МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ Белорусский национальный технический университет Научно-технологический парк БНТУ «Политехник» НАУКА, ИННОВАЦИИ, ИНВЕСТИЦИИ Сборник материалов 2-го Белорусско-Латвийского форума 11–12 декабря 2014 года Минск БНТУ 2014 УДК 082 (476+474.3) (06) ББК 72я43 Н 34 В сборник включены материалы 2-го Белорусско-Латвийского форума «Наука, инновации, инвестиции» по следующим направлениям: биотехнологии, информационные технологии, медицина и фармация, экология и переработка отходов, ресурсо- и энергосберегающие технологии. ISBN 978-985-550-674-5 © Белорусский национальный технический университет, 2014 3 Содержание Секция «Биотехнологии» .................................................................................. 6 Современное состояние молекулярного эпидемиологического анализа эхинококкоза и трихинеллеза. Муза Кирюшина, Инесе Кокина, Инесе Яхундовича ................................................................................................ 6 Infectious disease research at Riga Stadins University. M. Isaguliants, M. Barisevs, S. Chapenko, M. Cistjakovs, S. Donina, S. Gravelsina, I. Holodnuka, A. Kadisa, S. Kozireva, I. Logina, Z. Nora-Krukle, A. Sultanova, M. Murovska…………………8 О распознавании кодирующих участков в ДНК последовательностях эукариот. В.А. Галинский, А.Н. Гайдук............................................................... 10 Основные направления научной деятельности в области биотехнологии, осуществляемые на кафедре сельскохозяйственной биотехнологии и экологии УВО «Белорусская государственная сельскохозяйственная академия». Т.В. Никонович, М.О. Моисеева ....................................................... 14 Куколки китайского дубового шелкопряда как источник биологически- активных субстанций и их аналогов для биотехнологии. О.М. Балаева-Тихомирова, Е.О. Данченко, Т.А. Толкачева, А.А. Чиркин ........... 16 Активизация сапропеля и торфа с целью получения новых видов удобрений. С.И. Коврик, Н.Н. Бамбалов, Г.А. Соколов, А.Э. Ермуш, Л.Г. Агафонова ......... 19 Секция «Информационные технологии»....................................................... 22 О результатах деятельности Научно-исследовательского института прикладных проблем математики и информатики. Ю.С. Харин, Е.Н. Мельникова................................................................................................. 22 Системы удаленного мониторинга подвижного состава и их вклад в ресурсосбережение. В.К. Миртов, А.И. Кузьмич, А.В. Папковский ................ 25 Параллельное моделирование взаимодействующих процессов. М.К. Буза, О.М. Кондратьева ............................................................................ 28 Функциональная структура и особенности реализации САПР конструкции широкозахватных пахотных агрегатов. Ю.М. Кротюк, А.Г. Гривачевский ...... 31 Наноструктурированные анизотропные материалы и поверхности, предназначенные для создания устройств отображения информации широкого практического назначения. В.С. Безбородов, А.А. Черник, В.В. Жилинский,C.Г. Михаленок, И.М. Жарский, А.Г. Смирнов, А.А. Степанов, В.И. Лапаник ............................................................................. 33 О применении технологий Wolfram при создании и сопровождении электронных образовательных ресурсов. В.Б. Таранчук ................................... 35 Инновационная рекламно-информационная площадка «Электронный гид». Ф.М. Трухачев, А.И. Гуторов, Р.В. Гудков ......................................................... 38 Информационные системы управления автотранспортом экстренных служб. В.Н. Шуть .............................................................................................. 40 4 Секция «Медицина и фармация» ................................................................... 43 Методы и средства повышения эффективности неинвазивной диагностики и фототерапии биологических объектов. М.М. Кугейко, С.А. Лысенко ............. 43 Биомедицинские сенсоры для неинвазивной диагностики биохимии крови и биологической ткани и идентификации лекарственных препаратов. В.А. Саечников, Э.А. Чернявская, А.В. Саечников, А. Ostendorf......................... 44 Биологические нейронные сети для биомедицинских и нейрофармакологических применений. А.А. Денисов, П.М. Булай, С.Н. Черенкевич, В.А. Кульчицкий ..................................................................... 47 Инновационные научные методы повышения эффективности диагностики и лечения глиом головного мозга. Л.Н. Николаевич, М.В. Талабаев ................. 49 Ранние маркеры заболеваний органов дыхания, обусловленных воздействием промышленного аэрозоля. Т.М. Рыбина, О.Ф. Кардаш, С.И. Сычик ......................................................................................................... 52 Комплекс для диагностики патологии стоп. С.Е. Сергеенко, В.Г. Татур, И.П. Смягликов, И.Л. Поболь ............................................................................. 54 Фармакологический потенциал представителей семейства Cactaceae Juss. Н.В. Акулич, А.В. Сорока .................................................................................... 57 Секция «Экология и переработка отходов» .................................................. 59 Эколого-экономический эффект паразитов рыб на рыбное хозяйство. Муза Кирюшина ................................................................................................. 59 Генетический мониторинг природных популяций: первые результаты и дальнейшие перспективы сотрудничества Латвии и Белоруси. Н.Н. Шкутэ, В.Г. Костоусов ............................................................................. 61 Гидрохимические условия как фактор динамики численности вида на краю ареала. В.Г. Костоусов, Т.В. Жукова, Б.В. Адамович, Н.Н. Шкуте ................... 64 Сорбент Пенопурм – инновационный продукт коммерческого назначения. В.С. Васильева, С.В. Выдумчик, О.О. Гавриленко, М.А. Ксенофонтов .............. 67 «Лигносорб» – новый эффективный природный сорбент для нефти и нефтепродуктов. Д.Д. Гриншпан, Н.Г. Цыганкова, Т.Н. Невар, Т.А. Савицкая, Г.М. Телышева, А.С. Аршаница, Т.Н. Дижбите ........................ 70 Компьютерное моделирование лесных пожаров. В.Б. Таранчук, Д.В. Баровик ............................................................................... 73 О возможностях сотрудничества Беларуси и Латвии в области производства топлива из лесосечных отходов. А.В. Вавилов, Э.Б. Переславцев ...................... 76 Производство энергии из отходов сельского хозяйства: состояние и перспективы развития отрасли в Республике Беларусь. А.Е. Бернацкий ........ 77 Использование осадков сточных вод гальванических производств при получении керамических декоративных изделий. И.А. Левицкий, О.В. Кичкайло..................................................................................................... 80 5 Секция «Ресурсо- и энергосберегающие технологии» .................................. 82 Возобновляемая энергетика в Беларуси: становление и проблемы развития. В.И. Русан .......................................................................................................... 82 Магнитные и фотолюминесцентные свойства твердых растворов со структурой перовскита La1-xPrxInO3 (0,001 ≤ x ≤ 0,003) и La1-xNdxInO3 (0,007 ≤ x ≤ 0,05). Л.А. Башкиров, Е.К. Юхно, Н.А. Миронова- Ульмане, А.Г. Шараковский, П.П. Першукевич, Л.С. Лобановский, С.В. Труханов ..................................................................................................... 85 Плазменно-дуговая наплавка металлургических покрытий. И.П. Смягликов ... 88 Оптические сенсоры дождя на основе нанопористого оксида алюминия. И.А. Врублевский, К.В. Чернякова...................................................................... 91 Технология создания экономнолегированных композиционных материалов. Ю.С.Ушеренко, Е.И.Марукович ......................................................................... 93 Ресурсосберегающие технологии скоростного горячего выдавливания биметаллического инструмента. И.В. Качанов, В.В. Власов, С.А. Ленкевич, А.А. Рубченя ....................................................................................................... 95 Высокостойкий абразивный инструмент повышенной пористости из электрокорунда. М. П. Купреев, Е. Н. Леонович ............................................ 98 CHECK-ASSISTANT MODULE – модуль-ассистент по эксплуатации синхронного генератора. Денис Мороз, Гунтис Кольчс ...................................101 Полимерные композиты, модифицированные наноструктурным углеродом: оптимизация электромагнитных и механических свойств. П.П. Кужир, О.Г. Поддубская, А.О. Плющ, Н.И. Волынец, С.А. Максименко, J. Macu tkevic, I. Kranauskaite, J. Banys, Е. Иванов, Р. Котсилкова, A. Celzard, V. Fierro, Я. Зицанс, Т. Иванова, Р. Мерий Мери, И. Бочков, A. Cataldo, F. Micciulla, S. Bellucci, Ph. Lambin .......................................................................................103 Конструкция, модель и принцип работы сферических передач с промежуточными телами качения. М.Е. Лустенков, Е.С. Фитцова ..............106 Отдельные проекты и предложения .............................................................109 Белорусско-латвийское взаимодействие университетов для решения региональных проблем (на примере БарГУ и ЛСХУ). В.И. Кочурко, А.В. Никишова, В.Н.Зуев ...................................................................................109 Международное сотрудничество в целях эффективной реализации «треугольника знаний»: образование-исследования-инновации. В.Л.Соломахо ....................................................................................................111 6 СЕКЦИЯ «БИОТЕХНОЛОГИИ» Современное состояние молекулярного эпидемиологического анализа эхинококкоза и трихинеллеза Муза Кирюшина, Инесе Кокина, Инесе Яхундовича Даугавпилсский университет, Институт систематической биологии e-mail: muza.kirjusina@du.lv В условиях высокотехнологичных быстроразвивающихся методов диагностики большое значение приобретают лабораторные исследования, результаты которых являются объективными показателями состояния организма и биоценоза. Главным образом для исследований молекулярной эпидемиологии используются данные, полученные применяя методы молекулярной биологии, такие как: выделение ДНК, ПЦР, электрофорез, секвенирование нуклеиновых кислот и т.д. На практике, лабораторная диагностика применяется для подтверждения предполагаемого диагноза или его уточнения, выявления возбудителя болезни, характеристики тяжести ее течения, определения прогноза заболевания, выбора этиологической и патогенетической терапии, а так же контроля результатов лечения. За последнее десятилетие методика диагностики и изучения популяций паразитов в мире усовершенствовалась, но до сих пор многие виды паразитов считаются труднодиагностируемыми, в следствии чего, нет достоверных данных о их экстенсивности инвазии в экосистеме. Эхинококк и трихинеллы – часто встречающиеся возбудители биогельминтозов, которые часть своего развития могут проходить в организме человека, а другую часть – в организме одного или нескольких дефинитивных хозяев. Знания о вариациях источников инвазии в популяциях паразитов необходимы для разработки моделей по прогнозированию распространения возбудителя и понимания путей заражения. Процесс коэволюции системы паразит-хозяин достаточно продолжителен и сложен по своей структуре. Большинчтво паразитов в течение жизни проходят сложный биологический цикл развития. Трихинеллы в процессе эволюции приобрели уникальную особенность – одно и то же животное одновременно является как промежуточным, так и дефинитивным хозяином. Взрослые особи трихинелл локализуются в тонкой кишке, а оплодотворѐнные самки продуцируют личинок, которые затем мигрирют в поперечнополосатую мускулатуру хозяина. Мышечные трихинеллы у человека сохраняют жизнеспособность до 25 лет. Предположительно четыри вида трихинелл (Trichinella spiralis, T. britovi, T. nativa, T. pseudospiralis) могут быть обнаружены у животных в приграничных регионах Латвии и Беларуси. К сожалению, полных данных о видовой принадлежности паразита у разных видов хозяев в данных регионах нет, так как определение вида трихинелл возможно только используя непосредственно личинки трихинелл для 7 проведения молекулярного анализа их ДНК. За последние 7 лет было получено много данных о видовой принадлежности и структуре популяций трихинелл в Латвии, но нехватка данных из приграничных регионов не позволяет сделать полного молекулярно-эпидемиологического анализа о данных паразитах в регионе. Цикл развития эхинококка сложен и в него вовлечено много видов животных в том числе и человек. Паразит в личиночной стадии может локализоваться в разных органах человека, таких как печень, легкие, селезенка, мозг, костная ткань и д.р. Заболевание длительное время протекает бессимптомно и цикл развития одного паразита может происходить 20-25 лет. В приграничных регионах Латвии и Беларуси встречаются два вида эхинококка Echinococcus granulosus и E. multilocularis, метацестоды которых вызывают две разные формы эхинококкоза у человека. За последние десятилетие участились случаи эхинококкоза у людей, в связи с чем необходим молекулярно эпидемиологический анализ возбудителя в разных регионах. Для изучения паразитологической ситуации помимо анализа статистических данных о динамике заболеваемости, очень важны конкретные исследования экологической обстановки, используя современные стратегии лабораторной диагностики. Кроме того, при паразитологических обследованиях значимы полученные данные о миграции и общем состоянии организма промежуточного или дефинитивного хозяина. Необходимость систематических обследований паразитофауны обусловлена тем, что разработка корректных профилактических мер требует углубленного познания путей заражения зоонозами и их распространения. Молекулярная эпидемиология, относительно, новое научное направление, которое сформировалось на стыке наук и позволяет совмещать результаты изучения генетической структуры популяций паразитов с выяснением причин возникновения эпидемиологической ситуации и определением тенденций взаимодействия экологического ареала их распространения с постоянно изменяющимися экологическими условиями. Применение методов молекулярной эпидемиологии при исследованиях, проводимых на уровне популяций, представляет особые трудности из-за их до- роговизны и необходимости определѐнной лабораторной базы. Тем не менее, они обеспечивают получение новых, недостижимых иными методами знаний о возбудителе. В связи с тем, что методы постоянно усовершенствуются и порой данные полученные разными методами не сравнимы между собой. Поэтому для проведения молекулярно-эпидемиологических прогнозов необходимо соответствие используемых методов и единая система баз данных о возбудителях. 8 Infectious disease research at Riga Stadins University M. Isaguliants, M. Barisevs, S. Chapenko, M. Cistjakovs, S. Donina, S. Gravelsina, I. Holodnuka, A. Kadisa, S. Kozireva, I. Logina, Z. Nora-Krukle, A. Sultanova, M. Murovska A Kirchensten Institute of Microbiology and Virology, Riga Stradins University Riga Stradins University, Division of Medicine is the major educational institution in the field of medical sciences in Latvia. With almost 100 FTE researchers, it is also the largest Latvian institution with research activities in various areas of medical sciences such as biomedical, clinical, regulatory and health systems. The RSU is currently amongst the top 3 Latvian Institutions considering research outputs such as patents. RSU is one of the top 3 institutions that receive the highest funding for research in Latvia. RSUDM is also the leading Latvian institution for developing research-based evidence in medicine, which provides major input for regulatory authorities, expert panels and policy measures. A.Kirchenstein Institute of Microbiology and Virology (KIMV) of Riga Stradiņs University is an academic unit with scientific activities in the fields of microbiology, virology and biotechnology. Morbidity and mortality from several infectious diseases has been restricted or fully eliminated by the introducing new and effective vaccines, improving the system of epidemiological supervision, and by effectively coordinating international action in terms of dealing with epidemics. At the same time the outbreak of SARS in 2003, the spread of the pandemic influenza in 2009, and the outbreak of poliomyelitis in Central Asia in 2010 demonstrated that infectious diseases still pose a significant threat to the public health. Due to demographical, environmental, technological, economic and social factors, infectious diseases and related morbidity and mortality are spreading with an increasing speed. Latvia is one of EU countries with high prevalence of HIV infection, proportion of AIDS patients has increased to 4.3 cases per 100,000 inhabitants (2009), which is the highest morbidity rate in the EU countries. According to WHO data, Latvia still belongs to the eighteen high priority countries in the European region for TB control and is one of 27 countries in the world with the highest level of multi-resistant TB, with MDR-TB incidence increasing by every year. Recent surveys showed that 1.7% of the Latvian population (1,714 per 100,000 population) are chronically infected with the hepatitis C virus (HCV) with the perspectives of development of liver fibrosis, cirrhosis and eventually hepatocellular carcinomas. Long-term consequences of persistent infections present a serious public health threat, as chronic inflammation processes translate into cardiovascular, oncological, liver, pulmonary diseases, and lead to the disfunction of the immune system manifested by allergies and autoimmunity. KIMV/RSU conveys research on chronic viral infections and concomitant inflammation, highly actual and promising field providing strong grounds for competitive international collaboration. KIMV/RSU research covers the following areas: The role of viruses in emerging and re-emerging diseases; Viruses as health threatening factors; Viruses as factors influencing biological aging and life quality; New developments in early and non- 9 invasive diagnostics; Novel anti-viral therapies; Development of nanotechnology- based approaches in cell biology and medicine to target drug delivery to tumour cells; New natural substances for the treatment and prevention of diseases; New methods in virology, immunology and medical technology. A paraphly of research projects hosted at KIMV/RSU investigate the involvement of persistent virus infections in the development of systemic autoimmunity. Chronic viral infections poise high risk for development of autoimmune disorders, including multiple sclerosis (MS), scleroderma and Hashimoto thyroiditis (AITD), rheumatoid arthritis (RA), systemic lupus erythematosus, anti-phospholipid syndrome (APS), systemic sclerosis and vasculitis. We have established links between infection with parvovirus B19 and development of RA (Kozireva et al., 2008), and HHV-6A/B infections and MS, and AIDT (Chapenko et al, 2003; Nora-Krukle et al, 2011). Currently, we are investigating the molecular mechanisms by which HHV6/7 and parvovirus B19 infections influence the clinical course RA and osteoarthritis (OA), with the final aim to identify new host and viral biomarkers for the prognosis of autoimmune disease progression. This would allow early introduction of preventive therapeutic interventions for stabilization of the immune system. The wide range of host parameters include the expression on PBMCs of chemokine receptors CCR1 and CCR2 (by FACS); of local tissue mediators as growth factors (TGF-beta etc.), regulators of extracellular matrix rearrangement (as metalloproteinases) , proinflmmatory cytokines IL-6, IL-10 and TNF-alpha, and chemokines CCL2 and CCL1 (by ELISA). The involvement of HHV-6 in the development of autoimmune thyroiditis is analysed by assessing the presence of viral infection activity markers in patients’ PBMCs manifested by the expression in the thyroid gland tissues of mRNA corresponding to U41, U89/90, U60/66, U79/80 and U95 ORFs of HHV6 ORFs and correlation of the expression to the immunomodulation indices. Better understanding of the mechanisms of immunomodulation by parvovirus B19, HHV6 and HHV7 would allow a motivated choice of antiviral and immune therapies preventing the development and aggravation of autoimmune disorders. Insufficiency of new cost effective diagnostic and treatment methods is a general problem, particularly in Latvia, where health care budget is limited. Development and timely applications of the innovative treatment regimens will lead to the improvement of public health of the Latvian population. Molecular mimicry between host and viral proteins is considered to be the main mechanism in the autoimmune processes (Lunardi et al., 2008). Taking into account the molecular mimicry aspect, one could suggest that the virus as the trigger for autoimmune mechanism leaves footprints in the autoantibody profile. Identification of these footprints may point at the initial autoimmunity-inducing pathogen. To test this hypothesis, we are studying the autoantibody profiles in the groups patients with autoimmune diseases as RA, OA, AITD compared to the apparently healthy individuals. An accent will be made on autoantibodies against cellular lipids. Immune response against a unique sequence within parvovirus B19 VP1 protein has been shown to experimentally induce anti-phospholipid antibodies, explaining correlation between B19 infection and APS (Tzang BS, Lee YJ, 2007; Chen DY, 20100). Lipids serve as mediators of viral entry for several human pathogens as flaviviruses, hence, 10 presence of these antibodies could modulate host susceptibility to viral infections providing new insights into the mechanism(s) of natural resistance to viral infections. Importantly, KIMV/RSU hosts the 7th Framework programme founded Coordination and support action project BALTINFECT. The objective of the project is to strengthen multidisciplinary infectious diseases research in Baltic, European and global dimension as a critically important part of health research by unlocking the research potential of RSU in the area of infectious, immunological and rare diseases. This will be achieved by establishing two new laboratories: a digital immunological visualisation laboratory and an infectious diseases modeling laboratory; by up-scaling research personnel capacity by employing experienced incoming researchers; and by organizing a series scientific workshops and conferences in the field of in the area of infectious, immunological and rare diseases. KIMV/RSU is seeking partners to jointly study the molecular epidemiology of life-threatening infections in the Baltic region, including pathogens affecting children; uncover host determinants of resistance versus susceptibility to infection with RNA viruses; perform the autoimmune population profiling; and study the mechanisms of immune modulation and autoimmunity in viral infections. 11 О распознавании кодирующих участков в ДНК последовательностях эукариот В.А. Галинский, А.Н. Гайдук Научно-исследовательский институт прикладных проблем математики и информатики, г. Минск, email: GalinskijVA@bsu.by, GaidukAN@bsu.by Актуальной задачей бионформатики является разработка эффективных математических моделей, методов, алгоритмов и программного обеспечения для распознавания кодирующих участков в ДНК последовательностях эукариот [1,2]. В настоящее время существует два основных подхода к распознаванию кодирующих участков в ДНК последовательностях [2]: подход, основанный на статистических методах и подход, основанный на сходстве ДНК последовательностей. Подход, основанный на сходстве последовательностей, является эффективным, если исследуемая последовательность имеется в базе данных ДНК последовательностей. Этот подход не применим для последовательностей, отсутствующих в базе данных. Поэтому активно развивается подход, использующий статистические свойства ДНК последовательностей. В настоящее время предложено большое число методов и разработан ряд программных комплексов для предсказания кодирующих участков ДНК последовательностей эукариот [2]. Основными недостатками предложенных методов и разработанных программ являются: пропуск и объединение кодирующих участков, ошибки в определении границ кодирующих участков. В настоящем докладе для распознавания кодирующих участков предложен подход, основанный на марковских свойствах ДНК последовательностей эукариот [3,4,5]. В результате проведенных исследований марковских свойств ДНК последовательностей для моделирования кодирующих участков была выбрана цепь Маркова второго порядка. Параметры цепи Маркова оценивались по выборке h178 [6]. Точность распознавания кодирующих участков исследовалась с помощью вычислительного эксперимента. По результатам вычислительного эксперимента, полученным с использованием выборки Burg570 [7], вероятность правильного распознавания кодирующего участка составила 90%. На основе предложенного подхода было разработано программное обеспечение для распознавания кодирующих участков ДНК последовательностей эукариот. На рисунках 1 и 2 приведены результаты работы программы для генов, содержащих один и три кодирующих участка. 12 Рисунок 1. – Результат для гена с одним кодирующим участком (по оси абсцисс номера нуклеотидов, по оси ординат значение распознающей статистики) Рисунок 2. – Результат для гена с тремя кодирующими участками (по оси абсцисс номера нуклеотидов, по оси ординат значение распознающей статистики) Полученные результаты позволяют сделать вывод о возможности использования предложенного подхода для распознавания кодирующих участков ДНК последовательностей эукариот. Список использованных источников 1. Burge C, Karlin S. Prediction of complete gene structures in human genomic DNA Journal of Molecular Biologyю 1997; 268(1), p. 78-94. 2. Гельфанд М.С., Миронов А.А. Предсказание и компьютерный анализ экзон-интронной структуры генов человека. Молекулярная биология, 2004, том 38, №1, с. 82-91. 13 3. Харин Ю.С., Петлицкий А. И. Цепь Маркова с частичными связями ЦМ (s, r) и статистические выводы о ее параметрах. Дискретная математика. 2007, т. 19, № 2. C. 109–130. 4. Buhlmann P., Wyner A. Variable length Markov chains. The Annals of Statistics. 1999, vol. 27, № 2. P. 480–513. 5. Харин Ю. С., Мальцев М. В. Алгоритмы статистического анализа цепей Маркова с условной глубиной памяти. Информатика. 2011, №1. С. 34–43. 6. Evaluation of gene structure prediction programs / M. Burset, R. Guigo // Genomics 1996, V. 34. P. 353–367. 7. Burset/Guigo96 Dataset [Electronic resource]. – mode of access: http://www.imtech.res.in/raghava/genebench/datasets/Burset-Guigo96/. – Date of access: 05.10.2014. 14 Основные направления научной деятельности в области биотехнологии, осуществляемые на кафедре сельскохозяйственной биотехнологии и экологии УВО «Белорусская государственная сельскохозяйственная академия» Т.В. Никонович, М.