авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 7 | 8 || 10 |

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ Томский политехнический университет X Всероссийская школа-семинар с международным участием г. Томск, 9 – ...»

-- [ Страница 9 ] --

В работе внимание заострено на зеркальной симметрии. Такой подход вполне правомерен. Достаточно взглянуть на окружающий нас реальный мир, чтобы убе диться в первостепенном значении именно зеркальной симметрии с соответствую щим симметричным элементом – плоскостью симметрии. В самом деле, форма всех объектов, которые двигаются по земной поверхности или возле нее – шагают, плы вут, летят, катятся, – обладает, как правило, одной более или менее хорошо выра женной плоскостью симметрии.

Секция 4. Теоретические вопросы и прикладные задачи графики в современной инженерии Человек – существо симметричное.

Не станем пока разбираться, существует ли на самом деле абсолютно сим метричный человек. У каждого, разумеется, обнаружится родинка, прядь волос или какая-нибудь другая деталь, нарушающая внешнюю симметрию.

Многие художники обращали пристальное внимание на симметрию и про порции человеческого тела, во всяком случае, до тех пор, пока ими руководило же лание в своих произведениях как можно точнее следовать природе.

В современных школах живописи в качестве единой меры чаще всего при нимается размер головы по вертикали. С известным допущением можно считать, что длина туловища превосходит размер головы в восемь раз.

Размеру головы пропорциональна не только длина туловища, но и размеры других частей тела. По этому принципу построены все люди, оттого-то мы, в об щем, похожи друг на друга. Однако наши пропорции согласуются лишь приблизи тельно, а потому люди лишь похожи, но не одинаковы. Во всяком случае, все мы симметричны!

Безукоризненная симметрия скучна.

И в одежде человек тоже, как правило, старается поддерживать впечатление симметричности: правый рукав соответствует левому, правая штанина – левой.

Но на фоне общей симметрии в мелких деталях мы умышленно допускаем асимметрию, например, расчесывая волосы на косой пробор – слева или справа.

Или, скажем, помещая на костюме асимметричный кармашек на груди. Или надев кольцо на безымянный палец только одной руки.

Полная безукоризненная симметрия выглядела бы нестерпимо скучно.

Именно небольшие отклонения от нее и придают характерные, индивидуальные черты.

Что такое подобие.

Нередко мы говорим, что какие-то два человека похожи друг на друга. Дети обычно похожи на своих родителей. Похожи, но не одинаковы!

Попробуем разобраться, что понимается под сходством или подобием в ма тематике. У подобных фигур соответствующие отрезки пропорциональны друг дру гу. В нашем случае можно сформулировать это положение так: подобные носы имеют одинаковую форму, но могут отличаться размером. При этом каждому от дельному участку носа должны быть пропорциональны все остальные.

Поразительный пример подобия – глазомерная оценка расстояния с помощью большого пальца. В самом простом слу чае закрывают один глаз и смотрят открытым глазом на палец вытянутой руки, используя его как визир.

Если раскрыть прежде закрытый глаз (а второй зажму рить), палец на видимое расстояние переместится в сторону. В градусном выражении это расстояние составляет 6°. И притом величина этого «прыжка» (в пределах допустимой ошибки) одинакова у всех людей!

Причина этого явления в конечном счете кроется в подо бии людей и, конечно, в законах оптики, которым подчиняется наше зрение.

Заглянем в словарь.

В начале мы сказали, что человек существо симметричное. В дальнейшем же термин «симметрия» больше не употреблялся.

Если мы возьмем на себя труд заглянуть в «Современный словарь иностран ных слов», то обнаружим, что под симметрией понимается «соразмерность, полное соответствие в расположении частей целого относительно средней линии, центра...

такое расположение точек относительно точки (центра симметрии), прямой (оси симметрии) или плоскости (плоскости симметрии), при котором каждые две соот ветствующие точки, лежащие на одной прямой, проходящей через центр симмет рии, на одном перпендикуляре к оси или плоскости симметрии, находятся от них на одинаковом расстоянии...»[4].

В математике слово «симметрия» имеет не меньше семи значений. В логике существуют симметричные отношения. Важную роль играет симметрия в кристал лографии. Интересно интерпретируется понятие симметрии в биологии. Там описывается шесть различных видов симметрии.

Мы обнаружим, что симметрия существует в музыке и хореогра фии. Она зависит здесь от чередования тактов. Оказывается, мно гие народные песни и танцы построены симметрично.

Поговорим о зеркальной симметрии. Легко установить, что каждая симметричная плоская фигура может быть с помощью зеркала совмещена сама с собой.

В то время как симметричные фигуры полностью соответ ствуют своему отражению, несимметричные отличны от него: из спирали, закручивающейся справа налево, в зеркале получится спираль, закручивающаяся слева направо.

Если вы поместите буквы перед зеркалом, расположив его параллельно строке, то заметите, что те из них, у которых ось симметрии проходит горизонтально, можно прочесть и в зеркале.

А вот те, у которых ось расположена вертикально или отсутствует вовсе, становятся «нечитабельными».

Встречаются дети, которые пишут левой рукой, и все бук вы получаются у них в зеркальном, отраженном, виде. «Зеркаль ным шрифтом» написаны дневники Леонардо да Винчи. Вероятно, не существует веского основания, заставляющего нас писать буквы именно так, как это делаем мы.

Вряд ли зеркальным шрифтом труднее овладеть, чем обычным.

Также и в природе, и в архитектуре оси симметрии служат опорными эле ментами или элементами стиля.

Наш мир в зеркале В трехмерном мире пространственных тел, где мы с вами живем, существу ют плоскости симметрии. «Зеркало» всегда имеет на одно измерение меньше, чем мир, который оно отражает. При взгляде на круглые тела сразу видно, что они имеют плоскости симметрии, но вот сколько именно – решить не всегда просто.

Шар обнаруживает бессчетное множество плоско стей симметрии. Если для сравнения мы рассмотрим куб, то увидим, что он имеет девять плоскостей симметрии.

Три из них делят его грани пополам, а шесть проходят че рез вершины.

Греческий философ Платон (427—347 до н. э.) от крыл, что из правильных конгруэнтных плоских фигур можно построить только Секция 4. Теоретические вопросы и прикладные задачи графики в современной инженерии пять объемных тел.

Из четырех правильных (равносторонних) треугольников получается тетра эдр (четырехгранник). Из восьми правильных треугольников можно построить ок таэдр (восьмигранник) и, наконец, из двадцати правильных треугольников — икоса эдр. И только из четырех, восьми или двадцати одинаковых треугольников можно получить объемное геометрическое тело. Из квадратов можно составить только од ну объемную фигуру – гексаэдр (шестигранник), а из равносторонних пятиугольни ков – додекаэдр (двенадцатигранник).

Как отражает зеркало.

В этом нам поможет разобраться закон отражения Снеллиуса.

Каждой точке предмета соответствует её отражение в зеркале, и потому в нём наш правый глаз перемещается на левую сторону. Вследствие этого переноса точек предметы, расположенные дальше, в зеркале тоже кажутся уменьшенными в соответствии с законами перспективы. Технически мы можем реконструировать зеркальное изображение так, словно оно расположено за поверхностью стекла. Но это только кажущееся восприятие.

Игрокам в бильярд издавна знакомо действие отражения. Их «зеркала» – это борта игрового поля, а роль луча света исполняют траектории шаров. Ударившись о борт возле угла, шар катится к стороне, расположенной под прямым углом, и, отра зившись от нее, движется обратно параллельно направлению первого удара.

Свойство отраженного луча сохранять направление при повороте углового зеркала вокруг оси находит широкое применение в технике. Так, в трехгранном зер кальном уголковом отражателе луч сохраняет постоянное направление, несмотря на весьма сильные качания зеркала.

Важной областью применения трехгранного зеркала служит уголковый от ражатель (кошачий глаз, катофот) на велосипедах, мотоциклах, сигнальных предо хранительных щитах, ограничителях проезжей части улицы. С какой бы стороны ни упал свет на такой отражатель, световой рефлекс всегда сохраняет направление ис точника света.

Большую роль трехгранные зеркальные уголковые отражатели играют в ра диолокационной технике. Самолеты и крупные стальные корабли отражают луч ра дара. Несмотря на значительное рассеяние его, той небольшой доли отраженных ра диоволн, которая возвращается к радару, обычно достаточно для распознания объ екта.

Легенды рудокопов В старину рудокопы были людьми сугубо практическими. Они не забивали себе голову названиями всевозможных горных пород, которые встречали в штольне, а просто делили эти породы и минералы на полезные и бесполезные, ненужные.

Для полезных (на их взгляд) минералов они подыскивали наглядные и запоминающиеся имена.

В 1850 г. французский физик Опост Браве (1811–1863) выдвинул геометрический принцип классификации кристаллов, основанный на их внутреннем строении.

В кубе три ребра расположены всегда под углом 90° друг к другу. Все стороны имеют рав ную длину. У кирпича углы тоже составляют 90°.

Но его стороны различной длины. У снежинок, наоборот, мы не найдем угла 90°, а только 60 или 120°.

Браве установил, что существуют 7 ком бинаций ячеек с одинаковыми или разными сто ронами (осями) и углами. Для углов он принял только два варианта: равный 90° и не равный 90°.

В некоторых из этих 7 пространственных реше ток элементарные «кирпичики» можно упаковать по-разному. Испробовав возможные варианты упаковки для всех семи осевых систем, Браве вывел 14 решеток.

