CC BY
116
Tmax . _
дс от 1,0
до 1,9 относительная работа цикла интенсивно растет, достигая значения 1,7, затем практически столь же интенсивно уменьшается и
Tmax _
дс =Тог становится равной нулю.
Связано это с тем, что в этот момент рабочее тело ДС перестает получать эксергию от ТАМ и превращать в работу становится нечего. Если (как было принято ранее) считать Тос=293 К, то получается, что работа цикла достигает
максимума при Tm.ax =557 К (264 0С). Очевидно,
что такой максимальной температуры рабочего тела недостаточно, для работы реального Стирлинга, в котором часть вырабатываемой двигателем мощности расходуется на преодоление механического трения и гидравлических потерь во внутреннем контуре.
В проведенном исследовании утилизационный Стирлинг начинал работать при температуре стенки нагревателя близкой к 690 К (примерно 420 0С). Поэтому практически ра-
T^max _ _
бота ДС возможна при I дс >2,3.
Библиографический список
1. Кукис В.С. Системно-термодинамические основы применения двигателей Стирлинга для повышения эффективности силовых и теплоиспользующих установок мобильной техники: Дис. ... д-ра техн. наук [текст] / В.С. Кукис. - Челябинск, 1989. - 461 с.
2. Романов В.А. Первичный двигатель стир-линг-электрического генератора для утилизации теплоты отработавших газов поршневых ДВС [текст] / В.А. Романов, В.С. Кукис // Материалы II
съезда инженеров Сибири (20-21 марта 2008). - Ч.
2. - Омск: изд-во ОМГТУ, 2008. - С. 137-143.
By choosing the maximum temperature of the working body of the primary engine of heat recovery Stirling-electric installation
V.S. Kukis, A.I. Rybalko
The process of transfer of energy from the exhaust gases of piston engines of internal combustion engines in the core engine heat recovery stirling-electric installation according to its quantity and quality. Shown as the number of exergy received a working body of Stirling produced them work and its exergy efficiency depend on the proportion of heat transferred from exhaust gases, and temperature of the working body of Stirling.
Кукис Владимир Самойлович - д-р техн. наук, проф., профессор кафедры двигателей, Челябинского высшего военного автомобильного командно-инженерного училища (военный институт). Основные направления научной деятельности рабочие процессы тепловых двигателей, утилизация теплоты отработавших газов тепловых двигателей. Имеет 261 опубликованную работу. e-mail: [email protected].
Рыбалко Андрей Иванович - заместитель генерального директора по производству ОАО «15 центральный автомобильный ремонтный завод». Основные направления научной деятельности рабочие процессы тепловых двигателей, утилизация теплоты отработавших газов тепловых двигателей. Имеет 16 опубликованных работ. e-mail: [email protected].
Статья поступила 15.06.2010 г.
УДК 621.396.93
ТРАНКИНГОВЫЕ СИСТЕМЫ СВЯЗИ СВ-КВ ДИАПАЗОНОВ РАДИОВОЛН С МОБИЛЬНОЙ БАЗОВОЙ СТАНЦИЕЙ
В.Л. Хазан, А.Н. Юрьев, Д.В. Федосов
Аннотация. Рассмотрены пути построения транкинговой системы связи с мобильной базовой станцией. Предложены варианты построения транкинговой системы, обеспечивающие функционирование системы при движении как абонентских радиостанций, так и базовой станции, а также связь базовой станции с удаленной точкой вхождения в телефонную сеть общего пользования и другие глобальные сети.
Ключевые слова: транкинговые системы связи, СВ-КВ диапазон, мобильная базовая станция, межзоновая связь.
В различного рода экспедициях и мобиль- рает первостепенную роль [1]. Если экспедиция ных мониторинговых системах радиосвязь иг- или мониторинговая система функционируют в
ограниченной зоне, то для обеспечения связи может быть использована обычная УКВ тран-
кинговая система [2], как показано на рисунке 1.
Рис. 1. Однозоновая УКВ транкинговая сеть радиосвязи
Однако УКВ транкинговые сети связи обладают целым рядом существенных недостатков:
1. Для обеспечения достаточно большого радиуса действия УКВ транкинговой сети связи необходимо, чтобы базовая радиостанция имела высоко поднятую антенну.
