VOL 1, No 35 (2019)

Sciences of Europe (Praha, Czech Republic)

ISSN 3162-2364 The journal is registered and published in Czech Republic. Articles in all spheres of sciences are published in the journal.

Journal is published in Czech, English, Polish, Russian, Chinese, German and French. Articles are accepted each month. Frequency: 12 issues per year. Format - A4 All articles are reviewed Free access to the electronic version of journal

All manuscripts are peer reviewed by experts in the respective field. Authors of the manuscripts bear responsibil- ity for their content, credibility and reliability. Editorial board doesn’t expect the manuscripts’ authors to always agree with its opinion.

Chief editor: Petr Bohacek Managing editor: Michal Hudecek  Jiří Pospíšil (Organic and Medicinal Chemistry) Zentiva  Jaroslav Fähnrich (Organic Chemistry) Institute of Organic Chemistry and Biochemistry Academy of Sciences of the Czech Republic  Smirnova Oksana K., Doctor of Pedagogical Sciences, Professor, Department of History (Moscow, Russia);  Rasa Boháček – Ph.D. člen Česká zemědělská univerzita v Praze  Naumov Jaroslav S., MD, Ph.D., assistant professor of history of medicine and the social sciences and humanities. (Kiev, Ukraine)  Viktor Pour – Ph.D. člen Univerzita Pardubice  Petrenko Svyatoslav, PhD in geography, lecturer in social and economic geography. (Kharkov, Ukraine)  Karel Schwaninger – Ph.D. člen Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava  Kozachenko Artem Leonidovich, Doctor of Pedagogical Sciences, Professor, Department of History (Moscow, Russia);  Václav Pittner -Ph.D. člen Technická univerzita v Liberci  Dudnik Oleg Arturovich, Doctor of Physical and Mathematical Sciences, Professor, De- partment of Physical and Mathematical management methods. (Chernivtsi, Ukraine)  Konovalov Artem Nikolaevich, Doctor of Psychology, Professor, Chair of General Psy- chology and Pedagogy. (Minsk, Belarus)

«Sciences of Europe» - Editorial office: Křižíkova 384/101 Karlín, 186 00 Praha

E-mail: [email protected] Web: www.european-science.org CONTENT

AGRICULTURAL SCIENCES Maksimov V.P., Ushakov A.E. THE CHISEL SLOPING LAND PARAMETERS SUBSURFACE WALL ...... 3

ARCHITECTURE

Jengız C.

ARCHITECTURAL MONUMENTS DURING THE REIGN OF SELJUG EMPIRE ...... 7

ART STUDIES

Selezneva N.

COMPONENTS AND STRUCTURE OF CHOIRMASTER’S PROFESSIONALISM AS A HOLISTIC PERSONAL QUALITY ...... 9

TECHNICAL SCIENCES Avchiyev Sh.K. Ivanko A., Ivanko M., Kolesnikova O., TO THE ISSUE OF INSTALLATION OF TRACKING Kulikova E., Vinokur A. SYSTEMS FOR SOLAR INSTALLATIONS ...... 16 COMPUTER TECHNOLOGY AND UNMANNED VEHICLES ...... 39 Azizov T. ACCOUNT OF NONLINEAR PROPERTIES OF CONCRETE Karpyuk V.M., Karpyuk I.A., Pancheva N.V. WHEN TURNING REINFORCED CONCRETE STEM PILE FOUNDATIONS IN THE CONSTRUCTED ELEMENTS ...... 19 CONDITIONS OF THE CITY ...... 49 Bigazina A. Levin A.B., Lopatnikov M.V., Khromenko A.V. FORESIGHT METHODS IN THE NATIONAL PROJECTS 22 INFLUENCE OF UNEVIDENT MOISTURE ON ULIMATE ANALYSIS OF VOLATILE MATTER AT WOOD Bogopolskiy V.O. ABOUT SOME CHANGES IN FILTERING RESISTANCE OF PYROLYSIS ...... 51 THE FORM IN INTRA PLASTIC COMBUSTION IN Novruzova S.G., Aliyev I.N. COMBINATION WITH FOAMY SYSTEMS ...... 25 DETERMINATION OF THE STARTING POINT OF GAS SEPARATION FROM OIL IN THE DRAINAGE AREA OF Habibov I.A. AN OPERATING WELL ...... 55 DIAGNOSTICS OF THE CONDITION OF THE MAIN GAS PIPELINE USING THE SEQUENTIAL DETECTION Tashpulatov S.A., Akbarova N.J. METHODS ...... 30 DETERMINATION OF THE MAIN HARMONICS IN THE STUDY OF ERRORS OF GEODETIC MEASUREMENTS Qadashova E.V. WITH PERIODIC SYSTEMATIC COMPONENTS ...... 58 APPLICATION OF NON-TRADITIONAL SEPARATION INSTALLATIONS FOR SEPARATION OF GAS-LIQUID Shvets V.A. FLOW AT SEA FIELDS ...... 36 INFORMATION THREATS TO THE GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTEM AND HOW TO

ELIMINATE THEM ...... 61

Sciences of Europe # 35, (2019) 3 AGRICULTURAL SCIENCES

ГЛУБОКОРЫХЛИТЕЛЬ СКЛОНОВЫХ ЗЕМЕЛЬ ПАРАМЕТРЫ ВНУТРИПОЧВЕННОЙ СТЕНКИ

Максимов В.П. д-р тех. Наук, профессор, Ушаков А.Е. аспирант Новочеркасский инженерно-мелиоративный институт им. А.К. Кортунова ФГБОУ ВО

THE CHISEL SLOPING LAND PARAMETERS SUBSURFACE WALL

Maksimov V.P., Dr. Tech. Science, Professor Ushakov A.E. postgraduate student, Novocherkassk Engineering Meliorative Institute after A.K. Kortunov, FGBOU VO Donskoy State Agrarian University, Novocherkassk, Russia.

АННОТАЦИЯ Исследованы способы обработки склоновых земель, проанализированы недостатки конструкций рых- лителей. Предложено решение для повышения эффективности создаваемой подпорной стенки за счет из- менение формы стоек рыхлителя. ABSTRACT The ways of processing colloquial lands are investigated, the drawbacks of ripper designs are analyzed. A solution is proposed to increase the efficiency of the retaining wall being created by changing the shape of the ripper racks. Ключевые слова: глубокое рыхление, рыхлитель, подпорная стенка, стойки. Keywords: deep loosening, ripper, retaining wall, stands.

Ростовская область в ЮФО является крупней- консолидация этих «ядер» и происходит рост кон- шей по использованию земледелия. Общий фонд солидированного пласта вверх к дневной поверхно- регулярного земледелия превышает 220 тыс. га из сти. В результате переуплотнения образуется них часть этих земель являются склоновыми масси- «плужная подошва», что препятствует проникнове- вами, которые испытывают на себе многие допол- нию воды в глубь почвы в дождливую погоду и при нительные факторы деградации (переуплотнение, больших поливных нормах. Происходит не рацио- дефляция, поверхностный смыв, обесструктурива- нальная потеря влаги на испарение при засухе, а нию) [1]. За последние 30 лет на территории Рос- также образование луж и поверхностного стока, что сийской Федерации переуплотнение пахотных зе- ведет к эрозии почвы. При наличии плужной по- мель превысило 10 млн. га. Причиной этого явля- дошвы нарушается капиллярный приток влаги из ются многократные проходы энергонасыщенной более глубоких слоев к поверхности, вследствие техники по полям, в условиях орошения, кроме чего замедляется развитие корневой системы и сни- того, нарушение режимов обработки, отсутствие жается урожайность сельскохозяйственных куль- или плохая работа дренажа [1, 2, 3, 4]. тур [4, 5, 6]. Исследования показали, что в результате пере- Для более качественного применения глубо- уплотнения земель образуется подпахотный уплот- кой безотвальной обработки почвы на склонах был ненный слой на глубине 25...60 см, плотность кото- разработан способ их обработки типа [3]. Глубокое рого достигает 1,4 – 1,5 г/см3, а местами и 1,6 г/см3. рыхление — представляется эффективным прие- Переуплотненный слой препятствует проникнове- мом в современной обработке почвы, который поз- нию в почву воды и воздуха, приводит к снижению воляет подготовить самые лучшие условия для раз- коэффициента фильтрации и воздухопроницаемо- вития корней и получения более высоких урожаев сти в 5-15 раз. В связи с этим почва становится не- после посева кукурузы. Это хороший способ обра- приемлемой для некоторых сортов посадки либо ботки в засушливых условиях, эрозийно опасных наблюдается снижение урожайности сортов куль- территориях (этим приемом заменяют вспашку). тур. Чем сильнее происходит уплотнение почвы После такой обработки должна сохраниться стерня, тем сложнее произвести ее разуплотнение.[3, 4]. которая будет закреплять почву. Важно применять Под воздействием техногенной нагрузки про- данную технологию правильно — проводится она исходит накопление остаточных деформаций осенью, в весеннее время она может привести к уплотнения не только в пахотном, но и в подпахот- негативным последствиям. После проведенного ном слоях почвы. На глубине 0,6 – 0,7 м в почве осенью рыхления, земля лучше будет впитывать возникают «ядра уплотнения», при регулярном воз- влагу весной, а расходоваться растениями она бу- действии энергонасыщенной техники возникает дет постепенно. Глубина рыхления составляет – 30- 60 см. Даже при рыхлении почвы на глубину 30 – 4 Sciences of Europe # 35, (2019) 40 см создаются благоприятные условия для нор- Наиболее близкий аналог –глубокорыхлитель мального воздушно – водного режима,[2] если ве- навесной дизельного типа по АС SU №1507220 А1, гетация происходит в засушливое время, корны который принят в качестве прототипа. Недостаток культуры смогут проникнуть дальше и насытиться данного аналога в том, что при обработки склоно- влагой из более глубоких слоев почвы, если же вых земель область разрыхления (её поперечная влаги будет много — ее излишки в верхних слоях проекция) и формируемая при этом внутрипочвен- земли впитаются более глубокими. что не позво- ная стенка, возникающие в почве от прохода рабо- ляет в должной мере использовать технологию об- чего органа прототипа имеют не рациональные работки склоновых почв по патенту [3] «Способ об- формы, не обеспечивающие устройство поперёк работки склоновых почв». На сегодняшний день от- склона внутрипочвенных стенок требуемой проч- сутствуют конструкции орудий ности. Известно, что устойчивость (прочность) глубокорыхлителей навесных для безотвальной об- внутрипочвенной (подпорной) стенки зависит, в работки склоновых земель и аккумуляции внутри- том числе, и от её формы. Согласно [4] подпорная почвенной влаги на склоне. На основание изложен- стенка для обеспечения её устойчивости должна ного возникала необходимость исследование и вы- иметь трапециевидную форму с основанием шире, явление новых способов обработки склоновых чем вершина. При обработке склоновых земель тра- земель. диционными глубокорыхлителями с жестким за- Глубокая рыхление имеет высокий положи- креплением стоек на раме орудия стойки с рыхля- тельный эффект при обработке склоновых земель, щими элементами перемещаются перпендикулярно но так же имеет ряд недостатков в зависимости от плоскости склона. То есть они отклонены от верти- конструкции рыхлителей. Недостатками этих кон- кали на угол наклона склона β (рис. 1а), что приво- струкций является то, что при обработке почвы на дит к нарушению рациональной формы подпорной склонах, в силу жесткого закрепления стоек рыхли- стенки, как за счет подрезания её основания, так и телей на раме орудия происходит нерациональное за счет выхода значительной части подпорной формирование зон разрыхления и формы внутри- стенки за вертикальную плоскость, проведенную почвенных стенок, что не позволяет в должной по нижней линии основания (рис. 1а, плоскость А- мере использовать технологию обработки склоно- А). Это, в конечном счете, приводит к значитель- вых почв На сегодняшний день отсутствуют кон- ному снижению устойчивости дальнейшему разру- струкции орудий глубокорыхлителей навесных для шению внутрипочвенной (подпорной) стенки. Та- безотвальной обработки склоновых земель и акку- ким образом, традиционные глубокорыхлители не муляции внутрипочвенной влаги на склоне. позволяют на практике реализовывать достоинства известного способа обработки склоновых земель.