Рассматривая решетки Браве внимательней и пробуя мысленно построить из них кристаллы, мы, вероятно, увидим, как можно провести в них плоскости и оси симметрии. Эти возможности сразу расширятся, если мы в одной из элементарных ячеек образуем новые грани. Возьмем куб, поставим его на угол и обрежем (все так же мысленно) все углы, тогда у него образуются совершенно новые треугольные грани. А из квадратных граней возникнут восьмиугольники: тем самым появятся новые мотивы симметрии.

Асимметрия Собственно говоря, симметрия и асимметрия должны бы взаимно исключать одна другую – как черное и белое или как день и ночь. Так оно и происходит на са мом деле, пока симметрия или ее антипод рассматриваются по отношению к одному и тому же телу.

Природа всегда отбирает среди множества вариантов те, которые проще и надежнее всего обеспечивают жизнь и ее продолжение. Вероятно, таков вообще признак жизни – ее стремление образовывать из симметричных молекул асиммет ричные и затем делать выбор в пользу одного из возможных видов асимметрии. Эта мысль, по-видимому, ведет свое начало от французского химика, биолога и медика Луи Пастера (1822–1895).

Секция 4. Теоретические вопросы и прикладные задачи графики в современной инженерии В молодости Пастер занимался винной кислотой. Ему было известно, что на ряду с винной кислотой существует химически тождественная ей виноградная ки слота. Но обе эти кислоты различаются по их оптическим свойствам. Раствор вин ной кислоты оптически активен, он вращает поляризованный свет. Раствор вино градной кислоты, напротив, совсем не отклоняет света. Рассматривая кристаллы обеих кислот под микроскопом, Пастер обнаружил, что у винной кислоты они яв ляются либо правыми, либо левыми, а у оптически нейтральной виноградной кисло ты половина кристаллов – левые и половина – правые. Тогда он проделал весьма трудоемкую работу по сортировке кристаллов виноградной кислоты и перевел в раствор отдельно правые и левые кристаллы. Оба раствора, как и ожидалось, оказа лись оптически активными. Часть виноградной кислоты вращала световой луч вле во, а часть – вправо.

Эти явления лишь 50 лет спустя объяснил Вант-Гофф. Однако и Пастер был уже весьма близок к их объяснению. Он продолжил свои эксперименты, помещая микробов в растворы виноградной кислоты. Выяснилось, что микробы способны различать левые и правые молекулы.

Пастер пришел к заключению, что живые существа, предпочитающие асим метричные молекулы, тоже должны быть асимметричными. Теперь мы знаем, что он был прав. Не только в спирали ДНК, но и всюду, где присутствуют белковые мо лекулы (а микробы – это высокомолекулярные органические белки), мы встречаем ся со спиральным строением.

Заключение Несмотря на кажущуюся простоту формулировки в сочетании с современ ными теориями физики, химии и других естественных наук, а также новыми откры тиями (например нейтрино) в этих областях симметрия пространства (о времени я здесь не говорил) становится всё более запутанной. Но, несомненно, одно: Мир симметричен! В нём найдены в принципе зеркальное соответствие каждому изо бражению.

Список литературы 1. Гильде В. Зеркальный мир: Пер. с нем./Перевод Здорик Т.Б. и Фельдмана Л.Г.;

Под ред. И.И. Шафрановского. – М.:Мир, 1982.– 120 с., ил.

2. Шафрановский И.И. Симметрия в природе. – Л.: Недра, 1968 г.

3. Урманцев Ю.А. Симметрия природы и природа симметрии. – М.: Мысль, 1974 г.

4. Современный словарь иностранных слов:. - М.;

Русский язык 1993, с. ГИПЕРТЕЛА И.А. УШАКОВ, Г.Ф. ВИНОКУРОВА, Н.А. АНТИПИНА Томский политехнический университет Математика, по моему представлению, – это великая наука, которая с абсо лютной точностью выражает и отображает законы формирования и развития окру жающего мира. Каждая математическая формула – это отражение какого-то опреде ленного процесса в природе или отражение очередной грани ее свойств.

Наше пространство является трехмерным и все что выходит за грани длины, ширины и высоты человек представить не в состоянии. Тем не менее, можно сде лать некоторые выводы по поводу высших измерений. Попробуем логически пред положить, что же такое четвертое измерение (гиперкуб, гиперсфера при n равном (где п – количество координат)).

Если взять отрезок (это фигура первого измерения) и передвинуть его вдоль второго измерения на длину этого отрезка, получим квадрат. Квадрат после передвижения вдоль 3-го измерения перпендикулярно его плоскости на длину сто роны образует куб. По аналогии из куба можно получить гиперкуб, если продвинуть куб вдоль оси, которая будет перпендикулярна осям X, Y и Z нашего пространства.

После небольших подсчетов можно с уверенностью сказать:

Гиперкуб (Тессеракт) состоит из 8 кубов (первоначальное положение куба, положения куба после передвижения и 6 кубов образованных каждой гранью ис ходного куба). Таким же способом можно посчитать количество вершин, ребер, граней, кубов и т.д. для объектов с любым кол-вом измерений.

В двух словах расскажу, какие преимущества открываются перед существом 4-го измерения в нашем мире:

• Во-первых, можно проходить сквозь стены (мы же можем переступать через нарисованные на земле отрезки).

• Во-вторых, можно брать предметы откуда угодно и класть их куда захо чется. Можно даже получать из предмета его зеркальное отражение, например, из правого ботинка получить левый (достаточно перевернуть его относительно 4-го измерения).

Сколько граней?

Вообще говоря, отрезок есть часть 1-мерного мира (прямой), отделенная (от граниченная) от остальной его части 0-мерными гранями – концами отрезка. Таким образом, у отрезка и грани, и вершины суть одно. Как известно их всего 2, так как измерение простирается в 2-х направлениях – вперед и назад. Когда из 1-мерного мы попадаем в мир 2х-мерный, оказывается, что граней нужно уже не 2, а 22 – по на каждое измерение. И притом, что они становятся отрезками, так как в 2х-мерном мире невозможно отграничиться точками. Таким образом, мы получаем квадрат, 2х мерный аналог куба. У квадрата и грани и ребра суть одно. После этих рассуждений становится, наконец, понятно, что у гиперкуба должно быть не 6, а 8= 24 граней, причем они должны быть 3х-мерными. Так как в 4х-мерном мире отграничиться по измерению уже невозможно обычными в 3х-мерном мире 2х-мерными гранями.

Секция 4. Теоретические вопросы и прикладные задачи графики в современной инженерии Итак, с разверткой гиперкуба теперь все ясно, остается вопрос, как её свернуть в ги перкуб. Выше уже было сказано, что 3х-мерную развертку гиперкуба не удается свернуть в 3х-мерном мире.

Можно, конечно, идти другим путем – начать с 4х-мерной системы коорди нат. В самом деле, разве мы не можем (пусть даже и 3х-мерном мире) из одной точ ки испустить 4 луча? Можем, и даже более того: мы можем испустить их под рав ными углами друг к другу, в точности так, как расположены 4 атома водорода по отношению к атому углерода в молекуле метана (этот же прием применен в на чертательной геометрии в случае изометрической проекции, в пику диметриче ской).

Теперь остается только превратить каждый координатный луч в прямую (правда, при этом равенство всех углов потеряется), и мы получим идеальную 4х мерную систему координат в 3х-мерном мире. А точнее – ее идеальную модель. По сле этого остается только провести на каждой оси (желательно) перпендикулярные ей (3х-мерные) грани и дождаться их (взаимного, конечно) пересечения. Нет, не по прямым! Это только плоскости пересекаются по прямым. А гиперплоскости (то есть 3х-мерные) пересекаются по плоскостям!

Заключение: Предоставив возможность, перейти нашему сознанию из трех мерного мира в четырехмерный, мы можем предоставить ему переход из четырех мерного мира в n- мерный.

В нашем исследовании сделана попытка, использовав некоторые соображе ния «по аналогии» с 2х- и 3х-мерными объектами, представить изображения 4х мерных фигур в 3х-мерной проекции на 2х-мерной плоскости. Большей точности и последовательности в изучении этих фигур можно достигнуть, используя средства аналитической геометрии и анализа в 4х-мерном евклидовом пространстве. В этом пространстве каждая точка снабжается четырьмя независимыми координатами и, следовательно, уравнение алгебраической поверхности 1-ого порядка будет алгеб раическим уравнением 1 степени с 4-мя переменными (т.е. уравнением гиперпло скости). Соответственно уравнения алгебраической поверхности 2-ого порядка бу дет являться алгебраическим уравнением 2-ой степени (в частности, гиперсфера с уравнением x2+ y2+ z2+ w2=1 будет примером такой поверхности в 4х-мерном евк лидовом пространстве). Очевидно, для анализа форм многогранников в 4х-мерном пространстве уравнения более чем 1-ого порядка не понадобятся. Анализ же этих уравнений, а, следовательно, и поверхностей, которые им соответствуют, достига ются средствами линейной алгебры и аналитической геометрии в 4х-мерном про странстве. Этот более строгий и последовательный подход мы намерены осущест вить в нашей дальнейшей работе над этой тематикой.

Рисунки гиперкуба в различных измерениях Тессеракт Энтенеракт Десятимерный куб (Восьмимерный куб) Четырехмерный куб Пятимерный куб Список литературы 1. Бабич И.П. Новый взгляд на математику пространства. 2008.

2. Стюарт Я. Концепция современной математики – Минск, 1980.-382 с.

3. Хинтон С. Г.Четвертое измерение и Эра новой мысли – Новый Человек, 1915.–256 с.

4. Розенфельд Б.А. Многомерные пространства – Наука, 1988.–547 с.