2. Развертывание антенны требует значительных затрат времени и наличия обученного персонала.
3. Необходимость высоко поднятой антенны лишает базовую радиостанцию такого важного свойства, как мобильность, т. е. базовая радиостанция не имеет возможности обеспечивать работу сети связи во время собственного движения.
4. В военных мониторинговых системах высоко поднятая антенна демаскирует местоположение базовой радиостанции.
5. Невозможность связи в гористой местности при отсутствии прямой видимости между корреспондентом и базовой радиостанцией.
6. Мобильность УКВ базовой радиостанции и высокоподнятой антенны может быть достигнута лишь дорогостоящим образом -размещением базовой радиостанции на летательном аппарате, например, на вертолете или беспилотном летательном объекте. Этот вариант военной транкинговой системы связи обладает низкой живучестью, т.к. летательные аппараты легко физически уничтожаемы.
На рисунке 2 приведен рассчитанный по
эмпирической формуле R « 4 ■ т[Щм][км]
график зависимости радиуса R действия УКВ транкинговой базовой радиостанции (БР) от высоты h антенны.
Однако, имеется относительно простой вариант ликвидировать вышеуказанные недостатки - использовать в первичной сети транкинговой радиосвязи СВ диапазон радиоволн.
СВ диапазон радиоволн в своей верхней половине в районе 1,5-3 МГц обладает уникальными свойствами распространяться как земной волной, так и отраженной от ионизированных слоев атмосферы. За счет дифракции и рефракции днем в этом диапазоне радиоволн возможна радиосвязь на десятки км, а ночью за счет отражения от ионосферы - на сотни км без принятия каких-либо особых мер. Этот диапазон радиоволн используется геологами в горных районах и различными службами, функционирующими в удаленной от городской черты местности.
Одна из радиостанций СВ диапазона - радиостанция «КАРАТ» [3] мощностью 1 Вт комплектуется антеннами типа «ШТЫРЬ» (1,8 м) и «НАКЛОННЫЙ ЛУЧ» (12 м), обеспечивающими дальность связи, соответственно, до 10 км и до 30 км. При этом, для мобильного использования радиостанции из этих антенн может быть применена только антенна «ШТЫРЬ».
Учеными Омского государственного технического университета для СВ диапазона радиоволн разработана малогабаритная индуктивная антенна размером 30-40 см, что позволяет ее использовать как в мобильных, так и в портативных радиостанциях. Испытания антенны, проведенные специалистами ОмГТУ и ФГУП «ОНИИП», показали, что разработанная антенна по эффективности приближается к антенне «НАКЛОННЫЙ ЛУЧ» и значительно эффективнее антенны типа
«ШТЫРЬ». При мощности передатчика 1 Вт применение этой антенны обеспечивает ра-
диосвязь в дневное время суток на расстояниях до 25 км.
Рис. 2. Зависимость радиуса зоны обслуживания УКВ транкинговой системы от высоты расположения антенны базовой радиостанции
На рисунке 3 изображена указанная индуктивная антенна, подключенная к портативной радиостанции.
Рис. 3. Высокоэффективная индуктивная
Применение индуктивной антенны позволяет обеспечивать работу СВ транкинговой системы связи с мобильной, т.е. работающей в движении, базовой станцией. Базовая станция транкинговой системы связи работает в дуплексном режиме, что требует либо наличие дуплексного фильтра, либо пространственного разнесения антенн. Реализация дуплексного фильтра в СВ диапазоне представляет большие сложности. А пространственное разнесение приемных и передающих антенн может быть минимальным, за счет резонансных свойств антенн. Проведенные испытания показали, что при расстройке частот приема и передачи порядка 100 кГц, передающая антенна практически не влияет на приемную уже при разнесении на 0,5 м. Таким образом, на крыше автомобиля могут быть установлены несколько приемных и передающих антенн и обеспечена работа нескольких транкинговых каналов.
