Главная Контакты Добавить в избранное Авторы Вопросы и ответы
,

УДК 681.586.773

ПРИМЕНЕНИЕ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ

В СИСТЕМЕ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА

СУДОВЫХ СИСТЕМ МИКРОКЛИМАТА

Никольский В.В., Цюпко Ю.М.

Важное место в обеспечении нормальных условий работы экипажа судна занимают вопросы создания микроклимата и, в частности, кондиционирования воздуха. Так взаимодействие функциональных систем в организме осуществляется на основе принципов иерархического доминирования, мультипараметрического и последовательного взаимодействия, системогенеза и системного квантования процессов жизнедеятельности. Принцип последовательного взаимодействия функционально различных систем в организме человека отчетливо проявляется в континууме процессов кровообращения, пищеварения, дыхания, выделения и т. д. Для описания терморегуляции в организме человека, осуществляемой гомеостатическими механизмами, такими как потоотделение Qи (tоб), тепловое сопротивление одежды Rод (tc ,S), теплопередача сред и оболочки Ko (S) и теплопродукция MТ (HТ), были получены передаточные функции [1, 2].

Рис. 1 Условно принятая схема распределения энергии в организме человека для записи уравнений теплового баланса

 

Считая, что все динамические характеристики организма человека зависят только от времени, для рассматриваемого объекта и промежутка времени dt уравнения теплового баланса каждой точки запишем в виде:

 

 

где cЯ, сk, co - теплоемкость ядра, кожи (оболочки) и одежды, Дж×кг-1×К-1; mЯ, mk, mо  - масса ядра, кожи и одежды, кг; tЯ, tk tод - температура ядра, кожи и одежды;  - теплопродукция внутренних источников ядра и кожи (оболочки), кВт;   - тепловой поток от оболочки тела к одежде, кВт;  - радиационный и конвективный тепловые потоки через одежду, кВт; - тепловой поток от ядра к коже, кВт;  - тепловые потоки к поверхности кожи от одежды и окружающей среды, кВт;  - тепловой поток в окружающую среду через органы дыхания, кВт; - радиационный поток с поверхности одежды, кВт; - суммарный тепловой поток (конвенция и испарения с поверхности одежды), кВт.

Из уравнения теплового баланса следует, что для выбора параметров микроклимата, необходимо производить измерения следующих параметров: влажности, давления, температуры, химического состава и скорости воздушного потока. В настоящее время к применяемым датчикам предъявляются следующие требования: высокая надежность в эксплуатации, низкая себестоимость, высокая чувствительность и унифицированность. Всем этим требованиям удовлетворяют пьезоэлектрические датчики. В [3] рассматривается ультразвуковой пьезотрансформаторный датчик влажности. В [4] - датчики давления и температуры, в [5, 6] – датчики для определения химического состава газа. Основным элементом этих датчиков является биморфная пластина, обладающая максимальной чувствительностью по сравнению с монопластинами. Кроме того, научным коллективом под руководством д.т.н. В.М. Шарапова проведен ряд работ по линеаризации АЧХ пьезодатчиков, позволивших расширить их диапазон работы на частотах выше резонансных. В [7] рассмотрены области применения пьезокерамики в АСУ ТП.

Следует отметить, что уникальные свойства пьезокерамики позволяют создавать датчики, которые в одном конструктивном исполнении могут определять 2-3 параметра. Так при построении характеристик датчиков давления производят анализ характеристик при изменении температуры. Датчики влажности позволяют определять плотность вещества при изменении скорости воздуха в замкнутом пространстве, каковым являются каюты членов экипажа, машинное отделение и трюма. Так на рис. 2 показан график изменения самочувствия от нескольких параметров, зависящий от трех параметров.

 

Рис. 2 Динамика изменения  tЯ, tk tод  —  температура ядра, кожи и одежды в состоянии отдыха человека при  изменении температуры приходящего воздуха

 

Аналогично можно построить графики зависимости частоты колебаний датчиков с частотным выходом от температуры, давления и такого параметра как интенсивность магнитного поля. Так на рис. 3 представлены зависимости частоты выходного напряжения пьезоэлектрического датчика от температуры и давления.

Рис. 3 Зависимость частоты датчика от давления p и температуры Dt

 

Таким образом, внедрение пьезоэлектрических датчиков позволит создать комплексную систему многопараметрического управления микроклиматом жилых и транспортных помещений судна. Кроме того, перераспределение воздушных потоков в замкнутых пространствах позволит повысить эффективность сжигания топлива и, тем самым, обеспечить энергосбережение.

 

The problems of applying of piezoelectric bimorphs for construction of multiparameter systems of a microclimate are reviewed.