Рисунок 1. Подпорные стенки

За счет изменения конструкции рыхлителя воз- гами и с гидроцилиндром управления их поворо- можно решение данной проблемы. Предложенная том, а две парные стойки рыхлителей имеют криво- новая конструкция глубокорыхлителя для обра- линейную, с изгибом во внешние стороны относи- ботки склоновых земель имеет существенные отли- тельно оси их симметрии, форму, при этом линия чия которые позволяют создать оптимальные попе- изгиба стойки расположена от носка наральника на речные профили, как областей разрыхления, так и расстоянии 15…30 сантиметров при угле изгиба чередующихся с ними переуплотнёнными проме- 10…20 градусов, причем грунтоподъемники за- жутками внутрипочвенными стенками требуемой креплены только на внешних сторонах этих стоек. прочности. Все это достигается за счет того что Так же рабочие полости гидроцилиндра управ- стойки рыхлителей закреплены на раме шарнирно с ления поворотом стоек рыхлителей соединены с возможностью поворота в плоскости перпендику- гидравлической системой трактора посредством лярной оси трактора, соединены между собой тя- трехпозиционного гидрораспределителя, механи- чески связанного с электромагнитом, соединенным Sciences of Europe # 35, (2019) 5 через релейно-транзисторный элемент с логиче- На рис. 1 изображены различные формы пере- ской системой оценки импульсов, вход которого уплотнённых промежутков- внутрипочвенных сте- подключен к выходу усилителя-формирователя им- нок - полученные после прохода по склону глубо- пульсов, имеющего в свою очередь электрическую корыхлителя: а – существующей конструкции, б – связь с электронным датчиком контроля положения предлагаемой конструкции. На рис. 2 показан об- закрепленным на стойке рыхлителя.[7] щий вид глубокорыхлителя для обработки склоно- вых земель, вид сзади, включая систему управления гидроцилиндром.

Рисунок 2 Общий вид глубокорыхлителя

Работа глубокорыхлителя осуществляется сле- при отсутствии отклонения глубокорыхлителя, дующим образом. При начальном положении тяго- обеспечивая при работе орудия на склоне решение вой машины на склоне имеющем угол наклона данной проблемы [5]. склона β рама глубокорыхлителя закреплена на Для практического применения данного спо- тракторе трехточечной подвеской и располагается соба требуется решить задачу по : Определению па- параллельно склоны стойки рыхлителей 5,6 уста- раметров системы «Зона разрыхления» «Подпорная новлены в транспортном положении и отклонены стенка» «Рабочая машина» что позволит создать от вертикале на угол склона β, что соответствует рациональную внутрипочвенную стенку и добиться положению трехпозиционного гидрораспредели- требуемого уплотнение почвы и ускоренного раз- теля. При включении системы управления элек- вития корней системы, увеличение влаг проницае- тронный датчик контроля положения 20 фиксирует мости почвы, что в свою очередь повысит урожай- угол отклонения стоек от вертикали на величину ность на склоновых землях. Так же улучшить равную углу наклона склонаβ и генерирует соответ- водно-физические свойства почвы, уменьшить раз- ствующий электрический импульсный сигнал. Им- витие эрозионных процессов, за счет изменения пульсный сигнал, усиленный по амплитуде и сфор- конструкции рабочего органа получить более каче- мированный по длительности и крутизне фронтов в ственную обработку почв, установить оптималь- усилителе-формирователе импульсов 19, поступает ный угол наклона стойки рыхлителя, определить на вход логической схемы оценки импульсов 18, влияние глубокого рыхления на плотность почвы, а который обеспечивает единичный сигнал при от- так ж ее температурных режимах. В нашем иссле- клонении стойки от вертикали и нулевой сигнал дование приведенная схема 6 Sciences of Europe # 35, (2019)

Рисунок 3. Схема подпорного слоя.

Для нахождения давления[8] для участка 1 Литература необходимо: 1. Максимов В.П. Удельная нагрузка на почво- 푃 = 퐹сдв − 퐹тр обрабатывающее орудие / В.П. Максимов // Изве- 푃 = 2422.62 − 670.59 = 1752.03 стия ВУЗов. Сев.-Кавк.-регион. Техн. науки. 2002, Где №4. Fсдв- сила сдвигающая 2. Ветров А.Ю Резание грунтов землеройными Fтр –сила трения мшинами / А.Ю. Ветров –М.: Машиностроение 퐹тр = 푁휑 1971.-с139. 퐹тр = 882,36 × 0,76 = 670.59 3. Патент РФ РФ МПК A01B 13/16 RU № Где 휑 − коэфициент трения скольже- 2255450 «Способ обработки склоновых почв» Ми- ния(0.76) хайлин А.А. Для нахождения Fсдв необходимо определить 4. Кузнецов В.Г.,Кочетов.Е.В.,Кузнецов И.П. угол наклона (훽 = 20) обрабатываемой поверхно- Повышение эффективности использования строи- сти (рис 1). тельной техники на увлажненых грутах. Строитель- Так же необходимо провести нормаль (N) ные и дорожные машины -2012-№12-с2-4 푁 = 퐺푆푖푛훽 5. Механика грунтов. Н. А. Цытович–М.: Выс- Где G удельный вес суглинка 2580м3/кг шая школа, 1983. –288 с. 푁 = 2580 × 0,342 = 882,36 6. Максимов В.П. Удельная нагрузка на почво- 퐹сдв = 퐺퐶표푠훽 обрабатывающее орудие / В.П. Максимов // Изве- 퐹сдв = 2580 × 0,939 = 2422.62 стия ВУЗов. Сев.-Кавк.-регион. Техн. науки. 2002, Для нахождения 퐹сдв для других участков: №4. 7. Ушаков А.Е. Анализ путей повышения рабо- 퐹сдв = (퐺1 + 퐺2)퐶표푠훽 Что позволит разработать методику техноло- тоспособности зубьев землеройных машин / А.Е. гии обеспечения рациональных параметров внутри- Ушаков // Молодой ученый. №27 2016. почвенной стенки. Разуплотнение на склоне нашим 8. Волосухин В.А. Расчет подпорных стен гид- орудием позволит предотвратить возможное спол- ротехнических сооружений: Учебное пособие для зание и заболачивание устья склона. студентов вузов.-Новочеркасск,НГМА.200-81с.

Sciences of Europe # 35, (2019) 7 ARCHITECTURE

АРХИТЕКТУРНЫЕ ПАМЯТНИКИ В ГОДЫ ИМПЕРИИ СЕЛДЖУКА

Чингиз Ч. Нахчыван, Азербайджан

ARCHITECTURAL MONUMENTS DURING THE REIGN OF SELJUG EMPIRE

Jengız C. Nakhchivan, Azerbaijan

АННОТАЦИЯ В конце IX века в Азербайджане начал приходить в упадок арабский халифат, и традиции местной государственности перестраивались. Этот процесс улучшился в X веке, и начали формироваться мощные государства. В статье рассматриваются сельджугские турки, выходящие на историческую сцену, их си- стема управления, их роль в историко-политических процессах, их работы в области культуры и многие процессы, связанные с именем Селджуги в Средней Азии. Изучены особенности архитектурных памятни- ков, построенных во времена правления сельджуков. Автор также рассказывает об архитектурном устрой- стве могилы Учгунбеза, расположенной в центре города Урмия и построенной по приказу сына Атабея Шамсаддина Эльдениза Османа Музефердддина (...- 1191) в 1184 году. ABSTRACT At the end of the IX century Arab caliphate began to decline in Azerbaijan and local statehood traditions rebuilt. This process improve in the X century and powrefull states began to forming.The article deals with Seljug turks coming on history stage, their management system, their role in historical-political processes, their works on cultural field and many processes related with the name of Seljugs in Middle Asia. The spesific features of the architectural monuments built during the reign of Seljugs is learnt. The author also speaks about the architectural structure of Uchgunbez tomb situated in the center of Urmiya city and built according to the order of Atabey Shamsaddin Eldeniz`s son Osman Muzeffereddin (...- 1191) in 1184 year. Ключевые слова: Селджуги, XI век, архитектура, возрождение, гробница, свод Keywords: Seljugs, XI century, architecture, renaissance, tomb, vault

During the transition to classical feudalism – in the years of 1040-1054 Seljug troops occupied Sistan, middle of the XI century one of the powerfull Turk state Balkh, Kharezm, Hemedan and Western Iran. Result of – Seljug empire was established. This important event these campaign 120 years Buveyhid state declined. In happened in the history of Nearest and Middle East is 1054 Seljuqs captured Tebriz. The Seljuk empire con- related with the name of Seljug turks. Seljugs were trolled a vast area stretching from Maverennahr to the originating from the Qiniq tribe of Oghuz Turks. Hindu Kush to western Anatolia and the Levant, and Qiniq tribe was named Dukak bey`s son Seljug`s name. from Central Asia to the Persian Gulf. In 1072 Alp Dukak`s nickname was “Demir yayli” (Iron arrow). Af- Arslan was killed. His son Malikshah I captured Konya, ter his death his son defined the leader. In the X century Ankara, Syria and Guds (Jerusalem). Seljuqs reached Seljug came to the city of Jant situated on the left bank the shores of Mediterranean and Black Sea. During the of the Jeyhun (Sirderya) river with his tribe and adopted reign of Malik Shah I Seljuq empire had his flourishing islam here. Seljuqs fought with Qarakhaniler and be- period. Famous scientist and statesman Khaje Nizam came depend on them. During that period Seljuq`s sona al-Mulk has played an important role in the improving Mikayil and Israfil arrested. Seljuqs had to move of the Seljug empire. So after the empire declined some Khorasan. In that time Mikayil`s sons Chaghri bey and states as Kirman, Konya, Syria, Iraq Seljuq sultanates, Tughril bey held all the tirbes under one flag. Later on Atabeghlik of Eldiguzids (Atabeg of Azerbaijan) and Seljuqs occupied the cities as Balkh, Tus, Merv. some emirates in Asia Minor were established. The main reason for the disintegration of the Seljuks was the domination of natural disasters, the strengthening of the state judges, and the struggle for freedom of nations. At the end of the IX century Arab caliphate began to decline in Azerbaijan and local statehood traditions rebuilt. This process improve in the X century and pow- refull states began to forming. Under the leadership of Seljuq the head of the Turk-Oghuz tribe unity the most powerfull empire Sel- juq state was established (1038-1157) the result of cam- paigns he captured many countries. The Seljuq empire controlled a vast area stretching from Maverennahr to the Hindu Kush to western Anatolia and the Levant, They defeated Ghaznavids troops and occupied and from Central Asia, Caucasus to the Persian Gulf. the city Nishapur the main center of Khorasan in 1038 Middle Asia, Irag, Iran, Caucasus, Syria, Minor Asia year. So in 1038 Great Seljug empire was established and Arabia peninsula were including the Seljug empire. and Nishapur became the capital of the state. During the 8 Sciences of Europe # 35, (2019) Tughril was the first sultan and establisher of the tomb headspan are widely seperated in XII-XIV centu- state (1038-63) though during the reign of Alp Aslan ries. they are characterized by a height of 2 meters (1063-72), Malikshah (1072-92) and Sultan Mahmud above ground. So the door of the vault and the headspan Seljuq empire had his flourishing period. But during the are on the same line. For example we can note Mud- reign of Borkuyariq authority began to decline. Sel- dever tower in Maragha the other name Dairevi tomb juqlu empire had officially divided between Borkuyariq (1167) and Segunbed, so Uchgunbez (1184) tombs in and his brother sultan Mehemmed (1105-1118). This Urmiya. The distance between their building is 17 event happened beginning of the XII century. During years, but they opened a new stage in architecture and the reign of sultan Senjer (1118-57) the empire declined next period the building of the headspans. and some states as Kirman, Konya, Syria, Iraq Seljuq Uchgunbez tomb situated in the center of Urmiya sultanates, Atabeghlik of Eldiguzids (Atabeg of Azer- city was built by architector Abu Mansur Musa oglu baijan) and some emirates in Asia Minor were estab- according to the order of Atabey Shamsaddin Eldeniz`s lished. During Seljuq empire and later period turks son Osman Muzeffereddin (...- 1191) in 1184 year were the main ethnic-political group in Nearest and (h.g.580). The tomb consist of vault and two part Middle Asia. Turks palyed important role in the devel- named shivangah. Each of them has its door. From sur- opment of the Islamic culture. face it is roundbut in internal is quadrangular. The main During the Seljuq authority development of the headspan in the North direction of the monument and culture, literature were high level. Architectural monu- during the writting the inscriptions on it they used little ments of Seljug empire are considered the main column stones. In the Uchgunbez monument in Urmia, a large- of East renaissance. There are many turkic monuments sized head span comes from the crown rostrum of the in South Azerbaijan in Persia which reflects the history tomb. Its rostrom was covered with stone slabs. The and don`t let to forget it. One of them is named main feature of this tomb is the architect improves the Uchgumbez tomb. This monument belong to XII cen- size of the headspan. In this case its tower-shaped style tury to Seljuq empire period. became weak and the headspan takes an important place in the composition. Under the hinge, the casing's fascia is conditioned by a simple, large and large-scale stalactite system. The epigraphic inscription is situated in P of cyrillic alpha- bet, so in one of П form edge. As in Usif ibn Kuseyr built before mongolians the glazed didn`t used in the headspan of the Uchgunbez tomb. A little part of the designs kept in the monument till today. Except the door there is a sign of hand in each internal walls of the monument. Sometimes full turkish word Yashar has written on the floor. They said that Uchgunbez is 800 years old and for a long time it has used as sacred place. Mothers who hasn`t milk or child promise give , so they boil wheat Since the VIII century Islam began to spread in and bring it here. They usualy turned around of the Azerbaijan territory and result some buldings as tomb, cried as sheep as though eat the boiled wheat and mosques, tombs, minarets and caravanserais forming. tried to gain there dreams. According to the people`s Atabeghlik of Eldiguzids and Shirvanshah states were belief nowadays someone comes here for this purpose. exist in Azerbaijan territories and this fact helped the But we came here as a tourist and marked Uchgunbez development of Azerbaujan architecture. During that tomb in Urmiya as a historical monument. We spoke period the main compositions of headspan of the mon- about the architectural form of Uchgunbez tomb the uments begin to acquire more vivid features. Azerbai- souvenir of Seljug architectural monument belong to jan architecture was passing a difficult period because XII century. It is situated on the bank of Urmiya lake of opposite relation with culture of the neighbour coun- brother of Caspian sea. tries. Different kinds of headspan were niche, facial, Really it better to see the monument than to here border, volumetric space, stand-alone, balcony and about it. When I, Sevda Mirza look on the tomb in my gate. The size of the headspans of the monuments built dreams I travel that time consider myself living that during the reign of Seljuq empire before mongolians time. Really it is very interesting to see the unity of were not so large. The quality of glazed bricks helped craftsmanship with science, mathematics. No doubt be- to keep the buildings along the centuries. In turn, the hind of each beautiful work ist master stands. The hu- bricks are baked, cut, polished, and thus forming subtle man as you and me. Human is priceless if we under- light and shadow transitions. The work on alabaster stand it. plays a minor role at this time. Identification of color, References texture and plastic qualities of baked bricks, skillful use 1. Bakhshaliyev V., Guliyeva F. Historical monu- of them, fullness, engraving on alabaster, the Kufi let- ments of Nakhchivan. Baku: Nurlan, 2017, 212 p. tering which forms the unity of decorative styles, at- 2. Akbar N. The history of the states and atabeg- tempting to use glaze were the main features of the hliks of Seljuglu (From appearin Oghuzs till XIV cen- buildings of that period. Balcony headspan type of the tury). Baku: Qanun, 2010. monument is sunken-niche form then it contunies using 3. Eldeniz Elig oglu Memmedov. Seljugs. Text- the door opening edging style. No doubt the niche of book. Baku: Muterjim, 2015, 204 p. the headspans were taken fron alter. Such tower-shaped 4. https://goo.gl/62UfmD 5. https://az.wikipedia.org/wiki/Səlcuqlular Sciences of Europe # 35, (2019) 9 ART STUDIES

