной задачи становится ключом к пониманию другой, более сложной. К такому методу следует причислить теорию нечетных множеств, созданную единолично (беспрецедентный случай в истории науки XX в.!) американцем Лотфи Заде (кстати, уроженцем города Баку, его мать и жена - русские).
Второй источник кроется в потребностях общества, когда оно формулирует социальный заказ на решение той или иной проблемы. И уральские специалисты в области безопасности технических систем всегда следовали именно ему. А в результате оказались впереди многих в столь важном деле. Вот лишь некоторые примеры.
В лаборатории надежности Отдела комплексных проблем машиностроения Института металлургии УрО РАН* еще в 1978 г. первыми решили задачу обеспечения прочности нагрузок, когда на сложную механическую систему одновременно воздействуют несколько объектов, чьи усилия изменяются случайным образом во времени.
В свою очередь, та же лаборатория (впоследствии она была реорганизована в Научно-инженерный центр УрО РАН) выступила первопроходцем в разработке метода компьютерного моделирования техногенных аварий и катастроф, с помощью которого рассчитывали зоны поражения и учитывали возможные потери не только от разрушения материальных ценностей, но и от гибели людей. Сейчас трудно поверить, что когда-то этот фактор при инженерных разработках просто не учитывался. И очень жаль, что атомная энергетика заинтересовалась им лишь спустя восемь лет после Чернобыльской катастрофы (1986 г.)**.
Сегодня данный Центр - лидирующая организация на Урале в сфере анализа техногенного риска, экспертизы проектов и технологий потенциально опасных объектов нефтегазового комплекса, создания научно обоснованных планов о предупреждении и ликвидации разливов нефти.
Вместе с тем его сотрудники несколько лет много внимания уделяли проблемам качества в машиностроении - исследовали механизмы развития и методы расчета предельных состояний при малоцикловых термических воздействиях. Они выявили, например, ранее неизвестные свойства графита, используемого в атомных реакторах, установили основные закономерности зарождения и развития сеток трещин, предложили расчет условий прогрессирующего формоизменения с учетом ползучести, разработали методику, обеспечивающую прогнозирование и управление надежностью дорожно-строительной техники на ранней стадии ее проектирования, сформулировали рекомендации для проведения инструментального анализа функционирования разнообразных машин и конструкций.
Далее. По заказу предприятий Западной Сибири в этом Центре создали четыре поколения систем вибродиагностики и мониторинга надежности и остаточного ресурса основного и вспомогательного оборудования нефтеперерабатывающих агрегатов, а также трубопроводных систем, обеспечивающих транспортировку углеводородов.
Одновременно специалисты Центра совместно с Уральским заводом гражданской авиации создали комплекс электронного картографирования, базирующегося на применении сверхлегкого самолета***, бортовой системы аэровидеомониторинга, оснащенной приборами космической геодезии. С помощью этих и других устройств удалось составить цифровые карты сотен километров трасс нефтепроводов, линий электропередачи, иных важных объектов.
И еще. В течение последних лет на базе современных информационных технологий в том же Центре выполнен интернет-ориентированный пакет ПРИМА, предназначенный для комплексного анализа целостности, надежности, безопасности и оптимизации эксплуатации трубопроводных систем различного применения. Этим пакетом можно пользоваться в удаленном режиме: например, находясь в Рио-де-Жанейро, иметь доступ к вычислительным ресурсам сервера в Екатеринбурге.
Словом, фундаментальные и прикладные исследования уральских ученых, возглавляемые Святославом Тимашевым, осуществляются прежде всего в интересах развития экономики страны, направлены на предотвращение риска техногенных аварий и катастроф.
Новикова С. Нобелевская премия становится ближе? - "Наука Урала", 2007, N 25 - 26
Иллюстрации из архива редакции журнала "Наука в России"
Материал подготовил Валентин СИБИРЦЕВ
* См.: Л. Леонтьев. Академическая наука - металлургам. - Наука в России, 2000, N 4 (прим. ред.).
** См.: В. Субботин. Основы безопасности ядерной энергетики. - Наука в России, 1999, N 1 (прим. ред.).
*** См.: Е. Соколов. Микросамолеты. - Наука в России, 2006, N 3 (прим. ред.).
Опубликовано 05 июля 2014 года
Новые статьи на library.by:
ТЕХНОЛОГИИ:
Комментируем публикацию: НАДЕЖНОСТЬ И БЕЗОПАСНОСТЬ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ
подняться наверх ↑
ССЫЛКИ ДЛЯ СПИСКА ЛИТЕРАТУРЫ
По стандарту ВАК Республики Беларусь
Стандарт используется в белорусских учебных заведениях различного типа.
По ГОСТу Российской Федерации
Для образовательных и научно-исследовательских учреждений РФ
Прямой URL на данную страницу для блога или сайта
Предполагаемый источник
Полностью готовые для научного цитирования ссылки. Вставьте их в статью, исследование, реферат, курсой или дипломный проект, чтобы сослаться на данную публикацию №1404589489 в базе LIBRARY.BY.
подняться наверх ↑
ПАРТНЁРЫ БИБЛИОТЕКИ рекомендуем!
подняться наверх ↑
ОБРАТНО В РУБРИКУ?
Уважаемый читатель! Подписывайтесь на LIBRARY.BY в VKновости, VKтрансляция и Одноклассниках, чтобы быстро узнавать о событиях онлайн библиотеки.
Добавить статью
Обнародовать свои произведения
Редактировать работы
Для действующих авторов
Зарегистрироваться
Доступ к модулю публикаций