 

1.                  Голиков В.А. Научные основы управления микроклиматом судна. – Одесса. ОГМА,1999. -321 с.

2.                  Голиков В.А., Бурденко А.Ф. Цюпко Ю.М. Математическое моделирование процессов теплообмена организма человека с окружающей средой // Судовые энергетические установки сб. 2003.-Вып. 8. Одесса, ОНМА

3.                  Джагупов Р.Г., Глазева О.В., Никольский В.В. Современные элементы и устройства пьезоактивной электромеханики // Приднiпровський науковий вiсник (Вип. Фізико – математичні науки N6 (73) стр.31-48) "Наука i освiта" Днепропетровск, 1998 г.

4.                  Джагупов Р.Г., Борисюк А.М., Никольский В.В. Ультразвуковой пьезотрансформаторный датчик влажности // Автоматизация судовых технических средств: науч. - техн. сб. –1999. – Вып. 4. – Одесса: ОГМА. – С.58 - 64

5.                  Джагупов Р.Г., Плавинский Е.Б., Никольский В.В., Веретеник А.М. Измерительные преобразователи: Учебное пособие. – Одесса: Астропринт, 2002. 216 с.

6.                  Плавинский Е.Б., Глазева О.В., Никольский В.В. Пьезоэлектронные преобразователи физико – химических величин // Міжнародна конференція з управління Автоматика - 2001 Одесса, ОНПУ, 2001. - т.1. с.170 – 171

7.                  Никольский В.В., Плавинский Е.Б., Ерофеев С.А. Области применения пьезокерамики в судовых автоматизированных системах управления // Матеріали 54 науково – методичної конференції проф. – виклад. складу та курсантів: Одесса, ОНМА 23-26 квітня 2002. с.44

 





Ответы на вопросы [_Задать вопроос_]

Современные технические средства, комплексы и системы

Краснов В.А., Прохорович А.В., Шутов С.В., Деменский А.Н. Анализ флуктуаций размера растущего кристалла (на примере легированных монокристаллов кремния, вытягиваемых из расплава по методу Чохральского)

Завальнюк И.П. Управление высокопроизводительной экструзией неоднородных материалов

Долина В.Г., Писаренко А.В. Синтез складної багатовимірної системи управління випарною станцією на основі рефрактометричних вимірювань

Стопакевич А.А., Тодорцев Ю.К. Анализ современного состояния систем управления брагоректификационными установками спиртового производства

Поливода В.В. Современные компьютерные технологии в АСУ на хлебоприёмном предприятии

Ладанюк А.П., Українець А.І., Кишенько В.Д. Управління автоматизованими технологічними комплексами харчових виробництв на основі сценарного підходу

Ковриго Ю.М., Фоменко Б.В. Врахування обмежень для підвищення якості функціонування систем регулювання енергоблоків ТЕС і АЕС

Евдокимов А.В., Китаев А.В., Агбомассу В.Л. Исследование причин, определяющих вращение рамки с током в магнитном поле после воздействия на нее внешнего импульса

Аппазов Э.С. Применение твердых растворов InGaN в фотовольтаике

Кузнєцов Ю.М., Дмитрієв Д.О. Програмно математичний апарат керування виконавчим органом багатокоординатних верстатів нових компоновок

Черевко О.И., Ефремов Ю.И., Одарченко А.М., Одарченко Д.М, Агафонова Ю.Ю. Теоретическое обоснование перспективного биконического резонатора для СВЧ-устройств при переработке растительного сырья

Хобин В.А. Бабиков А.Ю. Системы экстремального управления молотковыми дробилками с функцией гарантированного соблюдения тепловых режимов их электродвигателей.

Стадниченко В.Н. Исследование влияния изменения эксплуатационных нагрузок на свойства металлокерамических слоёв полученных с использованием трибовосстанавливающих составов

Ісаєв Е.А., Наговський Д.А., Чернецька І.Е. До вибору факторів, що характеризують окомкування тонкоподрібнених залізорудних матеріалів

Федоровский К.Ю., Лунев А.А. Теплоотдача погружного пластинчатого теплообменника системы охлаждения энергоустановок морских технических средств

Федоровский К.Ю., Владецкий Д.О. Интенсификация теплоотвода замкнутых систем охлаждения энергоустановок морских технических средств.

Пономарьов Я.Ю., Ладанюк А.П., Іващук В.В. Досвід використання нечітких регуляторів в системі атоматизації випарної установки.

Левченко А.А., Кравчук О.И. Эквивалентный макромодуль процесса технического обслуживания радиотехнических средств.

Іволгіна Т.О. Енергетичний підхід до аналізу стійкості руху вимірювальної головки координатно-вимірювальної машини

Ладанюк А.П., Кишенько В.Д., Ладанюк О.А. Системна задача управління біотехнологічними процесами.