О. Моисеева Белорусская государственная сельскохозяйственная академия e-mail: tvnikonovich@tut.by На кафедре сельскохозяйственной биотехнологии и экологии УВО «БГСХА» осуществляется большой объем научных исследований в области биотехнологии и селекции растений. Выполняются работы по размножению растений, занесенных в Красную Книгу Республики Беларусь методами культивирования клеток, тканей и органов в строго контролируемых условиях и созданию коллекции исчезающих видов растений. Разработаны методики клонального микроразмножения в культуре in vitro лилии мартагон, растений семейств Горечавковые, Ятрышниковые, а также методы микроразмножения различных образцов и сортов озимого чеснока, винограда. Биотехнологическая лаборатория кафедры обеспечивает семеноводческие хозяйства, а также частный сектор высокорепродукционным посадочным материалом картофеля новых перспективных сортов. С этой целью проводится размножение методами in vitro исходного оздоровленного посадочного материала картофеля, который используется для получения первого и второго клубневого поколений и реализуется хозяйствам и частным лицам. Известно, что все физиологические процессы, протекающие в растении, напрямую зависят от интенсивности света и его спектрального состава. Нами изучается влияние спектрального состава света на морфогенетический потенциал растений земляники садовой, винограда, картофеля, томата, перца сладкого в условиях культуры in vitro, с целью выявления возможностей направлять регенерационный процесс. Ведется разработка генетических основ селекции гетерозисных гибридов томата с использованием функциональной мужской стерильности и партенокарпии. Применяются технологии ДНК-типирования генов качества плодов (повышенная лежкость, повышенное содержание каротиноидов, устойчивость к болезням) и создаются с их применением гибриды и сорта томата. Разрабатываются методы гаметной селекции томата на устойчивость к абиотическим и биотическим факторам среды с использованием молекулярно- генетических подходов. Получены семена F2 и F3 на основе пыльцевого отбора по признаку холодостойкости. За последние годы благодаря исследованиям, проводимым сотрудниками кафедры, создано и районировано восемнадцать высокоурожайных, экологически стабильных гетерозисных гибридов и сортов томата для пленочных теплиц и открытого грунта: Полымя F1 (1998 г.), Зорка (2001 г.), 15 Гарант (2001 г.), Мазурка F1 (2004 г.), Горецкий F1 (2004 г.), Даша F1 (2005 г.), Александр F1 (2008 г.), Адапт F1 (2009 г.), Сторадж F1 (2010 г.), Сапсан F1 (2011г.), Чирок (2012 г.), Беркут (2012 г.), Тамара (2012 г.), Бубенчик F1 (2012г.) Тайник F1 (2012 г.), Стрела (2013 г.), Рубин F1 (2013 г.), Агеньчык F1 (2014 г.). Сорт Адапт с 2012 года является сортом-стандартом для открытого грунта. В Инспекции по государственному испытанию и охране сортов растений при Министерстве сельского хозяйства и продовольствия проходят сортоиспытание сорта и гибриды томата Ирма, Гаспадар F1, Черри Коралл и гибрид F1 перца сладкого Каштоуны. Ведется селекционная работа по созданию константных образцов томата, несущих гены лежкости rin, nor, alcobaca, которые используются для составления схем гибридизации и получения новых гибридов. Ежегодно на кафедре сельскохозяйственной биотехнологии и экологии производится более 8-12 кг семян районированных сортов и гибридов томата на общую площадь 40-60 га. Наши сорта и гибриды адаптированы к экологическим условиям страны, более полно реализуется их потенциал по хозяйственно ценным признакам и они пользуются широким спросом в Беларуси. 16 Куколки китайского дубового шелкопряда как источник биологически-активных субстанций и их аналогов для биотехнологии О.М. Балаева-Тихомирова, Е.О. Данченко, Т.А. Толкачева, А.А. Чиркин Витебский государственный университет имени П.М. Машерова e-mail: tanyatolkacheva@mail.ru Введение. Гидролизаты животных получают in vivo (методы аутолиза и гистолиза), а также in vitro (кислотный, щелочной, ферментативный гидролиз). Примером гидролизата животных тканей служит гидролизат гепатопанкреаса крабов, а растительного – оксидат торфа. Известны 4 типа гидролизатов, используемых в различных областях биологии и медицины: 1) гидролизаты организмов (чаще гидробионтов), органов или тканей животных и растений; 2) гидролизаты отдельных белков, в частности коллагена. Такие гидролизаты оказывают положительное действие на метаболизм молекул соединительной ткани, (то есть ткани, из которой был выделен белок); 3) по Хавинсону – получение коротких пептидов методами препаративной химии и химического синтеза пептидов, которые имеют выраженную органоспецифическую направленность своего действия; 4) смеси мономеров, полученные при глубоком распаде биополимеров, например, смеси аминокислот, которые используются для синтеза биополимеров (заместительная функция), а также для антиоксидантного и биорегуляторного действия [1]. Продукты распада стимулируют синтез компонентов ткани, из которой получен гидролизат. Так крупные продукты гидролиза белка коллагена (0,5-215 кДа, в среднем 3,3 кДа) увеличивают синтез компонентов соединительной ткани: гликозамингликанов, протеогликанов и аггрекана (гидролизат в виде препарата Fortigel, Германия). Гидролизат коллагена содержит 20,6% глицина, 11,3% гидроксипролина, 14% пролина и 1% гидроксилизина. Продукты распада печени (до 10 кДа) обладают антитоксическим и стимулирующим (нормализующим) влиянием на различные функции и структуры печени (препарат Прогепар, РФ). Основным недостатком вышеперечисленных гидролизатов является отсутствие доказательства, что из их компонентов может быть восстановлен организм, орган или биополимер. Поэтому был осуществлен поиск в природе организма, в жизненном цикле которого осуществляется глубокий гистолиз до мономеров и воссоздание нового организма из продуктов гистолиза. Таким объектом оказался китайский дубовый шелкопряд, в жизненном цикле которого имеется стадия куколки. Куколка шелкопряда содержит продукты гистолиза личинки V возраста; молекулы, обеспечивающие сохранность содержимого от микробной контаминации и окислительного стресса; молекулы, обеспечивающие жизнедеятельность клеток имагинальных дисков и иных клеток, необходимых для образования имаго; молекулы, выполняющие регуляторную роль для смены фаз гистолиза на гистогенез. В этом периоде жидкое содержимое куколок, образованное в результате гистолиза тканей гусеницы V возраста, устойчиво к 17 окислительному стрессу и бактериальной контаминации. Следовательно, в биотехнологии перспективно использовать жидкое содержимое куколок как сырье для получения антиоксидантных, бактериостатических и иммуномодулирующих препаратов. Это выгодно отличает жидкое содержимое куколок от продуктов, обогащенных пептидами и свободными аминокислотами, полученными путем гидролиза различных живых объектов. Методы исследования. Для биотестирования фракций гемолимфы куколок китайского дубового шелкопряда и модельных смесей аминокислот применяли зерновки ячменя (сорт Гонар). Семена ячменя промывали в дистиллированной воде и помещали на 24 часа в растворы тестируемых растворов. Контрольную группу семян – в дистиллированную воду. Набухшие зерновки раскладывали на фильтровальную бумагу, сворачивали в рулоны и проращивали в термостате при температуре 23 ºС. Для учета длины корней и биохимических анализов использовали растения на 7-е сутки. Рассчитывали среднюю длину корней для каждой луковицы в опытных и контрольных сериях экспериментов. Затем вычисляли общее среднее значение длины для опытной и контрольной серии. В гомогенатах листьев ячменя определяли продукты перекисного окисления липидов с помощью теста с 2- тиобарбитуровой кислотой [2]. Активность каталазы оценивали модифицированным методом, основанным на определении количества Н2О2, не разложившегося после инкубации его с каталазой, путем спектрофотометрии окрашенного продукта реакции взаимодействия пероксида водорода с молибдатом аммония. Активность каталазы рассчитывали с учетом коэффициента молярной экстинкции ‒ 22200 см -1 ×М -1 [3]. Принцип определения активности глутатионредуктазы (ГР) заключается в превращении GSSG в GSH в присутствии НАДФН. Кинетику потребления субстрата – НАДФН – регистрировали на спектрофлуориметре SOLAR СМ 2203 в течение 2 мин при 340 нм. Активность глутатионредуктазы рассчитывали с учетом коэффициента молярной экстинкции 6,22 мМ -1 ·см -1 и выражали в мкмоль/мин × г ткани [4]. Полученный цифровой материал после проверки на правильность распределения вариационных рядов обрабатывали статистически с помощью критерия t Стьюдента. Результаты и обсуждение. В результате гистолиза личинок V возраста образуется жидкость, содержащая 14,6 г/л свободных аминокислот. В гемолимфе куколок содержание основных аминокислот (аргинин, гистидин, лизин) составляет 26%. Высокое содержание аргинина и лизина связано с распадом гистонов. На основе антивирусного действия лизина можно предположить его участие в механизмах подавления жизнеспособности клеток на ранних этапах диапаузы. На этапе перехода к гистогенезу лизин и аргинин должны использоваться для синтеза гистонов во вновь формируемых клетках. Их концентрация уменьшается и проявляется действие гистидина с его ростостимулирующими и антиоксидантными эффектами. Выявлено, что обработка ячменя фракциями гемолимфы куколок китайского дубового шелкоапряда, содержащими широкий спектр 18 аминокислот, приводит к стимуляции роста корней растений. Некоторые фракции способствуют снижению содержания ТБК- реагирующих соединений (ТБКРС) и активности глутатионредуктазы. Модельные смеси аминокислот, созданные на основе аминокислотного состава фракций гемолимфы, оказывают стимулирующий эффект на рост и развитие ячменя, что доказывается увеличением длины корней и обладают антиоксидантным действием, о чем свидетельствует уменьшение содержания ТБКРС и активности каталазы. Показано, что для стимуляции роста и развития злаковых, целесообразно использовать смесь аминокислот, содержащую глутаминовую кислоту, серин, глицин, треонин, аргинин, аланин, валин, изолейцин, лейцин, лизин, пролин. Заключение. Таким образом, в природе был найден объект с уникальной эндогенной антиоксидантной системой, образованной в процессе гистолиза тканей, содержимое которого может быть использовано для получения антиоксидантных, бактериостатических и иммуномодулирующих препаратов и по составу которого могут быть созданы композиции с антиоксидантным и ростостимулирующим действием. Список использованных источников 1. Тутельян, В.Л. Короткие пептиды как компоненты питания: молекулярные основы регуляции гомеостаза / В.Л. Тутельян [и др.]// Успехи совр. биол.– 2014. – №3. – С.227-235. 2. Dipierro, S. The Ascorbate System and Lipid Peroxidation in Stored Potato (Solanum tuberosum L.) Tubers / S. Dipierro, S.D. Leonardis // J. Exp. Bot. ‒ 1997. ‒ Vol. 48. ‒ P. 779-783. 3. Королюк, М.А. Метод определения активности каталазы / Королюк М.А. [и др.] // Лаб. дело. ‒ 1988. ‒ №1. – С. 16-19 4. Радюк, М.С. Влияние низкой положительной температуры на активность антиоксидантных ферментов в зеленых листьях ячменя (Hordeum vulgare L.) / М.С. Радюк [и др.] // Вес. Нац. акад. навук Беларусi. Сер. бiял. навук. – 2008. – № 4. – С. 67– 70. 19 Активизация сапропеля и торфа с целью получения новых видов удобрений С.И. Коврик 1 , Н.Н. Бамбалов 1 , Г.А. Соколов 1 , А.Э. Ермуш 2 , Л.Г. Агафонова 2 1 Институт природопользования НАН Беларуси, Минск 2 Научный институт земледелия Латвийского сельскохозяйственного университета, Скривери е-mail: skovrik09@mail.ru, szc@inbox.lv Одним из ценных продуктов в Латвии и Республике Беларусь, который может широко использоваться в сельском хозяйстве, является озѐрный сапропель. Ориентировочные запасы сапропеля в озерах Латвийской республики оцениваются в 2 млрд. м 3 , в Республике Беларусь – 4 млрд. м 3 . Сапропель как высококачественное органоминеральное удобрение, применяется для всех типов почв и всех видов растений с целью увеличения содержания в почве гумуса, азота и микроэлементов, он относится к экологически чистой и эффективной продукции для агропромышленного комплекса. Сапропелевые удобрения, благодаря содержанию микроэлементов, высокой биологической активности, активизации азотфиксирующих микроорганизмов и других свойств, способны повышать качество сельскохозяйственной продукции и снижать в ней содержание нитратов, а карбонатный сапропель, наряду с нейтрализацией избыточной кислотности почв, снижают поступление радионуклидов в растения. Кроме этого применение сапропелевых удобрений улучшает механическую структуру почв, влагопоглотительную и влагоудерживающую способность, аэрацию, увеличивает содержание в почве гумуса, активирует почвенно-биологические процессы. С 2014 г. Евросоюз разрешил использовать сапропелевые удобрения в органическом земледелии. Основным недостатком большинства вносимых сапропелевых удобрений является то, что они, как правило, вносятся в чистом виде без предварительной технологической активизации, поэтому дозы внесения сапропеля достигают 100-200 т/га. По результатам исследований, проводившихся в течение ряда лет в Белоруссии, показано, что еще большим эффектом обладают торфо- сапропелевые смеси. При этом сапропель служит источником пополнения питательных веществ и микроэлементов, нейтрализатором кислотности, а торф обогащает смесь гумусом и придает ей более рыхлое легкое сложение. Торфо- сапропелевая смесь используется как питательный субстрат для выращивания растений, полностью заменяющий природную почву. Смеси торфа и сапропеля имеют, как правило, низкое содержание питательных веществ (N, Р, К), в связи с чем необходимо тщательно подбирать состав таких смесей и вводить дополнительные количества минеральных компонентов. Институт природопользования НАН Беларуси и Научный институт земледелия Латвийского сельскохозяйственного университета работают над проектом «Научное обоснование технологических режимов обработки 20 сапропеля и торфа с целью получения новых видов удобрений для органического земледелия». Институт природопользования НАН Беларуси имеет многолетний опыт работы в области изучения фракционного состава, физико-химических свойств и активизации гуминовых веществ торфа и сапропеля, а также в области изучения взаимодействия гуминовых веществ с минеральными компонентами, включая создание новых видов удобрений, содержащих биологически активные гуминовые вещества и микроэлементы [1-3]. Научный институт земледелия Латвийского сельскохозяйственного университета имеет опыт исследования в области изучения минерального питания растений и разработки комплекса минеральных удобрений для сельскохозяйственных культур, а также опыт создания математических моделей для планирования урожайности в зависимости от уровня минерального питания и типа почв [4-6]. Научный институт земледелия сотрудничает с предприятием ООО «Latpower» с целью изучения и разработки на основе сапропеля как новых видов экологически безопасных удобрений, а так и препаратов для бальнеологии и медицины. Научная идея проекта заключается в том, что технологические режимы обработки сапропеля и торфо-сапропелевых смесей влияют на состав и свойства органического вещества удобрений. Правильный выбор степени диспергирования и физико-химической активизации сапропеля и торфо- сапропелевых смесей позволит разработать новые виды органических и органоминеральных удобрений как для традиционного, так и для органического земледелия. Результаты исследований позволят существенно сократить дозы вносимых сапропелевых удобрений, повысить урожайность и качество сельскохозяйственных культур. В связи с этим проведение предлагаемых научных исследований, является актуальной задачей имеющей важное народнохозяйственное и экономическое значение, особенно в связи с развитием органического земледелия. Список использованных источников 1. G. Sokolov, L. Szajdak, I. Simakina. Transformation of the structure of inorganic and organic nitrogen-containing compounds of peat, sapropel, brown coal and organic fertilizers on their basis. Geophysical Research Abstracts, ECU General Assambley, Viena, Austria, 2008. V. 10, EGU-2008-A-01854. P. 157-162. 2. Коврик С.И, Бамбалов Н.Н., Соколов ГЛ. Способ получения комплексного медь-цинк гуминового удобрения - Заявка на патент а 20110695 № 16752 от 2012 г. 3. Соколов Г. A., Красноберская О. Г., Симакина И. В., Гаврильчик Н. С. Научные основы использования в сельском хозяйстве торфа, сапропеля и продуктов их переработки// Природопользование, вып. 22, 2012.- с.67-82. 4. Виговский Я., Ермуш А., Шварта А., Сарканбарде Д., Агафонова Л. Основные показатели плодородия почвы на длительном дренажном стационаре 21 в Латвийской республике//Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии.– 2012– № 3– с. 136- 141. 5. L. Agafonova. Līgums Nr. AP7/12 no 21.05.2012. SIA «Latpower» jaunā produkta – smiltis-kūdras-sapropeļa maisījuma efektivitātes noteikšanu, izmantojot laboratorijas iekārtu - klimata kameru. Skrīveri, 2012. 6. Agafonova L. Impact of fertilizer rates on the yield and quality of alfalfa on a sod podzolic laomy sand // Agronomijas vestis.-2008 - Nr. l1- pp. 191-194. 22 СЕКЦИЯ «ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ» О результатах деятельности Научно-исследовательского института прикладных проблем математики и информатики Ю.С. Харин, Е.Н. Мельникова Белорусский государственный университет Научно-исследовательский институт прикладных проблем математики и информатики e-mail: Kharin@bsu.by, MelnikovaEN@bsu.by Учреждение Белорусского государственного университета «Научно- исследовательский институт прикладных проблем математики и информатики» (НИИ ППМИ) создано переименованием в 2008 году Национального научно- исследовательского центра прикладных проблем математики и информатики (ННИЦ ППМИ), организованного по Постановлению Совета Министров Республики Беларусь в 2000 году. Институт создан с целью развития актуальных научных направлений прикладной математики и информатики. В настоящее время в структуру НИИ ППМИ входит 6 научно- исследовательских лабораторий; также в институте действует испытательная лаборатория, аккредитованная в Системе аккредитации поверочных и испытательных лабораторий Республики Беларусь на проведение испытаний средств шифрования, электронной цифровой подписи и хэширования. Наш сайт: http://apmi.bsu.by. Основные научные направления НИИ ППМИ:  Компьютерный анализ данных (многомерный анализ, дискриминантный анализ, кластерный анализ, анализ временных рядов, прогнозирование, data mining);  Разработка математического и программного обеспечения в области робастного (устойчивого к искажениям модельных предположений) статистического анализа многомерных данных и временных рядов;  Компьютерные методы в медицинской диагностике;  Статистический анализ генетических последовательностей;  Эконометрический анализ и прогнозирование;  Математическое моделирование физических процессов;  Математические и компьютерные методы информационной безопасности;  Защита информации. Научные сотрудники Института имеют значительный опыт в области разработки методов и программного обеспечения (ПО) компьютерного анализа данных. Здесь можно отметить: Европейские исследования и академические проекты, финансируемые Программами: INTAS, TEMPUS, REAP. 23 Международные контракты с компьютерными фирмами из Южной Кореи и Российской Федерации. Целью этих проектов была разработка ПО, включающего модули для статистического анализа, прогнозирования, оптимизации и моделирования. Научно-исследовательские работы в интересах государственных и коммерческих предприятий и организаций Республики Беларусь, например, Национального Банка Республики Беларусь, ОАО «МАЗ», РНПЦ онкологии и медицинской радиологии им. Н.Н. Александрова, РНПЦ детской онкологии, гематологии и иммунологии. На практике часто классические модельные предположения относительно анализируемых реальных данных нарушаются, то есть в данных присутствуют искажения. Поэтому возникает необходимость в построении более адекватных (робастных) моделей, описывающих имеющиеся данные, и разработке новых статистических процедур. В Институте разрабатываются методы и ПО статистического анализа данных сложной структуры (данных с искажениями, «выбросами», пропущенными значениями, цензурированных данных и т.д.). Теория нашего подхода нашла отражение во многих научных публикациях, включая монографии [1,2]. Приведем некоторые основные результаты, полученные научными сотрудниками нашего Института. В области медицинской диагностики: Методы и алгоритмы для диагностики коронарной ишемической болезни сердца, основанные на параметрическом дискриминантном анализе с использованием статистик, вычисленных по вейвлет коэффициентам, ковариационным функциям и параметрам цепей Маркова. Робастные методы дискриминантного анализа для диагностики злокачественных новообразований на основе биохимических показателей крови. Предварительные результаты показали, что применение робастного дискриминантного анализа увеличивает точность диагностики на 4-5% по сравнению с классическими решающими правилами. Методы, алгоритмы и ПО для пространственно-временного кластерного анализа при определении географического распределения редких болезней. Эти результаты используются для пространственно-временного кластерного анализа злокачественных заболеваний у детей и подростков Беларуси в постчернобыльский период. В области компьютерного анализа ДНК последовательностей: Методы и ПО для распознавания кодирующих участков в ДНК эукариот. В настоящее время большое внимание уделяется разработке методов и ПО для распознавания белок-кодирующих участков в ДНК последовательностях эукариот. Основным недостатком существующих подходов к распознаванию является значительная ошибка при оценке границ кодирующих участков. Подход, разрабатываемый в Институте, имеет целью решение следующих задач: 24 - разработка новых математических моделей для белок-кодирующих участков в ДНК последовательностях эукариот, основанных на многомерном распределении вероятностей фрагментов нуклеотидов; - разработка новых математических моделей для белок-кодирующих участков в ДНК последовательностях эукариот на основе новых малопараметрических цепей Маркова высокого порядка, разработанных в нашем Институте; - разработка методов, алгоритмов и ПО для распознавания белок- кодирующих участков в ДНК последовательностях эукариот на основе построенных математических моделей. В области защиты информации в НИИ ППМИ разработана система Национальных стандартов: СТБ 34.101.27 «Информационные технологии и безопасность. Требования безопасности к программным средствам криптографической защиты информации». СТБ 34.101.31 «Информационные технологии и безопасность. Защита информации. Криптографические алгоритмы шифрования и контроля целостности». СТБ 34.101.45 «Информационные технологии и безопасность. Алгоритмы электронной цифровой подписи и транспорта ключа на основе эллиптических кривых». СТБ 34.101.60 «Информационные технологии и безопасность. Алгоритмы разделения секрета». СТБ 34.101.66 «Информационные технологии и безопасность. Протоколы формирования общего ключа на основе эллиптических кривых». Список использованных источников 1. Kharin Yu. Robustness in Statistical Forecasting. Heidelberg/ New York/ Dordrecht/ London: Springer, 2013. 2. Kharin Yu. Robustness in Statistical Pattern Recognition. Dordrecht/ Boston/ London: Kluwer, 1996. 25 Системы удаленного мониторинга подвижного состава и их вклад в ресурсосбережение В.К. Миртов 1 , А.И. Кузьмич 2 , А.В. Папковский 2 1 Институт транспорта и связи Рижского технического университета 2 Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники e-mail: v.mirtov@gmail.com, itc2005@tut.by На примере системы удаленного мониторинга подвижного состава железной дороги ТРАССА-2 показаны составляющие эффекта ресурсосбережения на транспорте. Система ТРАССА-2 разработана в результате научно-технического сотрудничества специалистов Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники [1] и Рижского института транспорта и связи. Начиная с 2008 года, на железных дорогах Латвии этой системой оборудован весь парк грузовых и маневровых локомотивов. Анализ работы системы за этот период свидетельствует о достигнутых положительных результатах. Подтверждена эксплуатационная надежность системы, ее высокая конкурентоспособность по ценовому фактору, ремонтопригодности, техническим характеристикам, применяемым инновационным решениям по отношению к аналогам. Практика массового применения системы ТРАССА-2 позволила дать следующее заключение по эффекту внедрения: - существенно, от 5 до 14 % снижено потребление топлива локомотивами; - увеличен межремонтный пробег локомотивов в среднем на 10 %; - снижена на 5–7 % себестоимость грузоперевозок; - повышена безопасность перевозок. Система контролирует в реальном режиме времени более двадцати важных параметров движения локомотива. Особо тщательно обеспечивается контроль параметров заправки и расхода топлива [2], режимов движения, разгона и торможения, работы дизеля и электрооборудования. Производится запись переговоров локомотивной бригады и обеспечивается видеоконтроль за ее работой. Основные параметры контроля передаются по каналу GPRS на сервер депо, где анализируются в автоматическом режиме и используются службами дороги. Оперативно оценивается эффективность использования локомотива, ведется подсчет себестоимости перевозок, в полуавтоматическом режиме разрешаются предаварийные ситуации в эксплуатации локомотивов. Для диспетчерских служб и руководства дороги указанная информация составляет дополнительную основу для оценки ситуации и принятия управленческих решений. Установка системы удаленного мониторинга с функциями контроля за расходом дизельного топлива и параметрами силовых установок на тепловозах экономически оправданна. Использование системы ТРАССА-2 в Латвии 26 позволило единовременно снизить удельный расход топлива и экономить более 1 710 000 литров дизельного топлива в год. Период окупаемости затрат на установку системы ТРАССА-2 на локомотивы составил менее одного года. Современные технологии позволили автоматически получать данные от целого парка автомобилей, отслеживать перемещение и работу техники в режиме реального времени, быстро и просто составлять отчеты и оценивать эффективность его работы. Рассмотрим основные результаты от применения современных систем мониторинга транспорта (рис. 1). Контроль за расходом топлива. Опыт применения показал, что его введение в некоторых случаях позволяло сократить затраты на 15 %, в среднем затраты транспортных компаний сокращаются на 5 %. Устранение «левых рейсов» и использования техники в личных целях в строительных организациях приводило к общему снижению затрат на содержание автопарка в 5 %. Повышение дисциплинированности водителей, культуры и манеры вождения, что приводило к сокращению затрат на содержание автопарка еще примерно на 3 %. На основе практики разработки и внедрения, с учетом экспертных оценок сформирована усредненная матрица формирования эффекта по годам. Первый год внедрения системы Второй год внедрения системы Рисунок 1. – Изменение структуры генерации эффекта для первого и второго годов применения систем мониторинга (в % к общему эффекту) Как видно, в динамике происходит существенное изменение факторов влияния на общий эффект. Снижается влияние фактора «быстрого» эффекта в форме экономии ГСМ, повышается значимость проявления в общем эффекте более глубинных организационно-технических факторов, таких как улучшение логистики в работе компании, экономия на технической эксплуатации транспортных средств. Указанные процессы следует учитывать при формировании стратегии внедрения систем дистанционного мониторинга на предприятиях. 60,0 20,0 10,0 7,0 3,0 Топливо Логистика Техническая эксплуатация ТС Общее управление Социально- экономический эффект 10,0 40,0 30,0 10,0 10,0 Топливо Логистика Техническая эксплуатация ТС Общее управление Социально- экономический эффект 27 Список использованных источников 1. Ссылка на Интернет-ресурс etc-by.ru. 2. Миртов В.К., Мацкевич П.Д., Кузьмич А.И. Метод контроля расхода топлива тепловозом на основе аппаратно-программного комплекса «ТРАССА» / Материалы международной научной конференции “ИТС’2013”, 23 октября 2013 г. С.166–167. 28 Параллельное моделирование взаимодействующих процессов М.К. Буза, О.