ФРАКТАЛЫ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В НЕФТЕГАЗОВОЙ ОТРАСЛИ Д. КРАВЧУК, А.И.ОЗГА Томский политехнический университет С древних времен люди стали замечать интереснейшие особенности у при роды, и стали задумываться, как описать многие природные системы.

Многие природные системы настолько сложны и нерегулярны, что использо вание только знакомых объектов классической геометрии для их моделирования представляется безнадежным. Как к примеру, построить модель горного хребта или кроны дерева в терминах геометрии? Как описать то многообразие биологических конфигураций, которое мы наблюдаем в мире растений и животных? Представьте себе всю сложность системы кровообращения, состоящей из множества капилляров и сосудов и доставляющей кровь к каждой клеточке человеческого тела. Представь Секция 4. Теоретические вопросы и прикладные задачи графики в современной инженерии те, как хитроумно устроены легкие и почки, напоминающие по структуре деревья с ветвистой кроной. Для описание и построения таких сложнейших конструкций ис пользуется термин фрактал.

Понятия фрактал и фрактальная геометрия, появившиеся в конце 70-х, с середины 80-х прочно вошли в обиход математиков и программистов. Слово фрактал образовано от латинского fractus и в переводе означает состоящий из фрагментов. Оно было предложено Бенуа Мандельбротом в 1975 году для обозна чения нерегулярных, но самоподобных структур, которыми он занимался. Рождение фрактальной геометрии принято связывать с выходом в 1977 году книги Мандельб рота `The Fractal Geometry of Nature'. В его работах использованы научные резуль таты других ученых, работавших в период 1875-1925 годов в той же области (Пуан каре, Фату, Жюлиа, Кантор, Хаусдорф). Но только в наше время удалось объеди нить их работы в единую систему Роль фракталов в машинной графике сегодня достаточно велика. Они при ходят на помощь, например, когда требуется, с помощью нескольких коэффициен тов, задать линии и поверхности очень сложной формы. С точки зрения машинной графики, фрактальная геометрия незаменима при генерации искусственных облаков, гор, поверхности моря. Фактически найден способ легкого представления сложных неевклидовых объектов, образы которых весьма похожи на природные.

Одним из основных свойств фракталов является самоподобие. В самом простом случае небольшая часть фрактала содержит информацию о всем фрактале.

Определение фрактала, данное Мандельбротом, звучит так: "Фракталом называется структура, состоящая из частей, которые в каком-то смысле подоб ны целому" Классические фракталы Именно с них и начиналась история фракталов. Этот тип фракталов получа ется путем простых геометрических построений. Обычно при построении этих фракталов поступают так: берется "затравка" - аксиома - набор отрезков, на основа нии которых будет строиться фрактал. Далее к этой "затравке" применяют набор правил, который преобразует ее в какую-либо геометрическую фигуру. Далее к ка ждой части этой фигуры применяют опять тот же набор правил. С каждым шагом фигура будет становиться все сложнее и сложнее, и если мы проведем (по крайней мере, в уме) бесконечное количество преобразований - получим геометрический фрактал Алгебраические фракталы Вторая большая группа фракталов - алгебраические. Свое название они по лучили за то, что их строят, на основе алгебраических формул иногда весьма простых. Методов получения алгебраических фракталов несколько. Один из методов представляет собой многократный (итерационный) расчет функции Zn+1=f(Zn), где Z - комплексное число, а f некая функция. Расчет данной функции продолжается до выполнения определенного условия. И когда это условие выполнится - на экран выводится точка. При этом значения функции для разных точек комплексной плоскости может иметь разное поведение:

С течением времени стремится к бесконечности.

Стремится к Принимает несколько фиксированных значений и не выходит за их пределы.

Поведение хаотично, без каких либо тенденций.

Множество Мандельброта Обратимся к классике - множеству Мандельброта.

Для его построения нам необходимы комплексные числа. На всякий случай напомню, что такое комплексные числа. Комплексное число - это число, состоящее из двух частей - действительной и мнимой, и обозначается оно a+bi. Действительная часть a это обычное число в нашем представлении, а вот мнимая часть bi интерес ней. i - называют мнимой единицей. Почему мнимой? А потому, что если мы возве дем i в квадрат, то получим -1.

Комплексные числа можно складывать, вычитать, умножать, делить, возво дить в степень и извлекать корень, нельзя только их сравнивать. Комплексное число можно изобразить как точку на плоскости, у которой координата Х это действи тельная часть a, а Y это коэффициент при мнимой части b.

Функционально множество Мандельброта определяется как Zn+1=Zn*Zn+C.

Для всех точек на комплексной плоскости в интервале от -2+2i до 2+2i вы полняем некоторое достаточно большое количество раз Zn=Z0*Z0+C, каждый раз проверяя абсолютное значение Zn. Если это значение больше 2, что рисуем точку с цветом равным номеру итерации на котором абсолютное значение превысило 2, иначе рисуем точку черного цвета. Все множество Мандельброта в полной красе у нас перед глазами.

Черный цвет в середине показывает, что в этих точках функция стремится к нулю - это и есть множество Мандельброта. За пределами этого множества функция стремится к бесконечности. А самое интересное это границы множества. Они то и являются фрактальными. На границах этого множества функция ведет себя непред сказуемо - хаотично.

Золотые пропорции человека Цейзинг проделал колоссальную работу. Он измерил около двух тысяч чело веческих тел и пришел к выводу, что золотое сечение выражает средний статисти ческий закон. Деление тела точкой пупа – важнейший показатель золотого сечения.

Пропорции мужского тела колеблются в пределах среднего отношения 13 : 8 = 1, и несколько ближе подходят к золотому сечению, чем пропорции женского тела, в отношении которого среднее значение пропорции выражается в соотношении 8 : 5 = 1,6. У новорожденного пропорция составляет отношение 1 : 1, к 13 годам она равна 1,6, а к 21 году равняется мужской. Пропорции золотого сечения проявляются и в Секция 4. Теоретические вопросы и прикладные задачи графики в современной инженерии отношении других частей тела – длина плеча, предплечья и кисти, кисти и пальцев и т.д.

Человек-фрактал Итак, на человеке мы можем пронаблюдать не только золотые пропорции, но его фрактальную струткуру.

Основой структурно-системной организации, функционирования и управле ния является фрактал. Это означает, что человеческий организм обладает свойством самоподобия на разных уровнях системной иерархии, и свидетельствует о «голо графичности» его информационных систем и, в частности, головного мозга.

"Каждая клетка отделена от кровеносного сосуда, и если взять любой участок нашего тела в определенном масштабе, то выяснится, что между самым мелким ка пилляром и клеткой - многометровые пространства. Сердце качает кровь, она течет по сосудам в ткани, сосуды ветвятся, несут питательные вещества, кислород. В тка нях пищеварительного тракта одна волнистая поверхность встроена в другую. Лег кие также представляют собой пример того, как большая площадь «втиснута» в до вольно маленькое пространство. В среднем площадь дыхательной поверхности лег ких человека больше площади теннисного корта. Но еще удивительнее то, как ис кусно пронизаны лабиринты дыхательных путей артериями и венами. Традицион ное описание разветвлений в бронхах оказалось в корне неверным;

фрактальное же их изображение вполне подходит под практические данные.

Электрическая активность сердца - рекурсивный (фрактальный) процесс. То же можно сказать и об иммунной системе, печени, почках, вестибулярном аппарате - все это фрактальные структуры. В действительности, вся физическая структура человеческого тела имеет фрактальную природу.

Однако он сложен лишь в контексте евклидовой геометрии, поскольку фрак талы, разветвляющиеся структуры, до прозрачности просты и могут быть описаны с помощью небольшого объема информации. Возможно, несложные преобразования, которые формируют фрактальные структуры, заложены в генетическом коде чело века.

Фракталы в нефтегазовой отрасли Фрактальное моделиро вание как инструмент для изу чения скрытого порядка в ди намике неупорядоченных сис тем, каковыми являются нефте газовые месторождения, стало технологической потребно стью. Фрактальные модели уп рощают анализ турбулентного движения жидкости или газа, а также процесса протекания, что важно для индустриальных технологий технологии разработки месторождений нефти и газа.

В частности, напряженные крупномасштабные фрактальные структуры воз никают при закачке в пласт воды, газа и других агентов, поддерживающих пласто вое давление. Наличие фрактальных структур может быть связано с загрязнением прискважинных зон пласта. Очистка этих зон сводится к разрушению этих фракта лов и требует значительных затрат времени и средств.

Так для Западной Сибири давно актуальна проблема изучения и оценки неф тегазоносности палеозойских образований, представляющих нижний формационно тектонический комплекс плиты. Дело осложняется тем, что в силу особого строе ния и состояния этого слоя земной коры невозможно получить протяженные отра жающие сейсмические горизонты, пригодные для достоверных структурных по строений. В мезозойском чехле таких опорных горизонтов много. Следствием это го явилась неоднозначная оценка перспективности палеозойских отложений, неуве ренное картирование и разработка объектов.

Нами предпринята попытка обработки сейсмической информации по профи лю, пересекающему ряд месторождений юга Западной Сибири. На временном раз резе выбраны участки, представляющие сложную картину акустических отражений в палеозое. Здесь наблюдается хаотичное распределение отражающих площадок, имеющих фрактальную структуру.

Компьютерные фракталы В настоящее время широко распространено построения красивейших узоров в компьютерных программах. ("Fractal Explorer 2.01", IFS Builder 3d ) Список литературы 1. Смирнов Б.М. Физика фрактальных кластеров. М.: Наука, 1991.

2. Федер Е. Фракталы. М.: Мир, 1991.