Тернова Т.І. Алгоритм оцінювання деформацій рапорту періодичних об'єктів

Рожков С.А., Федотова О.Н. Алгоритм обучения системы распознавания автоматической системы разбраковки тканей

Пупена О.М, Ельперін І.В, Ладанюк А.П. Особливості проектування комп’ютерно-інтегрованих систем управління

Квасніков В.П., Кочеткова О.В. Проектування координатно–вимірювальної машини на нейронних мережах

Водічев В.А., Мухаммед М.А. Дослідження системи стабілізації потужності різання металообробного верстата з фази-регулятором

Шутов С.В., Аппазов Э.С., Марончук А.И., Самойлов Н.А. Методика испытания термофотовольтаических преобразователей

Хобин В.А. Повышение качества формирования смесей средствами интеллектуализации алгоритмов управления порционным дозированием

Терновая Т.И. Автоматическая система разбраковки тканей с печатным рисунком методом компенсации информационных потоков

Рожков С.А., Бражник Д.А. Использование нейросетевых структур для построения систем распознавания образов

Місюра М.Д., Кишенько В.Д. Математичні моделі технологічних процесів пивоварного виробництва як об’єктів автоматизації

Ладанюк А.П., Власенко Л.О. Автоматизоване управління бізнес-процесами в комп’ютерно-інтегрованих структурах підприємства

Жукова Н.В., Литвинов В.І. Вирішення проблеми погодженого руху валків з неоднаковими катаючими діаметрами профілезгинальних станів

Денисова А.Е., Тодорцев Ю.К., Максименко И.Н. К вопросу об автоматизации интегрированной установки теплоснабжения с возобновляемыми источниками энергии

Бессараб В.И. Компьютеризированная система управления водоотливным хозяйством угольных шахт по критерию минимума энергозатрат

Хобин В.А. Регулятор переменной структуры для объектов технологического типа

Тонконогий В.М. Трехконтурная АСУ нанесением ионно-плазменного покрытия на режущий инструмент.

Колесникова Е.В., Кострова Г.В. Формирование базы данных АСУТП дуговой сталеплавильной печи.

Водічев В.А. Автоматизована система керування швидкостями робочих рухів то-карного верстата для підвищення ефективності обробки торцевих поверхонь.

Бергер Е.Г., Дмитрієв Д.О., Бергер Є.Е., Діневич Г.Ю. Синтез строфоїдографів за методом параметричних сімей.

Бабак В.П., В.Н. Стадніченко, О.Г. Приймаков Прогнозування надійності, дов-говічності та витривалості авіаційних матеріалів

Бабак В.П., Стадниченко В.Н., Приймаков О.Г., Токарчук В.В. Прогнозування витривалості авіаційних матеріалів .

Куцак Р.С. Використання методу координатного еталону в задачах автоматизації контролю якості тканини.

Попруга А.Г. Усовершенствование электрических нагревателей по критерию экономии энергии.

Пашковский А.А., Далечин А.Ю. Система регистрации спектров фотолюминес-ценции

Крапивко Г.И., Хлопёнова И.А. Повышение коэффициента полезного действия кремниевых фотоэлектронных преобразователей методом лазерной гравировки.

Кихтенко Д.А. Управление шаговыми двигателями в микрошаговом режиме, оп-тимизация управления.

Горохов В.А. Автоматизированная транспортно-складская система в текстильной и легкой промышленности.

Водічев В.А. Система стабілізації потужності різання фрезерного верстата з взаємозв'язаним керуванням швидкостями робочих рухів.

Шутов С.В., Аппазов Э.С., Марончук А.И. Испытание фотоэлектрических преобразователей в условиях экстремальных температурных колебаний.

Худяев А.А. К проблеме повышения точности воспроизведенияв классе многоканальных воспроизводящих систем с эталонной настройкой каналов.

Тверезовський В.С., Бараненко Р.В. Принцип побудови елементів вимірювальних систем, представлених цифровими програмно керованими давачами.

Никольский В.В., Сандлер А.К. Моделирование процессов в вискозиметре с пьезоэлектрическим приводом.

Марончук И.Е., Андронова Е.В., Баганов Е.А., Курак В.В. Использование метода импульсного охлаждения насыщенного раствора-расплава для формирования наноразмерных структур InSb в матрице GaSb.

Водічев В.А. Аналого-цифровий регулятор режиму металообробки для верстатів з числовим програмним керуванням.

Блинов Э.И., Кравцов В.И., Кравцов А.В., Недбайло А.Н. Управление гибкими протяженными объектами направленными силовыми воздействиями.