М. Кондратьева Белорусский государственный университет e-mail: bouza@bsu.by, kondratjeva@bsu.by На сегодняшний день разработан, отлажен и апробирован огромный объем программного обеспечения (ПО). Важнейшая задача – эффективно использовать имеющееся ПО при работе на многопроцессорных и многоядерных вычислительных установках. Для трансформации ПО с целью эффективного выполнения на указанных платформах необходимо разработать механизмы декомпозиции последовательного алгоритма и организовать параллельную обработку его отдельных фрагментов на различных процессорах. Для многоядерных процессоров очевидным является использование моделей параллельных программ с общей памятью. Как правило, технологии разработки программ в этом случае проще, а накладные расходы меньше по сравнению с использованием распределенной памяти. Метод молекулярной динамики (МД) является одним из мощных и универсальных методов исследования в современной науке и технике. Реальные физические тела и среды состоят из большого числа взаимодействующих частиц, поэтому компьютерное моделирование методом МД относится к классу больших задач и для него разрабатываются и исследуются различные способы сокращения времени моделирования. Сравнительный анализ доступных пакетов для молекулярно- динамического моделирования позволил нам выбрать пакет XMD (Molecular Dynamics for Metals and Ceramics), ставший практически стандартным для классической молекулярной динамики. Пакет XMD имеет большую историю и много пользователей. Очевидными преимуществами пакета являются широкий набор поддерживаемых межатомных потенциалов, сравнительная простота использования и открытый доступ к исходному коду. Одной из целей работы является повышение эффективности функционирования пакета XMD за счет соответствующих доработок. Нами созданы параллельные версии алгоритма вычисления сил, которые позволили сократить время моделирования на многопроцессорных компьютерах с общей памятью. А именно, функционал пакета XMD расширен за счет включения многопоточных функций вычисления эмпирических потенциалов для полупроводниковых ковалентных материалов. Эффективность модифицированного пакета была исследована при моделировании типичных взаимодействующих процессов, происходящих в физике полупроводников. Получены обнадеживающие результаты. Разработан и апробирован графический интерфейс для автоматизации запуска заданий пользователей на кластере СКИФ. Разработанная графическая система автоматизирует основные операции, выполняемые пользователями суперкомпьютера: файловые, компиляция и запуск приложений, слежение за процессом выполнения задачи. Система предоставляет исследователям 29 возможность работать на кластере со своими пакетами, используя привычное программное обеспечение, а программистам оказывает помощь в разработке действительно эффективных параллельных программ. Интерфейс поддерживает разработку научных параллельных программ с использованием наиболее популярных технологий: POSIX Threads, OpenMP, MPI. Графический интерфейс целесообразно использовать как инструмент настройки параллельных программ для проведения экспериментов на кластере и при обучении. Полагаем, что разработанный графический интерфейс будет способствовать более широкому использованию отечественных многопроцессорных вычислительных систем за счет существенного упрощения доступа пользователей к кластеру. Развернут вычислительный полигон на кластере СКИФ-БГУ для подготовки, мониторинга и обработки сложных задач в параллельном режиме и осуществлена его апробация. Апробация была выполнена при решении больших задач математического моделирования (методы молекулярной динамики и кинетического Монте-Карло) и подтвердила работоспособность и эффективность разработанной среды. Попытка использовать возможности объектно-ориентированного программирования для написания параллельных программ, а именно MPI- программ, привела к созданию объектно-ориентированной обертки над библиотекой MPI. Сравнение производительности MPI-программ, реализованных в трех вариантах (классическом, с использованием разработанной обертки и с использованием популярной объектно- ориентированной библиотеки Boost.MPI) показало эффективность собственной реализации. Библиотека является экспериментальной и не поддерживает MPI- интерфейс в полном объеме. Метод Монте-Карло используется для решения задач в различных областях, где эффективным подходом является компьютерное моделирование. Он относится к классу больших задач, которые требуют для своего решения применения мощных вычислительных ресурсов. В настоящее время исследователи работают над созданием эффективных Монте-Карло алгоритмов для параллельных вычислительных систем. Разработаны многопоточные версии кинетического метода Монте-Карло (КМК) для моделирования эволюции дефектов в полупроводниковом кристалле с решеткой алмаза. Проведены эксперименты на суперкомпьютере СКИФ-БГУ и персональных многоядерных компьютерах. Получены оценки эффективности разработанных параллельных программ. Будучи сотрудниками образовательного учреждения, мы включили в учебный план проблематику суперкомпьютерных технологий и высокопроизводительных вычислений. Это закладывает необходимую основу для успешного развития системы суперкомпьютерного образования в Беларуси. Поэтому одним из направлений деятельности является создание и поддержка учебно-методического комплекса (УМК) для обучения студентов проектированию параллельных приложений для компьютеров с различными архитектурными решениями, в том числе, для широко распространенной 30 кластерной архитектуры. В настоящее время УМК включает два учебных пособия, программы дисциплин, набор ранжированных заданий и компьютерную поддержку (графический интерфейс и вычислительный полигон). УМК апробирован на больших задачах (моделирование методом молекулярной динамики и кинетическим методом Монте-Карло) и продемонстрировал свою работоспособность и эффективность; Нами создана информационная система для поддержки обучения параллельному программированию, которая сопровождает все этапы разработки параллельной программы и включает: готовые проекты, заготовки и шаблоны проектов, библиотеку классов, графическую систему подготовки и управления заданиями на кластере СКИФ, а также подсистему контроля знаний. Методика подготовки специалистов в области проектирования параллельных программ для вычислительных систем внедрена в обучение студентов специальностей «Информатика» и «Прикладная информатика» на факультете прикладной математики и информатики Белорусского государственного университета и используется с 2012 года. 31 Функциональная структура и особенности реализации САПР конструкции широкозахватных пахотных агрегатов Ю.М. Кротюк, А.Г. Гривачевский Объединенный институт проблем информатики НАН Беларуси, Минск e-mail: griva@newman.bas-net.by Рассматривается реализация специализированной САПР, созданной на базе инструментальных средств интегрированной среды информационной поддержки процессов проектирования и инженерного анализа конструкции сложных технических объектов [1-2]. Изложены способы и особенности реализации функционального состава, информационного и программного обеспечения САПР конструкции широкозахватных пахотных агрегатов (ШПА). В составе ГНТП «Информационные технологии» ОИПИ НАН Беларуси выполнялось задание по созданию специализированного комплекса программных средств информационной поддержки процессов проектирования и инженерного анализа конструкции широкозахватных пахотных агрегатов (КПС ПАК-ПА1). КПС ПАК-ПА1 обеспечивает совместное функционирование программных приложений, используемых в процессе проектирования и инженерного анализа конструкции ШПА. КПС ПАК-ПА1 объединяет в рамках единого графического интерфейса и на основе единой базы данных среду графического моделирования, обеспечивающую поддержку процессов объемного геометрического проектирования элементов конструкций ШПА, с пакетами инженерного анализа и специализированными приложениями, используемыми в заданной предметной области для реализации процедур расчетов и оптимизации параметров элементов конструкции и конструкции ШПА в целом. КПС ПАК-ПА1 обеспечивает возможность автоматизированного выполнения перечисленных ниже функций: - функции создания и ведения базы данных, обеспечивающей: хранение библиотечных сборочных моделей конструктивных элементов ШПА и моделей элементов конструкции, а также шаблонов их чертежей; хранение параметров проектов конструкций ШПА и файлов моделей этих проектов; - функции редактирования элементов конструкции проекта путем ввода, замены, удаления значений параметров с применением специальных табличных форм; - функции справочной поддержки конструктора в процессе работы в виде встроенного в КПС руководства пользователя; - функции взаимодействия со средой геометрического моделирования конструкций: открытие, перестроение моделей элементов конструкции, создание сборочных конструкций; - функции автоматизации и информационной поддержки процессов расчета параметров элементов конструкции; - функции поддержки процессов оптимизации параметров конструкции, которая осуществляется путем вариации параметров формы, размеров и свойств конструкции; 32 - функции, обеспечивающей поддержку процессов инженерного анализа элементов конструкции ШПА (включая подготовку данных для расчета напряженно-деформированного состояния конструкции ШПА, проведение прочностных расчетов балочных элементов и рамы ШПА); - функции удаленной поддержки процессов инженерного анализа унифицированных элементов ШПА для сложных задач с использованием вычислительных мощностей высокопроизводительной мультипроцессорной вычислительной системы (ВМВС) класса «СКИФ К-1000»; - функции поддержки процессов выпуска конструкторской документации (чертежи, спецификации) по результатам проектирования. Структура КПС ПАК-ПА1 допускает расширение, совершенствование и обновление средств автоматизации проектирования без изменения основной части комплекса. При этом важным аспектом является возможность совершенствования и адаптации к условиям конкретного производства самими пользователями (соответствующими подразделениями предприятия- потребителя). Для обеспечения поддержки процессов инженерного анализа конструкций ШПА и выполнения прочностных расчетов используются программные средства расчета элементов конструкций, программные средства расчета конструкций и программные средства подготовки расчетных данных для пакета LS-DYNA. Данные ПС обеспечивают интеграцию инженерных пакетов ANSYS и LS-DYNA с базовой системой геометрического моделирования и позволяют проводить численное моделирование конструкций ШПА в различных постановках (одномерный случай на базе конечных элементов BEAM, трехмерный случай на базе конечных элементов BEAM, трехмерный случай на базе конечных элементов SOLID). Внедрение КПС ПАК-ПА1 ДП «Минойтовский ремонтный завод» позволило сократить затраты на проведение натурных испытаний, сократить количество исправлений на каждом цикле подготовки конструкторско- технологической документации, сократить цикл проектирования и инженерного анализа конструкции, и, как следствие, сроки поставки изделия на производство при одновременном повышении качества проектных решений. Список использованных источников 1. Кротюк Ю.М. Интегрированная система информационной поддержки процессов проектирования и инженерного анализа машиностроительных конструкций / Ю.М. Кротюк, А.Г. Гривачевский // Проблемы создания информационных технологий. – М. : ООО «Техполиграфцентр», 2013. – С.201 – 205. 2. Кротюк, Ю.М. Построение САПР на базе интегрированной среды информационной поддержки процессов проектирования и инженерного анализа конструкции / Ю.М. Кротюк, А.Г. Гривачевский // Материалы Респ. науч.-техн. семинара «Автоматизация технологических процессов и производств», Минск, 14 марта 2012. – Минск: ЗАО «Минскэкспо», 2012. – С. 10–11. 33 Наноструктурированные анизотропные материалы и поверхности, предназначенные для создания устройств отображения информации широкого практического назначения В.С. Безбородов,* 1 А.А. Черник, 1 В.В. Жилинский, 1 C.Г. Михаленок, 1 И.М. Жарский, 1 А.Г. Смирнов, 2 А.А. Степанов, 2 В.И. Лапаник 3 1 Белорусский государственный технологический университет, 2 Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники 3 НИИ прикладных физических проблем им. А.Н. Севченко *e-mail: v_bezborodov@yahoo.com Предлагается новый подход к разработке и созданию наноструктурированных анизотропных материалов и поверхностей, предназначенных для создания устройств отображения информации широкого практического назначения. Данный подход, основанный на оригинальной комбинации анизотропных и наноструктурированных материалов, проводящих и ориентирующих покрытий, включает дизайн и синтез новых анизотропных материалов, получение новых проводящих и ориентирующих покрытий. В качестве одного из альтернативных вариантов ориентации анизотропных (жидкокристаллических) материалов на поверхностях, предлагается способ создания гомеотропной ориентации молекул НЖК на наносетчатых алюминиевых пленках, сформированных методом электрохимического анодирования на стеклянных подложках, поры которых могут иметь различные диаметр, глубину и поверхностный рельеф [1]. В процессе проведенных исследований было установлено, что формирование алюминиевой наносетчатой пленки с диаметром пор 150–200 нм позволяет получать однородную гомеотропную ориентацию молекул нематических жидких кристаллов. Было показано, что используя данную плѐнку в качестве ориентирующего слоя, можно достичь улучшения качества ориентации молекул НЖК, временных и электрооптических параметров жидкокристаллических устройств отображения информации. При этом по сравнению с традиционными методами создания ориентирующих покрытий, электрохимическое анодирование, позволяющее получать различные плѐнки с регулярной рельефной поверхностью, является более простым и экономичным методом. В качестве альтернативных методов получения как известных, так и новых анизотропных карбоциклических и гетероциклических соединений, имеющих стержнеобразную форму молекул и характеризующихся их ориентационной упорядоченностью, предлагается использовать 3,6-дизамещенные циклогекс-2- еноны, транс-2,5-дизамещенные циклогексаноны, 3,5-дизамещенные 2- изоксазолины и 1,2-дизамещенные циклопропанолы [2]. Доступность и многообразие исходных реагентов, высокие выхода продуктов реакций, возможность модификации циклогексенонового, циклогексанонового, изоксазолинового, циклопропанового фрагментов 34 различными реагентами позволяют целенаправленно проводить синтез анизотропных материалов с желаемой комбинацией алкильных, циклических, мостиковых фрагментов; необходимым количеством и положением атомов галогенов, гидрокси-, других функциональных или полярных групп в центральной и концевой частях молекул. Целенаправленный синтез 3,6-дизамещенных циклогекс-2-енонов, транс- 2,5-дизамещенных циклогексанонов, 3,5-дизамещенные 2-изоксазолинов и 1,2- дизамещенных циклопропанолов, последующие их превращения открывают путь к получению новых жидкокристаллических соединений и материалов на их основе, обладающих низкой температурой образования, широким температурным интервалом существования нематической или смектических А, С фаз; высоким значением положительной или отрицательной диэлектрической анизотропии, различными значениями оптической анизотропии, малой вязкостью нематической фазы, оптимальными электрооптическими и динамическими параметрами, необходимыми для создания высококачественных электрооптических устройств отображения информации. В процессе проведенных исследований было установлено, что предлагаемая методология синтеза анизотропных материалов отличается оригинальностью, имеет несомненные преимущества в сравнении с известными методами получения аналогичных соединений, что комбинация новых жидкокристаллических (анизотропных) материалов с проводящими и ориентирующими покрытиями, полученными электрохимическим анодированием различных плѐнок и характеризующихся регулярной рельефной поверхностью, позволяет улучшать качество ориентации молекул анизотропных материалов, временные, электрооптические параметры жидкокристаллических устройств отображения информации и открывает новый подход к разработке и созданию различных устройств отображения информации с широким спектром практического назначения. Список использованных источников 1. A. Smirnov, A. Stsiapanau, A. Mohammed, E. Mukha, H.S. Kwok, A. Murauski. Proc. SID Symposium “Display Week-2011, Los-Angeles, USA. 2011. p.1385. 2. V.S. Bezborodov, I.M. Zharski, O.B. Dormeshkin, S.G. Mikhalyonok, N.M. Kuzmenoк. 4 th Workshop on Liquid Crystals for Photonics. Hong Kong, China. 2012. p 24. 35 О применении технологий Wolfram при создании и сопровождении электронных образовательных ресурсов В.Б. Таранчук Белорусский государственный университет e-mail: taranchuk@bsu.by Введение. Система компьютерной алгебры (СКА) Mathematica компании Wolfram Research (WR) является одним из широко применяемых интегрированных программных комплексов мультимедиа-технологии ([1 - 3]). Мировым сообществом Mathematica признана фундаментальным достижением в области компьютерного проектирования, она является одним из самых больших программных комплексов; содержит много новых алгоритмов, при еѐ реализации применены уникальные технические решения. В системе реализованы и доступны пользователям практически все возможности аналитических преобразований и численных расчѐтов, она поддерживает работу с базами данных, графикой и звуком. Mathematica даѐт пользователю возможности работать, анализировать, манипулировать, иллюстрировать графиками практически все функции чистой и прикладной математики. Система обеспечивает расчеты с любой заданной точностью; построение двух- и трѐхмерных графиков, их анимацию, рисование геометрических фигур; импорт, обработку, экспорт изображений и звука. Mathematica прошла путь от программы, используемой преимущественно для математических и технических расчетов, до инструмента, широко применяемого в различных областях, она классифицируется, как платформа для разработки, полностью интегрирующая вычисления в процесс от начала до конца, плавно проводя пользователя от первоначальных идей до промышленных решений. Отмечаются особые возможности Wolfram Mathematica в интеграции средств информационных и коммуникационных технологий, научно-методического обеспечения образовательного процесса и научных исследований в высших учебных заведениях. Формат вычисляемых документов - Computable Document Format (CDF). Начиная с версии 8, пользователи Mathematica получили возможность создания интерактивных книг, отчѐтов, программных приложений в формате CDF ([4]). С помощью бесплатной программы CDF Player CDF документы можно свободно распространять и работать с ними, в том числе в виде веб-объектов всех популярных браузеров. Формат CDF с использованием ползунков, меню и кнопок поддерживает интерактивность в документе, возможности динамической работы с содержимым. Реакцией на команды пользователя через инструменты интерактивности является обеспечиваемое использованием встроенной вычислительной подсистемы формирование и обновление контента. В документах формата CDF можно размещать текст, таблицы, изображения, аудио и видео; предусмотрено использование печатной вѐрстки и технических обозначений. Если предварительно запрограммировано и сгенерировано в Mathematica, можно выполнять аналитические 36 преобразования, вычисления, импорт и экспорт данных, графическую визуализацию, поддерживаются компоновки документа с разбивкой на страницы, со структурной детализацией, режим слайд-шоу, разные способы формирования и просмотра результатов в режиме реального времени. В формате CDF в дополнение к качественной верстке, пригодной для публикаций, формулу можно вводить полностью набранной типографским способом и использовать для вычислений, доступно указание формата вывода результатов: математическая нотация, формат языка программирования. Документ, первоначально созданный в одном стиле, можно преобразовать во множество форм - отчет, статья, учебник, презентация, инфографика или приложение. Mathematica предоставляет создателям документа более тысячи опций форматирования и стилистического оформления, возможно немедленное обновление стилей динамического и статического контента. Проект Wolfram Demonstrations (WDP) - проект компании Wolfram ([5]), регулярно дополняемая коллекция новых программных модулей, разрабатываемых инициативными и компетентными пользователями системы Mathematica со всего мира. Основными целями WDP являются: демонстрация возможностей системы Mathematica, расширение круга пользователей разработок WR, пропаганда новых приѐмов программирования в системе для разработки приложений, уменьшение вычислительных затрат для широкой аудитории пользователей. WDP включает систематизированную коллекцию программ с открытым исходным кодом на языке Wolfram Mathematica (формата NB). По состоянию на октябрь 2014 г. в каталоге размещены и доступны посетителям сайта более 9850 демонстраций по разным разделам науки, техники, жизни (Mathematics, Computation, Physical Sciences, Life Sciences, Business & Social Systems, Engineering & Technology, Systems, Models & Methods, Our World, Creative Arts, Kids & Fun, Mathematica Functionality, Browse by US Common). Включѐнные в коллекцию модули динамически с интерактивным интерфейсом иллюстрируют решения задач, различные процессы и понятия; охватывают различные уровни знаний от элементарной школьной математики до сложных тем. Большинство демонстрационных примеров имеют непосредственно связанный с графикой или визуализацией пользовательский интерфейс, который динамически обновляется в ответ на такие действия пользователя, как передвижение слайдера, нажатие на кнопку или перетаскивание графического элемента. Каждая демонстрация также имеет краткое описание представляемой идеи, все они доступны для скачивания в форматах NB и CDF. О примерах разработанных ресурсов. С примерами нескольких информационных образовательных ресурсов, разработанных с использованием упомянутых средств, можно ознакомиться по статьям [6 - 8]. Перечень других учебных материалов, исходные коды блокнотов Wolfram Mathematica, в которых реализованы аналитические преобразования, расчѐты, формирование и просмотр графиков в режимах статическом и с динамической интерактивностью доступны посетителям сайта кафедры компьютерных технологий и систем БГУ www.cas.fpmi.bsu.by. 37 Заключение. Обсуждаемые возможности применения системы Wolfram Mathematica, формата CDF, интерактивных программных модулей WDP расширяют границы создания и свободного распространения электронных интерактивных образовательных ресурсов. Список использованных источников 1. Wolfram MATHEMATICA. Наиболее полная система для современных технических вычислений в мире [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.wolfram.com/mathematica. - Дата доступа: 24.10.2014. 2. Wolfram MATHEMATICA. Что нового в системе Mathematica 10. [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.wolfram.com/mathematica/ new-in-10. - Дата доступа: 24.10.2014. 3. Таранчук, В.Б. Основные функции систем компьютерной алгебры : пособие для студентов фак. прикладной математики и информатики / В.Б. Таранчук. - Минск : БГУ, 2013. - 59 с. 4. CDF. Документы оживают благодаря возможностям вычислений [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.wolfram.com/cdf. - Дата доступа: 24.10.2014. 5. Wolfram Demonstrations Project. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://demonstrations.wolfram.com. - Дата доступа: 24.10.2014. 6. Таранчук, В.Б. О создании интерактивных образовательных ресурсов с использованием технологий Wolfram / В.Б. Таранчук // Информатизация образования. - 2014. - № 1. - С. 78-89. 7. Таранчук, В.Б. О применении технологии вычисляемых документов Wolfram при создании электронных образовательных ресурсов / В.Б. Таранчук // Вести Института современных знаний. - 2014. - № 3 (60). - С. 102-109. 8. Таранчук, В.Б. О применении Wolfram Mathematica при создании электронных образовательных ресурсов / В.Б. Таранчук // Весці БДПУ. Серыя 3. - 2014. - № 2. - С. 57-62. 38 Инновационная рекламно-информационная площадка «Электронный гид» Ф.М. Трухачев, А.И. Гуторов, Р.В. Гудков Белорусско-российский университет, Могилев e-mail: ftru@mail.ru Широкое распространение технологий навигации на базе GPS, ГЛОНАСС и др., позволяет создавать недорогие навигационные комплексы для транспорта. С целью развития инфраструктуры туризма, а также повышения имиджа Республики Беларусь разработано IT устройство автоматического объявления остановочных пунктов, визуализации маршрута и передачи полезной (рекламной) информации в общественном транспорте на базе ANDROID и технологий GPS, WI-FI. Назначение устройства: облегчение ориентирования туристов в общественном транспорте мегаполисов; автоматизация и визуализация процесса объявления остановочных пунктов, облегчение труда водителей общественного транспорта; создание рекламной площадки с привязкой к местности. Устройство представляет собой планшетный ПК с большим экраном (~ 13 дюймов), GPS датчиком, Wi-Fi приемником, под управлением ОС Андроид (рисунок 1). Устройство располагают так, чтобы экран был виден пассажирам, например, в передней части автобуса (троллейбуса), в среднем вагоне метро. Рисунок 1. – Внешний вид устройства На экране отображен маршрут следования в виде линии с остановками (точками). Красная точка – текущая станция, мигающая красная – следующая станция. Программное обеспечение, автоматически (по GPS данным или 39 данным Wi-Fi в метро) определяет местоположение автобуса (поезда метро) и визуально подсвечивает текущую и следующую остановки. Непосредственно на остановках на экран крупным шрифтом выводится название остановки (на английском и русском языках). На перегонах между станциями на экран может быть выведена информация о культурных и архитектурных объектах, расположенных поблизости от остановок маршрута, а также рекламная информация. Предусмотрено также звуковое дублирование информации на любых двух языках (стерео канал). Звуковое сопровождение передается в FM диапазоне FM передатчиком, разработанным заявителями проекта. Частота передачи отображается на экране. Прием звукового сигнала осуществляется на мобильный телефон пользователя (90% мобильных телефонов имеют встроенный FM приемник, рисунок 3) или портативный FM приемник с наушниками. 40 Информационные системы управления автотранспортом экстренных служб В.Н. Шуть Брестский государственный технический университет e-mail: lucking@mail.ru На текущий момент существует несколько проблем в организации управления работой служебного автотранспорта: – неэффективное использование служебного автотранспорта (потери времени при реагировании на различные происшествия); – невозможность организации свободного движения автотранспорта в улично-дорожной сети (УДС) города при экстренных вызовах. Для решения этих проблем предлагается реализовать систему мониторинга и диспетчеризации для автомобилей органов правопорядка и автотранспорта МЧС, а на ее основе стратегический план «Перехват» для автотранспорта органов правопорядка и «впереди бегущую зеленую волну» для автотранспорта МЧС. 1. Система управления мобильными нарядами органов правопорядка. Цели предлагаемой системы: – автоматизация процессов планирования, функционирования, управления и взаимодействия сил и средств органов правопорядка; – повышение эффективности деятельности по предупреждению и пресечению правонарушений и задержанию преступников и в том числе с целью сокращения времени реагирования на ситуацию; – внедрение эффективной системы контроля несения службы и использования транспортных средств, в том числе выявления фактов необоснованного отклонения от маршрута патрулирования и использования транспортного средства не по назначению. Навигационно-информационная система обладает следующей функциональностью: – отображение на карте города расположения патрульного транспортного средства (ПТС), просмотр информации о ПТС; – определение ближайшего ПТС к месту происшествия; – выявление фактов необоснованного отклонения от маршрута патрулирования и использования транспорта средства не по назначению; – мониторинг маршрутов; – формирование отчетных документов за определенный период; – контроль состояния ПТС (поломка, остановка, патрулирование и т.д.). В рамках данной системы предлагается реализовать план «Перехват». Реализация данного плана заключается в следующем: при возникновении происшествия, диспетчер отмечает это место на карте. Программа автоматически определяет ближайший к этому месту патрульный автомобиль. После этого, на планшете данного патрульного автомобиля указывается 41 красным цветом точка происшествия на карте. Это означает, что данному автомобилю необходимо следовать к этому месту. При этом отсутствует голосовой обмен информацией между диспетчером и сотрудниками патруля. Таким образом, отсутствие голосового обмена между диспетчером и сотрудниками патруля, а также автоматизация процесса поиска ближайшего к месту происшествия автомобиля существенно ускоряет время реагирования на происшествие. В системе имеется возможность создания кольца окружения места происшествия. Программа автоматически определяет необходимые для этого автомобили и место, куда нужно двигаться каждому автомобилю для организации кольца окружения. Таким образом, каждому автомобилю, участвующему в окружении, на карте планшета указывается его позиция зеленым цветом. При необходимости возможно формировать второе кольцо окружения из автомобилей родственных служб. Все эти действия выполняются в автоматическом режиме достаточно быстро без вмешательства диспетчера 2. Система управления и мониторинга автотранспорта МЧС. Цели предлагаемой системы: – создание целостной системы, координирование деятельности структурных подразделений МЧС; – повышение эффективности взаимодействия всех функциональных и территориальных подразделений МЧС в принятии решений в режиме возникновения чрезвычайных ситуаций; – сокращение времени реагирования на ЧС; – повышение боеготовности сил и средств МЧС; – повышение скорости экстренного прибытия по тревоге. Система обладает следующей функциональностью: – централизованное управление транспортными средствами МЧС как в повседневной деятельности, так и в режиме возникновения чрезвычайных ситуаций ( ЧС); – автоматизированный контроль навигационных параметров транспортных средств: местонахождения, скорости, направления движения; – координация деятельности структурных подразделений МЧС; – обеспечение персонала диспетчерских центров информацией о местонахождении транспортных средств бригад МЧС для принятия управленческих решений при организации оперативного реагирования на ЧС в зоне ответственности; – отображение в графической форме информации о позиционировании транспортных средств экипажей и иной служебной информацией на автоматизированные рабочие места (АРМ) диспетчеров; – сбор и анализ информации о работе подразделений в случае ЧС, своевременное информирование государственных учреждений о количестве выездов на ЧС, о проведении аварийно-спасательных работ. В рамках данной системы предлагается организовать «зеленую волну» для автомобилей МЧС, так как в настоящее время автомобилям, следующим на вызов, зачастую приходится пересекать перекрестки на красный сигнал 42 светофора. Это ведет к серьѐзным дорожно-транспортным происшествиям (ДТП). Так осенью 2012 года в Минске за пару недель пятая часть всех реанимобилей попала в ДТП. Чтобы не допустить подобных ДТП, предлагается реализовать впереди бегущую «зеленую волну» для автомобилей МЧС. Принцип действия впереди бегущей «зеленой волны» заключается в том, что автомобиль посылает сигнал светофору. Радиоприемник, встроенный в светофор, воспринимает сигнал и переключает свет на зеленый и оставляет его включенным пока автомобиль не пересчет перекресток. Чтобы избежать возможных ДТП, светофоры, на прилегающих дорогах, автоматически переключаются на красный. Преимущества системы: – существенное сокращение времени прибытия транспорта органов МЧС на место происшествия; – исключение возможности ДТП при пересечении транспортом органов МЧС перекрестка на красный свет. Список использованных источников 1. http://www.spacecorp.ru/press/publications/item2124.php 2. http://www.glonass-iv.ru/index.php/2010-08-06-06-33-02/74-its-glonass 3. http://iasa.org.ua/lections/iso/3/3.3.htm 43 СЕКЦИЯ «МЕДИЦИНА И ФАРМАЦИЯ» Методы и средства повышения эффективности неинвазивной диагностики и фототерапии биологических объектов М.