3. Запивалов Н.П., Смирнов Г.И. О фрактальной структуре нефтегазовых ме сторождений ДАН, 1995, Т. 341, N 1. С. 110 - 112.

4. Голубятников В.П., Запивалов Н.П., Иванов В.М., Смирнов Г.И. Фрактальное моделирование обратной задачи рассеяния сейсмических и акустических по лей при геологоразведке и геофизическом мониторинге // Труды Межд. се минара "Обратные задачи геофизики". Новосибирск: Изд. ВЦ СО РАН, 1996.

С. 72 - 73.

5. Соколов И.М. Размерности и другие геометрические критические показатели в теории протекания // Успехи физ. наук. 1986. Т. 150, N 2. С. 221 - 256.

6. Запивалов Н.П. Фрактальная геофлюидодинамика нефтенасыщенных систем // Труды Всерос. науч. конф. "Фундаментальные проблемы нефти и газа". М.:

Изд. РАЕН, 1996. Т. 4. С. 21 - 30.

Секция 4. Теоретические вопросы и прикладные задачи графики в современной инженерии 7. Фракталы и хаос в динамических системах. Основы теории. Москва: По стмаркет, 2004. – 352 с.

8. Куликов Л.Я., Алгебра и теория чисел, М., Высшая школа, 2002.

9. Курош А.Г., Курс высшей алгебры, Издание 6. М., Высшая школа, 2004.

10. Мальцев А.И., Основы линейной алгебры, Гостехиздат, 1989.

ИСТОРИЯ НАЧЕРТАТЕЛЬНОЙ ГЕОМЕТРИИ В.В. СОЛОВЬЕВ Томский Политехнический Университет Начертательная геометрия - раздел геометрии, научные основы которого бы ли разработаны французским математиком и физиком Гаспаром Монжем (1746– 1818) для решения задач, связанных с определением размеров, форм и положения в пространстве линий, поверхностей, тел и их пересечений, при помощи построения их изображений на плоскости.

Геометрия (греч. «geometria», от «geo» — Земля и «metreo» — измерять), раздел математики, изучающий пространственные отношения и формы, размеры и границы вещественных тел пространства. Таково действительное значение класси ческой геометрии. Геометрия возникла давно, это одна из самых древних наук. Од нако современная геометрия во многих своих дисциплинах выходит далеко за пре делы этого определения. Развитие геометрии принесло с собой глубоко идущую эволюцию понятия о пространстве. В том значении, в котором сейчас пространство широко употребляется как математический термин, оно уже не может служить пер вичным понятием, а, напротив, само находит себе определение в ходе развития гео метрических идей.

Развитие геометрии можно разделить по географическому и временному признакам.

Геометрия на Востоке. Родиной геометрии считают обыкновенно Вавилон и Египет. Греческие писатели единодушно сходятся на том, что геометрия возникла в Египте и оттуда перенесена в Элладу. Древнегреческий историк Геродот (Vв до н.э.) утверждал о наличии геометрии в Египте более 4000 лет назад. Напомню, что самой древней пирамидой считается 62-метровая ступенчатая пирамида архитектора Джо сера в Саккаре, около 2630 г. до н.э. Ко времени строительства пирамид и относят зарождение геометрии. Хоть народы и жили в разных частях света, но все они стал кивались с одинаковыми необходимостями измерять расстояния и площади участ ков земель, объемы и вес материалов, продуктов, товаров, а первые значительные сооружения требовали плана, нивелирования, выдержанной вертикали и т.д. И пер вые шаги культуры всюду, где бы она возникала, в Китае, в Индии, в Ассирии, в Египте, в Греции были связаны именно с этим.

Однако точных сведений о познаниях египтян в области геометрии мы не имеем. Единственным первоисточником, дошедшим до нас, является папирус, напи санный при фараоне Payee его ученым писарем Ахмесом в период между 2000 и 1700 г.г. до н.э. Это руководство, содержащее различного рода математические за дачи и их решения;

значительное большинство которых относится к арифметике, меньшая часть — к геометрии. Из последних почти все связаны с измерением пло щадей прямолинейных фигур и круга, причем Ахмес принимает площадь равнобед ренного треугольника равной произведению основания на половину боковой сторо ны, а площадь круга — равной площади квадрата, сторона которого меньше диа метра на 1/3 его часть.

Несомненно лишь то, что геометрические сведения вавилонян были столь же отрывочны и столь же скудны. Им принадлежит деление окружности на 360о;

они имели сведения о параллельных линиях и точно воспроизводили прямые углы;

всё это было им необходимо при астрономических наблюдениях, которые, по видимому, главным образом и привели к их геометрическим знаниям. Вавилоняне знали, что сторона правильного вписанного в круг шестиугольника равна радиусу.

Характерными для этого доисторического периода геометрии являются два направления: во-первых, установление наиболее элементарного геометрического материала, прямо необходимого в практической работе, а во-вторых, заимствование этого материала из природы путем непосредственного наблюдения.

Греческая геометрия. Греческие авторы относят появление геометрии в Греции к концу VII в. до н. э. и связывают его с именем Фалеса Милетского (639— 548), вся научная деятельность которого изображается греками в полумифическом свете, так что точно ее восстановить невозможно. Достоверно то, что Фалес в моло дости много путешествовал по Египту, имел общение с египетскими жрецами и у них научился многому, в том числе геометрии. Возвратившись на родину, Фалес поселился в Милете, посвятив себя занятиям наукой, и окружил себя учениками, образовавшими так называемую Ионийскую школу. Фалесу приписывают открытие ряда основных геометрических теорем (например, теорем о равенстве углов при ос новании равнобедренного треугольника, равенстве вертикальных углов и т. п.).

Ионийская школа перенесла геометрию в область гораздо более широких представлений и задач, придала ей теоретический характер и сделала ее предметом тонкого исследования, в котором наряду с интуицией начинает играть видную роль и абстрактная логика.

Само слово «геометрия» недолго сохраняет свое первоначальное значение измерения земли. Уже Аристотель ввел для такого измерения новый термин - геоде зия. Однако и содержание этой новой дисциплины скоро тоже стали понимать в бо лее широком смысле, который лучше всего передается современным термином «метрическая геометрия».

Нужно отметить, что нам известны лишь разрозненные звенья в цельной це пи развития геометрии;

многие звенья и имена совершенно утрачены. Почти все со чинения утратили свое значение и были забыты, когда появилось замечательно ру ководство по геометрии – «Начала» Евклида (конец VI – начало III в. до н.э.). Евк лид жил в Александрии в эпоху, когда там образовался наиболее крупный центр греческой научной мысли. Опираясь на труды своих предшественников, он создал глубоко продуманную систему, сохранявшую руководящую роль в течение свыше двух тысяч лет. «Составитель Начал» — это прозвище сделалось как бы собствен ным именем, под которым все позднейшие греческие математики разумели Евкли да, а его «Начала» сделались учебником, по которому в течение двух тысячелетий учились геометрии юноши и взрослые. Даже те учебники, по которым ведется пер воначальное обучение геометрии в наше время, по существу представляют собой переработку «Начал» Евклида.

Материал, содержащийся в «Началах», по существу охватывает элементар ную геометрию, как мы ее понимаем в настоящее время. Метод построения геомет Секция 4. Теоретические вопросы и прикладные задачи графики в современной инженерии рии у Евклида позже характеризовали словами - строить геометрию исключительно геометрическими средствами, не внося в нее чуждых ей элементов. Это означает, что Евклид не прибегает к арифметическим средствам, т.е. к численным соотношениям.

Равенство фигур у Евклида означает, что они могут быть совмещены движением, не равенство — что одна фигура может быть целиком или частями вмещена в другую.

Равновеликость фигур означает, что они могут быть составлены из частей. Именно этими средствами, не прибегая даже к пропорциям, Евклид доказывает, что каждый многоугольник может быть преобразован в равновеликий треугольник, а треуголь ник - в квадрат.

После наступил «второй Александрийский период», наиболее характерной чертой которой является то, что она принесла с собой метрику, которой геометрии Евклида не доставало. Ту задачу, которую Евклид, может быть, сознтельно обходил, - измерение, - Архимед поставил во главу угла. Это связано с тем прикладным на правлением, которым проникнуто все творчество Архимеда, жившего в эпоху (III в.

до н. э.), когда борьба между отдельными греческими государствами за независи мость и за гегемонию достигла величайшего напряжения;

старость же его протекла в годы, когда началась решительная борьба Эллады за самое ее существование. За слуга Архимеда заключалась не в том, что он построил значительное число ката пульт, а в том, что он установил теоретические основы, на которых в конечном сче те и по сей день покоится машиностроение, он фактически создал основы механики.

Таким образом, творения Архимеда существенно отличаются от геометрии Евклида и по материалу и по методу;

это - огромный шаг вперед. В изложении этих дости жений, однако, выдержана система Евклида: аксиомы и постулаты в начале каждого сочинения, тонко продуманная цепь умозаключений.

Геометрия новых веков. Гибель античной культуры, как известно, привела к глубокому упадку научной мысли, на протяжении 1000 лет, до эпохи Возрожде ния. Посредниками между эллинской и новой европейской наукой явились арабы.

Арабы усовершенствовали систему счисления и основы алгебры, заимствованные от индусов;

но в области геометрии они не имели значительных достижений. Инте рес к счету перешел и к европейским математикам раннего Возрождения. Система символических обозначений современной алгебры ведет свое начало от Виеты, ко торому принадлежат и первые приложения алгебры к геометрии. Он дает общие ме тоды построения неизвестного отрезка с помощью циркуля и линейки.

