ВЫСОКОТЕХНОЛОГИЧНЫЕ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ РЕКОНСТРУКЦИИ ПАРАМЕТРОВ ДИНАМИЧЕСКОЙ ПРОЧНОСТИ. КАК СНИЗИТЬ РИСК ТЕХНОГЕННОЙ КАТАСТРОФЫ?

Анатолий Алексеевич Сперанский, ведущий эксперт
Федерального экспертного совета ГД РФ, к.т.н.
Александр Игоревич Прохоров, руководитель научного направления ЗАО "Векторные системы", аспирант

Произошедшие в последние годы техногенные катастрофы нанесли экономике и престижу страны громадный ущерб. Широкое распространение параметрических систем мониторинга вселило в людей веру, что они предупредят их о беде. Но мир гораздо сложнее, и старые методы не обеспечивают безопасность. Исследование новых направления в области динамической прочности, в том числе машин, зданий, сооружений привело к необходимости изучения волновых полей механических систем.

Состоявшийся 20 апреля 2010 г. Президиум Научно-координационного совета Российской Академии наук (РАН) по техническим наукам под руководством Академик-секретаря Отделения энергетики, машиностроения, механики и процессов управления РАН В.Е. Фортова обсудил актуальные проблемы испытаний уникальных машиностроительных и строительных объектов, в том числе многоопорных турбоагрегатов, вантовых строительных конструкций и других промышленных инженерных систем высокой техногенной опасности. Член-корр. РАН Б.В. Гусев и член-корр. Российской инженерной академии (РИА) А.А. Сперанский в докладе "Виброколебания в сложных машиностроительных и строительных системах" представили научное обоснование и практические результаты исследовательских применений инновационных инструментальных возможностей измерения линейных и линейно-вращательных векторно-фазовых диагностических параметров волновых полей механических систем. Убедительно подтверждена высокая информативность фундаментальных методов и актуальность их отраслевых приложений по таким направлениям, как:

а) разработка и внедрение в метрологическую практику в машиностроении и строительстве универсальных пространственно-временных методов Волновой энергоинформационной технологии (ВЭТ);

б) мониторинг пространственных колебаний при исследовании аэроупругих процессов и испытаниях динамической прочности объектов новой авиационной техники;

в) спектральная реконструкция диагностических параметров контурных деформационных полей паровых турбин большой мощности;

г) прецизионная балансировка сложных многоопорных роторов турбоагрегатов;

д) натурные сравнительные испытания опытной автоматизированной системы векторной диагностики и штатной системы диагностики компрессорного оборудования на действующей газоперекачивающей станции;

е) волновые способы оценки напряженно-деформированных состояний (НДС) силовых машин и механизмов;

ж) системотехническое обоснование создания высокоинформативных инструментальных средств объектной волновой томографии уникальных объектов строительства и природно-технических систем;

з) создание уникальных инструментальных средств исследования системного полидинамического взаимодействия сложных механических объектов в атомной, тепловой и гидроэнергетике.

На Президиуме одобрен положительный опыт применения фундаментального векторно-фазового метода при создании уникальных инструментальных средств диагностики сложных механических объектов природно-технических систем. Суть инновационного подхода ВЭТ-технологии состоит в том, что колебательные движения, являясь формой существования материи и проявления энергии, реализуются в виде пространственно-временных эллиптических траекторий, параметры которых в полной мере и однозначно отражают всеобщие природные закономерности. Утверждение справедливо для всех уровней геокосмического и экосистемного рядов антропогенных и природных сфер от атома до космоса и от клетки до экосистем. При этом, гомеостаз как состояние динамического равновесия систем, поддерживаемое циклическим воспроизводством её основных структур и функций путем обмена энергией, информацией и веществом с окружающей средой, демонстрирует необходимое условие устойчивого существования и развития любых открытых диссипативных систем. Задача научно-технического сообщества состоит в том, чтобы не допустить опасных необратимых нарушений этого равновесия вследствие выхода за пороговый уровень ключевых параметров состояния взаимодействующих компонентов системы в трех аспектах: структурно-иерархическом, диалектическом и кибернетическом.

Особую важность представляет проблема комплексной диагностики внутриобъектовой совместимости разнородных механических колебательных систем, подчиняющихся законам классической и строительной механики, динамики аэроупругих сред и гидроакустики. Взаимное межсистемное влияние проектных ошибок, производственных дефектов и эксплуатационных патологий порождают критические энергетических состояния и, как правило, являются предвестниками техногенных катастроф. По этим причинам проблемы системной экотехнологической безопасности, непосредственно влияющие на безопасность жизнедеятельности человека во взаимодействии с Природно-техническими системами, представляют не только инженерно-технический и научно-исследовательский интерес, а являются предметом пристального внимания всего мирового сообщества.

Для исследования сложных полидинамических колебательных процессов механических систем разной физической природы, помимо фундаментальных знаний, научного опыта и инженерной интуиции, требуются современные высокоинформативные инструментальные средства достоверного мониторинга и многопараметрической спектральной реконструкции волновых полей.

Инновационные технологии пространственно-временных измерений системно связанных тензорным образом компонентов диагностических параметров и векторно-фазовых построений эллипсоидных годографов линейно-вращательных механических колебаний составляют основу ВЭТ-технологии, открывая возможности системного гомеостатического мониторинга конструкционной прочности в машиностроении, строительстве, тепловой, атомной и гидроэнергетике, авиационно-космическом, морском, наземном и трубопроводном транспорте, на всех без исключения объектах Природно-технических систем.

Создание отечественными учеными векторных (3D-линейных) и бивекторных (6D-линейно-вращательных) метрологических средств достоверного пространственного мониторинга характеристик волновых полей позволяет объективно оценивать в реальном времени параметры НДС материальных точек сплошных сред объектов механических упругих систем. Впервые в мировой инженерной практике практически реализован наглядный способ кибернетического представления ресурсно-прочностных свойств в виде фазовых траекторий параметров НДС, до недавнего времени использовавшихся для иллюстрации теоретических построений.

Ввиду чрезвычайной государственной важности задач достоверного экотехнологического мониторинга, эффективного прогноза и предотвращения катастроф, Президиум рекомендовал Российской инженерной академии возглавить координацию инновационной деятельности по развитию инструментальных средств Волновой энергоинформационной технологии, усилить интеграционные межотраслевые процессы промышленного применения пространственно-временных методов для достоверной оценки текущего эксплуатационного ресурса конструкционной прочности и создания с заинтересованными структурами и ведомствами прикладных комплексов эффективного прогноза техногенной безопасности в машиностроении и строительстве.