М. Кугейко, С.А. Лысенко Белорусский государственный университет E-mail: kugeiko@bsu.by, lisenko@bsu.by Эффективное использование методов оптической диагностики и фототерапии тканей человека в клинической практике невозможно без развитого методического обеспечения. В связи с этим разработка быстрых и высокоточных методов теории переноса излучения в биологических биотканях, подходов к неинвазивному определению плотности излучения в многослойной ткани и эффективности поглощения света ее эндогенными и экзогенными хромофорами, а также развитие на этой основе методов фототерапии биотканей с персонификацией спектральных и энергетических параметров фотовоздействия является важным научным направлением, имеющим большую практическую значимость. В докладе рассматриваются последние достижения авторов в решении перечисленных проблем. Авторами разработаны методы сверхбыстрой обработки спектрально- пространственных характеристик обратного рассеяния кожи и слизистых оболочек, измеряемых на основе волоконно-оптической техники и систем мультиспектральной видеорефлектометрии. Показана возможность определения практически всех параметров кожи, проявляющихся в многократно рассеянных ее световых потоках, – объемные содержания (%) меланина в эпидермисе и капилляров в дерме, концентрацию (мкМ) билирубина в дерме, компонентный состав венозно-артериального гемоглобина с учетом его основных форм (Hb, HbO2) и дисгемоглобинов (COHb, MetHb, SHb), средний диаметр капилляров, толщину эпидермиса и оптические параметры (коэффициенты поглощения и рассеяния) соединительной ткани. Предложена методика персонифицированной фототерапии тканей организма человека с контролем плотности излучения внутри ткани и глубинных распределений спектров действия света на ее эндогенные (естественные) и экзогенные (специально введенные) хромофоры. Методика основана на измерении спектра диффузного отражения или обратного рассеяния ткани и извлечении из них информации о характеристиках светового поля в слоях ткани с различной глубиной залегания путем использования для решения прямой и обратной задач разработанных аналитических моделей измеряемых спектров и метода быстрого расчета распределения светового потока по глубине многослойной среды. Это позволяет получать необходимые для оптимизации лазерной терапии дозиметрические данные с требуемой для практики точностью и оперативностью. Эффективность методики продемонстрирована на примерах определения скорости фотоизомеризации билирубина при фототерапии желтухи у новорожденных, спектров действия света на фотосенсибилизатор и оксигемоглобин при фотодинамической терапии рака. 44 Биомедицинские сенсоры для неинвазивной диагностики биохимии крови и биологической ткани и идентификации лекарственных препаратов В.А. Саечников 1 , Э.А. Чернявская 1 , А.В. Саечников 1 , А. Ostendorf 2 1 Белорусский государственный университет 2 LAT, Ruhr-Universitaet, Germany e-mail: saetchnikov@bsu.by Неинвазивная диагностика социально-значимых заболеваний человека – атеросклероза, диабета и онкологии относится к одной из актуальных современных медико-технических проблем. Бескровные, безболезненные методы определения холестерина и глюкозы в организме человека позволят не только проводить их определение непосредственно у постели больного или в момент первичного обращения пациента в поликлинику, что называют диагностика «point-of-care» или «домашняя диагностика», открывающая пути к ранней диагностике, эффективной профилактике и превентивному лечению атеросклероза, сахарного диабета и рака. Значительная часть оптических неинвазивных методов контроля биохимического состава биологической ткани основано на регистрации обратно (диффузно) рассеянного излучения в биоткани, что в свою очередь обеспечивает получения ценной информации об изменении концентрации хромофоров биологической ткани и крови. При условии сложной, многослойной структуры биологической ткани и зависимости проникающей способности оптического излучения от длины волны, существенно повысить эффективность выделения сигнала диффузно рассеянного света на специфических хромофорах анализируемой биоткани при изменении ее толщины можно, осуществляя измерения на различных длинах волн при пространственном разнесении каналов возбуждения и регистрации. Разработан сенсор неинвазивной диагностики биохимии крови и биологической ткани. Работа сенсора основана на комплексных исследованиях спектральных характеристик in vivo биологической ткани в видимой и в ближней ИК области: диффузного отражения объединенного с контролем температурной эмиссии. При этом измерения проводятся как в пассивном, так и активном варианте, а сигналы диффузного рассеяний излучения в биологической ткани регистрируются с учетом глубины проникновения и длины прохождения через ткань. Для этого используется специально разработанные волоконно-оптические пробники. Кроме того, для повышения корреляции результатов измерений с данными, полученными традиционными (in vitro) методами предлагается ряд методов статистической обработки полученных данных, включая регрессионный и кластерный анализ. Калибровка полученных данных осуществлялась по результатам, полученным традиционными (in vitro) методами с использованием методов статистической обработки данных, включая регрессионный и кластерный анализ. На основании полученных результатов в рамках разработанных методик и с использованием 45 созданных макетов измерительной аппаратуры проведена клиническая апробация метода. Ключевым аспектом нанотехнологических исследований является создание новых микросенсоров, позволяющих анализировать динамику ДНК, белков в клетках организмов, идентифицировать лекарственные препараты. Кроме того микросенсоры могут осуществлять гормональный контроль, исследовать наноматериалы для целевой доставки лекарств, имплантантов (искусственных сосудов, органов, для интерфейса электронных устройств, вживляемых в человеческие органы), детектировать антитела, бактерии, вирусы в сыворотке крови в режиме реального времени. Эти биосенсоры являются широко используемой техникой label-free систем биомолекулярного распознавания в режиме реального времени. При разработке современных высокочувствительных оптических биосенсоров эффективно используются: комбинационное рассеяние, плазмонный резонанс, оптический резонанс мод шепчущей галереи (МШГ) в микрорезонаторах различного типа, позволяющей регистрировать биомолекулы в растворах с концентрацией на уровне мкг-нг/мл, а также недавно обнаруженный комбинированный плазмонно - фотонный резонанс возникающий в микрорезонаторах, находящихся в оптической связи с металлическими наночастицами или слоями наночастиц. Биосенсор такого типа может обеспечить чувствительность обнаружения биологических объектов на уровне отдельных бактерий, белков, вирусов, спор, ДНК, РНК. Разработана методика обнаружения и идентификации лекарственных препаратов на основе спектроскопии оптического резонанса МШГ на диэлектрических микросферах, включая нейросетевые алгоритмы для классификации исследуемых соединений. Разработаны и опробованы несколько экспериментальных образцов сенсора на основе оптического резонанса МШГ. Показана эффективность использования нейронных сетей для идентификации лекарственных препаратов. Методика экспериментально опробована на биологических соединениях различных классов (глюкоза, витамины, белки, антибиотики различного поколения и т.д.). Список использованных источников 1. V. A. Saetchnikov, E .A. Tcherniavskaia, V. F. Zaitsev, L. A. Alexeichuk, G. Schweiger. Mobile E-health Sensor for Non-invasive Multi Parameter Diagnostics of Blood Biochemistry. CLEO/Europe-EQEC 2009, Munchen, p. 57 (2009). 2. V. A. Saetchnikov, E .A. Tcherniavskaia, Schweiger. Non-invasive sensor for multi parameter diagnostics of blood biochemistry. SPIE Europe. Optics and Optoelectronics, Prague, Czech Republic, P.78 (2009). 3. V.A. Saetchnikov, E.A. Tcherniavskaia, "Analysis of the biochemical composition of biological tissue in vivo by the diffuse light scattering method," Journal of Applied Spectroscopy, 77, 6, 878-886 (2011). 46 4. E.A. Tcherniavskaia, V.A. Saetchnikov, "Detection and identification of microparticles/nanoparticles and blood components using optical resonance of whispering-gallery modes in microspheres," Journal of Applied Spectroscopy, 77, 5, 692-699 (2010). 5. V.A. Saetchnikov, E.A. Tcherniavskaia, "Using optical resonance of whispering gallery modes in microspheres for real-time detection and identification of biological compounds," Journal of Applied Spectroscopy, 77, 5, 714-721(2010). 6. Neural network analysis of the resonance whispering gallery mode characteristics of biological agents / V.A. Saetchnikov, E.А. Tcherniavskaia, A.V. Saetchnikov, G. Schweiger, A. Ostendorf // Nonlinear Phenomena in Complex Systems. – 2011. – V. 14, №3. – С. 253 – 263. 7. E.A. Tcherniavskaia, V.A. Saetchnikov,"Application of neural networks for classification of biological compounds from the characteristics of whispering-gallery- mode optical resonance," Journal of Applied Spectroscopy, 78, 3, 457-460 (2011). 8. V.A. Saetchnikov, E.A. Tcherniavskaia, G. Schweiger, A. Ostendorf and A.V. Saetchnikov, "Neural Network analysis of the resonance whispering gallery mode characteristics of biological agents," Nonlinear Phenomena in Complex Systems, 14, 3, 253–263 (2011). 9. V.A. Saetchnikov, E.A. Tcherniavskaia, А.V. Saetchnikov, G. Schweiger, A. Ostendorf, “Drag detection and identification by whispering gallery mode optical resonance based sensor,” Proceeding of the SPIE, 8801, 880101- 880108 (2013). 10. V.A. Saetchnikov, E.A. Tcherniavskaia, А.V. Saetchnikov, G. Schweiger, A., Ostendorf , Reza Ghadiri. Plasmonic improvement of microcavity biomedical sensor spectroscopic characteristics / Proceeding of the SPIE,. - V. 8957. P. 89570E, (2014). 11. V.A. Saetchnikov, E.A. Tcherniavskaia, А.V. Saetchnikov, G. Schweiger, A. Ostendorf. Biochemical component identification by light scattering techniques in whispering gallery mode optical resonance based sensor. Proceeding of the SPIE,. - V. 8952. - P. 895204, (2014). 12. V.A. Saetchnikov, E.A. Tcherniavskaia, А.V. Saetchnikov, G. Schweiger, A. Ostendorf. Biochemical component identification by plasmonic improved whispering gallery mode optical resonance based sensor Proceeding of SPIE,V. 9126. - P. 91260V, (2014). 47 Биологические нейронные сети для биомедицинских и нейрофармакологических применений А.А. Денисов, П.М. Булай, С.Н. Черенкевич, В.А. Кульчицкий Белорусский государственный университет, Минск, Беларусь Институт физиологии НАН Беларуси, Минск, Беларусь e-mail: an.denisov@gmail.com Всестороннее изучение особенностей функциональной активности мозга и нервной ткани на различных уровнях структурной организации приобретает все большую практическую значимость в связи с необходимостью поиска высокоэффективных путей решения актуальных проблем медицинского характера. Создание новых методов лечения заболеваний, лекарственных препаратов становится невозможным без глубокого понимания механизмов функционирования и дисфункционирования нервной. Такие сведения необходимы также для экспертной оценки целесообразности применения или внедрения того или иного высокотехнологичного и наукоемкого метода в конкретных условиях. Характерной особенностью современных медико-биологических исследований становится необходимость привлечения исследовательского аппарата широкого круга смежных дисциплин. В значительной степени это относится к изучению функционирования нервной системы, поскольку, кроме исследования на молекулярном, клеточном, системном и организменном уровнях необходимо применение теории нейронных сетей, методов компьютерного моделирования биологических нейронных сетей, аппаратно- программных интерфейсных систем многоканального мониторинга электрической активности ансамблей биологических нейронов. Среди различных экспериментальных методических приемов, применяемых для анализа механизмов функционирования биологических нейронных сетей, следует особо выделить методику регистрации электрической активности нейронов in vitro. Указанная методика позволяет регистрировать активность нейронов в составе нейронных ансамблей, что недостижимо in vivo. Объектом исследования являются срезы нервной ткани лабораторных животных, что позволяет исследовать свойства биологических нейронных сетей с известной структурой. Применение же культивируемых диссоциированных нейронов дает возможность исследовать свойства формирующихся и развивающихся нейронных сетей, в том числе в условиях индуцированных патологических состояний. Данный подход незаменим при разработке перспективных терапевтических методик на основе применения стволовых клеток. Использование методики внеклеточной регистрации электрической активности дает возможность проводить мониторинг процесса формирования функционально активной нейронной сети при дифференцировке стволовых клеток в нейрональные. Для создания высокоинформативных методик исследования в данном случае необходима разработка специализированных 48 методов анализа электрической активности биологической нейронной сети, позволяющих судить о ее функциональных характеристиках. Наш проект направлен на создание автоматизированной системы анализа информационных процессов в культивируемых биологических нейронных сетях в условиях внешних воздействий. Современные системы скрининга фармакологических препаратов in vitro, как правило, основываются на данных о состоянии одиночных клеток или межклеточных контактов. Для более полного анализа действия препаратов на нервную ткань нами разрабатываются методы изучения электрической активности биологической нейронной сети в условиях многоканального внешнего воздействия, позволяющие анализировать функциональные процессы, связанные с обработкой информации. Важной составляющей разрабатываемого подхода является применение методов компьютерного моделирования биологических нейронных сетей с целью снижения объемов экспериментальных испытаний, необходимых для выявления определенных свойств препарата. Методики, основанные на использовании культивируемых диссоциированных нейронов, иммобилизованных на планарном сенсоре электрической активности, позволяют оценить ряд свойства препарата до проведения испытаний на животных или клинических исследований, отличаются трудоемкостью и длительностью подготовительных этапов. Выполнение же предварительных исследований с применением методики «in silico» позволит значительно уменьшить объем экспериментальных работ. 49 Инновационные научные методы повышения эффективности диагностики и лечения глиом головного мозга Л.Н. Николаевич 1 , М.В. Талабаев 2 1 Институт физиологии НАН Беларуси, г. Минск, Республика Беларусь 2 Республиканский научно-практический центр неврологии и нейрохирургии Министерства здравоохранения Республики Беларусь, г. Минск, Республика Беларусь e-mail: nikolarisa@tut.by Изучение гетерогенности клеточных популяций астроцитомы человека на модели клонирования опухолевых клеток in vitro является одним из перспективных научных подходов при разработке способов регуляции пролиферации, дифференцировки, апоптоза опухолевых клеток и индивидуального подбора цитостатических препаратов для химиотерапии глиом головного мозга человека. С целью повышения диагностики и лечения глиом головного мозга человека на примере протоплазматической астрацитомы (опухоль правого полушария мозжечка) продемонстрирована технология клонирования клеток, выделенных из ткани опухоли головного мозга. Данный подход позволил выделить из опухоли фракцию неклоногенных клеток (клетки, либо не формирующие колоний вообще, либо формирующие колонии с числом клеток менее 100) и клоногенные клетки (клетки, которые на 10-е сутки после клонирования формируют колонии с числом клеток 100 и более). Выявлены особенности клонообразования в популяции клеток астроцитомы человека. В первичной культуре клеток, полученных из послеоперационного биологического материала астрацитомы человека, выделено три клеточных типа глиальных клеток, различающихся между собой морфологической характеристикой: волокнистые астроциты, протоплазматические астроциты, олигодендроциты. О гетерогенности популяции клеток астрацитомы свидетельствовали различные типы клонов, являющиеся популяцией дочерних клеток одной материнской клетки. В клональных условиях глиальные клетки формируют клоны, состоящие из волокнистых астроцитов (I тип колоний), протоплазматических астроцитов (II тип колоний), олигодендроцитов (III тип колоний), а также смешанные (IV тип) колонии, сформированные всеми тремя типами клеточных элементов (рис. 1). Обнаружено, что клетки астроцитомы человека характеризуются не только особенностью клонообразования, но и соотношением различных типов клонов в популяции. Клоногенные клетки астроцитомы человека чаще формируют колонии II и IV типов, что составляет 81,9% от общего количества клонов. Пролиферацию клоногенных клеток оценивали по эффективности клонирования. Установлено, что по мере субкультивирования клеток астацитомы эффективность клонирования их возрастает (1,71% − первичная 50 культура клеток; 10,0% − субкультивирование 0 пассаж; 47,6% − субкультивирование 1 пассаж соответственно). Применение адъювантной химиотерапии в лечении пациентов с астроцитомами низкой злокачественности до сих пор обсуждается. В настоящее время все шире рассматриваются возможности лекарственной терапии с применением темозоломида в виде монотерапии и в сочетании с другими противоопухолевыми препаратами и лучевой терапии. Установлено, что в условиях воздействия темозоломида на клоногенные клетки астрацитомы человека снижается их клоногенная способность формировать клоны in vitro (рис.2). Выживаемость клоногенных клеток астроцитомы после введения темозоломида в первичную культуру глиальных клеток in vitro составила ЛД 70-80. А Б В Г Рисунок 1. – Клональная структура популяции клеток астрацитомы человека in vitro Обозначения: А - клон I типа; Б - клон II типа; В - клон III типа; Г - клон IV типа. Гимза. Микрофото. Ув.х 63 51 Рисунок 2. – Влияние темозоломида на эффективность клонирования клеток астроцитомы человека in vitro Дальнейшее изучение биологических свойств опухолевых клоногенных клеток позволит перейти к качественно новому уровню поиска фармакологических мишеней и разработке новых противоопухолевых препаратов. Предложенный инновационный подход в изучении опухолей головного мозга человека являются актуальным для персонифицированного их лечения и диагностики. 52 Ранние маркеры заболеваний органов дыхания, обусловленных воздействием промышленного аэрозоля Т.М. Рыбина, О.Ф. Кардаш, С.И. Сычик Республиканское унитарное предприятие «Научно-практический центр гигиены» e-mail: muchado@bk.ru Широкое распространение профессиональных и производственно- обусловленных заболеваний органов дыхания среди работников, занятых во вредных условиях труда, высокие показатели заболеваемости и инвалидности, указывают на актуальность усовершенствования системы профилактики и раннего выявления данных заболеваний. Воспаление, индуцированное аэрополлютантами (курение, профессиональные факторы), хронической персистирующей инфекцией, играет доминирующую роль в патогенезе профессиональных болезней органов дыхания (хронической обструктивной болезни лѐгких (ХОБЛ), хронического профессионального бронхита, пневмокониозов). Профессиональные заболевания органов дыхания имеют множество клинических фенотипов, их течение трудно поддаѐтся прогнозу. В настоящее время отсутствуют общепринятые маркѐры прогрессирования этих заболеваний, а так же маркѐры ранних, предклинических стадий. Метаболом представляет собой совокупность всех метаболитов, являющихся конечным продуктом обмена веществ в клетке, ткани, органе или организме. Метаболические профили могут дать мгновенный снимок физиологических процессов в клетке. Высокоэффективная жидкостная хроматография в сочетании с масс спектрометрией даѐт возможность количественного анализа и идентификации химических веществ в биологических средах организма, низкомолекулярных метаболических профилей, специфичных для процессов, протекающих в живых клетках. Имеющиеся на сегодняшний день работы показали различие метаболических профилей у пациентов с различными фенотипами ХОБЛ, с различными стадиями ХОБЛ и в зависимости от наличия системных осложнений болезни, а также у здоровых курильщиков и у курильщиков с ХОБЛ. Учитывая вышеизложенное, возможно предположить наличие характерного метаболического профиля у работающих в условиях воздействия промышленного аэрозоля, не имеющих клинических проявлений заболевания, но имеющих признаки воспалительного процесса в бронхолегочной системе. Цель работы – выявить характерные метаболические профили у работников с профессиональными заболеваниями органов дыхания, обусловленными воздействием промышленного аэрозоля; создать научную основу для прогнозирования и профилактики заболеваний дыхательной системы, обусловленных профессиональными вредностями. Для реализации поставленной цели необходимо решение следующих задач: 53  Определение метаболомных маркеров сыворотки крови при бронхолегочной патологии у работников обусловленными воздействием промышленного аэрозоля;  Установление изменения метаболома конденсата выдыхаемого воздуха при бронхолегочной патологии, обусловленной воздействием промышленного аэрозоля;  Разработка и внедрение нового метода ранней диагностики профессиональных и производственно-обусловленных заболеваний органов дыхания, основанного на выявлении метаболомных маркеров ранних, предклинических стадий болезни. Ожидаемые результаты работы. Исследование позволит выявить у работников с профессиональными заболеваниями органов дыхания, обусловленных воздействием промышленного аэрозоля, характерные метаболические профили, в зависимости от стадии заболевания, в том числе на стадии отсутствия клинических проявлений. Выявление характерного для данной категории метаболического профиля может быть использовано для скрининга в коллективах работников пылеопасных производств для выявления ранних стадий профессиональных и производственно - обусловленных заболеваний органов дыхания, их рациональной профилактики и реабилитации. 54 Комплекс для диагностики патологии стоп С.Е. Сергеенко, Татур В.Г., И.П. Смягликов, И.Л. Поболь Физико-технический институт НАН Беларуси e-mail: Sergeenko_SE@tut.by Человеческий организм – очень сложная и вместе с тем совершенная система. В случае любого нарушения функции этой системы немедленный ущерб наносится всему организму. Состояние стоп может указывать на развитие многих сложных патологий организма, и наоборот, развитие патологических изменений в организме отражается на состоянии стоп. Поэтому при проблемах стопы очень важна ее ранняя диагностика. Проблема патологии стопы появляется с начала формирования сводов стопы (в возрасте 7 – 9 лет). На этом этапе необходимо повышение качества и объективности диагностики патологии стоп у детей. Около 42% заболеваний стоп у взрослых связаны с недостаточной диагностикой их в детском возрасте. Патология стопы может прогрессировать в возрасте 14–16 лет (в период активного костного роста). Как правило, в возрасте 16–18 лет патология принимает необратимый характер и существенно ограничивает социальную активность на протяжении всей последующей жизни. Сотрудниками кафедры травматологии, ортопедии и ВПХ Гродненского государственного медицинского университета было проведено обследование воспитанников школ-интернатов Гродненской области. При клиническом ортопедическом обследовании 617 детей у 237 чел. (38,4%) выявлены различные варианты отклонений в строении и развитии стоп. Среди существующих методов диагностики патологии стопы наиболее перспективным методом диагностики патологии стоп в настоящее время является компьютерная барографии, позволяющая выявлять нарушения не только при статической нагрузке, но и оценивать функциональное состояние стоп при движении. Методика с применением компьютерной барографии позволяет существенно оптимизировать процесс диагностики, лечения и ортопедической реабилитации детей с дисфункцией стоп, учитывая биомеханическую структуру развития патологии, что дает возможность осуществлять эффективное лечение на самых ранних стадиях заболевания, до развития выраженных клинических признаков. В Физико-техническом институте Национальной академии наук Беларуси совместно с кафедрой травматологии, ортопедии и ПВХ Гродненского государственного медицинского университета создан и находится на стадии серийного производства современный компьютерный диагностический комплекс «Диапаст» [1]. Комплекс предназначен для диагностики заболеваний опорно-двигательной системы, оценки эффективности и выбора тактики консервативного и оперативного лечения нарушений опорно-двигательного аппарата, выбора и индивидуальной подгонки конструктивных элементов ортопедической коррекции при деформации стоп и позвоночника, диабете, ревматоидных и других заболеваниях суставов нижних конечностей, 55 корректировки осанки и стереотипа ходьбы, оценки функциональности ортопедической коррекции. Основная область применения комплекса «Диапаст» – лечебно- профилактические учреждения, реабилитационные центры, спортивные организации, обувная промышленность. Предполагается также использовать комплекс в отделениях и кабинетах «диабетической стопы», областных эндокринологических диспансерах, ортопедических центрах. Внешний вид комплекса «Диапаст» приведен на рисунке. Тензосистема комплекса выполнена в виде тонких стелек, размещаемых в обуви, по поверхности которых в точках характерных биомеханических нагрузок расположены тензодатчики. Сигналы от тензодатчиков, прямо пропорциональные оказываемому давлению, регистрируются комплексом автономно в реальном масштабе времени. Фотография комплекса «Диапаст» Комплекс имеет встроенные функции самодиагностики своего рабочего состояния и снабжен дисплеем, где отображаются результаты самодиагностики и функции диалога комплекса с пользователем, что позволяет контролировать процесс регистрации и значительно упрощает работу с прибором. Основные технические параметры комплекса «Диапаст» Наименование, единица измерения Значение 1 Напряжение питания, В 3,5 – 6 2 Потребляемая мощность комплекса, ВА, не более 2 3 Время подготовки комплекса к работе, мин, не более 2 56 Окончание таблицы Наименование, единица измерения Значение 4 Диапазон регистрации давления, МПа 0 – 1 5 Предел допускаемой приведенной погрешности, %, не более 10 6 Частота опроса тензосистемы, Гц, не менее 250 7 Цикл регистрации, с 20 Для аналитической обработки зарегистрированных данных о распределении давления под стопой было разработано оригинальное программное обеспечение, которое предназначено для сохранения диагностической информации в виде файлов на дисках компьютера, обработки и представления диагностической информации в форме удобного графического интерфейса пользователя для работы с электронным модулем, визуализации полученных данных, их анализа. Программное обеспечение дает возможность принятия объективного решения о степени патологии, выборе методов ортопедической коррекции, а также получения оптимального профиля и оценки эффективности индивидуальных корректирующих элементов с высокой точностью. Список использованных источников 1. Комплекс для диагностики опорно-двигательной системы человека. Патент РБ №10384. Авт. Сергеенко С.Е., Татур В.Г., Поболь И.Л., Смягликов И.П., Мармыш А.Г., Аносов В.С., Бродко Г.А., Заровская А.В. 57 Фармакологический потенциал представителей семейства Cactaceae Juss Н.В. Акулич, А.В. Сорока Могилевский государственный университет имени А.