КОМПОНЕНТИ І СТРУКТУРА ХОРМЕЙСТЕРСЬКОГО ПРОФЕСІОНАЛІЗМУ ЯК СИСТЕМНО-ЦІЛІСНОЇ ЯКОСТІ ОСОБИСТОСТІ

Селезньова Н. ORCID-0000-0003-2981-4203, Researcher ID – M-1547-2018; доцент кафедри теорії музики та композиції Одеської національної музичної академії імені А.В. Нежданової.

COMPONENTS AND STRUCTURE OF CHOIRMASTER’S PROFESSIONALISM AS A HOLISTIC PERSONAL QUALITY

Selezneva N. ORCID-0000-0003-2981-4203, Researcher ID – M-1547-2018; Associate Professor of the Department Theory of Music and Composition of the Odessa National Musical Academy named after A.V. Nezhdanova.

АННОТАЦІЯ Статья присвячена феномену хормейстерського професіоналізму, який розглядається як системно-ці- лісна якість, притаманна особистості керівника хору. Уточнюються компоненти та структура даної інте- гративної якості, яка утворюється потенціями (задатками, здібностями та компетентністю), тенденціями (потребами, мотивами та цінностями) і характером особистості (свідомістю, ментальністю, етичними вла- стивостями). ABSTRACT The article is devoted to the phenomenon of choirmaster’s professionalism, which is considered as holistic (system-integral) quality of the choir's leader personality. The components and structure of this integrative quality, which is formed by potentials (desires, abilities and competence), tendencies (needs, motives and values) and character of the person (consciousness, mentality, ethical properties) are specified. Ключові слова: хорове мистецтво, керівник хору, професіоналізм, психологія особистості, потенції, тенденції, характер. Keywords: choir art, chorus leader, professionalism, personality psychology, potency, tendencies, character.

Постановка проблеми. Дана стаття присвячена ін.), або отримує розробку в конкретному теорети- феномену «хормейстерського професіоналізму». чному аспекті: психологічному (Г. Ержемський Цей феномен розглядається як цілісна якість особи- [6]), соціокультурному (Л. Іконнікова [7], А. Лаще- стості музиканта-професіонала, чия діяльність пов'- нко [10], Ю. Пучко-Колесник [13]), педагогічному язана з найдавнішим різновидом музики, а саме – (О. Коломоєць [8], І. Шинтяпіна [21], Л. Шумська мистецтвом хорового співу. [22]) тощо. Аналіз останніх досліджень і публікацій. Фе- Виділення невирішеної раніше сторони загаль- номен, якому присвячується дослідницька увага, ної проблеми. Незважаючи на значний масив робіт, вивчається не вперше. Питання про професіоналізм де під різними кутами зору обговорюється діяль- хормейстера (або – в іншому позначенні – хорового ність хормейстера, далеко не всі сторони цієї діяль- диригента, або керівника хорового колективу) ності зазнали достатнього теоретичного пояснення. прямо чи побічно обговорюється в обширній музи- Крім того, спостерігається розбіжність поглядів до- чно-критичній, навчально-методичній, історичній слідників хорового мистецтва щодо функцій і від- літературі, присвяченій хоровому мистецтву. Більш повідних властивостей особистості керівника хору. повно і послідовно його висвітлено в підручниках, Нарешті, мало з'ясованим залишається досі пи- посібниках та дослідницьких роботах з хорознавс- тання про характер взаємодії різних сторін і власти- тва – відносно молодої дисципліни, предметом якої востей особистості, їх інтеграції в одну цілісну як- є хор, хорова музика і хорова культура в історич- ість. Таким чином, проблема вивчення цілісного ному і теоретичному аспектах. Вагомі досягнення в феномену хормейстерського професіоналізму є ак- сучасному українському хорознавстві належать туальною для сучасного хорознавства. О. Бенч-Шокало, В. Іванову, О. Коломойцю, А. Ла- Мета даної статті полягає в теоретичному уто- щенку, Г. Макаренко, О. Полякову, О. Тимошенко. чненні проблеми цілісності хормейстерського про- У широкому колі хорознавчих праць виділя- фесіоналізму, зокрема визначенню компонентів і ються такі, де в центрі уваги знаходиться процес структури даної якості і створенню тим самим на- управління хором і, відповідно, фігура диригента- лежних передумов її подальшого наукового дослі- хормейстера. В такому разі проблема професійних дження. якостей останнього постає «у весь зріст» і отримує Виклад основного матеріалу. У нашому ана- багатопланове освітлення (класичні праці Г. Дмит- лізі проблеми ми спираємося на аналітичний систе- ревського, С. Казачкова, А. Єгорова, В. Живова, мно-структурний підхід до особистості, який був К. Ольхова, К. Пігрова, К. Птиці, П. Чеснокова та розроблений у вітчизняній психології (у першу 10 Sciences of Europe # 35, (2019) чергу в працях Б. Ананьєва, Г. Костюка, О. Лазур- Також вкрай важливо усвідомлювати той факт, ського, В. Мясіщева, С. Рубінштейна). Оскільки нас що здібності людини, на відміну від задатків, зав- цікавить особистість людини не взагалі, а у відно- жди конкретно-змістовні. Це завжди здібності до шенні до конкретного виду діяльності, ми сфокусу- певної діяльності. «Прийнявши, що здатність існує вали увагу на тих компонентах особистісної струк- тільки в розвитку, – пише Б. Теплов – ми не повинні тури, які мають найбільше значення для обраного випустити з уваги, що розвиток здійснюється не ін- аспекту дослідження. Будемо виділяти в структурі акше, як в процесі тієї чи іншої практичної або тео- особистості дві сфери – тенденції та потенції. Як за- ретичної діяльності. А це означає, що здатність не значив Б. Ананьєв: «Особливо важливим є компле- може виникнути поза відповідної конкретної діяль- ксне дослідження суб'єкта певної масової діяльно- ності. (...) Не можна розуміти справу так, що здат- сті у відношенні до різних потенціалів і тенденцій ність існує до того, як почалася відповідна діяль- розвитку особистості» [2, 277]. Дані компоненти ність, і тільки використовується в цій останній» отримали у професійній літературі різні наймену- [16,20] вання. Б. Ананьєв часом говорить про «спрямова- Таким чином, здібності диригента-хормейс- ність» та «здатність». К. Платонов вирізняє підст- тера – це комплекс конкретних властивостей, що руктури «спрямованості», «досвіду» та «психічних відрізняє одного індивіда від іншого, що виникає на процесів». С. Рубінштейн визначає в структурі осо- основі різних природних задатків в ході відповід- бистості тріаду: те, «чого хоче людина, що для неї ного виду діяльності. Цей комплекс властивостей має привабливість (це спрямованість, потреби, ус- дозволяє кожному конкретному індивіду більш- тановки, ідеали); що може людина (це здібності, об- менш швидко, більш-менш легко (в сенсі енергети- дарування); що є вона сама – що із її тенденцій і на- чних витрат), більш-менш надійно і стійко форму- станов закріпилося у характері, стрижневих особ- вати навички та вміння професійної діяльності. ливостях її особистості» [1, 63]. Так чи інакше, В даний комплекс властивостей входять: «…підхід з цієї сторони до явищ людської індиві- а) Загальні фізіологічні і психічні здібності ін- дуальності – пише Б. Ананьєв – нам здається ве- дивіда, які можна назвати психофізичною валідні- льми перспективним. Саме в цих явищах немов би стю1. Як відомо, кожен індивідуум має сенсорні, замикається внутрішній контур регулювання всіх сенсомоторні, перцептивні, мнемічні, розумові, властивостей людини як індивіда, особистості з її емоційно-оцінювальні, вольові та інші загальні зді- безліччю суперечливих ролей і суб'єкта різних дія- бності. Для діяльності хормейстера особливо важ- льностей. У такій щодо замкнутій системі, «вбудо- ливими є здібності: а) до аналізу і відтворення рухів ваній» у відкриту систему взаємодії зі світом, утво- рук і корпусу; б) до координації жестів; в) до дифе- рюється певна взаємовідповідність тенденцій і мо- ренціації і запам'ятовування звукових і зорових об- жливостей людини, самосвідомості та «я» - ядра разів; г) до логічного мислення. людської особистості» [2, 279]. Зауважимо, що б) Загальні музичні здібності. Згідно Б. Теп- прийнятий підхід не заперечує інших способів лову, основу музикальності складають три власти- структурування особистості, яких існує величезна вості: ладове почуття, тобто «здатність емоційно кількість навіть у межах вітчизняної психології розрізняти ладові функції звуків мелодії, або відчу- [15]. вати емоційну виразність звуковисотного руху» Тепер, маючи загальне уявлення про структуру (...); слухове уявлення, тобто «здатність довільно ко- та основні компоненти професіоналізму, ми мо- ристуватися слуховими уявленнями, що відобража- жемо зануритися в більш детальний аналіз даного ють звуковисотний рух»; музично-ритмічне по- складного якості. чуття, тобто «здатність активно (рухливо) пережи- Почнемо з потенцій особистості. До цієї обла- вати музику, відчувати емоційну виразність сті ми віднесли, по-перше, здібності, а по-друге – музичного ритму і точно відтворювати його». [17, компетентність особистості. Здібності особистості 210-211]. Даний комплекс здібностей є загальною до діяльності (в цілому, а також у різних областях основою кожного виду музичної діяльності. людської практики) – одна з найскладніших про- в) До особливих музичних здібностей слід від- блем психології. Сучасна теорія здібностей людини нести наявність природних співацьких даних, тобто усвідомлює обмеженість наявних знань. Головна достатньо насиченого і приємного за тембром го- проблема теорії полягає в практичній неможливості лосу, що дозволяє керівникові демонструвати спі- здійснити послідовне і твердо аргументоване розрі- вакам хору звучання будь-якої потрібної якості. знення того, що називають «природними задат- в) Специфічні диригентські здібності. До них ками» від власне здібностей. Найважливішим мето- віднесемо згадувану багатьма хормейстерами та ор- дологічним положенням, на яке слід орієнтуватися кестровими диригентами здатність встановлювати в теоретичному дослідженні хормейстерському взаємодію з колективом музикантів і здійснювати професіоналізму є таке судження: «... під здібнос- на них вплив, який спрямовано на досягнення бажа- тями зазвичай мають на увазі такі індивідуальні ної якості музично-виконавських дій. Назвемо цю особливості, які не зводяться до наявних навичок, властивість індивіда здатністю до управління коле- умінь або знань, але які можуть пояснити легкість і ктивним вокальним музикуванням. Ймовірно, цю швидкість придбання цих знань і навичок» [16, 16].