Имеются все основания ожидать, что при передаче дискретных сообщений радиус действия СВ транкинговой системы связи будет еще больше, чем при голосовой связи. Ис-
пользование более мощных передатчиков на базовых и мобильных радиостанциях (до 5 -10 Вт) позволяет увеличить радиус зоны покрытия до 40 - 50 км. Дополнительно дальность связи базовой и абонентских радиостанций может быть увеличена применением мобильных ретрансляторов.
Важно отметить, что СВ транкинговая система связи, в отличие от УКВ транкинговых систем, способна эффективно функционировать в горных районах.
Таким образом, СВ транкинговая система обеспечивает мобильную связь без высоко-поднятых крупногабаритных антенн и дополнительных ретрансляторов при отсутствии прямой видимости между корреспондентами (К) в радиусе 25 - 50 км, как показано на рисунке 4. Заметим, что, как видно на рисунке 2, у УКВ транкинговой системы для обеспечения связи на такое же расстояние необходимо поднять антенну на высоту порядка 150 м.
Рис. 4. СВ транкинговая сеть с мобильной базовой станцией
Транкинговые системы связи СВ диапазона с мобильными абонентскими и базовыми радиостанциями могут быть использованы для обеспечения связи при движении автомобильных колонн, при проведении спасательных и специальных операций, когда нет времени на развертывание средств связи.
Другой вариант транкинговой системы связи с мобильной базовой станцией, обеспечивающей работу на ходу, может быть реализован в КВ диапазоне радиоволн с использованием резонансных рамочных антенн зенитного излучения. В подобных антеннах используется диапазон рабочих частот 3,0 - 15 МГц. Мощность передатчиков радиостанций - от 50 до 150 Вт. Обеспечивая дальность связи - до 1000 км.
К подобным антеннам можно отнести антенны ML-91 и ML-90 фирмы Q-MAC, ST-940B фирмы Stealth Telecom и др. Проведенные
специалистами указанных фирм экспериментальные исследования показали, что резонансная рамочная антенна зенитного излучения значительно более эффективна, чем любая мобильная штыревая антенна, причем выигрыш колеблется в переделах от +10 dB до +14 dB, обеспечивая существенно более надежный прием. На рис.5 представлена КВ антенна зенитного излучения ST-940B, установленная на внедорожнике.
Подобные антенны предлагает отечественная фирма «Радиома». Специалистами ФГУП «ОНИИП» и ФГУП ОмПО «Иртыш» также было проведено исследование характеристик антенн этого класса.
Применение резонансных рамочных антенн зенитного излучения в мобильных КВ радиостанциях при обеспечении связи на малых и средних дистанциях (до 1000 км) позволяет:
- обеспечивать связь в зонах молчания (мертвых зонах) там, где применение других антенн не обеспечивает результата;
- обеспечивать связь в условиях горной местности, благодаря почти вертикальному углу падения луча, отраженного от ионосферы;
Рис. 5. Высокоэффективная КВ антенна зенитного излучения ST-940B, установленная на внедорожнике
- снизить в 5-10 раз мощность передатчика, при достижении такого же качества принимаемого сигнала;
- обеспечивать высокое качество связи, за счет высокой селективности используемых антенн и, соответственно, уменьшения влияния помех;
- обеспечивать ведение связи в движении, за счет небольших габаритов антенн;
- обеспечивать большее удобство эксплуатации и улучшение фактора скрытности, за счет дистанционного управления и контроля положения антенной рамки.С использованием магнитных рамочных антенн зенитного излучения могут быть реализованы КВ-радиостанции, ретрансляторы, КВ-радиоудлиннители, малоканальные транкиго-вые станции с мобильной базовой станцией. Высокие селективные свойства магнитных рамочных антенн позволяют устанавливать на одном автомобиле приемную и передающую антенну, обеспечивая таким образом дуплексный режим работы аппаратуры.
Представляет также интерес комбинация рассмотренной выше СВ транкинговой системы связи и КВ радиоудлиннителя на базе магнитной рамочной антенны (см. рисунок 6).
В данном случае КВ радиоудлиннитель, дополнительно установленный на базовой
станции обеспечивает привязку транкинговой сети к телефонной сети общего пользования. Аналогично может быть реализована многозоновая СВ транкинговая сеть с зонами, отстоящими друг от друга до 1000 км, где КВ радиостанции с магнитными рамочными антеннами обеспечивают межзоновую связь.