А. Кулешова e-mail: akulichn@gmail.com Несмотря на все достижения в лечении заболеваний химиопрепаратами, некоторые из последних, к сожалению, имеют негативное влияние на организм. Поэтому вполне оправдан поиск лекарственных растений, которые можно было бы с успехом использовать в пролонгированном лечении, а именно: в амбулаторно-поликлинических условиях, на «межмедикаментозном» реабилитационном этапе и при лечении ряда заболеваний можно ограничиться только фитотерапией. При лечении некоторых заболеваний фитотерапию можно расценивать как поддерживающий метод лечения для предупреждения рецидивов, обострений, для улучшения результатов амбулаторного, стационарного или санаторного лечения. Известно, что виды сем. Cactaceae представляющие наибольший интерес для данного исследования, а именно: Pereskiaaculeata (Plum.) Mill., Pereskiagrandifolia Mill., Сoryphanthapectinata (Engelm.) Britton et Rose. (C. echinus (Engelm.), Hylocereuspolyrhizus Britton et Rose., Eriocereus martini (Lab.) Ricc., Eriocereusquelichii (Speg.) Backeb., Trichocereuspachanoi Britton et Rose, Trichocereusspachianus (Lem.) произрастают в тропическом и субтропическом климате, а в Республике Беларусь – в условиях оранжереи. Преимущество препаратов из лекарственных растений в том, что при их употреблении в организм человека поступает целый комплекс родственных ему биологически активных соединений. Созданные на основе лекарственных растений препараты влияют на организм мягче, чем синтетические, лучше переносятся, значительно реже вызывают побочные аллергические реакции. Учитывая специфику некоторых заболеваний перед учеными стоит задача создания новых лекарственных средств с различными механизмами действия и низкой их токсичностью. При этом, наряду с успехами химической фармакологии, многие растительные объекты представляют собой ценный ресурс для создания новых лекарственных средств. -С другой стороны, искусственные условия, создаваемые в оранжерее для растений сем. Cactaceae являются дополнительными факторам, которые могут изменить физиологию и биохимию объектов исследования. Растения выращивали в оранжерее ГНУ «ЦБСНАНБ», в емкостях 150-500 мл, при температуре 20-25ºС, относительной влажности воздуха 60-90% и при тенении. Почвенный субстрат состоял из смеси верхового торфа и песка в соотношении (1:1), рН 5,7. Частота полива устанавливалась согласно изменению влажности субстрата, которая колебалась между 100-70%. Растительный материал отбирался в весенний период, после выхода растений с зимнего покоя. 58 Для выделения алкалоидов стебли и листья растений высушивали при комнатной температуре, хранили в сухом прохладном месте. Качественный состав алкалоидов исследуемых видов изучали с помощью общепринятых методов и приемов фитохимического анализа. В исследованиях использовался хроматограф Thermo Scientific LTQ ORBITRAP, США с масс-детектором Finnigan DSQ II (Thermo Scientific, США). В качестве матриц в ВЭЖХ использовался оксид кремния (силикагель). В результате проведенного исследования изучен качественный состав алкалоидов представителей сем. Cactaceae на основе хромато-масс- спектрометрического анализа. Определен количественный состав алкалоидов представителей сем. Cactaceae на основе хромато-масс-спектрометрического анализа. На лимфоцитах больных хроническим лимфолейкозом (ХЛЛ) изучен клеточный цикл и экспрессия CD95при аппликации экстракта Pereskia. 59 СЕКЦИЯ «ЭКОЛОГИЯ И ПЕРЕРАБОТКА ОТХОДОВ» Эколого-экономический эффект паразитов рыб на рыбное хозяйство Муза Кирюшина Даугавпилсский университет, Институт систематической биологии e-mail: muza.kirjusina@du.lv Наличие благоприятных условий для устойчивого „зелѐного” развития экосистемы связано с обеспечением эколого-экономической стабильности и является необходимым условием развития современной экономики и общества на любых уровнях. Достижение стабильности системы является обязательной характеристикой для всех объектов мировой экономики, ориентированной на эколого-экономическое хозяйство ноосферного типа и жизнеспособность экономической деятельности, развивающейся на условиях коэволюции экономики с экологией. Рыбное хозяйство является одним из значительных секторов мировой экономики и в регионах, где много водоемов данная отрасль хорошо развита и ведутся все необходимые меры для еѐ поддержки и развития. Приграчные территории Латвии и Беларуси славятся своими естественными водоемами, и на территории стран ведѐтся активное использование ресурсов этих водоѐмов. Рыбное хозяйство это комплекс мероприятий для поддержания аквакультуры как в природной среде, так и в искусственно созданной. Состояние аквакультуры на прямую зависит от качества окружающей среды. Так, например, повышенное содержание органических веществ в воде способствует массовому развитию некоторых видов одноклеточных паразитов на теле рыб. Экономическая эффективность рыбного хозяйства сопряжена с многими факторами и одним из основных является ущерб вызванный паразитами. Рыбных паразитов условно можно разделить на три группы – имеющие эпизоотическое значение, портящие товарный вид рыбы и паразиты опасные человеку. Потери могут быть прямыми или косвенными и зависят от вида паразита, его локализации, интенсивности инвазии и других факторов. Результаты паразитологических исследований дают представление о среде обитания рыбы, о состоянии экосистемы и взаимосвязях между хозяевами – участниками циклов развития паразитов. Для паразитологической диагностики используют различные лабораторные методы. В последнее время в связи с бурным развитием методов молекулярной биологии всѐ чаще их стали применять и в рыбной паразитологии, как для определения видов паразитов, так и для исследования их популяций и генетического разнообразия. Исследования по эволюционным филогенетическим связям системы паразит-хозяин так же важны для того что бы проследить пути заражения и тенденции развития популяций паразитов и 60 его связь с популяциями хозяев. На данном этапе развития высокотехнологичных методов они являются одними из дорогостоящих, но в сочетании с классической рыбной паразитологией дают возможность комплексных анализов на разных уровнях эволюционной экологии. 61 Генетический мониторинг природных популяций: первые результаты и дальнейшие перспективы сотрудничества Латвии и Беларуси Н.Н. Шкутэ 1 , В.Г. Костоусов 2 1 Даугавпилский университет 2 РУП «Институт рыбного хозяйства» РУП "Научно-практический центр Национальной Академии Наук Беларуси по животноводству" e-mail: natalja.skute@du.lv, belniirh@tut.by Генетический мониторинг – представляет собой долговременное слежение за состоянием популяционных генофондов, оценка и прогнозирование их динамики во времени и в пространстве, определение пределов допустимых изменений. Такое прогнозирование возможно лишь на основе концепции нормального состояния или нормального процесса. Нормальный генетический процесс можно определить как такой тип воспроизводства видовых генофондов, при котором соотношение внутри- и межпопуляционной компонент генного разнообразия сохраняется на эволюционно сложившемся оптимальном уровне, специфичном для каждого вида. Это соотношение и должно быть фундаментальной точкой отсчета при генетическом мониторинге популяционных систем, испытывающих антропогенные воздействия. Такой подход дает необходимую точку отсчета и позволяет понять механизмы негативного влияния человеческой деятельности на популяции, виды и целые экосистемы. Изучение соотношения внутри- и межгрупповой наследственной изменчивости в условиях протекания процессов нормального воспроизводства или перед воздействием, дает возможность осуществить генетический мониторинг популяционной системы с учетом структуры ее генофонда Для получения такой информации популяция, должна быть определена в историко-географическом плане, детально описаны особенности распределения субпопуляционной структуры системы, субпопуляционная структура была максимально полно охарактеризована по совокупности заранее отобранных признаков. Помимо равномерного распределения выборок в пространстве (времени), должны быть вовлечены в анализ: а) данные о демографической структуре каждой субпопуляции (пол, возраст, соотношение полов, численность, миграция и др.); б) данные о весе, размерах и пропорциях тела исследуемых особей; в) оценка генотипа особей по возможно большему числу полиморфных генных локусов, включая как системы полиморфизма ДНК (как ядерной, так и неядерной), так и белковых систем. Эта информация позволяет проанализировать распределения полигенных и моногенных признаков, исследовать их сопряженную изменчивость, оценить соотношение компонент генного разнообразия и понять состояние генетического процесса в той или иной популяции, вычленить вклад случайного генетического дрейфа, миграции генов и отбора - порознь или в их взаимодействии. В лаборатории молекулярной биологии и генетики успешно проводится: 62 - генетический мониторинг интродуцированных популяций рыб (например, европейская ряпушка), -генетический мониторинг искусственно воспроизводимых популяций рыб (кумжа, лосось), -генетический мониторинг некоторых природных популяций рыб, -генетический мониторинг охраняемых популяций (амфибий и рептилий), -генетический мониторинг популяций индикаторных водных организмов (моллюски, зоопланктон) -генетический мониторинг популяций инвазивных видов (моллюски) В начале прошлого века ряпушка (Coregonusalbula) была успешно интродуцированна в некоторые латвийские и белорусские водоемы, а продуктивные показатели отдельных популяций ряпушки и корюшки позволяли успешно вести их промышленный лов. Однако в настоящее время в Латвии и Беларуси произошло сокращение численности и уменьшение ареала этих популяций лососеобразных. Проведен анализ популяций латвийской ряпушки по 18 морфологическим признакам, генетический анализ произведен по 10 аллозимных маркерам (20 локусов), по 10 RAPD маркерам (17 локусов), по 6 микросателлитным маркерам (6 локусов). В рамках совместного белорусско-латвийского проекта „Эколого-генетические аспекты сохранения симпатрических популяций лососеобразных гляциореликтов белорусско- латвийского поозерья” начат генетический мониторинг популяций не только европейской ряпушки (Coregonusalbula), но и озерной корюшки (Osmeruseperlanus) белорусско-латвийского поозерья, в институт рыбного хозяйства проведен анализ популяций белорусской ряпушки по 36 морфологическим признакам, в Даугавпилском университете генетический анализ производится по 6 микросателлитным локусам. Кумжа (Salmotrutta L.) и лосось (Salmo salar L.) вместе с другими лососеобразными представляет собой ценный биологический ресурс Латвии и на протяжении многих лет искусственно воспроизводятся. Нами начато исследование динамики соотношения полов, длины тела рыб и веса в ряду поколений искусственно воспроизводимых популяций; сопоставление генетических и биологических параметров в различных популяциях. На основании полиморфизма ДНК (микросателлитные локусы) оценивается перераспределение внутри- и межгрупповой компонента генного разнообразия. Латвия является северной границей ареала таких амфибий как краснобрюхая жерлянка (Bombina bombina L.) и некоторых видов рептилий, которые являются в Латвии охраняемыми видами. Произведен анализ полиморфизма ядерной и митохондриальной ДНК. Убыль гетерозиготности, так и ее чрезмерное нарастание в данных условиях одинаково неблагоприятны для нормального функционирования популяции. Важно отметить, что для генетического анализа охраняемых популяций нами используются недеструктивные методы получения образцов: чешуя, слизь. Многие виды зоопланктона и моллюсков являются индикаторными организмами водной среды и быстро реагируют на различного рода биотические и абиотические воздействия, поэтому крайне важно уловить тренды таких изменений на самых ранних стадиях. 63 Территории Латвии и севера Беларуси охватывают регион Южной Прибалтики, характеризуемый как Поозерье. В озерах на сопредельных территориях обитают нативные популяции, многие из которых развивались в последний геологический период в условиях репродуктивной изоляции Популяции водных организмов испытывают сукцессионное воздействие, связанное с трансформацией озерных и речных экосистем как Латвии и севера Беларуси. Учитывая научный потенциал сторон и исследовательский задел прежних лет, крайне важно начать совместное долговременное слежение за состоянием популяционных генофондов, оценить их динамику во времени и в пространстве, определить пределы допустимых изменений на сопредельных территориях Беларуси и Латвии с целью разработки принципов сохранения и устойчивого функционирования популяций в зависимости от состояния экосистем и колебаний факторов среды. 64 Гидрохимические условия как фактор динамики численности вида на краю ареала В.Г. Костоусов 1 , Т.В. Жукова 2 , Б.В. Адамович 2 , Н.Н. Шкутэ 3 1 РУП «Институт рыбного хозяйства» РУП "Научно-практический центр Национальной Академии Наук Беларуси по животноводству", e-mail: belniirh@tut.by 2 Белорусский государственный университет, e-mail: belaqualab@gmail.com 3.. Даугавпилский университет, e-mail: natalja.skute@du.lv Ихтиофауна водоемов южной Прибалтики, к которой можно отнести озера Белорусского и Латвийского Поозерья, представлена преимущественно комплексом видов с короткой или средней продолжительностью жизни. Как правило, виды рыб с коротким жизненным циклом и структурой популяций из небольшого числа возрастных групп приспособлены к жизни в условиях сильно меняющейся смертности, а характер их динамики направлен на быстрое восстановление стада. Примером подобной цикличности может служить европейская ряпушка, которая как в водоемах Прибалтики, так и в других частях своего ареала, демонстрирует существенные изменения численности стада [1-4]. В числе факторов, вызывающих флюктуации численности, называют разные причины, причем для южных и северных по положению популяций они могут иметь разный характер. Возможными причинами, влияющими на состояние численности ряпушки, принято считать погодные условия в период нереста и выклева личинок, температуру воды в период нереста, инкубации икры и нагула рыб, хищничество относительно икры, ранней молоди и взрослых рыб, эвтрофикацию водоемов и ухудшение условий воспроизводства, несбалансированный промысел. В целом их можно свести в три группы факторов: изменчивость условий воспроизводства и нагула; элиминация от хищничества и вылова; регуляция численности через изменение плодовитости [4-6]. В пределах естественного ареала цикличность флюктуаций имеет разное значение- от 2-3 для озер Фенноскандии, до 4-9 лет на южных границах ареала /1,2.6/. Для Беларуси колебание численности наиболее изучено для оз. Нарочь, для которого установлена 3-4 летняя цикличность в 50-60-е гг. и 3-5 летняя в 80-90-е гг. В качестве генерирующего фактора называются условия становления ледового покрова в период нереста [4]. Вместе с тем, в последние десятилетия возрастает значение фактора, связанного с условиями среды и в период нагула. По Беларуси и прилегающим регионам прибалтийских стран проходит южная граница естественного ареала, а в составе ихтиофаун этих территорий ряпушка является остатком гляциальной фауны, для которой верхний порог температур не превышает 22-25 o С. Исходя из этого зона обитания вида практически ограничивается мощностью металимниона. Длительный прогрев водной массы до пороговых значений способен существенно снижать пищевую активность ряпушки, а 65 формирование газовой стратификации сокращает объем доступных горизонтов воды, комфортных для существования вида. В результате летом могут периодически формироваться условия, вызывающие повышенную смертность отдельных генераций. Подобные случаи более характерны для полимиктических озер со значительной поверхностью водного зеркала и неустойчивым термоклинном. Гибель ряпушки в период летней стагнации чаще случается в маловодные годы (при снижении уровня ниже среднемноголетнего) и для озер Нарочь и Мядельское зафиксирована в 2000, 2010 и 2014гг. Последний случай позволил выявить причины гибели, поскольку сопровождался исследованиями в рамках сезонного мониторинга среды оз. Нарочь. Замор и массовая гибель сеголетков ряпушки в 2014 году была отмечена 14 августа. Эпилимнион (верхний прогреваемый слой) в озере в этот период распространялся до глубины 8м. Критическое снижение концентрации кислорода, в рамках постоянного мониторинга, было зарегистрировано на нижних горизонтах оз. Нарочь уже 11 августа. На малом плесе содержание кислорода по горизонтам 16 и 12 метров составило 0,38 мг/л (3,9 % насыщения) и 1,82 мг/л (19,2 % насыщения) соответственно. На большом плесе в это же время содержание кислорода на глубине 15 метров составило 1,20 мг/л (12,2 % насыщения), на глубине 12 метров – 2,55 мг/л (26,9 % насыщения). Повторное исследование, проведенное 15 августа, т.е. на следующий день после первых фактов гибели рыбы, показало, что ситуация с кислородным режимом еще ухудшилась. Содержание кислорода на глубине 16 метров составило всего 0,32 мг/л (3,3 % насыщения), на глубине 12 метров – 1,52 мг/л (16,3 % насыщения). При этом, как на малом, так и на большом плесе была выражена температурная стратификация и имелась зона термоклина. 11 августа на малом плесе температуры с поверхностного горизонта (0,5 м) до 8 м постепенно снижалась менее чем на 3 0 С – с 24,1 до 21,3 0 С. С 8 до 12 м температура упала на 3,5 0 С – до 18,2. На этот же горизонт (между 8 и 12 м) приходиться и резкое снижение концентрации кислорода – с 6,12 до 0,38 мг/л. Практически такая же ситуация наблюдалась на большом плесе. Перепад температуры за первые 8 м составил только 2 0 С. Скачок температуры между 8 и 12 м оказался даже существенней чем на малом плесе – 5,2 0 С. Падение концентрации кислорода на этом горизонте составило 5,7 мг/л (с 8,2 до 2,55 мг/л). Сильное волнение на озере в периоде 13-14 августа никак не повлияло на температурную и кислородную стратификацию. Температура на верхних горизонтах оз. Нарочь (до 8 м) практически выровнялась (22,2-21,7 0 С), затем к 12 м следовал спад до 18,2 0 С. Сохранился и резкий скачок концентрации кислорода – с 6,68 мг/л на 8 метрах до 1,52 мг/л на 12. Таким образом, формирование условий, когда горизонты комфортных температур перекрывались газовой стратификацией с острым дефицитом растворенного кислорода, практически полностью элиминировали генерацию 2013/2014гг. с последующей депрессией численности формируемого нерестового стада. 66 Список использованных источников 1. Кутузов А.М. Колебания запасов ряпушки и корюшки и прогнозирование их возможных уловов во внутренних водоемах Карелии (на примере Онежского озера)//сб. науч. тр. ГосНИОРХ, 1984, №215.- С.67-75. 2. Leopold M. Мetodika prognozy I oceny polowow ryb o krotkim cyklu zyciowym w jeziorach polskich (na przykladzie sielawy- Coregonus albula (linnaeus) //Hoczniki nauk rolniczych, 1972, T.94-H-4.- S.10-13. 3. Бобырев А.Е. Криксунов Е.А., Мурзов Н.Н.. Данилов М.Б. и др. Состояние запасов и современные тенденции в динамике популяций промысловых рыб Псковско-Чудского водоема // Вопросы ихтиологии, 2013, Т.53, №1.- С.44-56.. 4. Костоусов В.Г. Ряпушка европейская: экология и хозяйственное значение. – Минск, ГП БелНИИрыбпроект, 1999 – 44с. 5. Покровский В.В. основные факторы среды, определяющие численность ряпушки//Тр. совещ. по динамике численности рыб, М., 1961.- С.228-234. 6. Salojarvi K. Why do vendace (Coregonus albula L.) population fluctuate ? //aqua fenn., 1987, V.17, № 1.- P.17-26. 67 Сорбент Пенопурм – инновационный продукт коммерческого назначения В.С. Васильева, С.В. Выдумчик, О.О. Гавриленко, М.А. Ксенофонтов Институт прикладных физических проблем имени А.Н. Севченко Белорусского государственного университета e-mail: lab_dozator@mail.ru Большие объемы передвижения нефти и нефтепродуктов становятся причиной техногенных аварий, приводящих к загрязнению водных артерий. Аварийные разливы часто связаны с труднодоступностью мест загрязнения, вероятностью миграции и увеличения площади загрязнения водоемов, переходу загрязнителя из воды на прибрежные участки почвы, сложностью сбора нефтепродуктов, расплывшихся тонкой пленкой по водной поверхности. Одним из самых эффективных методов уменьшений негативных последствий техногенных воздействий на окружающую среду в результате аварийных разливов нефти и нефтепродуктов является использование специальных сорбционных материалов и изделий из них. В Научно-исследовательском учреждении “Институт прикладных физических проблем им. А.Н. Севченко” Белорусского государственного университета разработан и осуществляется промышленный выпуск сорбционного материала Пенопурм ® (ТУ РБ 100235722.124-2002) и изделий на его основе. Основными преимуществами сорбента Пенопурм ® по сравнению с лучшими зарубежными аналогами являются: гидрофобность (не впитывает воду) и олеофильность (впитывает масла); универсальность (поглощает нефть и нефтепродукты, минеральные и растительные масла, растворители и т.д.); сорбционная емкость по легким фракциям нефтепродуктов более 70 кг/кг; плавучесть, не тонет в сатурированном (полностью насыщенном) состоянии; сверхскоростная сорбция (70 % поглощения - 15-20 минут); низкая плотность (8-15 кг/м 3 ); нетоксичность для человека, флоры и фауны; эффективность для очистки промышленных стоков, удаления нефти из отстойников на водоочистительных станциях; имеет неограниченный срок хранения. Эффективность сорбента Пенопурм  обусловлена особенностями физико- химического строения полимерной матрицы полиуретанов, состоящей из полимерных блоков различной химической природы, в которых содержатся гибкие сегменты полиэфира и жесткие ароматические уретановые участки, а также большое количество полярных групп. Наличие открытых пор в пенопласте обеспечивает доступ сорбируемого вещества внутрь сорбента, что приводит к извлечению сорбата не только за счет адсорбции (поглощения поверхностью), но и в результате абсорбции (поглощения всем объемом пенополимера). По-видимому, пенополиуретаны сорбируют, растворяя поглощенные вещества в своих мембранах, причем почти вся полимерная матрица пенопласта, принимает участие в сорбции. Многообразие функциональных групп полимерной матрицы обуславливает возникновение 68 межмолекулярных ван-дер-ваальсовых и водородных связей, различающихся между собой природой и величиной энергии взаимодействия. Технология получения сорбента Пенопурм  ограничена жесткими временными рамками процессов смешения и подачи в формообразующие устройства жидких композиций и необходимостью поддержания высокой точности их соотношения, количества и температуры. Обеспечение вышеуказанных параметров, необходимых для получения сорбента с заданными свойствами, предъявляет особые требования к смесительно- дозирующему и формующему оборудованию. В работе представлен автоматизированный комплекс оборудования для производства изделий из сорбента Пенопурм  (рисунок 1). В состав комплекса входят: смесительно-дозирующая установка высокого давления (1), формы для получения сорбента в виде блоков (2), установка для резки блоков на пластины (3), установка для продольной и поперечной резки пластин на крошку(4). 1 2 3 4 Рисунок 1. - Состав комплекса оборудования для производства сорбента Пенопурм Технологический процесс получения сорбента Пенопурм  осуществляют путем тщательного смешения в течение нескольких секунд смесительно- дозирующей установкой двух реакционноспособных жидких композиций (одна из которых представляет собой смесь компонентов на основе полиэфиров со специальными добавками, вторая – на основе изоцианатов) и последующей подачей активированной смеси в форму. Сразу после смешения компонентов полиуретановая композиция в течение короткого времени вспенивается и отверждается, образуя в форме полужесткий (полуэластичный) пенополимер. Полученное изделие выдерживают в форме в течение 20 минут, извлекают и направляют на установку для резки блоков на пластины заданных размеров. В случае необходимости пластины направляются на установку для производства крошки. Изделия из сорбента Пенопурм ® выпускаются в виде пластин, крошки, пластин в сетке, крошки в сетке, бонов-сорбентов со сменным поглощающим блоком и т.д., при этом каждое изделие эффективно при определенных условиях эксплуатации (рисунок 2). 69 Рисунок 2 – Сорбционный материал Пенопурм®: куб и пластина; крошка; пластина в сетке. Пластины эффективны при извлечении жидких нефтепродуктов с поверхности воды и грунта. Технология использования этих изделий следующая: пластины извлекают из упаковки, покрывают ими загрязненную нефтепродуктами водную поверхность и после очистки насыщенный нефтепродуктами сорбент собирают подручными средствами. Крошка из сорбента Пенопурм ® , помещенная в сетчатые мешки, хорошо очищает локальные и сточные воды от углеводородов при использовании в очистных сооружениях промышленных предприятий. Технология использования следующая: крошку в мешках помещают в кассеты, уплотняют, и погружают в рабочую зону очистных сооружений. Сетчатый мешок позволяет легко извлечь насыщенную нефтепродуктами крошку из кассет. Разработанные технология и специализированное оборудование готовы для осуществления промышленного производства различных изделий из сорбента Пенопурм ® и широкого внедрения их в локальных очистных сооружениях, отстойниках и для ликвидации разливов нефтепродуктов и очистки твердых поверхностей. 70 «Лигносорб» – новый эффективный природный сорбент для нефти и нефтепродуктов Д.Д. Гриншпан 1 , Н.Г. Цыганкова 1 , Т.Н. Невар 1 , Т.А. Савицкая 1 , Г.М. Телышева 2 , А.С. Аршаница 2 , Т.Н. Дижбите 2 1 Учреждение Белорусского государственного университета «Научно- исследовательский институт физико-химических проблем» 2 Латвийский государственный институт химии древесины Аварийные разливы нефти и нефтепродуктов на территории Республики Беларусь и Латвии неизбежны, так как этот вид сырья и топлива в огромных количествах ввозится для внутренних нужд наших государств. Нефтяное загрязнение отличается от других антропогенных воздействий тем, что оно создает «залповую» нагрузку на среду, выводя ее из устойчивого состояния. Это требует безотлагательных и быстрых мер по ликвидации нефтяных разливов на воде и суше. Однако загрязнение окружающей среды нефтепродуктами происходит не только в результате аварийных разливов нефти и нефтепродуктов, а, в основном, в безаварийных ситуациях. Основными источниками нефтезагрязнений являются остатки моторных, дизельных, авиационных, индустриальных, трансмиссионных, трансформаторных, компрессионных масел, потерявших свои потребительские свойства; нефтеотходы после мойки подвижных железнодорожных составов и оборудования; кислый гудрон, шламы нефтеловушек, нефтеотделительных установок, шлам очистки трубопроводов и емкостей (бочек, контейнеров, цистерн, гудронаторов) от нефти. В настоящее время одним из наиболее перспективных решений проблемы удаления разлившихся нефти и продуктов ее переработки является использование сорбционных технологий, основанных на применении специальных материалов – сорбентов. В настоящее время в мире производится более 200 сорбентов, качество которых определяется, главным образом, их емкостью по отношению к нефти, плавучестью после сорбции, возможностью последующей регенерации или утилизации сорбента. Все сорбенты по принципу их действия можно условно разделить на две группы. Сорбенты первой группы быстро тонут с поглощенной нефтью, только на некоторое время скрывая загрязнение, так как нефть снова всплывает (хотя уже и в меньших объемах). Ко второй группе относятся высокоемкие сорбенты, главным образом, синтетические, обладающие сверхвысокой плавучестью в нефтенасыщенном состоянии. Производятся синтетические сорбенты в виде гранул, пластин, рулонных материалов из вспененных полиэтилена, полиуретана, фенолформальдегидных смол и других полимеров. Они отличаются друг от друга сорбционной емкостью, гидрофобностью, способностью удерживать нефтепродукт, а объединяет их, к сожалению, только один существенный недостаток – трудность утилизации. В рамках двухстороннего Договора о сотрудничестве между Беларусью и Латвией «Новое решение очистки поверхностных вод от нефтепродуктов» 71 создан новый порошкообразный нефтесорбент «Лигносорб». (ТУ ВY 100050710.122–2009 Сорбент лигниновый «Лигносорб»). Сырьем для производства «Лигносорба» являются многомиллионные отвалы лигнина Речицкого и Бобруйского гидролизных заводов. Имеющийся в Латвийском институте химии древесины парк современной аппаратуры позволил нам всесторонне охарактеризовать физико-химические свойства как исходных лигнинов, так и разрабатываемых специализированных сорбентов, и на этой основе совместно оптимизировать процесс их получения. Гидрофобизованный лигнин «Лигносорб» представляет порошок темно- коричневого цвета с насыпной плотностью не более 350 кг/м 3 . Диаметр частиц сорбента находится в диапазоне 0,25-0,8 мм. Удельная поверхность сорбента, определенная по адсорбции азоту (БЭТ) составляет 3-20 м 2 /г. Суммарный объем пор колеблется от 4 до 7 м 3 /г. Нефтепоглотительная способность «Лигносорба» составляет от 100 до 500 % . Нами было изучено влияние на нефтеемкость гидрофобизованного лигнина вида нефтепродукта, температуры, фракционного состава и влажности лигнина. Установлено, что в зависимости от вида нефтепродукта нефтепоглотительная емкость нефракционированного сорбента изменяется в небольшом диапазоне значений: от 1,6 до 2,1 г нефтепродукта/г сорбента (таблица). Наиболее высокие значения по сорбции были зафиксированы у фракционированных образцов с размерами частиц от 0,25 до 0,4 мм. Повышение влажности сорбента до нефтеемкость образца. Сорбционные характеристики «Лигносорба» в зависимости от фракционного состава Фракция лигнина, мм Содержа- ние в исходном, % Влаж- ность, % Насыпная плотность, кг/м3 Нефтепоглотительная емкость, г нефтепродукта/г сорбента Бензин Дизельное топливо Печное топливо Мазут М-100 Исход- ный - 5,2 240 1,6 1,8 1,9 2,1 0,4 – 0,8 30,5 4,0 260 1,9 2,4 2,4 2,3 0,25 – 0,4 23,5 4,4 270 2,1 2,2 2,2 2,5 < 0,25 44,2 4,4 290 1,6 1,7 2,0 1,9 Одной из важнейших характеристик сорбентов для сбора разлившихся нефти и нефтепродуктов является их плавучесть, т.