1 Валідність (від англ. valid — дійсний, маючий силу, придатний) Sciences of Europe # 35, (2019) 11 здатність доцільно представляти як складну якість Крім рухових навичок, необхідних для диригу- і аналізувати, виділяючи певні компоненти. вання, у хорознавчій літературі іноді мимохіть зга- Тепер докладніше охарактеризуємо той компо- дуються навички психічної активності, що станов- нент, який ми назвали професійною компетентні- лять, так би мовити, психотехніку професійної дія- стю. Безсумнівно, музикант, зокрема хормейстер, льності. До такого роду явищ можна віднести має володіти необхідними знаннями і розумінням побіжно охарактеризовані К. Птицею навички слу- предмета своєї професійної діяльності; володіти хового контролю хорового звучання, жестикуля- всіма навичками і вміннями, які необхідні для дося- ційного реагування на певний внутрішній або зов- гнення позитивних результатів. З цим, мабуть, зго- нішній музично-звуковий стимул, управління влас- дні всі, хто так чи інакше торкався питань хормей- ним внутрішнім емоційним станом. стерського професіоналізму. Проблема полягає в Зауважимо, що подібні дії важко позначити диференціації складових елементів подібної компе- тільки як навички. Вони мають якість вміння. Так тентності, у визначенні їх причинно-наслідкових та скажімо, аналіз звучання і регулювання динаміч- інших стосунків, а також у встановленні ієрархії їх ного рівня хорової партії спирається на складні пси- значимості у комплексі професійної готовності. хологічні програми і знаходяться на перетині обла- Зазначимо, що саме теоретичний розподіл на- сті навичок-автоматизмів та умінь. вичок, знань і умінь становить складну теоретичну Уміння в сучасній психологічній літературі задачу. Як відомо, навички – це частково автомати- визначають як «…сукупність знань і гнучких нави- зовані компоненти свідомої діяльності, що вироб- чок, що забезпечує можливість виконання певної ляються в процесі її виконання» [17, с. 202]. У дія- діяльності або дії в певних умовах. Проходячи че- льності хормейстера порівняно легко виділити ав- рез ряд етапів формування, вміння ... в кінцевому томатичні дії «основного рівня». Їх можна поділити рахунку переростає в майстерність і творчість» на загальні музичні (тобто, властиві в обов'язко- [12,155]. Таким чином, уміння розуміється психо- вому порядку кожному музиканту) та особливі (в логами як функція, що зв'язує навички і знання, як найбільшій мірі необхідні хормейстеру). До загаль- психічна «програма» дій вищого порядку. Якими ж них – слід віднести, перш за все, придбані за час спі- вміннями характеризується професійна компетен- лкування з музикою, а також у процесі музичного ція хормейстера? Для того, щоб уявити досить ши- навчання слухові навички диференціації та оцінки роке і різноманітне коло умінь у деякій системати- (ідентифікації): певних властивостей тонів та інто- зації, ми знову (як і у випадку з навичками) розді- наційної модуляції (висоти, гучності, відносної лемо їх на загальні та особливі. тривалості, тембру, артикуляції), властивостей ла- До загальних слід віднести вміння, пов'язані зі дової організації інтонування (функціональності слуховим аналізом звучання. Наприклад: вміння тонів у ладовій системі), властивостей співзвуч визначити вид інтервалу, акорду, імітаційного при- (діссонансів і консонансів, кількості тонів, їх інтер- йому, гармонійної каденції, тип і напрямок тональ- вальних стосунків), властивостей музичної фактури ної модуляції. Підкреслимо, що на відміну від про- (розрізнення співзвуч і ліній, «поліфонічне слу- стих автоматизмів, згадані вміння опираються на хання» музичної тканини). знання (тобто, на систему понять і суджень), на сві- До важливих хормейстерських навичок відно- домо застосовувані «психічні інструменти» розва- сяться навички вокалізації. Г. Дмитревський, який жливих дій (порівняння, виявлення подібності та досить скупо характеризує комплекс навичок хор- відмінності, абстрагування, узагальнення). мейстера, на перший план висуває співочі навички: До особливих ми відносимо вміння ясно уяв- «Бажано, щоб керівник сам пройшов школу співу і ляти хорове звучання, тобто відновлювати його по практично володів основними співочими навич- пам'яті у внутрішньому слуховому просторі, а та- ками» [5, 37]. кож творчо уявляти звучання хору, якого перед тим Нарешті, до навичок, які специфічні для даної не було у сприйнятті. Важливо, щоб хормейстер ві- професії диригента-хормейстера, слід віднести на- льно вмів уявляти собі всі основні компоненти зву- вички жестикуляції та міміки (мануальні жести уп- чання: унісонний тон, прості типи висотних ліній, равління темпо-ритмічною стороною інтонування, типові співзвуччя і акорди, характерні хорові динамікою, артикуляцією, фразировкою тощо). Ці штрихи, а також фрагменти та цілі твори, що збері- навички частіше за інших обговорюються, аналізу- гаються в пам'яті музиканта і при потребі віднов- ються, стають предметом методичних роздумів. Їм люються в його уяві. Таке вміння, звичайно, потрі- навіть присвячуються окремі посібники з диригу- бно не тільки хормейстеру. Воно не менш необхі- вання хором [11], або значні за обсягом розділи в дно композитору, аранжувальнику, професійному підручниках і посібниках з хорознавство [14], а та- концертмейстеру, оркестровому диригенту (для ро- кож велика кількість статей та методичних розро- боти над творами інструментально-хорових жан- бок. Разом з тим, досить рідко можна зустріти в цих рів). Але більш за все в ньому має потребу саме про- роботах ясне розуміння природи навичок, його спо- фесіонал-хормейстер. собу включення в більш складні механізми дій. За- До особливих умінь слід віднести також: а) звичай немає й мови про таке важливе явище, як ін- уміння керувати виконанням хорового твору; б) терференція навичок. У методиках формування ав- уміння диригента готуватися і готувати хор до ви- томатичних програм диригентських рухів відсутнє конання твору, г) уміння організовувати всі етапи поняття про дві основні стратегії формування нави- професійної хормейстерської роботи. Центральним чок (аналітичну та синтетичну). умінням, квінтесенцією професійної компетенції 12 Sciences of Europe # 35, (2019) диригента є, природно, вміння керувати звучанням вміння пояснити хористам композиторський задум хору. Очевидно, що воно складається з багатьох твору та його виконавську концепцію. компонентів, до яких відносяться: А) уміння зосе- Тепер розглянемо питання про знання, що редити хор перед початком виконання, «зосере- складають разом з навичками підставу для всіх дити» увагу співаків, «дати співакам налаштува- складних практичних умінь і, перш за все, для го- тися», «дати хору тон» [5,42]; б) чітко дати знак до ловного вміння – управляти процесом хорового му- вступу, при цьому «правильно задати темп» [там зикування. Знання трактуються у психологічній лі- же, 5 с. 74]; в) «добре показати вступ і закінчення» тературі як «відображення об'єктивних характерис- [там же, с. 74-76]; в) контролювати і «добре показу- тик дійсності у свідомості людини. / ... / Особлива вати» динамічну нюансировку, «характер подачі форма знання – особистісне знання. Освоюючи на- звуку» [5, с. 78-80]. До цього роду умінь відно- явне знання, людина перетворює його характерис- сяться швидкість і виразність усвідомлення дириге- тики в свої суб'єктивні здібності, професійну ком- нтом слухового сприйняття звучання хору, миттє- петентність, творчу силу мислення. Вища форма вість і чіткість його жестікуляціонного і мімічного організації знань – теорії, що об'єднуються в нау- реагування на хорове звучання. Користуючись кові дисципліни. Знання ідеально, тому для свого більш сучасною термінологією, можна говорити буття воно потребує об'єктивізації знаково-симво- про необхідне хормейстеру вміння здійснювати лічними засобами природних і штучних мов» [18, зворотний зв'язок в системі «хор – диригент». 295.]. Знання передбачають володіння багатьма на- У багатьох роботах обговорюється вміння хо- вичками дій, зокрема: розумовими навичками запа- рмейстера готувати себе до виконання творів. В ос- м'ятовування, пригадування, здійснення операцій новному, воно зводиться до роботи з партитурою, усного мовлення, читання, письма, рахунку, логіч- вміння проаналізувати, зрозуміти і уявити у звуко- них процедур тощо. вому втіленні задум творця музичного твору. На ду- Немає сенсу перераховувати тут всі галузі мку Г. Дмитревського, перша фаза процесу само- знань, якими може володіти хормейстер-професіо- стійного вивчення партитури – це музично-теоре- нал. Зрозуміло, широка ерудиція людини, його до- тичний аналіз (мається на увазі аналіз устрою теми, питливість, будь-які надійні, перевірені практикою, принципів тематичного розвитку, ладотонального а також гіпотетичні наукові знання є бажаним ком- плану форми, особливостей метроритма, темпової понентом професійної готовності музиканта. Разом структури, гармонії, голосоведіння, фразування). з тим, потрібно позначити контури тих галузей Друга фаза – хорознавчий аналіз твору, що включає знання, які є необхідним компонентом хормейстер- визначення вокального діапазону партій, тессітур- ського професіоналізму. них і ладо-інтонаційних труднощів тощо. Іншими А) Психолого-педагогічні знання необхідні хо- словами, мова йде про комплекс, що складається з рмейстеру з тієї причини, що він за родом своєї ді- загального вміння теоретично аналізувати форму яльності зобов'язаний виконувати функції педагога, твору і специфічного вміння виявляти в музичному організатора і керівника (фактично – лідера) колек- тексті деталі, важливі у виконавському відношенні. тиву. Ця область, в свою чергу, включає знання за- Природно, що таке вміння у значній мірі спирається гальної фізіології та психології людини; вікової та на спеціальні теоретичні знання в області теорії му- соціальної психології; індивідуально-типологічних зичної форми. властивостей особистості; психології художньої ді- Уміння готувати хор до виконання творів теж яльності, основ естетичного виховання, методики вимагає аналітичного розгляду. У ньому виділя- музичного навчання. Особливо необхідні знання з ються, по-перше, більш загальні вміння, пов'язані з соціальної психології (щодо особливостей поведі- виконанням хормейстером навчально-виховних нки індивідуумів в соціальних групах, «рольових» функцій і, по-друге, вміння, необхідні для розучу- соціо-психологічних відносин в колективах; типо- вання конкретного твору. Про уміннях першого логічних властивостей характеру і поведінки худо- роду хорознавча література майже нічого не гово- жньо обдарованих натур, психологічного ефекту рить, хоча багато дослідників і методисти наполег- спільної музичної діяльності; психологічних ливо підкреслюють, що диригент хору є педагогом «гальм», що перешкоджають успішній участі лю- і вихователем і тому має володіти цілим комплек- дини в колективному музикуванні (сором, гордість, сом педагогічних умінь. Наприклад, Г. Дмитревсь- аксіологічний конфлікт, акцентуації особистості та кий пише, що хороший диригент має вміти розви- ін.). Про необхідність подібних знань для хормейс- нути у співаків «гнучкість і рухливість артикуля- тера багато писав К. Ольхов. Ось одне з його висло- ційного апарату», «виховати в хорі свідоме влювань: «Диригенту варто було б прищеплювати ставлення до словесного тексту твору, що розгляда- знання в галузі соціальної психології, бо управ- ється» та ін. [5, с.41]. Також автор зауважує, що «... ління колективом неможливо без розуміння психо- кожен керівник хору повинен бути ґрунтовно зна- логічних відносин, які існують всередині колек- йомий з основами співу і вміти вести заняття з пос- тиву» [11, с. 20]. Слід визнати, що досі хорознавці тановки голосу» [5, с. 37]. не вирішили проблеми, пов'язаної з означеною пот- У структурі професійної компетенції хормейс- ребою професійної підготовки хормейстерів. Нау- тера можна порівняно легко виділити вміння ви- ково-дослідницька робота теж поки що не розгор- щого рівня, а саме – складні програми дій, що спи- тається в цьому напрямку. Щоправда, достить по- раються на автоматизми (навички), емпіричні і тео- вно у працях, присвячених хору і діяльності ретичні знання. Прикладом може послужити Sciences of Europe # 35, (2019) 13 диригента, присвячується знанням про устрій та самостійний параметр готовності. Вони мають ви- функціонування голосового апарату співака. рішальне значення для вибору професії. У всякому Б) Знання про музичне мистецтво, які зазвичай разі, професійна діяльність завжди є суб'єктивно називають спеціальними, також потрібно розціню- мотивованою і найчастіше вона відповідає глибо- вати як обов’язковий компонент хормейстерського ким потребам особистості. У найкращому випадку професіоналізму. До них входять знання з історії центром мотивації хормейстера є інтерес (пізнава- музики та музичної літератури; теорії музики (му- льний мотив) або схильність до хорової музики та зичної акустики, фонології, морфології, синтак- диригентській творчості. Зрозуміло, що ця специфі- сису, фактури, композиції, теорії жанрів і стилів). чна мотивація може сформуватися тільки в процесі Центральним розділом тут виступають знання з іс- самої діяльності. торії та теорії хорового мистецтва; музичної хоро- Особливу увагу необхідно приділити питанню вої літератури (потенційного репертуару); націона- про цінність хорового мистецтва для особистості льної фольклорної, духовної та концертно-академі- хормейстера-професіонала. Зрозуміло, що будь-яке чної традицій ансамблевого співу; методів і мистецтво є цінністю. Звичайно музиканти-профе- прийомів диригентської роботи з хором; типологіч- сіонали високо цінують саме заняття мистецтвом і, них особливостей хорових ансамблів (дитячих і до- незалежно від того, приносить це заняття матеріа- рослих, однорідних і змішаних, великих і камерних льну винагороду чи приводить людину до злиднів, і т.д.). не залишають цього терену. Є люди, для яких мис- В) Найбільш спеціальна сфера знань окреслю- тецтво становить найсильнішу пристрасть, пос- ється поняттями «хорового ансамблю», «діапа- тійну притягальну силу; без занять мистецтвом зону», «строя», «дикції», «динамічного нюансу- вони не мислять свого життя. Однак, наскільки по- вання», «штрихів», «темпу» (ця сфера, за пропози- дібні твердження про цінності мистецтва об'єкти- цією П. Чеснокова власне і носить назву вні? В якому сенсі мистецтво є цінність? Що саме «хорознавства»). Друга велика частка знань, визна- найпривабливіше і цінно для людини в мистецтві чена П. Чесноковим як «хороуправління» [20] (цей хорового співу? Відповіді на подібні питання по- термін не прижився в літературі) акцентує поняття винні допомогти виявленню особливих і специфіч- і проблеми «диригентського жесту», «міміки», ін- них тенденцій особистості хормейстера-професіо- ших засобів впливу на співаків хору. нала. В цілому можна сказати, що компетентність Цінність – це «філософське і соціологічне по- музиканта є складним комплексом знань, навичок і няття, що означає, по-перше, позитивну або негати- умінь. Структура цього комплексу характеризу- вну значущість певного об'єкта, на відміну від його ється історичною мінливістю і локальною варіати- екзистенціальних та якісних характеристик (пред- вністю. Дана структура залежить також від бага- метні цінності), по-друге, нормативну, оцінюва- тьох чинників, серед яких найважливішими є: пара- льну сторону явища суспільної свідомості (суб'єк- дигма культурної практики, естетична тивні цінності, або цінності свідомості)» [19, т. 5-й спрямованість, сполучена з нею етнічна (націона- стор. 462]. Явище цінності є предметом спеціальної льна) традиція, технічні можливості, стан і дина- теоретичної дисципліни – аксіології. Згідно аксіо- міка зміни художньо-творчої практики тощо. логії цінність – це нормативна категорія, що охоп- Тепер розглянемо наступний компонент про- лює все, що може бути метою, ідеалом, предметом фесійної готовності хормейстера, визначений пси- потягу, прагнення, інтересу. У цьому аксіологіч- хологами як тенденції особистості. До цієї вели- ному рядку завжди фігурують «естетичні цінності». кої та важливої групи компонентів входять пот- У деяких інших формулюваннях і класифікаційних реби, мотиви дій та види діяльності, а також судженнях згадується також поняття «художньої схильності, інтереси і ціннісна спрямованість інди- цінності» (або йдеться про мистецтво як про вид відуума. цінності). Очевидно, що естетичні та художні цін- Потреба – це «стан індивіда, створений нуж- ності (відмінність між ними тут несуттєва) мають дою в об'єктах, необхідних для його існування і ро- бути притаманні музиканту професіоналу як моти- звитку, і який виступає джерелом його активності» ваційні орієнтири і цілі його діяльності. Важливо, [9, 253]. У свою чергу, «... потреби виявляються в щоб мистецтво хорового співу при цьому не було мотивах (потягах, бажаннях і т.п.), які спонукають відірвано від інших цінностей культури особис- людину до діяльності і стають формою прояву пот- тості і суспільства, щоб воно гармонійно входило в реби. Якщо в потребі діяльність людини, по суті, за- систему вищих моральних цінностей. Тільки ця лежна від її предметно-суспільного змісту, то в мо- умова дає професіоналу хормейстеру підстави для тивах ця залежність проявляється у вигляді власної реалізації в своєму виконавському мистецтві цінні- активності суб'єкта» [9, 254]. Іншими словами, мо- сно-орієнтувальної функції музичного мистецтва. тив – це «усвідомлена чи несвідома причина, що ле- Розглянуті компоненти часто відображаються жить в основі спрямованості поведінки, вибору у вигляді емпіричних спостережень і методичних конкретної поведінки (дій і вчинків) особистості» зауважень) у висловлюваннях і друкованих роботах [9] майстрів хорового мистецтва. Зазвичай йдеться про У цю групу компонентів готовності входить те, що диригент хору має любити свою професію, також позитивне, приязне ставлення до різних гра- розуміти високу місію хорового мистецтва і його ней діяльності диригента-хормейстера. Ці особисті- сні якості, на нашу думку, потрібно розглядати як 14 Sciences of Europe # 35, (2019) суспільно-культурну цінність, усвідомлювати від- лігійність чи атеїстичність, його національні симпа- повідальність за пропоновані хору і слухачам цін- тії чи антипатії, його моральний «кодекс». Можна ності мистецтва. заздалегідь і без сумніву сказати, що найбільш Нарешті, наступна сторона професійної готов- впливовими властивостями свідомості для кожного ності хормейстера може бути репрезентована низ- хормейстера є естетична чутливість, художній кою властивостей, які охоплюються широко трак- смак, людяність, патріотичність, етична принципо- тованим поняттям характеру. Під цим словом ро- вість та інші властивості цілісного характеру осо- зуміється той самий третій компонент структури бистості. особистості, який С. Рубінштейн позначив у вище Висновки та перспективи: цитованому висловленні як «тенденції та настанови Поставлене у роботі питання структури хор- особистості, що закріпилися в її характері, стриж- мейстерського професіоналізму вирішується в ра- невих особливостях». курсі психологічного підходу до цілісного фено- Серед таких настанов особливе значення для мену особистості. Опора на авторитетні судження діяльності хормейстера мають: висока психічна майстрів хорового мистецтва та вчених-психологів стійкість, розвинена критичність і самокритич- щодо природи і організації людської особистості ність, висока комунікативність, толерантність, ви- дозволила визначити системно-цілісну структуру сока резистентність у відношенні до зовнішніх і хормейстерського професіоналізму, компонентами внутрішніх «перешкод» діяльності. Ці аспекти так якої виступають потенції (задатки, здібності та або інакше під різними кутами зору висвітлюються компетентність), тенденції (потреби, мотиви, цін- в дослідницькій літературі. Але найбільш значу- ності) та характер індивіда (свідомість, ментальні, щою якістю характеру хормейстера майже завжди етичні властивості). називають волю. Визначена структура дозволяє уточнити аналі- На завершення зазначимо один з вирішальних тичний підхід до вивчення особистісних властиво- компонентів хормейстерського професіоналізму, а стей керівника хору, а також і до змісту його бага- саме – свідомість особистості. Труднощі інтерпре- тогранної діяльності. Запропонована понятійна мо- тації цього компонента полягають в тому, що тут дель хормейстерського професіоналізму відкриває доводиться враховувати не стільки психологічні ре- можливості деталізації встановлених компонентів, алії, скільки феномен особистої та суспільної свідо- виявлення кореляцій між ними, розробки педагогі- мості, людської духовності. Численні властивості і чних принципів та методичних рекомендацій з ака- сторони особистості, що охоплюються змістом цієї демічної підготовки майстрів хорового мистецтва у неймовірно ємної категорії, знаходяться в складних музичних вишах. взаємних стосунках. Очевидно, що свідомість осо- бистості – це найбільш опосередкований інтегра- Література льно діючий компонент професіоналізму. Просте- 1. Абульханова-Славская К.А., Брушлинский жити його вплив на характер професійної діяльно- А.В. Философско-психологическая концепция С. сті дуже складно. Однак, ми не можемо залишити Л. Рубинштейна. К 100-летию со дня рождения. М.: цей компонент поза уваги. Наука, 1989. 248 с. По-перше, просте емпіричне спостереження 2. Ананьев Б. Г. Человек как предмет позна- встановлює взаємозв'язок між властивостями свідо- ния. СПб.: Санкт-Петербург, 2001. 288 с. мості особистості музиканта і якістю його профе- 3. Возрастная и педагогическая психология: сійної діяльності. Не випадково, окремі зауваження учеб. пособ. / ред. А. В. Петровского. М .: Просве- про такого роду взаємозв'язки ми знаходимо в на- щение, 1979. 288 с. вчальній та методичній літературі з хорознавства. 4. Выготский Л.С. История развития высших По-друге, складність простеження прямих причин- психических функций / Собр. соч. М.: Педагогика, них зв'язків ще не означає, що свідомість особис- 1983. Т. 3. С. 6-328. тості професіонала – маловпливовий чинник його 5. Дмитревский Г.А. Хороведение и управле- успіхів і невдач у спеціальній діяльності. ние хором / Г. А. Дмитревский. М.: Музгиз, 1948. Ясно, що далеко не всі властивості особистості 6. Ержемский Г.Л. Психология дирижирова- є однаково впливовими чинниками успішності хор- ния. М.: Музыка, 1988. 80 с. мейстерської діяльності конкретної особи. Для різ- 7. Иконникова, Л. Н. Интерпретаторская них видів діяльності важливими і впливовими є рі- культура хорового дирижера. Минск: изд. центр зні сторони свідомості. Для діяльності професій- БГУ, 2005. 143 с. ного вченого важливо – чи є він гностиком або 8. Коломоєць О. Хорознавство: навч. посіб. агностиком за світоглядом. Однак ця властивість для вузів. Київ, 2001. свідомості набагато менш важлива у діяльності 9. Краткий психологический словарь / сост. професійного музиканта. Хормейстер-стоїк, хор- Л. А. Карпенко; общ. ред. А.В. Петровского и М.Г. мейстер-неотоміст і хормейстер-марксист мають Ярошевского. М.: Политиздат, 1985. 431 с. однакові можливості (в плані світоглядного чин- 10. Лащенко А. Хоровая культура: аспекты ника) досягти високих художніх результатів у своїй изучения и развития. К.: Музична Украина, 1989. професійній діяльності. Разом з тим, для музика- 136 с. нта-професіонала при вирішенні особливих худож- 11. Ольхов К. А. Вопросы теории дирижер- ніх завдань можуть виявитися важливими його ре- ской техники и обучения хоровых дирижеров / К.А.Ольхов. Лен.: Музыка, 1979. 200 с. Sciences of Europe # 35, (2019) 15 12. Платонов К.К. Краткий словарь системы 18. Трифонов. Справочник по психологии и психологических понятий. Изд. второе, перераб. и педагогике. Компьютерная версия. Кирилл и Мефо- допол. М.: Высшая школа, 1984. 174 с. дий, 2000. 13. Пучко-Колесник Ю.В. Діяльність дириге- 19. Философская энциклопедия : в 5 т. / гл. ред. нта-хормейстера як соціокультурний феномен. Віс- Ф.В. Константинов. М.: Сов. энциклопедия, 1970. ник Національної академії керівних кадрів культури Т.5. с. 740. і мистецтв. 2013. № 3. С. 132-136. 20.Чесноков, П. Г. Хор и управление им / П. Г. 14. Птица К. Б. Очерки по технике дирижиро- Чесноков. М.: Госмузиздат, 1961. 241 с. вания хором : Материал к курсу техники дирижи- 21. Шинтяпіна І.В. Формування художньо- рования / К. Б. Птица. М.; Л.: Музгиз, 1948. 160 с. творчих умінь майбутнього учителя музики в про- 15. Рибалка В.В. Теорії особистості у вітчизня- цесі диригентсько-хорової підготовки: автореф. ній психології та педагогіці: навч. посіб. Одеса: Бу- дис. ... канд. пед. наук: 13.00.02 / НПУ ім. М.П.Дра- каєв В.В., 2009. 575 с. гоманова. К., 2005. 20 с. 16. Теплов Б. Способности и одаренность : в 2. 22. Шумська Л.Ю. Формування професіоналі- т. М: Педагогика, 1985, с. 15-41. зму майбутнього викладача-хормейстера в процесі 17. Теплов Б. Психология: Учеб. пособ. 8-е магістерської підготовки / Молодий вчений, № 2.2 изд. М., 1954. 256 с. (54.2), лютий, 2018 .