В XVII в. два гениальных французских математика, Ферма и Декарт, почти одновременно выдвигают идеи, приведшие к новому и очень широкому расцвету геометрической мысли. Они установили метод под названием аналитическая гео метрия. От методов применения алгебры к геометрии, предложенных Виета, он от личается тем, что здесь преобладающее значение приобретают неопределенное уравнение и неопределенная система уравнений;

коренной его особенностью явля ется метод координат, в применении которого заключается наибольшая его сила.

Декарту принадлежит ясно выраженный замысел координации точек плоскости от носительно произвольно выбранных осей. В совокупности получился метод, даю щий возможность выразить те соотношения, которыми определяется геометриче ское место, при помощи уравнений, связывающих координаты его точек.

С именем Гаспара Монжа связано такое же завершение другой геометриче ской дисциплины - начертательной геометрии, или, как ее правильнее называют немцы, изобразительной геометрии («Darstellende Geometric»). Задача этой гео метрии заключается в таком графическом воспроизведении образа заданного объек та, по которому можно было бы с точностью воспроизвести его геометрические формы. Такие изображения почти всегда приходится воспроизводить на плоскости (на листе бумаги, полотне, камне, стене);

сообразно этому и изобразительная гео метрия представляет собой почти исключительно теорию изображения предметов на плоскости. Ни одна отрасль геометрии не возникла так непосредственно из прак тических задач, как изобразительная геометрия.

Заслуга Монжа троякая. Во-первых, он решил вопрос о построении изобра жения на одной плоскости, перенеся вторую (вертикальную) проекцию также в пер вую горизонтальную плоскость;

при этом вторая плоскость с нанесенной на ней проекцией поворачивается на 90° вокруг линии пересечения обеих плоскостей (ли нии земли);

получаемые таким образом в горизонтальной плоскости две проекции образуют так называемый «эпюр», по которому уже можно с точностью воспроиз вести изображаемый объект;

учение о построении и «чтении» эпюра и составляет содержание начертательной геометрии Монжа. Во-вторых, Монж свел весь матери ал в стройную систему. В-третьих, он попытался использовать эти графические ме тоды для целей общегеометрического исследования: т.к. изображаемый объект вполне определяется эпюром, то геометрическое исследование этого объекта может быть сведено к изучению эпюра. Эта последняя идея, однако, существенных резуль татов не дала.

Книга Монжа представляла собой учебник начертательной геометрии для парижской Политехнической школы;

печать этого сочинения и по сей день лежит на всех руководствах по начертательной геометрии.

Неевклидова геометрия. Геометрия ХХ века. Многовековые попытки до казательства пятого постулата Евклида привели к появлению новой геометрии, от личающейся от евклидовой тем, что в ней постулат не выполняется. Эта геометрия теперь называется неевклидовой, а в России носит имя Лобачевского.

Одной из предпосылок геометрических открытий Н. И. Лобачевского (1792 1856) был как раз его материалистический подход к проблемам познания. Он был твердо уверен в объективном и не зависящем от человеческого сознания существо вании материального мира и в возможности его познания.

Лобачевский сразу же поставил вопрос об экспериментальной проверке того, какая геометрия имеет место в реальном мире – «употребительная» или «вообра жаемая», для чего он решил измерить сумму углов треугольника, образованного двумя диаметрально противоположными положениями Земли на ее орбите и Сириу сом. И, считая один из углов этого треугольника прямым, а другой – равным углу параллельности, Лобачевский нашел, что эта сумма отличается от числа «пи» на разность, меньшую ошибки угломерных инструментов в его время.

Лобачевский понимал невозможность установить экспериментальным путем, какая из двух геометрий имеет место в реальном мире, откуда вытекает, что на практике можно пользоваться «употребительной геометрией», не рискуя впасть в ошибку. Изложение геометрии у Лобачевского основывается на чисто топологиче ских свойствах прикосновения и сечения, конгруэнтность тел и равенство отрезков определяются по существу с помощью движения.

Неевклидова геометрия сыграла огромную роль во всей современной мате матике и начертательной геометрии. Предположение Лобачевского, что реальные геометрические отношения зависят от физической структуры материи, нашло под тверждение не только в космических масштабах. Современная квантовая теория все Секция 4. Теоретические вопросы и прикладные задачи графики в современной инженерии с большей настоятельностью выдвигает необходимость применения геометрии, от личной от евклидовой, к проблемам микромира.

Геометрия претендует в качестве наиболее мощного орудия точного естест вознания на овладение механикой и физикой, она стоит у вершины человеческого знания.

Список литературы 1. Юшкевич А.П. История математики в России. – М.: Наука, 1968.

2. Каган В.Ф. Очерки по геометрии. – М.: Московский университет, 1963.

3. Математика XIX века. – М.: Наука, 1981.

СВАРКА И ЕЕ ВИДЫ В НЕФТЕГАЗОВОЙ ОТРАСЛИ Д.С. АКИМОВ Томский политехнический университет Основные вопросы сварки Сварка - это один из ведущих технологических процессов обработки метал лов. Ее применение мы можем пронаблюдать в нефтегазовой отрасли. Сваркой на зывается технологический процесс получения неразъёмных соединений. Сварное соединение металлов характеризует непрерывность структур.

Принципиальная сущность процесса сварки очень проста. Сблизив поверх ности двух кусков металла до соприкосновения поверхностных атомов, получим сращивание обоих кусков в одно монолитное целое с прочностью соединения цель ного металла. Процесс соединения протекает весьма быстро, практически мгновен но.

Самое широкое распространение получили различные способы электриче ской сварки плавлением, а ведущее место занимает дуговая сварка, при которой ис точником теплоты служит электрическая дуга.

Ручная дуговая сварка Наибольший объём среди других видов сварки занимает ручная дуговая сварка - сварка плавлением штучными электродами. Дуга горит между стержнем электрода и основным металлом.

Под действием теплоты дуги электрод и основной металл плавятся, образуя металлическую свароч ную ванну. Капли жидкого металла с расплавляе мого электродного стержня переносятся в ванну через дуговой промежуток. Вместе со стержнем плавится покрытие электрода, образуя газовую защиту вокруг дуги и жидкую шлаковую ванну на поверхности расплавленного металла. Основным рабочим инструментом сварщика при ручной сварке служит электрододержатель, который предназначен для зажима электрода и провода сварочного тока.

Технология ручной дуговой сварки Диаметр электрода выбирают в зависимости от толщины металла, катета шва, положения шва в пространстве. Сила тока в основном зависит от диаметра электрода. Чем больше ток, тем больше производительность. Дуга может «воспла меняться» двумя приёмами: касанием впритык и отводом перпендикулярно вверх или «чирканьем» электродом как спичкой. В процессе сварки необходимо поддер живать определённую длину дуги. Длина дуги оказывает существенное влияние на качество сварного шва и его геометрическую форму.

Газовая сварка Газовая сварка - это сварка плавлением, при которой метал в зоне соединения нагревается до расплавления газовым пламенем При газовой сварке в качестве источника теплоты используется газовое пла мя. В качестве горючих газов используют ацетилен, водород, природные газы, неф тяной газ, пары бензина, керосина и др.

К преимуществам газовой сварки относятся: простота способа, несложность оборудования, отсутствие источника электрической энергии.

К недостаткам газовой сварки относятся: меньшая производительность, большая зона нагрева и более низкие механические свойства сварных соеди нений, чем при дуговой сварке.

Контактная сварка Контактная сварка относится к видам сварки с кратковременным нагревом места соединения без оплавления или с оплавлением и осадкой разогретых заготовок. Характерная особенность этих процессов – пластическая деформация, в ходе которой формируется сварное соединение. Место соединения разогревается проходящим по металлу электрическим током. В результате в точках контакта металл нагревается до оплавления. При непрерывном сдавливании нагретых заготовок образуются новые точки соприкосновения, пока не произойдет полное сближение, т.е. сварка поверхностей.

Контактную сварку классифицируют по типу сварного соединения и по роду тока, питающего сварочный трансформатор. По типу сварного соединения различают сварку стыковую, точечную, шовную.

Стыковая сварка Стыковая сварка – разновидность контактной сварки, при которой заготовки свариваются по всей поверхности соприкосновения. Стыковую сварку называют – сваркой оплавлением. В процессе оплавления вы равниваются все неровности стыка, поэтому не требуются особой подготовки места соединения.

Точечная сварка Точечная сварка – разновидность контакт ной сварки, при которой заготовки соединяются в Секция 4. Теоретические вопросы и прикладные задачи графики в современной инженерии отдельных точках. При точечной сварке заготовки собирают внахлестку и зажимают между электродами, подводящими ток к месту сварки. Нагрев продолжается до пла стического состояния внешних слоев и до расплавления внутренних слоев. Затем выключают ток и снимают давление. В результате образуется литая сварная точка.

Точечная сварка в зависимости от расположения электродов по отношению к свариваемым заготовкам может быть двусторонней и односторонней.

Шовная сварка Шовная сварка – разновидность контактной сварки, при которой между свариваемыми заготовки образуется прочное и плотное соединение. В про цессе шовной сварки листовые заготовки соединяют внахлестку, зажимают между электродами и про пускают ток. При движении роликов по заготовкам образуются перекрывающие друг друга сварные точки, в результате чего получается сплошной гео метрически шов.

Шовной сваркой выполняют те же типы сварных соединений, что и точечной, но используют для получения герметичного шва.

Дефекты, образующиеся при сварке Дефекты в соединениях бывают двух типов:

внешние и внутренние. В сварных соединениях к внешним дефектам относят наплывы подрезы, на ружные непровары и несплавления, поверхностные трещины и поры. К внутренним – скрытые трещины и поры, внутренние непровары и несплавления, шлаковые включения и др.