е. время удерживания в нефтенасыщенном состоянии на поверхности воды. «Лигносорб» превращает нефть и нефтепродукты в монолитный твердый плавающий более пяти суток композит, который механически может быть собран с поверхности воды и утилизирован сжиганием как твердое композитное топливо. По теплоте сгорания (32-38 МДж/кг) такое топливо не только не уступает, но и превосходит известные виды твердых топлив – бурый уголь, каменный уголь, антрацит (10-26,8 МДж/кг). Топливо можно использовать как в виде твердой гранулированной массы, так и в виде топливных пеллет и брикетов, поскольку лигнин в 72 нефтенасыщенном состоянии прочно удерживает нефтепродукт, что позволяет осуществить его прессование. Полученные результаты позволили предложить лигниновый сорбент «Лигносорб» не только для сбора нефтепродуктов с поверхности воды и поверхностей различной природы (пласмассовых, металлических), но и для утилизации нефтепродуктов, потерявших свои потребительские свойства, в новый вид твердого композитного топлива. В термическом и кузнечном цехах РУП «МТЗ» в процессе термической обработки деталей тракторов ежегодно образуются жидкие маслосодержащие отходы в количестве до 50 тонн. Поиск путей утилизации маслосодержащих отходов, отличных от вывоза их на полигон, позволил сформулировать новое решение этой проблемы, а именно: разработать технологический процесс по превращению жидких маслосодержащих отходов в твердый вид топлива с использованием гидрофобизованного лигнина «Лигносорб». Введение в состав гидролизного лигнина отходов индустриальных масел кузнечного и термического цехов позволил увеличить теплоту его сгорания в среднем на 10 МДж/кг, которая составила 26 МДж/кг, а низкое содержание серы в полученных образцах указывает на их экологичность и пригодность для сжигания в твердотопливный печах и котельных установках. Производство нового вида топлива на основе экологически опасных отходов представляет «зеленый» путь решения проблемы защиты окружающей среды от лигнина и нефте- и маслосодержащих отходов. В продолжении этих работ в настоящее время выполняется новый проект «Разработка технологии и оборудования для опытно-промышленного производства композиционного твердого топлива из отходов нефтепродуктов и гидролизного лигнина» по научно-технической Программе Союзного государства «Разработка инновационных технологий и техники для производства конкурентоспособных композиционных материалов, матриц и армирующих элементов на 2012-2016 годы», шифр «Компомат». 73 Компьютерное моделирование лесных пожаров В.Б. Таранчук, Д.В. Баровик Белорусский государственный университет e-mail: taranchuk@bsu.by, barovikd@gmail.com Введение. Из множества природных и антропогенных факторов негативного влияния на состояние и динамику лесных экосистем доминирующими являются пожары, которые наносят значительный материальный и экологический ущерб. Для обоснованных, успешных действий по предупреждению, ликвидации лесных пожаров требуется разработка соответствующих компьютерных моделей и программных средств, их включение в состав систем поддержки принятия решений по предотвращению чрезвычайных ситуаций в лесах и окрестностях. Отметим полученные в Белорусском государственном университете и Институте математики НАН Б основные результаты создания компьютерных моделей лесных пожаров. При этом, как в ряде научных публикаций ([1, 2]), примем следующую классификацию моделей лесных пожаров: теоретические (математические), эмпирические (статистические), полуэмпирические. Теоретические модели базируются на законах газовой динамики, горения, тепломассопереноса и других фундаментальных законах физики и химии; записываются, как правило, в виде системы дифференциальных уравнений в частных производных. Верификация таких моделей весьма затруднительна, однако только они описывают развитие лесного пожара с учетом общих и территориальных факторов, текущего состояния окружающей среды и позволяют отвечать на весьма широкий круг вопросов. Развитие традиционных моделей этой категории, предложенный численный метод решения соответствующих краевых задач для моделирования верховых и низовых пожаров можно проследить по статьям [3 - 6], результаты моделирования обсуждаются в частности в [7, 8, 5]. В эмпирических (статистических) моделях систематизируются данные по скорости распространения лесного пожара при изменении выбранного количества контролируемых параметров, определяются коэффициенты корреляции для каждой независимой переменной. При таком подходе не изучается механизм явления; полученные соотношения, строго говоря, не могут быть распространены за пределы применимости использованных статистических данных, а в рамках их делается прогноз с определенной вероятностью. С вопросами развития и примерами применения таких моделей можно ознакомиться в [9, 10]. В полуэмпирических моделях для определения характеристик распространения пожара привлекаются общие законы (сохранения энергии, массы и количества движения), которые записываются в виде упрощенных зависимостей, а соответствующие коэффициенты подбираются путем обобщения экспериментальной информации. Полуэмпирические модели адекватны в ситуациях, похожих на те, при которых были собраны опытные 74 данные. Такие модели значительно проще в верификации по сравнению с теоретическими. По сравнению с эмпирическими (статистическими) полуэмпирические модели более адекватны. Развитие и обобщение традиционных моделей такого типа предложено в [9, 11]. Программные реализации предлагаемых компьютерных моделей перечисленных выше типов, технические аспекты их разработки и возможности изложены в 12[12 - 15]. Заключение. Обсуждаются итоги и результаты работ по созданию и применению компьютерных моделей лесных пожаров. Список использованной литературы 1. Mathematical models and calculation systems for the study of wildland fire behaviour / E. Pastor [et al] // Progress in Energy and Combustion Science. - 2003. - Vol. 29. - P. 139-153. 2. Баровик, Д.В. Состояние проблемы и результаты компьютерного прогнозирования распространения лесных пожаров / Д.В. Баровик, В.Б. Таранчук // Вестник БГУ. Серия 1, Физика, Математика, Информатика. - 2011. - № 3. - С. 78-84. 3. Баровик, Д.В. Об особенностях адаптации математических моделей вершинных верховых лесных пожаров / Д.В. Баровик, В.Б. Таранчук // Вестник БГУ. Серия 1, Физика, Математика, Информатика. - 2010. - № 1. - С. 138-143. 4. Barovik, D.V. Mathematical modelling of running crown forest fires / D.V. Barovik, V.B. Taranchuk // Mathematical Modelling and Analysis. - 2010. - Vol. 15, N 2. - P. 161-174. 5. Баровик, Д.В К обоснованию математических моделей низовых лесных пожаров / Д.В. Баровик, В.И. Корзюк, В.Б. Таранчук // Тр. Ин-та матем. - 2013. - 21:1, - С. 3-14. 6. Barovik, D.V. Crown Forest Fire Mathematical Model Realization in Wolfram Mathematica / D.V. Barovik, V.B. Taranchuk // Computer Algebra Systems in Teaching and Research. Vol. Mathematical Modeling in Physics, Civil Engineering, Economics and Finance: Wydawnictwo Collegium Mazowia. - Siedlce, Poland, 2011. - P. 5-15. 7. Баровик, Д.В. Численная реализация математической модели верховых лесных пожаров / Д.В. Баровик, В.Б. Таранчук // Весцi БДПУ. Серия 3, Физика, Математика, Информатика. - 2010. - № 2. - С. 40-44. 8. Barovik, D.V. Results of Crown Forest Fires Mathematical Modelling / D.V. Barovik, V.B. Taranchuk // Computer Algebra Systems in Teaching and Research. Vol. Mathematical Modeling in Physics, Civil Engineering, Economics and Finance: Wydawnictwo Collegium Mazowia. - Siedlce, Poland, 2011. - P. 16-22. 9. Баровик, Д.В Адаптация модели Ротермела для реализации в программном комплексе прогноза распространения лесных пожаров / Д.В. Баровик, В.Б. Таранчук // Научный интернет журнал Технологии техносферной безопасности. - 2011. - № 6 (40). - 8 с. - Режим доступа: http://ipb.mos.ru/ttb/2011-6. 10. Баровик, Д.В. Алгоритмические основы построения компьютерной 75 модели прогноза распространения лесных пожаров / Д.В. Баровик, В.Б. Таранчук // Вестник ПГУ. Серия C. Фундаментальные науки. - 2011. - № 12. - С. 51-56. 11. Баровик, Д.В О развитии методики Ротермела и реализации двумерной компьютерной модели прогноза распространения лесных пожаров / Д.В. Баровик, В.Б. Таранчук // ВЕСHIК Вiцебскага дзяржаўнага ўнiверсiтэта. - 2011. - № 6(66). - С. 5-11. 12. Баровик, Д.В. Программный комплекс оперативного моделирования распространения лесных пожаров / Д.В. Баровик, Д.А. Горбацевич, В.Б. Таранчук // Информатизация образования – 2010: педагогические аспекты создания информационно-образовательной среды: материалы Междунар. науч. конф., Минск, 27-30 окт. 2010 г. / Белорус. гос. ун-т. - Минск, 2010. - С. 54-58. 13. Баровик, Д.В Методические и алгоритмические основы программного комплекса «Расчет и визуализация динамики лесного пожара» / Д.В. Баровик, В.И. Корзюк, В.Б. Таранчук // Чрезвычайные ситуации: предупреждение и ликвидация. - 2011 г. - № 2 (30). - С. 22-33. 14. Баровик, Д.В. Основы разработки и возможности программного комплекса "Расчет и визуализация динамики лесного пожара" / Д.В. Баровик, В.И. Корзюк, В.Б. Таранчук // Научное обеспечение защиты от чрезвычайных ситуаций : основные результаты выполнения государственной научно- технической программы "Чрезвычайные ситуации" (2005-2010гг.): сб. науч. трудов / Министерство по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь; [редколлегия: Г.Ф. Ласута (научный редактор) и др.]. - Минск, 2012. - С. 114- 129. 15. Научно-техническая продукция. Белорусский государственный университет. Интегрированный программный комплекс расчета и визуализации динамики лесного пожара. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.product.bsu.by/katalog/informacionnie-tehnologii. - Дата доступа: 24.10.2014. 76 О возможностях сотрудничества Беларуси и Латвии в области производства топлива из лесосечных отходов А.В. Вавилов, д-р техн. наук, профессор 1 Э.Б. Переславцев, канд. техн. наук., ст. науч. сотр. 2 1 Белорусский национальный технический университет 2 ООО «Промбрикет» Невостребованность в энергетике таких видов ресурсов, как лесосечные отходы объясняется отсутствием эффективных технологий (оборудования) переработки их в измельченку (опилки) с параметрами для получения брикетов или пеллет. Попытка использовать щепу из лесосечных отходов в топках привело к отрицанию энергоустановками из-за технических сложностей, нарушения режима работы топки , и как следствие, снижения КПД при сжигании. Существующие промышленные установки по измельчению щепы при производстве пеллет или брикета используют ударный принцип измельчения, но на влажной (более 30%) щепе этот принцип совершенно не оправдан. Если стремиться измельчить влажную щепу, то необходимо создавать установки, использующие принцип резания. Это первый путь в предлагаемом нами проекте. Второй путь - это создание сушильного агрегата, эффективно осуществляющего сушку влажной щепы. Для измельчения уже сухой щепы успешно применяются существующие установки ударного типа. По первому пути при совместном участии БНТУ и инжиниринговой компании «Промбрикет» был выполнен эскизный проект измельчителя влажной щепы, использующий механизм резания. По второму пути был также выполнен эскизный проект и идет работа по рабочему проектированию опытного образца сушильного агрегата. За основу взят показавший эффективную работу трѐхходовой сушильный агрегат, разработки ООО «Промбрикет». Эти работы ведутся на инициативной основе. Для завершения работ по этим двум направлениям необходимо принята организационных решений и формирования инвестиционного проекта. 77 Производство энергии из отходов сельского хозяйства: состояние и перспективы развития отрасли в Республике Беларусь А.Е. Бернацкий Центр системного анализа и стратегических исследований НАН Беларуси e-mail: a.byarnacki@gmail.com Интенсивное развитие сельского хозяйства в Республике Беларусь связано с большим объемом образующихся отходов. Основная часть из них – отходы жизнедеятельности животных, использованный подстилочный материал, пожнивные остатки и др. – имеют органический состав и могут быть переработаны с применением анаэробных технологий. Актуальность использования отходов сельского хозяйства обусловлена следующими факторами: Энергетические:получаемый при сбраживании биомассы биогаз пригоден для сжигания в энергетических установках и получения электрической и тепловой энергии. Это позволяет экономить топливо на других энергоустановках. Экологические:сбраживание биомассы приводит к значительному сокращению выбросов загрязняющих веществ и парниковых газов в атмосферный воздух, способствует ее дезодорации, снижению содержания в ней возбудителей вирусных и инфекционных заболеваний. Агротехнические:сбраживание биомассы положительно сказывается на ее удобрительной способности, значительно сокращаетсодержание семян сорных растений, что приводит к снижению нормы вносимых гербицидов. В Республике Беларусь действует ряд государственных программ, направленных на поддержку сельскохозяйственной отрасли. Их реализация способствует значительному росту численности основных видов сельскохозяйственных животных и птицы, а также количества мест их содержания (животноводческие комплексы, птицефабрики и т.д.).Так на начало 2013 года поголовье крупного рогатого скота в сельскохозяйственных организациях составило 4191 тыс. голов, свиней – 3319 тыс. голов, птицы – 36, 3 млн [1]. Энергетический потенциал отходов, образующихся в процессе их жизнедеятельности оценивается в 1,7 – 2,6 млн т у.т. Вместе с отходами животноводства в биогазовых технологиях могут использоваться пожнивные остатки, листостебельная часть кукурузы, отходы зерноочистки и другие виды биомассы, обеспечивающие более высокий выход биогаза и положительно влияющие на показатели функционирования биогазовых установок. Использование значительного энергетического потенциала биогазовых технологий в Беларуси только начинается. На сегодняшний день в Республике Беларусь функционирует 9 биогазовых установок, использующих в качестве сырья отходы сельского хозяйства и пищевой промышленности. Их общая мощность составляет более 12 МВт. Это биогазовые комплексы на племптицезаводе "Белорусский", в селекционно-гибридном центре "Западный", на Гомельской птицефабрике, в СПК "Агрокомбинат "Снов", "Лань-Несвиж" и 78 др. Самый большой биогазовый комплекс расположен в д. Мышковичи, СПК «Рассвет», Могилевская обл. Электрическая мощность ее составляет 4,8 МВт с максимальным объемом выработки электроэнергии - 40,3 млнкВт·ч/год. Развитие сектора биоэнергетики в Беларуси стало возможно благодаря предоставляемой государственной поддержке. Основными нормативными актами, способствующими развитию биоэнергетики в Республике Беларусь [2, 3], закреплены следующие льготы и преференции для производителей энергии из биогаза:  гарантированное подключение установок к государственным энергетическим сетям;  получение сертификата о подтверждении происхождения энергии;  приобретение государственными энергоснабжающими организациями всей произведенной энергии, а также ее оплату по стимулирующим тарифам;  защита от недобросовестной конкуренции, в том числе со стороны юридических лиц, занимающих доминирующее положение в сфере производства энергии;  освобождение от налога на добавленную стоимость при ввозе на территорию Республики Беларусь оборудования, используемого для преобразования биомассы в энергию;  освобождение от земельного налога земельных участков, занятых объектами биоэнергетики, а также земельные участки, предоставленные на период их строительства. Кроме того, на деятельность инвесторов, реализующих проекты на территории малых и средних городов и сельской местности,распространяются декреты Президента № 6 от 7 мая 2012 г. и № 10 от 6 августа 2009 г., которые освобождают предприятия от: уплаты налога на прибыль в течение 7 лет с момента регистрации бизнеса; уплаты налога на недвижимость, государственных пошлин за выдачу специальных разрешений, отчислений в инновационные фонды, иных налогов и сборов и др.; Тем не менее, создание за последние годы действующей системы государственной поддержки не позволило достигнуть поставленных целей в области биоэнергетики. Государственными программами в области биоэнергетики запланировано внедрение 2015 году 52 установок, работающих на отходах сельского хозяйства. Из них реализовано на данный момент лишь 7. Распространение биогазовых технологий столкнулось в Беларуси с рядом проблем экономического и технологического характера. В этой связи можно сформулировать ряд предложений, реализация которых будет способствовать развитию биогазовой отрасли в Беларуси: 1. Необходимо разработать предсказуемую и прозрачную систему господдержки для привлечения инвестиций из различных источников. 2. Следует совершенствовать систему стимулов для производителей энергии из биогаза через дифференциацию зеленых тарифов в зависимости от мощности установок и используемого сырья. Следует законодательно 79 закрепить неизменность действующих тарифов на момент ввода установки в эксплуатацию, что гарантирует инвестору возврат вложенных средств и получение прибыли. 3. Ликвидировать административные барьеры, которые значительно замедляют и усложняют реализацию проектов(при отведении земли, поставках и таможенном оформлении оборудования, подключении к энергетическим сетям и получении сертификата происхождения энергии). 4. Сдерживающим фактором развития биоэнергетики является отсутствие профессиональных кадров, компетентных как на этапе планирования и реализации биогазовых проектов, так и при функционировании и обслуживании установок. Список использованных источников 1. Сельское хозяйство Республики Беларусь (Статистический сборник) // Национальный статистический комитет Республики Беларусь, 2014 г. 2. Закон Республики Беларусь «О возобновляемых источниках энергии» от 27 декабря 2010 г. № 204-З. 3. Налоговый кодекс Республики Беларусь (Особенная часть)от 29.12.2009 № 71-З // "Национальный реестр правовых актов Республики Беларусь", 07.01.2010, N 4, 2/1623. 80 Использование осадков сточных вод гальванических производств при получении керамических декоративных изделий И.А. Левицкий, О.В. Кичкайло Белорусский государственный технологический университет e-mail: kichkailo@belstu.by Проблема утилизации осадков, образующихся в процессе очистки промышленных стоков гальванических производств, приобретает особую актуальность. В настоящее время использованием и обезвреживанием гальванических отходов занимается незначительная часть предприятий и в большинстве случаев основная масса отходов хранится на заводских территориях в металлических контейнерах, герметичных емкостях, отстойниках, шламонакопителях, реже – на объектах размещения за пределами предприятий. При этом не только возникает реальная угроза загрязнения окружающей среды, но и теряются компоненты, позволяющие экономить традиционные виды сырья. Перспективным направлением утилизации гальванических осадков можно считать их введение в обжиговые керамические технологии. При обжиге имеющиеся в отходах оксиды тяжелых металлов надежно связываются в химические соединения с их полной консервацией в кристаллической и стекловидной фазах. В настоящей работе представлены результаты исследования по возможности получения керамических декоративных изделий с использованием кальцийжелезофосфорсодержащих осадков сточных гальванических производств РУП «Белорусский металлургический завод» (БМЗ) и ЗАО «Атлант» (Атлант), а также отходы с высоким содержанием оксидов железа РУП «Минский тракторный завод» (МТЗ). Для получения образцов использовалась глина месторождения «Гайдуковка» и один из рассмотренных выше осадков, содержание которого варьировали от 3 до 18 мас. % с шагом 3 мас. %. Опытные образцы изготавливались по технологии пластического формования с шликерной подготовкой массы и последующим обжигом в электрической печи в температурном интервале (900–1000)10 о С. При изучении декоративно-эстетических и физико-химических характеристик синтезированных изделий установлено, что при введении осадков Атлант, БМЗ и МТЗ в указанном количестве водопоглощение образцов составляет 16,0–31,1 %, пористость – 26,2–27,2 %, плотность – 896–1769 кг/м 3 , усадка – 4,2– 8,0 %, механическая прочность при изгибе – 3,3–9,7 МПа, ТКЛР – (6,2–7,4)·10 –6 К –1 , цвет изделий – от светло-оранжевого до темно-коричневого. Разработанные керамические массы для художественной керамики прошли апробацию в условиях ОАО «Белхудожкерамика». В результате проведенных производственных испытаний установлено, что при введении в составы масс промышленных отходов Атлант, БМЗ и МТЗ обеспечивается формирование бездефектного глазурного и акрилового покрытий. Глазурованные образцы 81 составов с содержанием отходов до 6 мас. % характеризуются водопоглощением 15,8–17,2 %, что соответствует требованиям СТБ 841–2003 для художественных декоративных изделий. Водопоглощение глазурованных образцов с максимальным количеством осадков находится в интервале 21,5–24,7 %. При декорировании образцов акриловой краской их водопоглощение составляет 21,6–29,1 %. Это позволяет рекомендовать указанные составы для изготовления скульптур и лепных изделий декоративного назначения. Таким образом, испытания показали реальную возможность использования гальванических осадков сточных вод, образующихся на РУП «Минский тракторный завод», РУП «Белорусский металлургический завод» и ЗАО «Атлант», в составах сырьевых композиций для получения керамических художественных изделий. Кроме этого, применение в качестве компонента массы указанных добавок позволяет решать проблемы ресурсосбережения и утилизации промышленных отходов. 82 СЕКЦИЯ «РЕСУРСО- И ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ» Возобновляемая энергетика в Беларуси: становление и проблемы развития В.И. Русан, д-р. техн. наук, профессор Белорусский государственный аграрный технический университет e-mail: makat653@mail.ru Возобновляемая энергия признана важной составляющей энергетики в XXI веке, а ее эффективное использование является одним из направлений устойчивого энергообеспечения различных государств в мире. Быстрое развитие экономики в мире, внедрение новых, иногда чрезмерно энергоемких технологий в обеспечении жизнедеятельности населения влечет за собой значительный рост энергопотребления. По данным исследовательских центров, к 2030 году энергопотребление в мире может возрасти примерно на 40 %. Именно поэтому одной из ключевых задач является поиск и внедрение источников энергии, которые ранее не использовались или использовались недостаточно масштабно. В 2009 году организовано международное агентство по возобновляемой энергетике (IRENA) для координации работ в этой области. Основное преимущество возобновляемых источников энергии (ВИЭ) – неисчерпаемость и экологическая чистота. Эти качества и послужили основанием бурного развития возобновляемой энергетики за рубежом и весьма оптимистических прогнозов их развития в ближайшем будущем. Экономический потенциал ВИЭ в мире в настоящее время оценивается в 200 млрд. т.у.т. в год, что в 2 раза превышает годовой объем добычи всех видов ископаемого топлива. В нашей республике в 2010 г.принят Закон «О возобновляемых источниках энергии», обязательный для выполнения всеми учреждениями. Разработана и утверждена в 2011 г. Национальная программа развития местных и возобновляемых энергоисточников на 2011-2015 годы. Новой концепцией энергетической безопасности Республики Беларусь на период до 2020 г. предусматривается использование нетрадиционных и возобновляемых источников энергии в нарастающих масштабах. С учетом природных, географических и метеорологических условий республики предпочтение отдается малым гидроэлектростанциям, ветроэнергетическим и биоэнергетическим установкам, установкам для сжигания отходов растениеводства и бытовых отходов, фотоэлектрическим установкам и гелиоводонагревателям, тепловым насосам. Возобновляемая энергетика может стать основой региональных и локальных систем энергоснабжения. ВИЭ используются с целью экономии истощаемых традиционных энергоресурсов, защиты окружающей среды и улучшения условий жизни населения, особенно в сельской местности. Это 83 обусловлено особенностями электроснабжения и специфическими условиями эксплуатации электрооборудования в сельском хозяйстве. ВИЭ могут быть использованы для целей электро- и теплоснабжения с.-х. объектов, сушки сельскохозяйственной продукции и механического привода технологических процессов с.-х. производства и др. Наиболее эффективно использование ВИЭ при комплексном их применении, в т.ч. с установками на углеводородном топливе. Проведенные исследования показали, что потенциал возобновляемой энергетики в республике велик и составляет 12-20 млн. т.у.т. Для устойчивого и надежного энергообеспечения потребителей от ВИЭ наиболее эффективным представляется их комбинированное использование, в т.ч. с комплексным применением различных типов аккумуляторов электрической и тепловой энергии. Для решения этих проблем необходимо использовать соответствующие системы для энергоснабжения различных объектов, как например, жилой дом, автономные объекты в регионах, отдельные населенные пункты и т.п. Комплексный подход к использованию ВИЭ и аккумуляторов энергии обеспечивает наиболее полное использование ресурсов энергетических установок в альтернативной энергетике. Важная роль в развитии возобновляемой энергетики в Беларуси отводится созданной в 2009 году ассоциации «Возобновляемая энергетика», главным предметом деятельности которой является формирование экономической, социальной и научно-технической политики по использованию ВИЭ в различных областях экономики страны. В результате проведенной работы по использованию ВИЭ в 2013 г в республике эксплуатировались 232 установки общей установленной мощностью около 240 МВт. На основе их использования достигнута выработка электрической энергии 5% и тепловой энергии 10% от общего производства. Опыт эксплуатации объектов возобновляемой энергетики показывает, что использование ВИЭ является перспективным направлением энергообеспечения потребителей. В связи с расширением использования ВИЭ возникла проблема подготовки специалистов в области возобновляемой энергетики и энергосбережения. На первом этапе ее можно проводить в рамках повышения квалификации, а на втором - путем открытия специальности по возобновляемой энергетике для получения второго высшего образования. Для подготовки научных кадров высшей квалификации в БГАТУ в 2009 г. открыта аспирантура по специальности 05.14.08 «Энергоустановки на основе возобновляемых видов энергии», проводится работа по открытию магистратуры по данной специальности. Решением ВАК Республики Беларусь в 2011 году в новом Совете Д 05.3101 при БГАТУ открыта дополнительная научная специальность 05.14.08 «Энергоустановки на основе возобновляемых видов энергии». В университете функционирует научная школа по приоритетному направлению использования ВИЭ в АПК. 84 Создается также демонстрационная зона по возобновляемой энергетике. На базе БГАТУ в п. Боровляны установлены ВЭУ мощностью 7,5 кВт, фотоэлектрические установки, плоский и вакуумный гелиоколлекторы, тепловой насос и другое оборудование. Для дальнейшего эффективного развития ВИЭ в республике представляется необходимым решение ряда следующих проблем. 1. Необходимо разработать комплексную государственную программу, которая объединит в единый процесс нормативное обеспечение, проектирование, изготовление оборудования и его внедрение в производство. 2. Требуется реальная поддержка государства и инвесторов в разработке высоких наукоемких технологий по тематике ВИЭ на основе отечественного и зарубежного научного и производственного потенциала. 