16 Sciences of Europe # 35, (2019) TECHNICAL SCIENCES

К ВОПРОСУ УСТАНОВКИ СИСТЕМ СЛЕЖЕНИЯ ГЕЛИОТЕХНИЧЕСКИХ УСТАНОВОК

Авчиев Ш.К. Ташкентский архитектурно-строительный институт, доцент

TO THE ISSUE OF INSTALLATION OF TRACKING SYSTEMS FOR SOLAR INSTALLATIONS

Avchiyev Sh.K. Tashkent institute of Architecture and Civil Engineering, Docent

АННОТАЦИЯ Предложена оптимальная методика установки электрической оси датчика параллельно оптической оси концентратора. Определен порядок действий в процессе установки их и оценена средняя квадратиче- ская погрешность выполнения каждого. ABSTRACT The optimal method for installing the electrical axis of the sensor parallel to the optical axis of the concentra- tor is proposed. The order of actions in the process of installing them and the estimate of the mean square error of each. Ключевые слова: высокотемпературная солнечная установка, разворот гелиостата, система сле- жения, оптическая ось, видимое движение Солнца, датчик направления, нормаль, электрическая ось, концентратор, световой поток, гелиостат, геометрическая ось, солнечная оптическая печь. Keywords: high-temperature solar installation, heliostat reversal, tracking system, optical axis, visible movement of the Sun, direction sensor, normal, electric axis, hub, light beam, heliostat, geometric axis, solar optical furnace.