Для реализации многозоновой СВ тран-кинговой системы связи, в качестве внешних линий межзоновой связи, могут быть также использованы КВ каналы связи с удаленными ретрансляторами.
Как известно, наилучшие условия связи в КВ диапазоне реализуются на односкачковых трассах длиной 2000-3000 км [4, 5]. Это свойство КВ каналов связи демонстрируется на рисунке 7, где показана зависимость мощности КВ передатчика от длины трассы при сохранении уровня надежности связи (коэффициента исправного действия канала связи [6]).
На рис.8 приведена структура многозоновой СВ транкинговой системы связи с использованием в качестве линий межзоновой связи КВ каналов связи с удаленными ретрансляторами.
Такого рода СВ-КВ транкинговые сети радиосвязи могут найти широкое применение в службах МЧС, в геолого-разведочных подразделениях, в войсках и др. ведомствах, которые в той или
другой сложившейся ситуации не могут восполь- связи при отсутствии прямой видимости между зоваться сотовыми или спутниковыми сетями находящимися в движении корреспондентами.
Рис. 6. СВ транкинговая сеть связи с КВ радиоудлиннителем
100
80
60
40
20
К дБ
-L
ч
ч s-
ч
КИД= 95 % '
с КИД= 8 0 % " -
- КИД= 50 % ' "
£
1000
2000
3000
4000
L, км
Рис. 7. Зависимость мощности передатчика для обеспечения заданной
Предлагаемая СВ-КВ транкинговая сеть связи может быть интегрирована со всеми существующими сетями связи (сотовыми, спутниковыми, проводными и др.) и с навигационными спутниковыми системами ГЛОНАСС/GPS.
В режиме передачи данных в СВ-КВ тран-кинговой системе возможно:
• связь в движении как корреспондентов, так и базовой радиостанции;
• связь в горных районах;
• прием коротких сообщений с запоминанием и накоплением;
• передача коротких сообщений;
• передача радиоквитанции о доставке сообщения;
• передача сообщений с приоритетом;
• криптографическая защита передаваемых сообщений;
• передача условных сообщений и их автоматическая расшифровка;
• передача сигналов типа «SOS»;
• автосчитывание данных с дистанционно-удаленных датчиков;
• передача координат подвижного объекта по заданным адресам инициативно или по запросу извне;
передача сигналов типа «SOS»;
• автосчитывание данных с дистанционно-удаленных датчиков;
Рис. 8. Многозоновая СВ-КВ транкинговая сеть радиосвязи
• передача координат подвижного объекта по заданным адресам инициативно или по запросу извне;
• дистанционное радиоуправление объектами;
• «электронный почтовый ящик»;
• адресный автоответ.
Таким образом, СВ-КВ транкинговая сеть связи практически ничем не уступает по своим свойствам УКВ транкинговым системам связи, имеет по сравнению с ними целый ряд преимуществ (отсутствие высоко поднятых антенн, возможность работы транкинга в движении и в гористой местности) и, следовательно, может быть рекомендована как перспективная для всевозможных экспедиций и для мобильных мониторинговых систем гражданского и военного назначения.
Библиографический список
1. Майстренко В.А., Федосов Д.В., Хазан В.Л. Организация систем связи континентального мониторинга // Радиолокация, навигация и связь.- Тр. XI междунар. научн.- техн. конф., Том III .-Воронеж: Изд-во НПФ «САКВОЕЕ» ООО, 2005.- С.2067- 2074.
1. Карташевский В.Г., Семенов С.Н., Фирстова Т.В. Сети подвижной связи. - М.: ЭКО-ТРЕНДЗ, 2001. С. 300.
2. РАДИОСТАНЦИИ 10Р30, «КАРАТ-2», паспорт, ИГ 2.000.013 ПС, 1992. С. 47.
3. Коноплева Е.Н. О расчете надежности радиосвязи на коротких волнах // Электросвязь. -1967. - № 11. - С. 36-38.