Качество сварных соединений обеспечивают предварительным контролем материалов и загото вок, текущим контролем за процессом сварки и приемочным контролем готовых сварных соедине ний. В зависимости от нарушения целостности сварного соединения при контроле различают разрушающие и неразрушающие методы контроля.

Список литературы 1. Начертательная геометрия// Под ред. Н.Ф. Четверухина.- М.: Высшая шко ла,- 1963.-с.420.

2. Монж Г. Начертательная геометрия./ Комментарии и редакция Д.И. Карги на.- М.: Изд-во АН СССР, 1974.-с.291.

3. Демьянов В.П. Геометрия и Марсельеза. М.: Знание, 1986.- с.254.

СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ И ШВЫ А.Д. МАРДОЯН, А.И. ОЗГА Томский политехнический университет Сваркой называют технологический процесс получения механически неразъ емных соединений.

Это технологический процесс, с помощью которого изготавливаются все ос новные конструкции гидротехнических сооружений, паровых и атомных электро станций, автодорожные, городские и железнодорожные мосты, вагоны, наводные и подводные корабли, строительные металлоконструкции, всевозможные подъемные краны и многие другие изделия.

Виды сварки Существует много видов сварки, при этом есть несколько классификаций сварки — по источнику теплоты, например: дуговая и плазменная сварка;

по термо механическому классу, например: контактная и диффузионная сварка и по механи ческому классу — ультразвуковая, сварка взрывом и холодная сварка.

Виды сварных соединений Различают следующие виды сварных соединений: стыковые, внахлестку, уг ловые и тавровые (впритык).

Стыковыми называют соединения, в которых элементы соединяются торцами или кромками и один элемент является продолжением другого.

Соединениями внахлестку называются такие, в которых поверхности свари ваемых элементов частично находят друг на друга. Иногда стыковое соединение профильного металла усиливают накладками, и тогда оно называется комбиниро ванным. Эти соединения вызывают резкую концентрацию напряжений, из-за чего они нежелательны в конструкциях, подвергающихся действию переменных или ди намических нагрузок и работающих при низкой температуре.

Угловыми называют соединения, в которых свариваемые элементы располо жены под углом.

Тавровые соединения отличаются от угловых тем, что в них торец одного элемента приваривается к поверхности другого элемента. Угловые и тавровые со единения выполняются угловыми швами, широко применяются в конструкциях и отличаются простотой исполнения, высокой прочностью и экономичностью.

Изображение швов сварных соединений Шов сварного соединения, независимо от способа сварки, условно изобра жают: видимый - сплошной основной линией;

невидимый - штриховой линией;

Видимую одиночную сварную точку, не зависимо от способа сварки, условно изображают знаком "+", который выполняют сплошными линиями.

Невидимые одиночные точки не изображают.

От изображения шва или одиночной точки проводят линию-выноску, закан чивающуюся односторонней стрелкой.

На изображение сечения многопроходного шва допускается наносить конту ры отдельных проходов, при этом их необходимо обозначить прописными буквами русского алфавита.

Нестандартный шов изображаются с указанием размеров конструктивных элементов, необходимых для выполнения шва по данному чертежу.

Секция 4. Теоретические вопросы и прикладные задачи графики в современной инженерии Границы шва изображают сплошными основными линиями, а конструктив ные элементы кромок в границах шва - сплошными тонкими линиями.

Вспомогательные знаки для обозначения сварных швов Таблица 1 - Вспомогательные знаки для обозначения сварных швов Расположение вспомогательного знака отно сительно полки линии-выноски, проведенной Вспомогательный Значение вспомогатель от изображения шва знак ного знака с лицевой стороны с оборотной стороны Усиление шва снять Наплывы и неровности обработать с плавным пе реходом к основному ме таллу Шов выполнить при мон таже изделия, т.е. при ус тановке его по монтажному чертежу на месте примене ния Шов прерывистый или то чечный с цепным располо жением.

Угол наклона линии ~60о Шов прерывистый или то чечный с шахматным рас положением Шов по замкнутой линии Диаметр знака - 3...5 мм.

Шов по незамкнутой ли нии. Знак применяют, если расположение шва ясно из чертежа Примечание:

1. За лицевую сторону одностороннего шва сварного соединения принимают сторону, с которой производят сварку.

2. За лицевую сторону двустороннего шва сварного соединения с несиммет рично подготовленными кромками принимают сторону, с которой производят сварку основного шва.

3. За лицевую сторону двустороннего шва сварного соединения с симметрич но подготовленными кромками может быть принята любая сторона.

структура обозначения стандартного шва Примеры условных обозначений швов сварных соединений 1)Шов стыкового соединения с криволинейным скосом одной кромки, дву сторонний, выполняемый дуговой ручной сваркой при монтаже изделия.

Усиление снято с обеих сторон. Параметр шероховатости шва:

- с лицевой стороны - Rz 20 мкм;

- с оборотной стороны Rz 80 мкм 2)Шов углового соединения без скоса кромок, двусторонний, выполняемый автоматической сваркой под флюсом по замкнутой линии 3) Шов углового соединения со скосом кромок, выполненный электрошлако вой сваркой проволочным электродом. Катет шва 22 мм 4) Шов стыкового соединения без скоса кромок, односторонний, на остаю щейся подкладке, выполненный сваркой нагретым газом с присадкой Секция 4. Теоретические вопросы и прикладные задачи графики в современной инженерии 5) Одиночные сварные точки соединения внахлестку, выполненные дуговой сваркой под флюсом. Диаметр электрозаклепки-11мм. Усиление должно быть снято.

Параметр шероховатости обработанной поверхности Rz 80 мкм 6) Шов таврового соединения без скоса кромок, двусторонний, прерывистый с шахматным расположением, выполняемый дуговой ручной сваркой в защитных газах неплавящимся металлический электродом по замкнутой линии. Катет шва мм. Длина провариваемого участка 50 мм. Шаг 100 мм.

7) Одиночные сварные точки соединения внахлестку, выполняемые контакт ной точечной сваркой. Расчетный диаметр точки 5 мм.

8) Шов соединения внахлестку прерывистый, выполняемый контактной шов ной сваркой. Ширина шва 6 мм. Длина провариваемого участка 50 мм. Шаг 100мм.

9) Шов соединения внахлестку без скоса кромок, односторонний, выполняе мый дуговой полуавтоматической сваркой в защитных газах плавящимся электро дом. Шов по незамкнутой линии. Катет шва 5 мм.

Пример условного обозначения нестандартного шва Шов соединения без скоса кромок, односторонний, выполненный ручной ду говой сваркой при монтаже изделия Виды сварки в нефтегазовой отрасли Электродуговая сварка Выделяющееся тепло нагревает торец электрода и оплавляет свариваемые поверхности, что приводит к образованию сварочной ванны — объёма жидкого ме талла. В процессе остывания и кристаллизации сварочной ванны образуется сварное соединение. Основными разновидностями электродуговой сварки являются: ручная дуговая сварка, сварка неплавящимся электродом, сварка плавящимся электродом, сварка под флюсом, электрошлаковая сварка.

Сварка неплавящимся электродом В качестве электрода используется стержень, изготовленный из графита или вольфрама, температура плавления которых выше температуры, до которой они на греваются при сварке.

Сварка плавящимся электродом В качестве электрода используется металлическая проволока, к которой че рез специальное приспособление (токопроводящий наконечник) подводится ток.

Электрическая дуга расплавляет проволоку, и для обеспечения постоянной длины дуги проволока подаётся автоматически механизмом подачи проволоки.

Ручная дуговая сварка При сварке покрытыми электродами покрытие расплавляется и образующие ся шлак и газы защищают расплавленный металл от воздуха. Покрытый электрод представляет собой металлический стержень с нанесенным на его поверхность по крытием (обмазкой). Его назначение - повысить устойчивость горения дуги, провес ти металлургическую обработку сварочной ванны, обеспечить защиту расплавлен ного металла от атмосферных газов и улучшить качество сварки. Сварной шов обра Секция 4. Теоретические вопросы и прикладные задачи графики в современной инженерии зуется за счет расплавления металла свариваемых кромок и плавления стержня сва рочного электрода.

Сварка под флюсом В этом виде сварки конец электрода подаётся под слой флюса. Горение дуги происходит в газовом пузыре, находящемся между металлом и слоем флюса, благо даря чему улучшается защита металла от вредного воздействия атмосферы и увели чивается глубина проплавления металла.

Газопламенная сварка При сварке в защитных газах струя газа через сопло непрерывно подается в зону дуги. Газы изолируют расплавленный металл от воздуха. В качестве защитных газов применяют углекислый газ, аргон, гелий, иногда азот для сварки меди. Наибо лее распространены смеси газов: аргон + кислород, аргон + гелий или аргон + угле кислый газ + кислород. В процессе сварки защитные газы, подаваемые в зону горе ния дуги через сопло сварочной горелки, оттесняют атмосферные газы от электрода и сварочной ванны.

Источником теплоты является газовый факел, образующийся при сгорании смеси кислорода и горючего газа. В качестве горючего газа могут быть использова ны ацетилен, аргон, водород, пропан, бутан, блаугаз, МАФ, бензин, бензол, керосин и их смеси. Тепло, выделяющееся при горении смеси кислорода и горючего газа, расплавляет свариваемые поверхности и присадочный материал с образованием сварочной ванны.