Условием непрерывной работы высокотем- Для установки электрической оси параллельно пературных солнечных установок является по- оптической оси концентратора датчик, как правило, стоянное соответствие между движением ге- содержит базовый элемент (визирное устройство, лиостатов и видимым перемещением Солнца. плоское зеркало и т.п.), ось или нормаль (геометри- Невыполнение этого условия приводит к суще- ческая ось) которого должна быть параллельна или ственному снижению эффективности солнечной совпадать с электрической осью. Методика уста- установки по сравнению с расчетной величиной. новки таких датчиков в рабочее положение, т.е. па- В гелиотехнике контроль разворотов гелиоста- раллельно оптической оси концентратора, известна тов в зависимости от видимого движения Солнца [1,3]. осуществляется с помощью систем слежения, прин- Однако, процесс параллельной установки цип работы которых основан на практически непре- электрической и геометрической осей датчика до- рывном наблюдении рассогласования прицельного статочно сложен и сопровождается неизбежными направления с направлением отраженного от ге- погрешностями. лиостата солнечного потока. В зависимости от вида Для их исключения предлагается методика гелиоустановки прицельное направление располо- непосредственной установки электрических осей жено параллельно оптической оси концентратора датчиков параллельно оптической оси концентра- (СП) или ориентировано на парагенератор (СЭС). тора. Системы слежения, в зависимости от харак- Рассмотрим на примере наиболее распростра- тера использования гелиоустановок, подразделя- ненной компоновки солнечной оптической печи ются на программные и следящие [1,2]. (см.рис.1) последовательность операций по уста- В программных системах ориентирование от- новке датчиков направлений и оценим точность их раженных от гелиостатов солнечных лучей осу- установки. ществляется исполнительными механизмами по за- По рис.1 видно, что постоянный поток свето- ранее заданной программе, учитывающей видимое вого излучения целесообразно ориентировать пер- движение Солнца, широту местонахождения гелио- пендикулярно оптической оси I концентратора 2, а установки, координаты расположения гелиостатов затем изменять ход его лучей на 90°. При использо- и приемника. вании такой схемы появляется возможность уста- В следящих системах ориентирование отра- новки всех датчиков направлений 3, лежащих по женных от гелиостата солнечных лучей осуществ- каждой из линий А-Аʹ Б-Бʹ, В-Вʹ и т.д., путем малого ляется датчиками направления. количества установок устройства, задающего све- Назначение датчика направления состоит в вы- товой поток. даче управляющих сигналов при отклонении отра- Основные операции, влияющие на точность женных гелиостатами лучей от направления элек- ориентирования датчиков направлений по пред- трической оси датчика, а также сигнала в случае по- ложенной схеме, следующие. тери объекта слежения т.е. Солнца [1]. Sciences of Europe # 35, (2019) 17

1. Привязка к действительному положению чины 01ʹ 0' вторую точку оси 01ʹ, смещенную отно- оптической оси концентратора. сительно первоначальной на величину сдвига по 2. Определение направления хотя бы од- его направлению. ного перпендикуляра к оптической оси концен- В этом случае, средняя квадратическая по- тратора, и его фиксация на закладных деталях грешность привязки к оптической оси концентра- или обноске. тора вычисляется по формуле: 3. Определение направлений остальных 2 перпендикуляров, и их фиксация на закладных 0,3мм∙휌 2 푚прив = √2 ( ) + 푚в , (1) 푆 ′ деталях или обноске. о10 4. Совмещение оси устройства, задающего где S01ʹ 0 - расстояние между точками уста- световой поток, с направлением перпендикуляра. новки теодолита и 0. При S = 10 м величина 푚прив= 5. Установка устройств, преломляющих 9ʹʹ. световой пучок на 90°, в проектное положение. Определение направления перпендикуляра 6. Установка датчиков направлений и сов- ППʹ к оптической оси 00ʹ осуществляется путем от- мещение их электрических осей с направлени- ложения в точке 01ʹ углов 0, 01ʹ П, 01 01ʹПʹ равных ями, параллельными оптической оси концентра- 90° и их фиксации на обноске в точках П и Пʹ. тора. Для этого откладывают влево и вправо от Проанализируем погрешности, возникающие в направления 01ʹ 0ʹ, углы равные 90° и фиксируют результате выполнения каждой из перечисленных точки пересечения визирных лучей с обноской вре- операций [3,4]. менными метками. Далее измеряют эти углы и рас- Привязка к зафиксированному на элементах стояния от точки 01' до временных меток. По вели- конструкции печи или обноске положению проек- чинам измеренных углов и расстояниям до соответ- ции оптической оси 00ʹ осуществляется с использо- ственных меток вычисляют величины сдвига ванием теодолита Т2 с средними квадратическими временных меток до образования углов равных 90° погрешностями центрирования в точке 0' mц = 1 мм, по формуле: фиксации второй точки 0 оси m = 0,2 мм и визиро- (90°−훽 )푆표₁п ф 훿 = изм , (2) вания mв = 2ʹʹ. 휌ʹʹ Влияние погрешности центрирования может где So1′п – расстояние от точки установки тео- быть уменьшено до 0,3 мм путем измерения вели- долита до временной метки.

Рис.1. Схема последовательности операций по установке датчиков слежений

18 Sciences of Europe # 35, (2019) Откладывают от временных меток по направ- b – расстояние от дальнего теодолита до лениям, параллельным оси 00' вычисленные вели- этого же перекрестия. чины сдвигов - δ и фиксируют на обноске с средней Средняя квадратическая погрешность mc уста- квадратической погрешностью mф = 0,3 мм оконча- новки светового потока в плоскость перпендику- тельные метки П и Пʹ. При положительном знаке δ ляра может быть рассчитан по формуле: отложение производят от концентратора, при отри- 푚2∙휌2 푚 = √ ф , (6) цательном - к концентратору. 푐 푆2 Погрешность задания каждого из перпендику- где mф – средняя квадратическая погрешность ляров 01ʹП' и 01ʹП подсчитывается по формуле: совмещения центра светового потока прожектора с 푚2 휌2 перекрестием обноски ; S – расстояние от прожек- 푚 = √푚2 + ф , (3) 1 훽 푆2 тора до обноски. а средняя квадратическая погрешность опреде- При mф = 6 мм, 푚푐=30". ления направления ППʹ по формуле: Погрешность установки основания пента- 2 2 2 2 푚 ′ 푆 ′ +푚 ′ 푆 ′ призмы в горизонтальное положение по направле- ⫠о1:п о1:п ⫠о1:пˈ о1:пˈ 푚пп` = √ 2 , (4) нию оси концентратора рассчитывается по цене де- (푆 ′ +푆 ′ ) о1п о1пʹ ления уровня установленного на пентапризме. Приняв 푚훽=2ʹʹ, 푚Ф=0,3 мм, So1′п =10м, При τ = 15", 푚 = (0,3 ÷ 0,5ʹ)τ = 4.5 ÷ 7.5ʹʹ So1′п′=30м, 푚⫠о′ :п =6,5ʹʹ, 푚⫠о′ :пʹ=2,9ʹʹ 푚пп′=2,7ʹʹ. ур 1 1 Величину преломляющего пентапризмой угла Если So1′п = So1′п′ =20м, то 푚 ′ = 푚 ′ =3,7 ⫠о1:п ⫠о1:п′ можно определить из лабораторных исследований ʹʹ а 푚 =2,6ʹʹ. пп′ с погрешностью порядка 5ʹʹ. Перпендикуляры ААʹ, ББ', ВВʹ, ГГ' и др. за- Непосредственная установка электрических дают отложением от точек П и Пʹ по направлениям, осей датчиков слежения производится в следую- параллельным 00', расстояний, определенных по щем порядке. исполнительному плану, между ППʹ и створами На отдельном штативе перед стойкой датчика каждого из перпендикуляров. При этом точность устанавливается пентапризма, так, чтобы прелом- определения расстояний по исполнительному ленный световой поток был горизонтален и падал плану порядка 15 см не играет никакой роли, так на датчик. Поворачивая датчик по азимуту и зениту как для задания створов, параллельным ППʹ, доста- добиваемся остановок осей вращения двигателей точно обеспечить только равенство откладываемых азимутальной и зенитальной осей гелиостата. Фик- расстояний. сируем датчик в этом положении. Таким образом Средняя квадратическая погрешность опреде- осуществляются установки всех датчиков. ления направления створов этих перпендикуляров Средняя квадратическая погрешность уста- mств., полученных рассмотренным путем, опреде- новки электрической оси датчика параллельно оси ляется формулой: концентратора по азимуту и зениту рассчитыва- 2 ются по формулам: 푚отл√푛 휌 푚 = √2 [ ] , (5) 2 2 2 2 2 2 2 ств 푆 + 푆 푚 = 푚 + 푚 + 푚 + 푚 + 푚 + 푚 ; о′ :п о′ :пʹ д.а прив пп` ств с приз о.А 1 1 2 2 2 где n - количество отложенных концевой ме- 푚д.з = 푚ур + 푚о.з . (7) рой длин. Для указанных ранее условий при одно- Принимая значения средних квадратических кратном отложении длины (п =1) имеем m ств. = погрешностей равными вычисленным получим: 3,6ʹʹ, а при девятикратном - m ств. = 10,9ʹʹ. 푚д.а = 2 2 2 2 2 2 Устанавливаем теодолиты T1 и T2 в вертикаль- √9 + (2,7) + 5 + 30 + 5 + (12,8) = 35,8ʹʹ; ной плоскости одного из створов (ААʹ, ВВʹ...) про- 2 2 푚д.з = √7 + (9,2) = 12ʹʹ. ходящей через точки пересечения штрихов на об- Общая средняя квадратическая погрешность носке. Теодолиты устанавливают между точками ориентирования датчика равна: обноски примерно в 1-2 м от них. 2 2 Средняя квадратическая погрешность уста- 푚0 = √푚д.А + 푚д.з = 37ʹʹ. новки теодолитов в створ любого из перпендикуля- Как видно из выполненных расчетов, при со- ров легко может быть доведена до 0,5 мм. блюдении описанной методики и приведенных в Затем, вблизи одного из пересечений штрихов, расчетах параметрах средняя квадратическая по- примерно на его горизонте, устанавливают прожек- грешность ориентирования датчиков не превысит тор, При этом добиваются, чтобы нить его лампы 1ʹ, тогда как пред рассчитанная величина средней была совмещена с вертикальной плоскостью пер- квадратической погрешности ориентирования пендикуляра, заданного визирной плоскостью тео- должна быть не более 2,2'. Следовательно, предло- долита, расположенного вблизи противоположной женная методика ориентирования имеет доста- обноски, а поток светового излучения располагался точно большой запас точности. симметрично перекрестия штрихов на ней.

Средней квадратической погрешностью сов- Литература мещения нити лампы со створом перпендикуляра a 1. Захидов Р.А. Теория и расчёт гелиотехниче- пренебрегаем, т.к. она равна 0,5 мм , b ских концентрирующих систем - Ташкент: Фан, где a - расстояние от ближайшего перекрестия 1977. -142с. до нити лампы; Sciences of Europe # 35, (2019) 19 2. Шермазанян Я.Т., Вартанян А.В. Исследова- 3. Авчиев Ш.К. Исследования точности основ- ние кинематических зависимостей некоторых схем ных параметров датчика слежения//Научно - прак- слежения за солнцем//Журнал «Гелиотехника», тический журнал «Архитектура. Строительства. №3, 1970. Дизайн», Ташкент, №1, 2015. 4. Лукьянов В.Ф. Расчёты точности инже- нерно-геодезических работ. М. Недра,1981.