3. Одной из первостепенных задач является разработка единой нормативно-правовой базы в странах СНГ и ЕС. 4. Необходимо больше внимания уделить практической реализации наукоемких технологий использования ВИЭ. 5. Следует обеспечить дальнейшее развитие возобновляемой энергетики на основе взаимовыгодного государственного и частного партнерства. 85 Магнитные и фотолюминесцентные свойства твердых растворов со структурой перовскита La1-xPrxInO3 (0,001 ≤ x ≤ 0,003) и La1-xNdxInO3 (0,007 ≤ x ≤ 0,05) Л.А. Башкиров 1 , Е.К. Юхно 1 , Н.А. Миронова-Ульмане 2 , А.Г. Шараковский 2 , П.П. Першукевич 3 , Л.С. Лобановский 4 , С.В. Труханов 4 1 Белорусский государственный технологический университет, Минск 2 Институт физики твердого тела Латвийского университета, Рига 3 Институт физики им. Б.И. Степанова НАН Беларуси, Минск 4 Научно-практический центр НАН Беларуси по материаловедению, Минск В последнее десятилетие значительно повысился интерес к исследованию оптических свойств люминофоров на основе LaInO3, LaGaO3, легированных ионами редкоземельных элементов Pr 3+ , Sm 3+ , Eu 3+ , Tb 3+ , излучающих свет в видимой области и перспективных для использования в светодиодах белого света. В настоящей презентации приводятся основные научные результаты, полученные при выполнении совместного проекта «ГКНТ-Латвия» «Синтез и исследование фотолюминесцентных и магнитных свойств твердых растворов на основе индата лантана со структурой перовскита, легированного ионами- активаторами Pr 3+ , Nd 3+ , Sm 3+ , как фотолюминофоров для изготовления светодиодов белого света». Исполнители: Белорусский государственный технологический университет и Институт физики твердого тела Латвийского университета. Сроки выполнения проекта: с 14.05.2014 г. по 31.03.2016 г. В работе твердофазным методом проведен синтез твердых растворов La1- xPrxInO3 (x = 0,001; 0,002; 0,003), La0,998Pr0,002In1-уCryO3, La0,998Pr0,002In1-уMnyO3 (у = 0,002; 0,003), La1-xNdxInO3 (x = 0,007; 0,02; 0,05), La0,95Nd0,05In0,995Cr0,005O3, La0,95Nd0,05In0,995Mn0,005O3. Для этих твердых растворов в Институте физики им. Б.И. Степанова НАН Беларуси получены при 300 К спектры возбуждения люминесценции и фотолюминесценции. Намагниченность при температурах 5 и 300 К в полях до 14 Тл (140 кЭ) и магнитную восприимчивость в интервале температур 6 – 300 К в магнитном поле 0,86 Тл (8,6 кЭ) полученных твердых растворов измеряли вибрационным методом на универсальной высокополевой измерительной системе (Cryogenic Ltd, London, 4IS) ГО «НПЦ НАН Беларуси по материаловедению». Рентгеновские дифрактограммы были получены на дифрактометре D8 ADVANCE Bruker AXS (Германия) с использованием CuKα–излучения. Анализ рентгеновских дифрактограмм полученных твердых растворов индатов на основе диамагнитного индата LaInO3, легированного парамагнитными ионами Pr 3+ , Nd 3+ , Cr 3+ , Mn 3+ , показал, что они были однофазными и имели кристаллическую структуру орторомбически искаженного перовскита. На рисунке 1 приведены температурные и полевые зависимости магнитных свойств образцов La0,998Pr0,002In1-yCryO3 (y = 0; 0,002; 0,003). Ввиду того, что при повышении температуры парамагнитная составляющая 86 магнитной восприимчивости уменьшается, а диамагнитная оставляющая от температуры не зависит, то при температурах выше 70 – 120 К магнитная восприимчивость исследованных твердых растворов на основе LaInO3 становится отрицательной (рисунок 1а). При температуре 300 К их намагниченность отрицательного знака увеличивается линейно с ростом величины напряженности магнитного поля вплоть до 14 Тл (рис. 1в). При температуре 5 К увеличение напряженности магнитного поля приводит к нелинейному росту намагниченности положительного знака и в магнитных полях выше 6 Тл она постепенно приближается к насыщению (рис. 1б). Результирующие магнитные моменты ионов Pr 3+ , Cr 3+ для твердых растворов La0,998Pr0,002In1-yCryO3 (y = 0; 0,002; 0,003), рассчитанные по их намагниченности при температуре 5 К в поле 10 Тл, равны соответственно 2,37 μв, 2,07 μв, 2,18 μв, что значительно меньше теоретических значений эффективных магнитных моментов ионов Pr 3+ (3,58 μв), Cr 3+ (3,87 μв). у = 0 (1); 0,002 (2); 0,003 (3) Рисунок 1. – Магнитные свойства твердых растворов La0,998Pr0,002In1-уCryO3 (а - температурная зависимость молярной магнитной восприимчивости, б, в – полевые зависимости молярной намагниченности при 5 К и 300 К) На рисунке 2 приведены спектры фотолюминесценции при длине волны возбуждающего излучения 440 нм твердых растворов La1-xPrxInO3 (x = 0,001; 0,002; 0,003), La0,998Pr0,002In1-yCryO3 (y = 0; 0,002; 0,003). На рисунке 2а видно, что увеличение содержания ионов Pr 3+ в твердых растворах La1-xPrxInO3 от х = 0,001 до х = 0,003 приводит к постепенному увеличению интенсивности всех полос фотолюминесценции, максимумы которых хорошо совпадают с литературными данными. Анализ рисунка 2б показывает, что частичное замещение диамагнитных ионов In 3+ в матрице La0,998Pr0,002InO3 парамагнитными ионами Cr 3+ с образованием твердых растворов La0,998Pr0,002In1- yCryO3 (y = 0,002; 0,003) приводит к уменьшению интенсивности полос фотолюминесценции при λ = 440 – 510 нм, 610 – 660 нм и увеличению интенсивности полос фотолюминесценции при λmax = 740 нм. Кроме этого, на спектрах фотолюминесценции твердых растворов La0,998Pr0,002In1-yCryO3 присутствует широкая полоса фотолюминесценции (λmax = 825 нм), 87 интенсивность которой при увеличении у от 0,002 до 0,003 увеличивается, и она, вероятно, обусловлена ионами Cr 3+ . а) х = 0,001 (1); 0,002 (2); 0,003 (3) б) у = 0 (1); 0,002 (2); 0,003 (3) Рисунок 2. – Спектры фотолюминесценции образцов La1-хPrхInO3 (а) и La0,998Pr0,002In1-уCryO3 (б) при λвозб. = 440 нм Подобные температурные и полевые зависимости магнитных свойств, а также спектры возбуждения фотолюминесценции и спектры фотолюминесценции получены и для твердых растворов на основе LaInO3, легированных ионами Nd 3+ , Cr 3+ , Mn 3+ . 88 Плазменно-дуговая наплавка металлургических покрытий И.П. Смягликов Физико-технический институт НАН Беларуси e-mail: ips.imaf@gmail.com Применение плазменных покрытий позволяет значительно расширить производственные возможности вследствие получения высококачественных поверхностей и значительного снижения потребления металлов. Плазменные технологии получили широкое распространение для деталей трибомеханических систем, предъявляющих особые требования к однородности покрытия и его прочности сцепления с основой. Одним из путей улучшения параметров когезии и адгезии покрытий является повышение температуры в зоне контакта распыляемых частиц с поверхностью изделия. При этом степень нагрева частиц зависит от параметров плазмы в зоне плазменного устройства, в которую вводится распыляемый порошок. В работах [1, 2] была показана принципиальная возможность формирования однородных металлургических покрытий с применением короткой аргоновой дуги при локализованном вводе металлических порошков в приэлектродные области разряда. Для разработки технологии потребовалось решить следующие задачи: определить параметры плазмы; измерить скорость и размер частиц в плазменном потоке; найти плотность теплового потока из плазмы к частице; определить структуру и свойства синтезируемых покрытий; установить оптимальные составы металлических порошков. Были проведены комплексные исследования нагрева и ускорения металлических частиц в плазме короткой аргоновой дуги атмосферного давления. Методами оптической эмиссионной спектроскопии определены поля температур и концентраций электронов в плазме. Установлено, что при моделировании процесса нанесения покрытий температуру плазмы и плотность электронов можно принимать равными 15000 К и 210 17 см -3 , соответственно При движении в плазме вследствие интенсивного разрушения частицы окружены излучающими паровыми оболочками, поэтому выделить их собственное излучение оказывается невозможным. Для определения размеров и скоростей частиц разработан метод, основанный на регистрации их дифракционных изображений, возникающих при затенении лазерного пучка. Измерение функций распределения размеров и скорости частиц на различных расстояниях от катода показало, что частица движется в потоке плазмы с ускорением 2800 м/с 2 в течение времени ~ 2 мс. Вследствие испарения до половины массы исходных металлических частиц переходит в паровую фазу, способствуя формированию плотных однородных покрытий. Из баланса тепловых потоков на поверхности частицы с учетом данных по ее разрушению в плазме определена плотность теплового потока из плазмы, которая в рассматриваемых условиях превышает 410 8 Вт/м 2 . Расчеты плотности теплового потока к металлической частице для различных режимов 89 ее обтекания плазмой дают сравнимые с экспериментальными данными результаты. Полученные результаты позволили сформулировать научные основания технологии формирования металлургических покрытий различного функционального назначения: – для повышения тепловой эффективности процесса частицы порошковых материалов нагреваются катодной плазменной струей короткой дуги до образования жидких капель; – значительная часть массы металлических частиц в плазме дугового канала переходит в паровую фазу, что способствует формированию металлургических покрытий; – зоной транспортировки частиц является ламинарный поток плазмы, что предотвращает их окисление. Оборудование для формирования металлургических покрытий включает плазмотрон с системой поджига дуги, источник питания, порошковый питатель, блок управления, а также манипулятор, обеспечивающий возвратно- поступательное перемещения плазмотрона и вращение обрабатываемой детали–электрода. Подача порошка осуществлялась кольцевым потоком в высокотемпературную область дуги на выходе из плазменного сопла плазмотрона. При этом напыляемые частицы вводились в ламинарный плазменный поток короткой аргоновой дуги атмосферного давления, чем обеспечивались оптимальные условия для их нагрева. Для наплавки антифрикционных покрытий использовались порошки на основе оловянной или оловянно-свинцовой бронзы. Показано, что покрытие имеет структуру, характерную для литого материала. Дефекты типа трещин и раковин отсутствуют полностью. Пористость покрытия не превышает 0.5%, если принимать во внимание все поры размером более 1 мкм. Размер пор находится в диапазоне 3–10 мкм. Зона термического влияния дуговой плазмы на подложку составляет ~ 100 мкм. Переходный слой деталь–покрытие представляет собой литую бронзу с вкраплениями зерен железа размером около 10 мкм. Коэффициент трения скольжения покрытия составляет 0.05–02. Для формирования износостойких покрытий используются самофлюсующиеся порошки системы железо–никель–хром–углерод. В качестве армирующей добавки использовалась фуллерен-содержащая углеродная сажа [3] в количестве от 0.1% до нескольких процентов по массе. Сажа состоит из аморфных углеродных частиц размером 20–50 нм и фуллеренов в количестве до 15%. Покрытия системы никель–хром–углерод обладают высокой твердостью (50-53 HRC) износостойкостью, коррозионной и эрозионной стойкостью при повышенных температурах. Пористость покрытий не превышает 0.5%. Степень отклонения плотности покрытий от плотности литого материала не превышает 12%. Более высокой твердостью (до 68 HRC) обладают покрытия, сформированные из порошкового сплава на основе железа с высоким содержанием углерода. Такие покрытия проявляют наибольшую устойчивость 90 к износу трением, однако значительно менее устойчивы к ударным нагрузкам. Ярко выраженный недостаток этих порошков – склонность к окислению при напылении – полностью устраняется при использовании предлагаемого метода формирования покрытий. Наилучшими характеристиками обладают покрытия системы железо– никель–хром–углерод. Добавление никеля приводит к увеличению вязкости и пластичности сплава, однако твердость покрытия снижается (до 55–58 HRC). Применение нанодисперсной углеродной сажи в качестве армирующей добавки приводит к увеличению твердости и износостойкости результирующих композиционных покрытий при одновременном снижении вероятности возникновения трещин в наплавленных слоях. Износостойкость покрытий в 2-3 раза выше, чем закаленной углеродистой стали. На примере износостойких и антифрикционных композиционных покрытий были определены оптимальные режимы скоростной плазменной наплавки, при которых отсутствуют термические напряжения, приводящие к трещинообразованию, и обеспечивается наиболее высокие плотность и прочность сцепления покрытий с поверхностью стали. Разработанный способ формирования износостойких покрытий был апробирован при изготовлении подшипников скольжения, ножей кормоуборочных комбайнов, а также при изготовлении и восстановлении вырубных штампов и пуансонов. Список использованных источников 1. Шиманович В.Д., Смягликов И.П., Золотовский А.И. Получение покрытий из порошковых материалов с применением короткой аргоновой дуги. 1. Экспериментальное изучение нагрева макрочастиц в плазме // ИФЖ, 75, № 6 (2002) 8-13. 2. Shimanovich V.D., Smyaglikov I.P., Zolotovsky A.I. An effect of near- cathode region plasma of an argon arc on metal particles // Progress in Plasma Processing of Materials. Ed. P. Fauchais. New York: Begell House (2003) 257–262. 3. Гасенкова И.В., Смягликов И.П., Чубаренко В.А., Шиманович В.Д. Исследование фуллереносодержащих материалов // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. № 9 (2002) 64–68. 91 Оптические сенсоры дождя на основе нанопористого оксида алюминия И.А. Врублевский, К.В. Чернякова Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники e-mail: vrublevsky@bsuir.edu.by В настоящее время разработаны и широко применяются оптические сенсоры атмосферных осадков. Сенсоры дождя состоят из инфракрасного (ИК) излучателя и фотоприемника. В качестве чувствительного элемента используется стекло, поверхность которого изменяет пути преломления ИК-лучей при попадании капель воды. Преимущества оптических датчиков: 1) возможность их дистанционного использования для контроля количества выпадающих осадков; 2) организация наблюдений в режиме реального времени; 3) оперативность получения и обработки данных результатов измерений. Однако относительно высокая стоимость светодиодных излучателей и приемников в ИК-области, а также необходимость использования специальных программ для обработки измерений ограничивает их широкое применение. Одним из путей снижения стоимости сенсоров дождя может быть переход на светодиоды, излучающие в видимом диапазоне спектра, и использование пористых материалов, изменяющих свою прозрачность при попадании на их поверхность капель воды. В этом случае появляется возможность создания недорогих портативных сенсоров дождя, имеющих высокую чувствительность и гарантирующих точность измерений. Благодаря большой удельной поверхности и высокой сорбционной емкости перспективным материалом для изготовления высокочувствительных сенсоров дождя является нанопористый оксид алюминия. Разработанный прототип сенсора дождя содержит три основных элемента: светодиод, излучающий свет в видимом диапазоне длин волн, фотодиод и активный элемент (пластину нанопористого оксида алюминия). Сенсор реагирует не на количество воды, попавшей на сенсор, а на свет, проходящий через активный элемент. Принцип работы следующий: излучение от светодиода падает на активный элемент, при этом часть света отражается от его поверхности. Фотодиод регистрирует отраженный свет и выдает сигнал. Сначала записывают сигнал сухого (чистая поверхность), а затем влажного (загрязненная поверхность) сенсора, данные сохраняются. Величина светового потока, отраженного поверхностью нанопористого оксида алюминия, зависит от количества воды, попавшей на пластину: чем больше воды, тем меньше отражение, на это изменение и реагирует система. Разработанные оптические сенсоры дождя с нанопористым оксидом алюминия и светодиодом, испускающим свет в видимом диапазоне длин волн, могут найти применение в автоматических метеостанциях, различных 92 автономных системах, используемых в сельском и лесном хозяйствах, а также использованы для решения следующих задач: – прогнозирования и предупреждения природных катаклизмов; – обеспечения безопасности движения на дорогах; – автономного управления стеклоочистителями, стеклоподъемниками и устройствами, закрывающими люк в крыше автомобиля; – для управления работой оросительных систем; – для управления работой автоматических устройств в энергоэффективных жилищах. 93 Технология создания экономнолегированных композиционных материалов Ю.С.Ушеренко 1 , Е.И.Марукович 2 1 Филиал БНТУ "Институт повышения квалификации и переподготовки кадров по новым направлениям развития техники, технологии и экономики" 2 ГНУ «Институт технологии металлов Национальной академии наук Беларуси» e-mail : osher_yu@mail.ru Сложившаяся экономическая ситуация требует создания и применения материалов с повышенным комплексом физико-механических свойств. Однако широко применяемые технологии либо не в состоянии обеспечить нужный уровень свойств(легирование, модификация), либо их применение оказывается дорогостоящим и энергозатратным (традиционная порошковая металлургия и композиционные материалы). Предлагаемая технология создания композиционных материалов из литых заготовок основана на использовании «эффекта сверхглубокого проникания». Это обеспечивает формирование упрочняющего каркаса по всему объему обрабатываемых заготовок на глубины от 50 до 180 мм ( в зависимости от материала заготовки). Рисунок 1. – Схема композита : 1- каналы вдоль оси введения частиц, 2 – каналы поперек оси введения, 3 – матрица. Использование взрывного ускорителя для разгона порошковой струи, проникающей в объем заготовки, обеспечивает низкую себестоимость обработки. Для крупносерийного производства возможно использование взрывных камер. В последующем обработанные заготовки могут подвергаться необходимой механической и термической обработке. 1 2 3 94 Рисунок 2. – Структура сплава А7, обработанной в режиме СГП Применение данной технологии позволяет насыщать заготовку по объему материалом метаемой порошковой композиции, что дает возможность варьировать состав получаемого композита. Вводимая порошковая композиция локализуется в формируемых узких канальных зонах, в которых происходит образование волокон каркаса. Последующее применение термической обработки позволяет завершиться процессам диффузии, что приводит к росту и развитию каркасных волокон (рост износостойкости в 3 раза). Данный вид обработки применим как для горнорежущих (резцы), так и металлорежущих изделий (сверла). Актуально его применение в электротехнике (изменение электрического сопротивление в 2 раза во взаимноперпендикулярных направлениях), а так же для создания фильтров (изменение локальной коррозионной стойкости до 45%). 95 Ресурсосберегающие технологии скоростного горячего выдавливания биметаллического инструмента д-р техн. наук, профессор И.В. Качанов, В.В. Власов, С.А. Ленкевич, А.А. Рубченя Белорусский национальный технический университет e-mail: vlasov881988@gmail.com В настоящее время в Республике Беларусь острой проблемой является развитие инструментального производства отечественных машиностроительных предприятий в существующих экономических условиях. Отсутствие внедренных современных, наукоемких технологий и специализированного оборудования в сфере инструментального производства приводит к снижению качества выпускаемой технологической оснастки и инструмента и, как следствие, потере конкурентоспособности основной продукции валообразующих предприятий - автомобилей, тракторов, холодильников, станков и пр. Анализ существующих в настоящее время способов и технологий, изготовления инструмента показывает, что они являются неэкономичными, т.к. характеризуется низким коэффициентом использования дорогостоящих инструментальных сталей и значительными припусками на механическую обработку. Несмотря на известные успехи в разработке и создании новых сталей и сплавов, стойкость инструмента остается относительно невысокой. В этой связи использование скоростных процессов объемного формоизменения, особенно в части изготовления биметаллического инструмента, следует отнести к перспективным направлениям современной металлообработки. Технология основана на новых принципах изготовления биметаллического инструмента, заключающаяся в том, что заготовка изготавливается составной с основой из конструкционной стали 40Х до (90%), а ее рабочая часть из высоколегированной стали. Рабочая и основная части составной заготовки собирались по прессовой посадке путем операции дорнирования (внедрение цилиндрической рабочей части с конической вершиной в глухое цилиндрическое отверстие с коническим дном, выполненное в основной части). Геометрические размеры и форма рабочей и основной частей заготовок были установлены на основе теоретических, компьютерных и экспериментальных исследований. После нагрева составной заготовки до температуры штамповки осуществлялось скоростное горячее выдавливание биметаллического инструмента с формированием соединения разнородных сталей. Конструкция штампа для скоростного горячего выдавливания позволяет мгновенно извлекать готовую поковку и осуществлять высокотемпературную термомеханическую обработку, которая обеспечивает комплекс повышенных физико-механических свойств и увеличивает срок эксплуатации инструмента, снизив количество поломок при высоких степенях нагружения. 96 Конкурентными преимуществами разработанной технологии являются следующие параметры: - с целью экономии высоколегированных сталей инструмент изготавливается биметаллическим, с основой из конструкционной низколегированной стали 40Х и рабочей частью из высоколегированных сталей 5ХНМ, 5Х3В3МФС, Х12МФ, Р6М5 с их экономией достигающей 90%; - инструмент, полученный по новой технологии скоростного горячего выдавливания в режиме высокотемпературной термомеханической обработки, характеризуется повышением ударной вязкости на 40-50%, технологической прочности на 23-27%, сопротивления абразивному износу на 25-40%, что приводит в результате к повышению его стойкости в 1,5-2,5 раза. - скоростное воздействие в режиме ВТМО на составную заготовку позволяет изготовить инструмент с относительно вязкой сердцевиной (45- 52HRC) и с мелкозернистым (балл зерна 12-14) упрочненным поверхностным слоем, насыщенным мелкодисперсными карбидами (63 – 70 HRC) за счет локализации деформации на рабочей части. Существенным инновационным решением в разработанных техпроцессах является формирование сварного соединения разнородных сталей на основе диффузионного переноса легирующих элементов в зоне соединения, что обеспечивает высокое качество и прочность соединения. Повышение технологической прочности до 27% объясняется действием остаточных растягивающих напряжений, обеспечивающих повышение сопротивления выдавленного инструмента сжимающим нагрузкам, а увеличение ударной вязкости у биметаллических образцов обусловлено наличием у них плотной волокнистой структуры в рабочей и основных частях включая сварное соединение, а также формированием мелкозернистой микроструктуры в результате скоростной пластической деформации. Использование данной технологии возможно при изготовлении резцов строительно-дорожных и горных машин, на предприятия машиностроения, автомобилестроения, тракторостроения, судостроения и др. Экономия дорогостоящих высоколегированных инструментальных штамповых сталей до 90%. Технические характеристики деталей в 1,5-2 раза превосходят уровень используемых в серийном производстве деталей и соответствуют лучшим зарубежным аналогам. Эксплуатационная стойкость деталей увеличена в 2 раза. Рисунок 1. – Биметаллический инструмент изготовленный методом СГВ 97 При создании новой технологии была разработана технология компьютерного моделирования для установления совместного пластического течения двух металлов в программе DEFORM-3D позволяющая до получения экспериментальных образцов установить картину пластического течения с целью прогнозирования оптимальной геометрии составной заготовки требуемой детали. Данная методика была подтверждена при изготовлении опытных образцов представленных на рисунке 1. Дальнейшая работа направлена на разработку технологии получения дорожных резцов. Были получены сравнительные модели из пластилина (рисунок 2а), компьютерная модель (рисунок 2б) и подобрана оптимальная геометрическая форма заготовки (рисунок 2в) Технология получения инструмента скоростным горячим выдавливанием с формирование биметаллического соединения позволяет экономить дорогостоящие высоколегированные инструментальные стали. Повысить прочностные, стойкостные характеристики деталей в 1,5-2 раза превосходят в сравнении с применяемыми традиционными способами изготовления. Применение методики компьютерного моделирования позволяет сократить ресурсы и трудозатраты при разработке новых технологий. Рисунок 2. - Внешний вид образцов после деформации пластилиновой заготовки и компьютерной модели 98 Высокостойкий абразивный инструмент повышенной пористости из электрокорунда М.П. Купреев, Е.Н. Леонович Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины e-mail: kupreev@gsu.by Для обработки фасонных поверхностей деталей из труднообрабатываемых материалов все большее применение находят высокопористые абразивные круги на керамической связке с повышенными номерами структуры. Повышение номера структуры, которое сопровождается уменьшением объемного содержания абразивного зерна в шлифовальном круге, оказывает благоприятное влияние на термодинамическую напряженность процесса шлифования. Это позволяет повысить производительность и качество обработки деталей. Высокая пористость способствует лучшему подводу охлаждающей жидкости в зону шлифования и отводу отработанного шлама. Известные на мировом рынке абразивного инструмента зарубежные фирмы такие, как, например, Rappold Winterthur (Австрия-Швейцария), Tyrolit (Австрия), Norton (США-Франция), Carborundum (Германия) и др. предлагают высокопористые шлифовальные круги высокого качества с номерами структуры до 22 и выше. Рабочая скорость этих кругов достигает 75 м/с. Инструментом этого класса, например, оснащаются все профилешлифовальные и зубошлифовальные станки известных станкостроительных фирм. Многие востребованные в машиностроении позиции высокопористого инструмента, например, круги прямого или фасонного профиля со структурами 12...16 и выше в странах СНГ до недавнего времени не производились из-за отсутствия технологии их изготовления. По этой причине белорусские предприятия, на которых используются современные высокопроизводительные шлифовальные станки, вынуждены приобретать для их оснащения высокотехнологичный абразивный инструмент за рубежом. В этой связи проблема создания и применения нового отечественного высокопористого абразивного инструмента, который бы по эффективности не уступал, а по возможности превосходил бы зарубежные аналоги, является актуальной как с экономической точки зрения, так и с целью обеспечения технологической безопасности белорусских машиностроительных предприятий. Целью исследований является разработка энергосберегающей технологии изготовления высокоэффективного абразивного инструмента повышенной пористости с максимальным использованием сырья, производимого в РБ. Существующие технологии изготовления высокопористых шлифовальных кругов с повышенной структурностью основаны на добавлении в абразивную массу специального порообразующего наполнителя, который, как правило, ухудшает экологию их производства. В качестве порообразующих наполнителей в разное время использовали: пробковую крошку, древесные опилки, крошку мрамора, бурый уголь, торф, солому, гипс, синтетический кокс, сланец, древесный уголь, отходы производства пластмассовых изделий и др. В 99 процессе изготовления инструмента все вышеописанные порообразователи выявили те или иные недостатки. Одним из наиболее экологически безопасных порообразователей является крупа манная. С ее использованием на ОАО «Волжский абразивный завод» совместно с Волжским институтом строительства и технологий велись работы по освоению производства высокопористых шлифовальных кругов для глубинного шлифования. Например, по этой технологии изготавливались высокопористые круги типо - размера 1 500x20x203 из электрокорунда белого со структурой 10 и с твердо - стью ВМ...