Электрошлаковая сварка В начале процесса дугой расплавляют небольшое количество флюса. Затем электрод погружают в шлаковую ванну, горение дуги прекращает и ток начинает проходить через расплавленный шлак. Сварку выполняют снизу вверх чаще всего при вертикальном положении свариваемых деталей с зазором между ними. Для формирования шва по обе стороны зазора устанавливают медные ползуны кристаллизаторы, охлаждаемые водой. По мере формирования шва ползуны пере мещаются в направлении сварки.


Плазменная сварка При сварке в защитных газах струя газа через сопло непрерывно подается в зону дуги. Газы изолируют расплавленный металл от воздуха. В качестве защитных газов применяют углекислый газ, аргон, гелий, иногда азот для сварки меди. Наибо лее распространены смеси газов: аргон + кислород, аргон + гелий или аргон + угле кислый газ + кислород. В процессе сварки защитные газы, подаваемые в зону горе ния дуги через сопло сварочной горелки, оттесняют атмосферные газы от электрода и сварочной ванны.

Источником теплоты является плазменная струя, получаемые при ионизации рабочего газа в промежутке между электродами, одним из которых может быть сва риваемое изделие либо оба электрода находятся в плазменной горелке - плазмотро не. Струя плазмы сжимается и ускоряется под действием электромагнитных сил, оказывая на свариваемое изделие как тепловое, так и газодинамическое воздейст вие.

Заключение Таким образом, в зависимости от материала сварной конструкции, её габари тов, толщины свариваемого металла и других особенностей свариваемого изделия предпочтительное применение находят определённые разновидности электрической дуговой сварки.

Так, при изготовлении конструкций из углеродистых и низколегированных конструкционных сталей наибольшее применение находят как ручная дуговая свар ка качественными электродами с толстым покрытием, так и автоматическая и полу автоматическая сварка под флюсом, а так же сварка в углекислом газе;

при сварке конструкций из высоколегированных сталей, цветных металлов и сплавов на их ос нове предпочтительное использование находит аргонно-дуговая сварка, хотя при определённых условиях применяются и некоторые другие разновидности электри ческой дуговой сварки.

Список литературы 1. Гельман А.С.“Основы сварки давленим”. М.,“Машиностроение”,1970.312с.

2. Евсеев Г.Б., Глизмененко Д.А. “Оборудование и технология газопламенной обработки металлов и неметаллических материалов”. М., “Машгиз”, 1974 г.

312с.

3. Ольшанский Н.А., Николаев Г.А. “Специальные методы сварки”. М., “Ма шиностроение”, 1975. 232 с.

4. Справочник по сварке. Т. I-IV. М. “Машгиз”. 1961- 1970. 416 стр.

5. Теоретические основы сварки. М., “Высшая школа”, 1970. 592стр.

6. Лашко Н.С., Лашко С.В. “Вопросы теории м технологии пайки”. М. “Маш гиз”, 1975 г. 328 стр.

РЕЗЬБА И РЕЗЬБОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ М.В. КЕЛЬ Томский политехнический университет Резьбовое соединение — Это соединение наиболее распространено из-за его многочисленных достоинств. В простейшем случае для соединения необходимо за крутить две детали, имеющие резьбы с подходящими друг к другу параметрами.

Для рассоединения (разьёма) необходимо произвести действия в обратном порядке.

Характеристики резьбовых соединений Достоинства:

технологичность;

• взаимозаменяемость;

• универсальность;

• надёжность;

• массовость.

• Недостатки:

раскручивание (самоотвинчивание) при переменных нагрузках и без • применения специальных устройств (средств).

отверстия под крепёжные детали как резьбовые так и гладкие вызы • вают концентрацию напряжений.

Секция 4. Теоретические вопросы и прикладные задачи графики в современной инженерии для уплотнения (герметизации) соединения необходимо использовать • дополнительные технические решения.

Безмуфтовые резьбовые соединения обсадных труб ОГ1м Область применения Трубы ОГ1м предназначены для хвостовиков обсадных колонн, а так же мо гут быть использованы для промежуточных и эксплуатационных колонн.

Описание конструкции В соединении труб ОГ1м применена трапецеидальная резьба упорного типа с шагом 5,08 мм, конусностью 1:12, рабочей высотой профиля 1,4 мм на ниппеле и 1, мм на муфтовой части резьбы. Закладная сторона, воспринимающая нагрузку в мо мент посадки ниппеля трубы в муфтовую часть, а также работающая на сжатие вы полнена под углом 30°, что обеспечивает мягкую посадку трубы и позволяет легко начать процесс сборки резьбового соединения даже при небольших перекосах оси свинчиваемых труб.

Опорная сторона профиля, воспринимающая нагрузку на растяжение имеет угол 3°. Посадка (натяг) резьбы осуществляется по внутреннему диаметру резьбы, кроме того, для увеличения жесткости муфтового конца предусмотрена посадка по срезанным вершинам профиля резьбы на участке от начала сбега резьбы ниппельно го конца до упорного уступа. Герметичность обеспечивается давлением резьбоуп лот-нительной смазки в конструкционных зазорах профиля резьбового соединения.

Так как резьбовое соединение ОГ1м нарезается в теле трубы без высадки концов, трубы имеют гладкопроходный внутренний и наружный диаметры.

Контроль свинчивания Свинчивание производится до момента смыкания раструбного конца с усту пом ниппельного конца.

Безмуфтовые резьбовые соединения обсадных труб ОГ1м Основные характеристики соединения ОГ1м Обозначение Масса Условный Наружный Толщина Внутренний размера тру- Группа 1м диаметр диаметр диаметр стенки бы, трубы*, прочности d, мм S, мм трубы,мм D, мм дюйм кг 10,5 118,7 33, 5 1/2 140 139, 12,7 114,3 39, Д,Е,Л,М 10,6 147,1 41, 6 5/8 168 168, 12,1 144,2 46, 7 5/8 194 193,7 12,7 168,3 56, Высокогерметичное муфтовое резьбовое соединение насосно-компрессорных труб TMK FMT Область применения Высокогерметичное соединение TMK FMT предназначено для эксплуатации в нефтяных и газовых скважинах. Соединение ТМК FMT предназначено для работы в среде содержащей повышенные концентрации H2S и СО2.

От стандартных соединений по ГОСТ 633 соединение ТМК FMTо отличается высокой герметичностью, повышенной сопротивляемостью к различным видам на грузок, возможностью проводить многократную сборку резьбового соединения без повреждений уплотнительной поверхности.

Описание конструкции Соединение представляет собой высокогерметичное муфтовое соединение насосно-компрессорных труб с уплотнением типа «металл-металл» со специальны ми свойствами:

повышенная герметичность;

• сопротивляемость повышенному изгибу;

• улучшенная работа на растяжение и сжатие;

• улучшенная собираемость (свинчиваемость - развинчиваемость) соединения;

• повышенная сопротивляемость истиранию (износостойкость).

• В соединении применена трапециидальная резьба со следующими парамет рами: Диаметр 60,73 мм имеют шаг резьбы 3,175 мм;

Диаметр 89,114 мм имеют шаг резьбы 4,233 мм.

Угол наклона по опорной грани профиля резьбы +3°, что обеспечивает резьбовому соединению улучшенную работу на растяжение, и более улучшенную работу на изгиб. Угол наклона по закладной грани профиля резьбы выбран +10°.

Данный параметр улучшает условия сборки трубы с муфтой при навинчивании на первые витки резьбы.

Высота профиля резьбы муфты и резьбы трубы имеют разную высоту, что при полностью собранном резьбовом соединении обеспечивает посадку резьбы по внутренним диаметрам резьбы трубы и муфты и наличие зазора между наружными диаметрами резьбы трубы и муфты. Зазор во время сборки заполняется смазкой и положительно влияет на качество свинчивания. На резьбовом соединении ТМК FMT применен уплотнительный узел типа «метал-метал», в котором герметизация обеспечивается двумя упорами.

Секция 4. Теоретические вопросы и прикладные задачи графики в современной инженерии Основной упор, по типу - «ласточкин хвост», работающий в диаметральном и осевом направлении. Упор имеет форму конуса, короткий упор входит в контакт с ответной уплотнительной поверхностью муфты, которая образована конусом со значительным углом. Дополнительный узел герметичности - упорный торец на нип пеле и ответный, упорный уступ на муфте. При сборке соединения и заданном док реплении с натягом на упорных поверхностях возникают повышенные контактные напряжения, обеспечивающие герметичность. Дополнительная функция упорных поверхностей - защищать резьбовое соединение от чрезмерного момента свинчива ния и сжатия. Данное обстоятельство способствует увеличению ресурса резьбового соединения ТМК FMT на свинчивание - развинчивание в промысловых условиях эксплуатации.

Конструкция муфты Муфта имеет стандартный диаметр и повышенную длину относительно длин стандартных муфт. Увеличенная длина муфты достигается за счет увеличенного резьбового конуса, при этом последние витки муфты у торца не контактируют со смежными витками трубы, тем самым отодвигают от торца муфты зону с высоким уровнем напряжений. Увеличенное расстояние между упорами улучшает работу резьбового соединения на изгиб и позволяет использовать резьбовое соединение в условиях эксплуатации с повышенным содержанием сероводорода.