УЧЕТ НЕЛИНЕЙНЫХ СВОЙСТВ БЕТОНА ПРИ КРУЧЕНИИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ СТЕРЖНЕВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Азизов Т.Н. доктор технических наук, профессор, Уманский государственный педагогический университет имени Павла Тычины

ACCOUNT OF NONLINEAR PROPERTIES OF CONCRETE WHEN TURNING REINFORCED CONCRETE STEM ELEMENTS

Azizov T. Professor, DSc (eng.), Pavlo Tychyna Uman State Pedagogical University, Ukraine

АННОТАЦИЯ Приведена методика получения диаграммы «крутящий момент-угол закручивания» для стержневых железобетонных элементов любого поперечного сечения. Методика расчета основана на пошаговом уве- личении относительного угла закручивания. Касательные напряжения на каждом шаге определяют непо- средственно из диаграммы сдвига бетона. Затем определяют момент, созданный этими напряжениями. Так получают одну точку диаграммы. Далее процедура продолжается до момента, когда крутящий момент в сечении начинает уменьшаться, что является исчерпанием несущей способности элемента. ABSTRACT The article presents the method of constructing the “torsion moment-angle” diagram for core reinforced con- crete elements. Rods of any cross section are considered. The points in the diagram are calculated at each step of increasing the angle. The tangential stresses at each step are determined directly from the concrete shear diagram. Then the moment that these stresses create is calculated. Then the procedure continues until the moment of torsion in the section decreases. This means reaching the ultimate strength of the element. Ключевые слова: кручение, железобетонный стержень, нелинейные свойства, диаграмма. Keywords: torsion, reinforced concrete rod, nonlinear properties, diagram

Постановка задачи и анализ исследований. никак не может быть оправдано. Вопросам расчета железобетонных элементов В связи с вышесказанным целью настоящей посвящено немало работ. Однако в большинстве статьи является разработка методики определения работ по расчету прочности и жесткости железобе- крутильной жесткости стержневого железобетон- тонных элементов рассматриваются простран- ного элемента с учетом нелинейных свойств бе- ственные сечения, а в случае трещинообразования тона. – пространственные трещины кручения [6, 7]. Ав- Изложение основного материала. тором настоящей статьи и его учениками прове- Рассмотрим нормальное сечение стержневого дены исследования и опубликован ряд работ о рас- элемента, подверженного кручению. Для простоты чете жесткости железобетонных элементов с нор- пояснения пока будем рассматривать сечение без мальными трещинами при кручении [1, 3, 8]. В наличия арматуры. Учет арматуры производится основном в этих работах решается задача определе- как принято в расчете железобетонных элементов ния напряженного состояния блока, отделенного на изгиб умножением площади элементов арма- нормальными трещинами, на который крутящие туры на коэффициент приведения, равный отноше- моменты передаются через часть сечения. нию модуля упругости арматуры к модулю упруго- Приближенное решение задачи о кручении сти бетона. Кроме того, рассмотрим для простоты стержневого железобетонного элемента с учетом пояснения методики прямоугольное сечение. Эле- нелинейных свойств рассматривались в работе [10]. менты любого другого сечения могут быть рассчи- Там сделана попытка учета нелинейных свойств бе- таны с использованием рассмотренного ниже спо- тона. Однако в этой работе допущена существенная соба. ошибка, когда касательные напряжения в сечении Разобьем поперечное сечение на некоторое ко- определялись по формулам теории упругости, что личество прямоугольников (рис. 1). 20 Sciences of Europe # 35, (2019)

Рис.1. Схема деления поперечного сечения на отдельные элементы

Проведем оси X и Y с центра кручения эле- Рассмотрим алгоритм определения жесткости мента, который в общем случае может не совпадать в сечении стержневого элемента с учетом нелиней- с центром тяжести сечения (см. [4]). Определение ных свойств бетона. При этом диаграмму сдвига центра кручения не представляет трудностей. Каж- для начала примем в виде диаграммы Прандтля. Та- дый i-тый элемент (на рис. 1 заштрихован) имеет кое представление диаграммы вполне оправдано на координаты Xi и Yi. В каждом элементе действуют основании экспериментальных исследований, про- касательные усилия: веденных под руководством автора настоящей ста- 푇푦푧,푖 = 휏푦푧,푖퐴푖 푇푥푧,푖 = 휏푥푧,푖퐴푖 (1) тьи [5]. Очевидно, что если известно распределение 1. Задаемся значением относительного угла за- касательных напряжений по сечению τyz,i и τxz,i, то кручивания θ1; нетрудно вычислить касательные усилия 푇푥푧,푖 и 2. В предположении упругой работы стержня определяем упругий момент Mt,e, который соответ- 푇푦푧,푖, а, следовательно, и крутящий момент в сече- нии: ствует заданному углу закручивания: 푀 = ∑푛 (푇 푋 + 푇 푌 ) (2) 푀푡,푒 = 퐺퐽 ∙ 휃1 (4) 푡 푖=1 푦푧,푖 푖 푥푧,푖 푖 где GJ – крутильная жесткость стержня в пред- где n – общее количество элементов, на кото- положении его упругой работы; рое разбито сечение. 3. По формулам теории упругости (например, Из теории кручения известно [4], что крутя- по [9]) определяем касательные напряжения τ и щий момент M в сечении связан с относительным yz,i t τ в центре каждого i-того элемента; углом закручивания Θ зависимостью: xz,i 4. Если в каких-либо элементах касательные 푀 = 퐷 ∙ 휃 (3) 푡 напряжения оказываются больше предельных каса- где D – жесткость стержня (в рассматриваемом тельных напряжений τ >[τ], то напряжение в этом сечении) при кручении. i элементе принимаем равным [τ]. При этом рассмат- Следует особо отметить, что зависимость (3) риваются как напряжения τ , так и τ ; справедлива при любом распределении напряже- yz xz 5. Зная напряжения τ и τ во всех n элемен- ний в сечении элемента. Другими словами, если из- xz,i yz,i тах по формулам (1) вычисляем касательные уси- вестно распределение напряжений в сечении (а зна- лия T и T ; чит и крутящий момент в сечении), а также относи- yz,i xz,i 6. По формулам (2) определяем крутящий мо- тельный угол закручивания, то жесткость сечения мент M от усилий T и T . При этом крутящий D однозначно определится из выражения (3). И, t yz,i xz,i момент M будет меньше первоначального момента наоборот, если известна жесткость D, то относи- t M , определенного по (4). Это связано с тем, что тельный угол закручивания однозначно опреде- t,e часть напряжений, превышающих величину [τ], лится из (3). Это очень важное замечание, которое уже не будет давать вклад в величину общего кру- следует учитывать. Оно же и помогает определять тящего момента. жесткость элемента при кручении. Sciences of Europe # 35, (2019) 21 Таким образом мы получим значение крутя- При наличии нормальных трещин следует из щего момента Mt, соответствующего заданному в п. схемы на рис. 1 исключить элементы бетона, нахо- 1 относительному углу закручивания θ1 или первую дящиеся в пределах трещины. При этом определе- точку на диаграмме «Mt – θ». ние центра тяжести и центра кручения такого сече- 7. Далее увеличим значение относительного ния легко произвести известным способом сопро- угла закручивания θ2 и получим вторую точку на тивления материалов. диаграмме. Продолжая пошагово увеличивать зна- Выводы и перспективы исследований. чения угла закручивания, мы получим диаграмму Приведен весьма простой алгоритм получения «Mt – θ», из которой легко получить значения угла точек на диаграмме «Крутящий момент – относи- закручивания при действующем на реальный стер- тельный угол закручивания» стержневого железо- жень реального крутящего момента, а также значе- бетонного элемента. Его преимущество от подоб- ние крутильной жесткости D, соответствующей за- ной методики [10] состоит в том, что касательные данному реальному крутящему моменту, т.к. зная θ напряжения определяются непосредственно из диа- и Mt, по формуле (3) легко определяется жесткость граммы сдвига бетона, а не по формулам теории D, упругости, как это было сделано в [10]. Кроме того, Если на начальных этапах расчета получается, методика не предусматривает процедуры итераций, что все напряжения меньше предельных, то эта что существенно облегчает расчеты. Приведенный часть диаграммы «Mt – θ» строится по точкам, под- алгоритм позволяет рассчитывать железобетонные чиняющимся упругим законам. стержневые элементы с применением любых диа- Сделаем весьма важное замечание. Если из- грамм сдвига бетона, полученных как эксперимен- вестна реальная диаграмма сдвига бетона (см, тально, так и теоретически, а также элементы лю- например, [5]), то напряжения в элементах по п. 3 бого поперечного сечения. алгоритма следует принимать непосредственно из В перспективе предполагается разработка про- диаграммы. Как было сказано выше, выражение (3) граммы для ЭВМ и экспериментальная проверка справедливо для любого распределения касатель- разработанной методики. ных напряжений в сечении. Т.е. мы задаем конкрет- ное значение угла закручивания, далее по диа- Литература грамме сдвига бетона определяем все напряжения 1. Азизов Т.Н. Жесткость железобетонных эле- (превосходящие упругие значения) и по формуле ментов при кручении и ее влияние на простран- (2) с учетом (1) определяем момент Mt. И таким об- ственную работу мостов // Механіка і фізика руйну- разом получаем точку на диаграмме «Mt – θ». Далее вання будівельних матеріалів та конструкцій// Збі- аналогично вышеописанному, повторяем расчеты с рник наукових праць. НАН України. Фізико- другими значениями угла закручивания и получаем мех.інститут ім.. В.Г. Карпенка. – Львів, 2009. – С. диаграмму «Mt – θ». 576-590. Исчерпанием несущей способности стержня 2. Азизов Т.Н. Использование аппроксимаци- будет верхняя точка на диаграмме «Mt – θ», т.е. ко- онных конечных элементов в расчетах конструкций гда значение крутящего момента начет умень- / Т.Н. Азизов // Вісник Одеської державної академії шаться, т.к. в отдельных элементах наступят дефор- будівництва та архітектури. Вип. 39, частина 1. – мации, равные предельной деформации на диа- Одеса: Зовнішрекламсервіс, 2010. – С. 4-9. грамме сдвига бетона. 3. Азизов, Т.Н. Определение крутильной жест- По описанному алгоритму несложно получать кости железобетонных элементов с трещинами / диаграмму «Mt – θ» для стержней с сечением, от- Т.Н. Азизов // Дороги і мости. Збірник наукових личным от прямоугольного сечения. Принцип рас- праць. К.: ДерждорНДІ, 2007. – Вип. 7. Том 1. – С. чета не отличается для любого сечения, для кото- 3-8. рого есть решения теории упругости по определе- 4. Арутюнян Н.Х. Кручение упругих тел. / Н.Х нию касательных напряжений. Арутюнян, Б.Л. Абрамян. – М: Гос. Издательство Если требуется рассчитать стержень с сече- физико-математической литературы, 1963. – 686 с. нием, для которого нет решений теории упругости 5. Вільданова Н.Р. Модуль зсуву бетону з ура- по определению касательных напряжений, то хуванням деформацій пластичності і його вплив на можно воспользоваться следующим приемом. По- крутильну жорсткість залізобетонних елементів: добно [2] на основе расчетов по известным про- дис. … канд.. техн.. наук:05.23.01 «Будівельні кон- граммам типа Ansys, Lira и др. с применением объ- струкції, будівлі та споруди» / Н.В. Вільданова. – емных конечных элементов получить законы рас- Одеса, 2015. – 214 с. пределения касательных напряжений по сечению. 6. Карпенко, Н.И. Теория деформирования же- После этого расчет с учетом нелинейных свойств лезобетона с трещинами. / Н.И. Карпенко; – М.: бетона провести по алгоритму, описанному выше. Стройиздат, 1976. – 208 с. На рис. 1 не обозначены элементы продольной 7. Коуэн, Г.Дж. Кручение в обычном и предва- арматуры. Наличие арматуры легко учесть (как это рительно напряженном железобетоне: Пер. с англ. / принято при расчете железобетонных элементов на Г.Дж. Коуэн; – М.: Изд-во литературы по строи- изгиб) заменой ее сечения на эквивалентное путем тельству, 1972. – 104 с. умножения ее площади сечения на отношение мо- 8. Срібняк, Н.М. Крутильна жорсткість залізо- дулей упругости арматуры и бетона. бетонних елементів перекриттів з нормальними трі- щинами: автореф. дис. …. канд. техн. наук 05.23.01 22 Sciences of Europe # 35, (2019) / Срібняк Наталія Миколаївна; Одеська державна 10. Яременко О.Ф. Несуча здатність та дефор- академія будівництва та архітектури. – О., 2009. – мативність залізобетонних стержневих елементів в 23 с. складному напруженому стані / О.Ф.Яременко, 9. Тимошенко С.П. Теория упругости. – Ю.О. Школа. – Одеса: ОДАБА, 2010. – 136с. М.:ОНТИ, 1934. – 451с.

FORESIGHT METHODS IN THE NATIONAL PROJECTS

Bigazina A.