М. По мнению разработчиков технологии при использовании манной крупы улучшается внешний вид электрокорундовых кругов (устраня- ется брак-мушка) с сохранением физико-механических и эксплуатационных показателей. Высокопористые шлифовальные круги прошли лабораторные и производственные испытания на операциях глубинного шлифования турбин- ных лопаток из жаропрочных сплавов. В процессе исследований выявлено следующее: абразивная масса обладает высокой технологичностью, визуально порообразователь равномерно распределился по приготовленной объему массы, а по прочности сырца масса с манной крупой превосходит прочность массы с аналогичной характеристикой, но изготовленной с применением молотых фруктовых косточек. Однако в процессе естественной сушки на всех заформованных шлифовальных кругах типоразмера 1500x125x305 образовались трещины, а круги типоразмера 1350x32x127 сильно деформировались при обжиге. По всей видимости, эта технология требует дальнейшей доработки. Нами исследовано влияние размеров частиц манки и ее содержания в формовочной массе на поровую структуру, прочностные и режущие свойства шлифовальных кругов из белого электрокорунда. Изучен процесс выгорания манки и оптимизированы режимы обжига изделий. Изготовлены экспериментальные образцы высокопористых шлифовальных кругов из белого электрокорунда на легкоплавкой керамической связке и проведены их испытания в условиях производства. Круги спрессованы при усилии 13800 Н (давление прессования - 190 кг/см 2 ). Режим спекания кругов в электропечи: - подъем температуры до 1050 °С со скоростью 60 град/ч, - выдержка при температуре 1050 °С в течение 40 мин, -охлаждение с печью до 200 °С. В таблице 1 приведены результаты проведенных на ОАО "МТЗ" сравнительных производственных испытаний стойкости экспериментальных высокопористых шлифовальных кругов на легкоплавкой керамической связке при обработке шестерни 70-240753 (сталь 20ХНР, HRC 45 min, отверстие Ø32,94 мм, Lрез. - 30 мм, внутришлифовальный станок модели 3К227В инв. № 463209). 100 Таблица 1. – Результаты испытаний № опы та Изготовитель шлифо- вальных кругов Параметры шлифовального круга № шлифо- вального круга Количество обработанных деталей, шт 1 ГГУ имени Ф. Скорины 1 32х32х10 25А 40 CM1 8К 35м/с 1-2 А 1 2 48 52 1 32х32х10 25А 40 CM1 8К 35м/с 1-2 А Круг пропитан в растворе бакелита 3 14 2 ГГУ имени Ф. Скорины 1 32х32х10 25А 40 C1 8 К 35м/с 1-2 1 2 55 32 1 32х32х10 25А 40 C1 8 К 35м/с 1-2 Круг пропитан в растворе бакелита 3 84 3 ГГУ имени Ф. Скорины 1 32х32х10 25А 40 СТ1 8 К 35м/с 1-2 А 1 2 50 36 1 32х32х10 25А 40 СТ1 8 К 35м/с 1-2 А Круг пропитан в растворе бакелита 3 134 4 Волжский абразивный завод 1 32х32х10 25А 40 С 8 К 35м/с 1-2 А 4 круга 10 (средняя стойкость) 5 ЧУП "АЗИД" 1 32х32х10 25А 40 С 8 К 35м/с 1-2 А 5 кругов 15 (средняя стойкость) 6 ООО "Техномир" - Челябинск 1 32х32х10 25А 40 С 8 К 35м/с 1-2 А 1 17 Результаты производственных испытаний показали, что изготовленный по разработанной технологии абразивный инструмент повышенной пористости отличается высокой режущей способностью и по стойкости в 3...13 раз превышает инструмент, производимый в РБ и России по традиционной технологии. 101 CHECK-ASSISTANT MODULE – модуль-ассистент по эксплуатации синхронного генератора Денис Мороз, Гунтис Кольчс Резекненская высшая школа e-mail: Deniss.Morozs@inbox.lv, guntismaster@gmail.com Принцип работы синхронного генератора основан на возбуждении напряжения в обмотках статора путем создания магнитного поля, появляющегося в результате вращения намагниченного ротора, при этом синхронные генераторы позволяют изменять напряжения на выходе обмоток статора путем регулирования величины тока, что и позволяет данным решениям спокойно выдерживать кратковременные трехкратные перегрузки. Синхронные генераторы, в силу своих конструкционных особенностей, способны легко выдерживать кратковременные пиковые возрастания потребляемой мощности, вплоть до трехкратной перегрузки, что делает их особенно актуальными для питания мощных электрических приборов, требующих максимального стартового тока (помимо этого максимально стабильные характеристики питания позволяют обеспечивать электроснабжения любых критических нагрузок, в том числе и сложного электронного оборудования, особенно чувствительного к качеству и надежности внешнего питания). Следует отметить, что одним из негативных конструктивных особенностей практически любого обычного генератора является наличие щеточного узла, через который на обмотки ротора передается ток возбуждения, потому как щетки требуют периодической очистки и замены, так как со временем они изнашиваются. Модуль, минимально влияет на цену, но в тоже самое время значительно оправдывает возложенные обязательства работать дольше и лучше, модуль - ассистент может стать ключевым решением между производителем и потребителем, так как сможет повлиять на рейтинг и имидж компаний и потребитель сможет получить качественный продукт. Обмотки постоянно нагреваются, что приводит к необходимости их воздушного охлаждения, в результате чего снижается степень защиты генератора от влаги, пыли и других загрязнений. Помимо слежения за состоянием щеток, модуль может следить и ликвидировать упомянутые проблемные стороны. „CHECK-ASSISTANT MODULE” модуль можно использовать также в решении таких проблем как: искрение щетки; коммутатор или контактное кольцо имеют не круглое сечение, изоляция пластин недостаточно глубокая или выступает сильная вибрация; недостаточное давление на щетку, неправильно выбраны щетки, угольные щетки неправильно пришлифованы; люфт щетки в держателе слишком большой, неравномерное распределение тока, отдельные угольные щетки перегружены; расстояние между болтами не соответствует норме; давление на щетку слишком большое или маленькое; 102 повреждение в обмотке якоря; неверная позиция щеточной траверсы; неправильно установлено коммутирующее поле; механизм перегружен; коммутатор или контактное кольцо загрязнено; нарушено соединение между пластинами и обмоткой. Результат „ CHECK-ASSISTANT MODULE ” – модуль-ассистент по эксплуатации синхронного генератора может стать дополнительным шагом к созданию генератора будущего, модуль мог бы дополнить уже проверенное долгие годы используемое инженерное решение в быту, и в промышленности, да и всех других отраслях хозяйства, а также мотивировала бы стремление разработки новых автономных источников энергоснабжения. Список использованных источников 1. http://www.diagnostica-em.narod.ru/shetki.pdf 2. http://electrono.ru/elektricheskie-mashiny/sinxronnyj-generator 3. http://vunivere.ru/work10971 4. http://www.technar.ru/information/help/37882/ 5. http://www.allgen.ru/press/articles/show/62 6. Jānis Dirba, Kārlis Ketners -„Electric machinery” (RTU Izdevniecība, 2009) 428 page 103 Полимерные композиты, модифицированные наноструктурным углеродом: оптимизация электромагнитных и механических свойств П.П. Кужир 1 , О.Г. Поддубская 1 , А.О. Плющ 1 , Н.И. Волынец 1 , С.А. Максименко 1 , J. Macutkevic 2 , I. Kranauskaite 2 , J. Banys 2 , Е. Иванов 3 , Р. Котсилкова 3 , A. Celzard 4 , V. Fierro 4 , Я. Зицанс 5 , Т. Иванова 5 , Р. Мерий Мери 5 , И. Бочков 5 , A. Cataldo 6 , F. Micciulla 6 , S. Bellucci 6 , Ph. Lambin 7 1 Институт ядерных проблем БГУ, Минск, Беларусь 2 Кафедра радиофизики Вильнюсского университета, Вильнюс, Литва 3 Открытая лаборатория экспериментальной механики, Институт механики, Болгарская академия наук, София, Болгария 4 IJL – UMR Université de Lorraine – CNRS 7198, ENSTIB, 27 rue Philippe Séguin, CS 60036, 88026 Épinal Cedex, France 5 Институт полимерных материалов, Рижский технический университет, Рига, Латвия 6 Frascati National Laboratory, National Institute of Nuclear Physics, via E. Fermi 40, 00044 Frascati, Italy 7 Physics Department, University of Namur, 61 rue de Bruxelles, 5000 Namur, Belgium e-mail: nadezhda.volynets@gmail.com Последние тенденции и широкое использование радиочастотного диапазона в беспроводных технологиях, сотовых телефонах и т.д. стимулируют поиск новых материалов с предсказуемыми и контролируемыми свойствами (электрическими, механическими и т.д.), обеспечивающими требуемую электропроводность и эффективность экранирования от электромагнитных помех. В настоящее время известно большое количество коммерчески доступных материалов для поглощения электромагнитного излучения в широком диапазоне частот. При этом структуры на основе углерода играют важную роль при создании покрытий, поглощающих и экранирующих электромагнитное излучение вследствие их легкости и особых электромагнитных свойств. В данной работе мы представим некоторые результаты исследования электромагнитных, механических и тепловых свойств различных полимерных композитов с небольшими (до 2 масс. %) включениями углеродных частиц: одностенных и многостенных УНТ (SWCNTs и MWCNTs, Heji), терморасширенного графита (EG, Mersen) и аморфного углерода (CBH) высокой площади поверхности (ENSACO 350G). В качестве матрицы для изготовления композитов использовалась эпоксидная смола (EPIKOTE™ 828). Данный тип эпоксидной смолы средней вязкости производится из бисфенола А и эпихлоргидрина. Диспергация включений проводилась при помощи ультразвукового воздействия в процессе затвердевания смолы. Методика приготовления композитных материалов подробно описана в работе [1]. 104 Измерение электромагнитных свойств исследуемых образцов в диапазоне частот 26-37.5 ГГц проводилось с использованием панорамного измерителя коэффициента стоячей волны (КСВ) и ослабления Р2–408 Р. Коэффициенты отражения (R), поглощения (A) и пропускания (T) связаны с измеряемыми S - параметрами следующим образом: R = S112, T = S212, A = 1 – R – T. Соответствующие значения коэффициента отражения, поглощения и пропускания для композитов с разной концентрацией приведены на рисунке 1. Микроволновые эксперименты показывают, что наиболее эффективной добавкой из всех представленных наполнителей в композите является терморасширенный графит. Он обеспечивает практически 100 % защиты от электромагнитного излучения за счет 30 % поглощения и 70 % отражения электромагнитного сигнала. Однако, использование защитных покрытий часто происходит в агрессивных условиях (высокие температуры, давления), поэтому необходимо изучение механических свойств и допустимых температурных режимов исследуемых материалов. Рисунок 1. – Зависимость коэффициентов прохождения (Т), поглощения (А) и отражения (R) композитов от концентрации наполнителя на частоте 30 ГГц Исследование механических свойств [2] проводилось с помощью наноиндентора UNMT на наномеханическом тестере (Bruker, США). Смещение индентора и нагрузка на него контролировалась с помощью компьютера. Композиты на основе EG демонстрируют улучшение твердости и модуля Юнга 105 в диапазоне концентраций от 0,25 до 1,5 масс.%. Выше этой концентрации, механические свойства ухудшаются. Образцы на основе CBH демонстрируют улучшение твердости во всем диапазоне концентраций, в то время как модуль Юнга начинает расти только выше 0,5 масс.%. Композиты на основе ОУНТ показывают улучшение твердости и модуля Юнга до 0,5 масс.% и 1,5 масс.%, соответственно, выше этих концентраций твердость и модуль Юнга становятся как у чистой смолы. Внедрение МУНТ не показало существенных изменений на твердость и модуль Юнга. Также был произведен термогравиметрический анализ на TGA-1/SF (METTLER TOLEDO, Швейцария). Температурный диапазон – 25-800 o C, нагревание проводилось в воздушной атмосфере. Как оказалось, на термическую устойчивость углеродные включения начинают оказывать влияние на интервале высоких температур, в результате ухудшения взаимодействия кислорода с материалом матрицы. Благодарности Исследования проводились при поддержке проекта БРФФИ Ф14ЛАТ-030 Список использованных источников 1. P. Kuzhir, A. Paddubskaya, D. Bychanok, A. Nemilentsau, M. Shuba, A. Plusch, S. Maksimenko, S. Bellucci, L. Coderoni, F. Micciulla, I. Sacco, G. Rinaldi, J. Macutkevic, D. Seliuta, G. Valusis, J. Banys. Thin Solid Films 519, 4114 (2011). 2. R. Kotsilkova, Thermoset Nanocomposites for Engineering Applications. Rapra Smiths, UK. (2007). 325 p. 106 Конструкция, модель и принцип работы сферических передач с промежуточными телами качения М.Е. Лустенков, Е.С. Фитцова Белорусско-Российский университет e-mail: fittsova@gmail.com Сферические механизмы часто используют в качестве шарниров, для передачи вращения под углом, а также при динамически изменяющемся значении угла меду осями валов в процессе работы привода. Характерным примером являются шарниры равных угловых скоростей типа Рцеппа [1]. Также актуальной является задача повышения нагрузочной способности и надежности передач с пересекающимися осями валов (конических зубчатых передач), так как они широко применяются в приводах сельскохозяйственной техники и технологического оборудования. Для указанных целей перспективными являются механические передачи сферического типа из класса передач с промежуточными телами качения (ППТК). Передачи плоского и цилиндрического типов (с расположением центров масс тел качения на плоскости и цилиндрической поверхности) исследованы достаточно широко [2–4]. Информация о работах по проектированию и расчету сферических передаточных механизмов ограничена. Целью работы являлась разработка оптимальной конструкции ППТК сферического типа. Разработанная конструкция сферической передачи показана на рисунок 1. Передача состоит из ведущего вала 1, на консоли которого размещена сферическая поверхность с косым пазом (однопериодная замкнутая беговая дорожка), ведомого вала 2, на консоли которого сконструирована промежуточная сферическая обойма (сепаратор) с меридианными пазами, равномерно расположенными относительно оси вращения, наружных кулачков 3, закрепленных в корпусе и образующих неподвижную многопериодную беговую дорожку и тел качения 4. Рисунок 1. – ППТК сферического типа: а – основные элементы передачи, б – передача в сборе: 1 – ведущий вал с внутренним кулачком; 2 – ведомый вал – сепаратор; 3 – наружные кулачки; 4 – составные тела качения а) б) 107 При вращении ведущего вала 1 тела качения 4 перемещаются по беговой дорожке консольного внутреннего кулачка и одновременно по беговой дорожке, образованной наружными кулачками 3. Результирующим движением является их вращение относительно оси передачи вместе с сепаратором 2 с измененной угловой скоростью. Передаточное отношение ip данного механизма зависит от соотношения чисел периодов беговых дорожек внутреннего Z1и наружного Z3кулачков. Для рассматриваемого механизма ip=Z3/Z1+1=4/1+1=5. Тела качения 4 выполнены в виде составных роликов, состоящих из трех элементов качения. Это позволяет обеспечить качение без проскальзывания при взаимодействии промежуточных элементов с беговыми дорожками и сепаратором, и снизить таким образом потери на трение. Для обеспечения сборки механизма сепаратор 2 должен изготавливаться разборным. Модель передачи показана на рис. 2. Беговые дорожки представлены в виде кривых, промежуточные тела качения (их центры масс) – в виде точек пересечения этих кривых. Замкнутые периодические кривые (центровые кривые) 1 и 3 являются центровыми профилями кулачков 1 и 3 соответственно (рисунок 1). Точки 4 пересечения кривых 1 и 3 совпадают с центрами масс тел качения. Существуют две группы этих точек: точки пересечения P1, P2, … Pn, в которых углы подъема центровых кривых α1 и α3 имеют разные знаки, и L1, L2, … Lk, в которых знаки этих углов одинаковы. Далее рассматриваем только первую группу точек пересечения, так как условия клинового взаимодействия звеньев передачи с точки зрения максимального КПД для нее лучше. Линии 2, равномерно расположенные относительно оси Оz, являются траекториями центров масс тел качения в относительном движении вдоль пазов сепаратора. В рассматриваемой модели не учитываются толщины кулачков и сепаратора и, соответственно, высота роликов. Рисунок 2. – Модель сферической ППТК: 1 – однопериодная центровая кривая; 2 – траектории движения центров масс тел качения вдоль пазов сепаратора; 3 – многопериодная центровая кривая; 4 – центры масс тел качения; 5 – средняя линия (окружность) 108 Средняя линия 5 является окружностью радиусом R. Элементы 1, 2 и 3 передачи (рис. 1) с соответствующими центровыми кривыми в модели (рис. 2) могут вращаться относительно оси Оz со скоростями ωj (j= 1…3). Тела качения с центрами масс, совпадающими с точками пересечения 4 центровых кривых соответствующей группы, вынуждают ведомый элемент (1, 2 или 3) перемещаться с измененной скоростью. Угловые расстояния между точками пересечения центровых кривых одной группы (в плоскостях, перпендикулярных оси передачи) постоянны, что обеспечивает постоянство мгновенного передаточного отношения. Список использованных источников 1. Кравченко, В. И. Карданные передачи: конструкции, материалы, применение / В. И. Кравченко, Г. А. Костюкович, В. А. Струк / Под общ. ред. В. А. Струка. – Мн.: Тэхналогiя, 2006. – 409 с. : ил. 2. Игнатищев, Р. М.Синусошариковые редукторы: монография / Р. М. Игнатищев. – Мн.: Выш. шк., 1983. – 107 с.: ил. 3. Пашкевич, М. Ф. Планетарные шариковые и роликовые редукторы и их испытания / М. Ф. Пашкевич, В. В. Геращенко. – Мн.: БелНИИНТИ, 1992. - 248 с. 4. Лустенков, М. Е. Передачи с промежуточными телами качения: определение и минимизации потерь мощности: монография / М. Е. Лустенков. – Могилев: Белорус.-Росс. ун-т, 2010. – 274 с.: ил. 109 ОТДЕЛЬНЫЕ ПРОЕКТЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ Белорусско-латвийское взаимодействие университетов для решения региональных проблем (на примере БарГУ и ЛСХУ) В.И. Кочурко, А.В. Никишова, В.Н. Зуев Барановичский государственный университет e-mail: barsu@brest.by В современном мире не осталось таких сфер деятельности, где бы не существовало международное взаимодействие. К ним относится и образование. Международное сотрудничество университетов обеспечивает не только формирование глобальной системы обмена знаниями и технологиями, оно укрепляет национальные системы образования в целом и способствует совершенствованию функционирования вуза. Барановичский государственный университет (БарГУ), являясь молодым развивающимся университетом Республики Беларусь, создавался для решения многих региональных проблем, и прежде всего для: - удовлетворения потребности инновационной экономики и социально- культурной сферы республики в профессионально компетентных кадрах в области производства, сельского хозяйства, государственного управления и образования, имеющих высокий уровень квалификации, способных к освоению новой техники и технологии; - обеспечения соответствия подготовки квалифицированных специалистов актуальным и перспективным потребностям личности, общества, государства в условиях интеграции Республики Беларусь в мировое сообщество через реализацию многопрофильных образовательных и научных программ; - обретения учреждением образования лидирующих позиций в системе региональных вузов Республики Беларусь в сфере образования, науки и культуры, обеспечения конкурентоспособности на рынке образовательных услуг и рынке труда; - становления учреждения образования как центра научной и культурной жизни региона. Реализация этих целей обеспечивается через эффективное функционирование системы менеджмента качества, в соответствии с миссией, политикой в области качества и видением университета. В миссии университета отмечено, что он является региональным центром подготовки высококвалифицированных, конкурентоспособных на рынке труда специалистов в области образования, экономики, права, машиностроения, информационных технологий и сельского хозяйства для удовлетворения потребностей экономики и социальной сферы Республики Беларусь. Университет стремится стать региональным инновационным центром в сфере высшего образования республики, включенным в мировое образовательное пространства, обладающим необходимыми ресурсами и 110 потенциалом для успешного и качественного решения задач по оказанию образовательных и научных услуг в соответствии с государственными и международными образовательными стандартами. С момента создания университета в 2004 году была поставлена задача установления договорных отношений с зарубежными вузами. Одним из самых первых партнерских университетов стал Латвийский сельскохозяйственный университет (г.Елгава). И на протяжении 10 лет возникла и развивается многоуровневая (университет – факультет - кафедра) система взаимодействия. Основными направлениями сотрудничества являются: - организация академических обменов, стажировок профессорско- преподавательского состава, студентов, магистрантов и аспирантов; - организация и проведение совместных научных мероприятий (как пример, международная научно-практическая конференция «Молодежь на пути в науку» - проводится уже в десятый раз; проведено пять конференций «Эко- и агротуризм: перспективы развития на локальных территориях»); - участие в подготовке и реализации совместных научных проектов; - обмен учебными и научными публикациями. Такое сотрудничество обеспечивает развитие инновационных образовательных программ, расширяет направления подготовки специалистов. Для БарГУ важен опыт деятельности латвийского вуза в условиях нестабильной финансово-экономической и демографической ситуации. Информационно-методический обмен в настоящее время обеспечивает возможность корректировки долго-и среднесрочных программ развития. Важная роль в развитии международных связей принадлежит кафедрам университета. Именно профессорско-преподавательский состав кафедр БарГУ, взаимодействующих с аналогичными кафедрами ЛСХУ, обеспечивают качественную подготовку специалистов, что и является основным результатом деятельности университета. Нами определена следующая тематика совместных проектов БарГУ и ЛСХУ: - информационные технологии; - экология и охрана природы; - энерго- и ресурсосбережение; - обработка материалов; - экономика; - педагогика. По нашему мнению, возможно и сетевое взаимодействие БарГУ, ЛСХУ и других вузов зарубежных стран. При четкой координации такая работа обеспечит не только укрепление позиций университетов на национальном и региональном образовательном рынке, но и повысит в конечном итоге конкурентоспособность выпускников. 111 Международное сотрудничество в целях эффективной реализации «треугольника знаний»: образование-исследования- инновации В.Л. Соломахо Белорусский национальный технический университет e-mail: riit@bntu.by В рамках реализации проектов программы TEMPUS осуществляется международный проект «Поддержка треугольника знаний в Беларуси, Украине и Молдове», в котором участвуют партнеры из Университета Падерборн (Германия), Латвийского университета, университета Жилина (Словакия). В фокусе исследования находятся мероприятия, направленные на анализ проблематики, условий и повышение квалификации партнеров, а также спецификация целей и распространение полученных результатов работы. Целью проекта является формирование системы знаний у руководителей учреждений высшего образования Беларуси, Украины и Молдовы о современных подходах к организации и менеджменту треугольника знаний «образование–исследования–инновации». Осуществляется анализ условий, тормозящих процесс эффективной интеграции высшего образования, исследований и инноваций в странах-партнерах. Во главу угла поставлено планирование осуществления инициаций национальных процессов интеграции высшего образования с научными исследованиями и инновационными процессами. Цели проекта способствуют модернизации и повышению качества обучения стран-партнеров, расширению их образовательных возможностей, международного сотрудничества, способности к инновациям. Проект активизирует расширение человеческих ресурсов, взаимопонимание между народами и культурами в Европейском Союзе и странах-партнерах. Важной его задачей выступает необходимость изменения мышления субъектов, ответственных за работу учреждений высшего образования, организации ими условий для внедрения инноваций и проведение исследований. Данные конкретные цели будут способствовать поддержке интеграции Беларуси, Украины и Молдовы в Европейское научно-исследовательское пространство, усиление конкурентоспособности и социальной легитимности учреждений образования, создание интеллектуальной и ресурсной базы для обеспечения успешной интеграции образования, инноваций и исследований. Следует отметить, что в настоящее время в Республике Беларусь предпринимаются определенные меры по взаимодействию образования, исследований и инноваций. Мы расширяем активную составляющую, причем наши действия согласованы с партнерами, например, Латвийским университетом. Так, впервые в стране Республиканским институтом инновационных технологий Белорусского национального технического университета организовано обучение по направлениям повышения квалификации и специальностям переподготовки «Трансфер технологий», «Управление интеллектуальной собственностью», «Менеджмент качества». 112 Понимание необходимости интеграции составляющих треугольника требует активных действий со стороны всех заинтересованных субъектов, как со стороны Европейского Союза, так и стран-партнеров. Ключевая роль при этом взаимодействии отводится университетам, обладающим большим научным потенциалом. Именно университеты готовят кадры, которые в будущем будут поднимать экономику и благосостояние своих стран. В рамках данного проекта программы TEMPUS проводится мониторинг социально-экономического запроса на региональном, государственном и международном уровнях с целью определения перспективных направлений применения инновационного потенциала университетов. Осуществляется выявление и поддержка перспективных для коммерциализации областей деятельности научно- педагогических коллективов. Процессы внутреннего проектирования предложений по реализации треугольника знаний осуществляются в учреждениях высшего образования Беларуси, Украины и Молдовы на национальном уровне в соответствии с государственными правовыми, организационными, кадровыми, финансовыми условиями. Подготовленные внутренние спецификации предполагают соответствие внутреннего проектирования целевой спецификации. Для более эффективной работы в процессе сотрудничества на базе университетов организуется работа научных конференций по проблемам повышения качества высшего и дополнительного образования взрослых. Страны-партнеры из ЕС проводят семинары, освещающие правовые вопросы, различные аспекты университетского самоуправления, организации и финансирования научно-исследовательских процессов, сущность трансфера знаний и технологий. На данном этапе оптимальной формой взаимодействия образования и науки в странах постсоветского пространства становится развитие научной компоненты в университетах за счет налаживания тесного сотрудничества с научными центрами, обладающими соответствующими кадрами и оптимальными для страны возможностями оборудования приборной базы. Взаимодействие университетов, научных организаций и высокотехнологичных предприятий направлено в конечном итоге на формирование и развитие приоритетного для данного региона инновационного экономического кластера. Осуществляемый проект предполагает использование различного инструментария, в том числе многоуровневого динамического SWOT-анализа как или технологии обнаружения и оценки организационных изменений, применяемых при выработке решений, формирования адаптивной стратегии учреждения высшего образования. SWOT-анализ как метод стратегического планирования, используемый для оценки факторов и явлений, влияющих на проект, уточняет цели проекта, выявляет внутренние и внешние факторы, способствующие или усложняющие достижение цели. Результаты SWOT- анализа позволят в рамках реализации проекта рассмотреть сильные и слабые стороны, возможности и потенциальные угрозы. Для проведения работ в рамках ТEMPUS-проекта «Поддержка треугольника знаний в Беларуси, Украине, Молдове» в БНТУ разработана на 113 основе SWOT-анализа анкета, в результате обработки которой будут изучены некоторые важные факторы: Фактор «А» Нормативно-правовая база стран партнеров, способствующая реализации «Треугольника знаний». Фактор «В» Организационные и финансовые формы структур поддержки инновационных предприятий. Фактор «С» Инновационный потенциал участников треугольника знаний. Фактор «D» Организация мониторинга, широкой пропаганды опыта работы в научно-инновационной сфере. Фактор «Е» Стимулирование персонала, профессорско- преподавательского состава к разработке и освоению инноваций. Фактор «F» Структурные составляющие, обеспечивающие реализацию треугольника знаний. Фактор «J» Причины, влияющие на инновационную активность. Детальный анализ проблематики в Беларуси, Украине и Молдове параллельно проводится командой проекта и в странах-партнерах. Анализу подвергаются правовые, организационные, кадровые, финансовые и другие возможные сопутствующие условия. Предполагается, что вышеназванные условия взаимоопределяемы и взаимозависимы. В связи с этим можно констатировать глубину и сложность проводимой в контексте проекта аналитической работы. Проводимые исследования активизируют в стране обмен знаниями, педагогическую логистику, менеджмент знаний. Результаты SWOT-анализа предполагают использование в практике преимуществ и возможностей, избежание недостатков и угроз. Научное издание НАУКА, ИННОВАЦИИ, ИНВЕСТИЦИИ Сборник материалов 2-го Белорусско-Латвийского форума 11–12 декабря 2014 года Подписано в печать 5.12.2014. Формат 60x84 1/8. Бумага офсетная. Печать цифровая. Усл. печ. л. 13,14. Уч.-изд. 5,14. Тираж 100. Заказ 1044. Издатель и полиграфическое исполнение: Белорусский национальный технический университет . Свидетельство о государственной регистрации издателя, изготовителя, распространителя печатных изданий № 1/173 от 12.02.2014. Пр. Независимости, 65. 220013, г. Минск.