Высокогерметичное муфтовое резьбовое соединение насосно-компрессорных труб TMK FMT Основные характеристики соединения насосно-компрессорных труб TMK FMT Труба Муфта Обозначение Масса* Внутренний размера тру- Наружный Толщина Внутренний 1м Наружный диаметр Длина Масса*, бы, дюйм диаметр стенки диаметр d, трубы, диаметр муфты dм, муфты, кг Dм, мм D, мм S, мм мм Lм, мм кг мм 1 3 4 5 6 7 8 9 2 3/8 60,32 4,83 50,66 6,85 71,5 49,0 165 1, 5,51 62,00 9, 87,5 61,7 180 3, 2 7/8 73, 7,01 59,00 11, 5,49 77,92 11, 3 1/2 88,90 108,0 77,0 200 5, 6,45 76,00 13, 7,34 74,22 15, 4 1/2 114,3 6,88 100,54 18,75 132,1 102,8 240 7, Список литературы 1. Каталог резьбовых соединений/Комплексное нефтегазовое снабжение 2. Под ред. Ишлинский А. Ю. Новый политехнический словарь.. — М.: Большая Российская энциклопедия., ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ИНЖЕНЕРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ Т. А.ШЕЛЕЗЕНКО, Т. Ю.ДАЙНАТОВИЧ Томский политехнический университет В жизни современного общества инженерная деятельность играет все возрас тающую роль. Проблемы практического использования научных знаний, повыше ния эффективности научных исследований и разработок выдвигают сегодня инже нерную деятельность на передний край всей экономики и современной культуры.

Современный этап развития инженерной деятельности характеризуется сис темным подходом к решению сложных научно-технических задач, обращением ко всему комплексу социальных, гуманитарных, естественных и технических дисцип лин. Однако был этап, который можно назвать классическим, когда инженерная деятельность существовала еще в "чистом" виде: сначала лишь как изобретатель ство, затем в ней выделились проектно-конструкторская деятельность и организа ция производств.

Становление инженерной профессии Возникновение инженерной деятельности как одного из важнейших видов трудовой деятельности связано с появлением мануфактурного и машинного произ водства. В средние века еще не существовала инженерная деятельность в современ ном понимании, а была, скорее, техническая деятельность, органически связанная с ремесленной организацией производства.

Первые импровизированные инженеры появляются именно в эпоху Возрож дения. Они формируются в среде ученых, обратившихся к технике, или ремеслен ников – самоучек, приобщившихся к науке. Решая технические задачи, первые ин Секция 4. Теоретические вопросы и прикладные задачи графики в современной инженерии женеры и изобретатели обратились за помощью к математике и механике, из кото рых они заимствовали знания и методы для проведения инженерных расчетов. Пер вые инженеры – это одновременно художники-архитекторы, консультанты инженеры по фортификационным сооружениям, артиллерии и гражданскому строи тельству, алхимики и врачи, математики, естествоиспытатели и изобретатели. Тако вы, например, Леон Батиста Альберти, Леонард да Винчи, Никколо Тарталья, Джи роламо Кардано, Джон Непер и др.

Но быстрое и принципиально новое развитие техники требует и коренного изменения ее структуры. Техника доходит до состояния, в котором дальнейшее продвижение ее оказывается невозможным без насыщения ее наукой. Повсеместно начинает ощущаться потребность в создании новой технической теории, в кодифи кации технических знаний и в подведении под них некоего общего теоретического базиса: «Техника требует привлечения науки».

Именно такая двойственная ориентация инженера - с одной стороны, на на учные исследования естественных, природных явлений, а с другой, - на производст во, или воспроизведение, своего замысла целенаправленной деятельностью челове ка-творца - заставляет его взглянуть на свое изделие иначе, чем это делают и ремес ленник, и ученый-естествоиспытатель.

С развитием экспериментального естествознания, превращением инженерной профессии в массовую в XVIII–XIX веках возникает необходимость и систематиче ского научного образования инженеров. Именно появление высших технических школ знаменует следующий важный этап в развитии инженерной деятельности. Од ной из первых таких школ была Парижская политехническая школа, основанная в 1794 г., где сознательно ставился вопрос систематической научной подготовки бу дущих инженеров. Она стала образцом для организации высших технических учеб ных заведений, в том числе и в России. С самого начала эти учреждения начали вы полнять не только учебные, но и исследовательские функции в сфере инженерной деятельности, чем способствовали развитию технических наук. Инженерное образо вание с тех пор стало играть существенную роль в развитии техники.

К началу ХХ столетия инженерная деятельность представляет собой слож ный комплекс различных видов деятельности (изобретательская, конструкторская, проектировочная, технологическая и т.п.), и она обслуживает разнообразные сферы техники (машиностроение, электротехнику, химическую технологию и т.д.).

Для современной инженерной деятельности характерна глубокая дифферен циация по различным отраслям и функциям, которая привела к разделению ее на целый ряд взаимосвязанных видов деятельности и выполняющих их кооперантов.

Такая дифференциация стала возможной, однако, далеко не сразу. Сложная коопе рация различных видов инженерной деятельности складывалась постепенно. На первых этапах своего профессионального развития инженерная деятельность была ориентирована на применение знаний естественных наук (главным образом, физи ки), а также математики, и включала в себя изобретательство, конструирование опытного образца и разработку технологии изготовления новой технической систе мы. Инженерная деятельность, первоначально выполняемая изобретателями, конст рукторами и технологами, тесно связана с технической деятельностью (ее выпол няют на производстве техники, мастера и рабочие), которая становится исполни тельской по отношению к инженерной деятельности. Связь между этими двумя ви дами деятельности осуществляется с помощью чертежей Лишь на первых этапах становления инженерной деятельности изобретатель ство опирается на эмпирический уровень знания. В условиях же развитой техниче ской науки всякое изобретение основывается на тщательных инженерных исследо ваниях и сопровождается ими.

С развитием массового производства для того, чтобы изобретение попало в промышленность, возникает необходимость его специальной проектно конструкторской подготовки. Конструирование представляет собой разработку кон струкции технической системы, которая затем материализуется в процессе его изго товления на производстве.

Инженерные исследования, в отличие от теоретических исследований в тех нических науках, непосредственно вплетены в инженерную деятельность, осущест вляются в сравнительно короткие сроки и включают в себя предпроектное обследо вание, научное обоснование разработки, анализ возможности использования уже полученных научных данных для конкретных инженерных расчетов, характеристи ку эффективности разработки, анализ необходимости проведения недостающих на учных исследований и т.д. Инженерные исследования проводятся в сфере инженер ной практики и направлены на конкретизацию имеющихся научных знаний приме нительно к определенной инженерной задаче. Результаты этих исследований нахо дят свое применение, прежде всего, в сфере инженерного проектирования. Именно такого рода инженерные исследования осуществляются крупными специалистами в области конкретных технических наук, когда они выступают в качестве экспертов при разработке сложных технических проектов.

В процессе функционирования и развития инженерной деятельности в ней происходит накопление конструктивно-технических и технологических знаний, ко торые представляют собой эвристические методы и приемы, разработанные в самой инженерной практике. В процессе дальнейшего прогрессивного развития инженер ной деятельности эти знания становятся предметом обобщения в науке. Первона чально вся инженерная деятельность была ориентирована на использование лишь естественнонаучных знаний, и в ее осуществлении принимали деятельное участие многие ученые-естествоиспытатели, конструируя экспериментальное оборудование и даже технические устройства. Поэтому именно в естественных науках формиру ются постепенно особые разделы, специально ориентированные на обслуживание инженерной практики. Помимо ученых-теоретиков и ученых-экспериментаторов, появляются специалисты в области прикладных исследований и технических наук, задача которых - обслуживание инженерной деятельности.

Проектирование Проектирование как особый вид инженерной деятельности формируется в начале ХХ столетия и связано первоначально с деятельностью чертежников, необ ходимостью особого (точного) графического изображения замысла инженера для его передачи исполнителям на производстве. Однако постепенно эта деятельность связывается с научно-техническими расчетами на чертеже основных параметров будущей технической системы, ее предварительным исследованием.

Проектирование необходимо отличать от конструирования. Для проектиро вочной деятельности исходным является социальный заказ, т.е. потребность в соз дании определенных объектов, вызванная либо "разрывами" в практике их изготов ления, либо конкуренцией, либо потребностями развивающейся социальной прак тики (например, необходимостью упорядочения движения транспорта в связи с рос Секция 4. Теоретические вопросы и прикладные задачи графики в современной инженерии том городов) и т.п. Продукт проектировочной деятельности в отличие от конструк торской выражается в особой знаковой форме - в виде текстов, чертежей, графиков, расчетов, моделей в памяти ЭВМ и т.д. Результат конструкторской деятельности должен быть обязательно материализован в виде опытного образца, с помощью ко торого уточняются расчеты, приводимые в проекте, и конструктивно-технические характеристики проектируемой технической системы.

Во второй половине ХХ века изменяется не только объект инженерной дея тельности (вместо отдельного технического устройства, механизма, машины и т.п.

объектом исследования и проектирования становится сложная человеко-машинная система), но изменяется и сама инженерная деятельность, которая стала весьма сложной, требующей организации и управления. Другими словами, наряду с про грессирующей дифференциацией инженерной деятельности по различным ее отрас лям и видам, нарастает процесс ее интеграции. А для осуществления такой интегра ции требуются особые специалисты - инженеры-системотехники.

Цели современной инженерной деятельности и ее последствия Инженер обязан прислушиваться не только к голосу ученых и технических специалистов и голосу собственной совести, но и к общественному мнению, осо бенно если результаты его работы могут повлиять на здоровье и образ жизни людей, затронуть памятники культуры, нарушить равновесие природной среды и т.д. Когда влияние инженерной деятельности становится глобальным, ее решения перестают быть узкопрофессиональным делом, становятся предметом всеобщего обсуждения, а иногда и осуждения.

Изначальная цель инженерной деятельности - служить человеку, удовлетво рению его потребностей и нужд.



Pages:     | 1 |   ...   | 7 | 8 || 10 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.