4. Хазан В.Л. Система декаметровой мобильной автоматической радиосвязи «Марс» //Техника радиосвязи, 1998. Вып. 4.- С. 59-66.
5. Бухвинер В.Е. Оценка качества радиосвязи. - М.: Связь, 1974. 224 с.
MF-HF Trunking Systems with Mobile Base Station
V.L. Khazan, A.N. Yuriev
Ways for constructing the trunking communication system with the mobile base station are considered. The paper presents the construction variants for trunking systems which provide the system functioning when both the user and base radio stations move and also provide the base station communication with a remote point allowing the connection to the public telephone network and other global networks.
Хазан Виталий Львович - д-р техн. наук, профессор кафедры «Средства связи и информационная безопасность» Омского государственного технического университета. Основное направление научных исследований - радиосвязь. Имеет 205 опубликованных работ. e-mail: vlhazan@yandex. ru.
Юрьев Александр Николаевич - с.н.с. ФГУП «Омский НИИ приборостроения» Основное направление научных исследований - системы КВ
радиосвязи. Имеет 35 опубликованных работ. е- Статья поступила 18.06.2010 г.
mail: [email protected].
УДК 629.083
ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ РЕМОНТА АВТОМОБИЛЕЙ
В.И. Гурдин, А.В. Бердюгин
Аннотация. Разработана и предложена принципиальная схема оптимизации параметров системы ремонта автомобилей теоретическими методами.
Ключевые слова: оптимизация, целевая функция, система ремонта, математическая модель.
Под параметрами системы понимаются величины, характеризующие ее свойства. Оптимизация параметров системы ремонта заключается в установлении таких значений этих параметров и такого их изменения во времени, при которых достигается максимально возможная в определенных условиях эффективность. Оптимизация параметров системы ремонта включает изучение составляющих элементов системы; составление модели исследования; получение численных значений исходных данных; разработку, отладку программ вычислений; составление плана исследований; осуществление исследований; анализ исследований; корректировку (при необходимости) модели и проведение повторных исследований; формирование рекомендаций.
Оптимизацию параметров системы ремонта можно проводить теоретическими, экспериментальными и экспериментально-теоретическими методами.
При формулировании целей оптимизации Ц пользуются одним из следующих принципов:
и Э
Ц =------> max,
З
Ц = З ^ min ,
Ц = Э ^ max, где Э - эффект от функционирования системы;
З - затраты на функционирование системы.
При проведении исследований по оптимизации параметров системы ремонта накладываются определенные ограничения. Имея целевую функцию и ограничения, можно составить математическую, модель оптимизации.
Типовая схема оптимизации параметров теоретическими методами (рис. 1) состоит из следующих блоков:
1 - блок исходных данных для получения: а - зависимости эффекта (Э) от оптимизируе-
мых параметров (Р,), времени их введения ^В), периода действия (ТД) и текущего времени;
б - зависимости затрат (3) на разработку, производство, эксплуатацию и ремонт автомобилей и их составных частей;
в - зависимости цели производства ремонта от эффекта затрат и времени; зависимости параметров системы от научнотехнических возможностей (ограничения) - Е;
д - зависимости параметров системы от производственных возможностей, материально-технического снабжения запасными частями, комплектующими изделиями, обеспеченность кадрами и т. д. - НР;
2 - блок составления зависимостей а, б, в, г, д;
3 - блок прогнозирования изменения исходных данных зависимостей в будущий период времени;
4 - блок составления целевой функции (Ц) и ограничений (Е и НР) по зависимостям а, б,
в, г, д;
5 - блок вычисления оптимальных параметров по целевой функции и ограничениям блока 4;
6 - блок оценки применимости модели, коррекции исходной информации и способов учета связей между параметрами, их изменений во времени и других факторов;
7 - блок непосредственного прогнозирования отдельных параметров;
8 - блок принятия решения по корректировке модели;
9 - блок принятия решения по параметрам системы.
Построение рациональной системы ремонта необходимо базировать на научно обоснованных данных: о видах ремонта, периодичности их проведения, перечне выполняемых операций, трудоемкости, производственных средствах [1].
Техника построения системы сводится к группированию видов работ по периодичности