ABSTRACT Foresight is a methodology for creating medium and long-term visions of the technological, economic and social development of a country. Foresight of the future includes many methods by which it can be implemented. Foresight projects use combinations of methods to achieve the greatest success. The presented methods and their interaction with each other within the framework of foresight projects of the state level confirm the above state- ment. This article will discuss the national foresight projects and the methods by which they were carried out. Keywords: Foresight, Delphi Method, Scenarios, Method of critical technologies, Expert Panels.

Introduction Foresight methods Foresight literally translates as “foreseeing the fu- One of the most cited definitions of foresight is the ture.” The original foresight was used by RAND Cor- definition of Ben Martin in 1995: poration in the 1950s. Foresight was carried out using Foresight is a “process involving a systematic de- the Delphi method to predict possible technological de- sire to look into the long-term future of science, tech- velopment. With the development of Foresight, it has nology, economics and society in order to identify areas become necessary for the state, for the regions / regions, of strategic research and new generic technologies that for various industries and for large corporations. This can bring the greatest economic and social benefits” article will discuss the national foresight projects and [1]. the methods by which they were carried out. The basis Foresight can be implemented by different meth- of this article was the work of A.V. Sokolov "Foresight: ods: qualitative, quantitative or mixed. Look into the future." According to this article: “the use Qualitative - methods that allow to conceptualize of only one method during the work cannot give the and evaluate events from the point of view of subjective most reliable result”. The table in the “Results” section perception; shows the methods used in national foresight projects. Quantitative - methods, allowing to measure vari- The data presented in the table were collected analyti- ables and apply statistical analysis; cally, based on other scientific works. During the study Mixed - methods that allow the use of quantitative of this topic, the collection and analysis of information, measurements of subjective opinions, logical construc- as well as in the process of writing this work, I would tions and points of view of experts and commentators like to note that the author agrees with the conclusion [2]: of A.V. Sokolov. Table 1 presents the classification of the foresight methods [2]: Table 1 Classification of methods Qualitative Quantitative Mixed Brainstorm Benchmarking Cross Link Analysis / Structural Anal- Civil panels Bibliometry ysis Conferences / seminars Indicators / time series analysis Delphi Expert panels Modeling Critical Technologies Forecast genius Patent analysis Multi-criteria analysis Interview Extrapolation of trends / impact anal- Poll / vote Literature analysis ysis Quantitative Scenarios Target trees / logic circuits Road maps Simulation games Stakeholder Analysis Scenarios / Scenario Semi- nars Science fiction Surveys Weak signals / jokers SWOT analysis

Factors such as time and resource constraints, ac- However, the most significant success factor is the hu- cess to information resources, availability / unavailabil- man factor, that is, the effective work of the involved ity of certain experts affect the choice of methods. experts. Successful foresight projects are based on in- tegrated approaches. Sciences of Europe # 35, (2019) 23 The basic principle of the formation of an inte- data were taken from various sources, processed and grated approach is reflected in the foresight diamond the results are presented in this article. (see Fig. 1). At the tops are the key factors that ensure Question №1. the success of working with experts: creativity, extrac- National Foresight projects are projects carried out tion of expert knowledge, interaction and evidence. The at the state level, the main purpose of which is to deter- arrangement of the foresight methods inside the rhom- mine the most likely socio-economic and technological bus corresponds to their attraction to a particular corner, development trends of the state for the next 5-30 years. that is, it carries elements of one of the four aspects of In addition, the result of the project is an agreement expert methods. An important principle of choosing a reached between the state, business and societies on the method for a particular Foresight project is the presence strategic directions of development of the state [4]. If of all of these aspects in a single project, while the se- we talk about national projects, all of them pursue one quence of using methods may be different [3]. goal: the determination of priorities and development The use of certain methods has its strengths and opportunities for the whole country. With regard to the weaknesses. Brainstorming promotes creativity, but customer and the time horizon of projects, it is also pos- does not mean effective interaction. Expert seminars sible to note the relative uniformity. provide expert interaction, but do not lead to the iden- Question №2. tification of important aspects that reflect the prospects The term “critical technologies” was first used in for the development of technological areas. The idea of the USA in the 20th century and was originally called a Foresight diamond is to ensure the interaction of com- critical materials. Critical materials were a five-year binations of methods, which will lead to the successful supply of strategically important materials necessary implementation of the four vertices of the rhombus [4]. for the armed forces, i.e. were a safety net in the event of a military conflict. Critical technologies are a meth- odology for identifying the priorities of a country / re- gion / industry in the medium term from 3 to 10 years [11]. The result of this methodology is the lists of tech- nologies or areas of research and development that re- quire priority attention. The lists are based on the knowledge of experts with the highest qualifications in relevant areas. Compared to the Delphi method, critical technologies are distinguished by a particular selectiv- ity of experts. Critical technologies are closely related to Foresight's methods such as expert surveys and ex- pert panels. Attention should be paid to the "bench- marking", which is necessary to determine the overall level of technology development in relation to what has been achieved by a country. The essence of benchmark- ing is the process of defining the highest standards of excellence for products/services/processes, and then Fig 1. Foresight Diamond making the improvements necessary to achieve these standards. In case of foresight projects it helps to de- Regarding the scope of the foresight, it is worth velop strategies to overcome the technological gap and noting that the foresight projects are implemented on a identify technology areas with great innovative poten- supranational (several countries involved), national, in- tial that are appropriate to further development in a dustry (science, technology, education, politics, etc.), given country (region). regional and corporate levels. The topic of Foresight The difference between the other methods listed in projects may also vary: from the initially considered the table is the long-term perspective of the Foresight scientific and technological to the sectoral one: educa- projects. The Delphi method is based on a survey of a tional, social, environmental, etc. large number (several thousand) of experts. The result Results and discussion. of projects based on Delphi is feedback from experts, Questions to be discussed below: that is, suggestions and recommendations for the devel- 1. What are national foresight projects and their opment of education, science, technology, politics, etc. distinctive features? The main goal of national projects, In Japan, “Technological Foresight” is systematic and customers, time horizon, the result. is held every 5 years [4]. Basically, the Delphi method 2. What methods were used as a basis for pro- interacts with expert panels, but other methods are used jects? Enumeration of methods, their brief description, as auxiliary, for example: scenarios, needs analysis. differences, in which projects were applied. Expert panels are a method of collective expertise 3. Interaction of methods. The answer to this obtained through regular discussion of problems within question will be presented in the form of table 2. The the framework of a permanently working group of table is the final result of the conducted analytical work. high-level specialists (12–20) people [3]. Expert groups As mentioned above, the project is implemented can both be given the freedom to choose the methods successfully if it includes several different methods. with which to interact, and the list of methods can be The main task set in this paper is to determine whether lowered from the top (e.g. ministry of education). Ex- A.V.Sokolov is right in his statement or not. For this, 24 Sciences of Europe # 35, (2019) pert groups can interact with various methods [10]. Ex- political problems and the field of education (besides pert panels were used in the Swedish Foresight, as well technological issues) [8]. The scenarios were also used as in the third British Foresight. In these foresight ex- as the basis for the second British foresight. Scenarios pert panels acted as the main method and, accordingly, can interact with many methods. Often, a SWOT anal- all the activity was built around them. ysis can be used with scenarios to identify strengths and Scenarios are based on future analysis of opportu- weaknesses [12]. nities and alternative development paths [3]. The first national project using scenarios is called Question №3. Futur, Germany. It is a response to criticism, claiming Table 2 presents the most frequently used methods that German foresight projects are guided only by the for foresight projects at the national level, lists the opinion of the “experts” and do not take into account countries and projects in which they were used, which the opinion of the public and interested persons. It was methods were used in addition to the main one, and the the first foresight in Germany, which considered socio- results [3,4,10, 11, 12]. Table 2. Interaction of foresight methods in national project What meth- Countries, Pro- Customer and Method Information ods does it in- Results ject, Year time horizon teract with? USA «National Office of Science Panels, focus List of critical Critical Tech- and Technology, groups, technologies nologies», 1995 5-10 years benchmarking USA “New Office of Science Corporate ex- List of critical Forces in Ac- and Technology, ecutive sur- Lists of technologies technologies tion”, 1998 5-10 years veys or research and de- France "Critical Ministry of Eco- Expert velopment areas that List of critical Critical Technologies nomics , groups, Ex- require priority atten- technologies Tech- 2005", 2000 5-10 years pert surveys tion. Formed on the nolo- Czech Republic basis of knowledge Ministry of Edu- gies “Proposals for a Panels, focus Suggestions for a of experts with the cation and Sci- National Re- groups, national research highest qualifications ence, search Pro- benchmarking program in relevant areas. 10 years gram”,2002 Ministry of Edu- Expert cation and Sci- List of critical Russia ,2005 groups, Ex- ence, technologies pert surveys 10 years Reports, recom- Japan, "Techno- Ministry of Edu- mendations on logical Fore- cation, Culture, the development sight", since Sports, Science of thematic areas 1971 every 5 and Technology, Expert mod- and on science years 30 years els policy Based on a survey of Recommenda- Delphi a large number of ex- UK, “Partner- Office of Science tions on science perts ship for and Technology, and technology Progress”, 1995 10-20 years policy Needs Reports, scenar- Ministry of Sci- South Korea, analysis, ios, proposals for ence and Technol- 2003 scenarios, the scientific and ogy, 25 years benchmarking technical plan Sweden, “Swe- dish The government, Directional technological 10-20 years reports It is based on a regu- foresight”, Expert lar discussion by a 1999, 2004 Panels group of high-level Great Britain, Expert Office of Science specialists (12-20) "Foresight Pro- groups, sce- Innovative and Technology, gram", 3rd narios, tech- Development several Ministries, round, since nology scan- Suggestions 10-20 years 2002 ning Sciences of Europe # 35, (2019) 25 Strategic devel- Ministry of Sci- Workshops, opment direc- Germany, “Fu- ence and Technol- online discus- tions, priorities tur”, 1999 ogy, sions, sur- Based on future anal- for research pro- 20 years veys, panels Scenar- ysis of opportunities grams ios and alternative devel- Great Britain, Panels, semi- Office of Science Suggestions for opment paths. “Foresight Pro- nars, open and Technology, supporting a na- gram”, 2nd discussions, several Ministries, tional innovation round, 1999- Internet plat- 10-20 years system 2002 form

Conclusion 6. NISTEP. The 8th science and technology Fore- Thus, the methods used in national Foresight pro- sight survey – Delphi analysis. National Institute of jects were considered in this article. The main goal of Science and Technology Policy/ Tokyo, 2005 all national foresight projects is to determine the long- 7. Meissner P, Wulf T (2013) Cognitive benefits term development prospects of the country. Projects of scenario planning: Its impact on biases and decision have a long-term perspective. The initiators of the pro- quality. Technol Forecast Soc Chang 80:801–814. jects are the states themselves, and the customers for 8. Volker Gientz, Michael Hausick, Andre-Marcel such initiatives are mostly the ministries. Schmidt, Scenario development without probabilities – To implement the project at the proper level, the focusing on the most important scenario interaction of various methods is necessary. An inte- 9. Gordon, Theodore, and Greenspan, David, grated approach to the choice of tools to achieve the (1988);"Chaos and Fractals: New Tools For Techno- goal is the basis of any national foresight project. Con- logical and Social Forecasting," Technological Fore- firmation of this statement is in the last section of the casting and Social Change, 34, 1-25 article. 10. Калюжнова Н.Я., СУЩНОСТЬ, СОДЕРЖАНИЕ И МЕТОДОЛОГИЯ ФОРСАЙТА References 11. А.В.Соколов, Метод критических техноло- 1. Martin BR (1995) Foresight in science and tech- гий nology. Technology Analysis & Strategic Management 12. А.В.Соколов, О.Карасев Форсайт и техно- 2. Beata Poteralska & Anna Sacio-Szymańska, логические дорожные карты для наноиндустрии Evaluation of technology foresight projects 13. R.Hackathorn, J.Karimi, A framework for 3. А.В.Соколов Форсайт:Взгляд в будущее comparing information engineering framework, MIS 4. А.В.Соколов Методология Форсайта и вы- Quartely, June 1998 бор приоритетов инновационного развития, стр.67- 14. S.Drus, Siti Salbiah Mohamed Shariff, Analy- 81 sis of Knowledge Audit Models via Life Cycle Ap- 5. T. J. Gordon, J. C. Glenn, Integration, Compar- proach isons, and Frontier of Futures Research Methods, NEW TECHNOLOGY FORESIGHT, FORECASTING & ASSESSMENT METHODS-Seville

О НЕКОТОРЫХ ИЗМЕНЕНИЯХ ФИЛЬТРАЦИОННЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ ПЛАСТА ПРИ ВНУТРИПЛАСТОВОМ ГОРЕНИИ В КОМБИНАЦИИ С ПЕННЫМИ СИСТЕМАМИ

Богопольский В.О. кандидат технических наук, доцент кафедры «Нефтегазовая инженерия», Азербайджанский Государственный университет нефти и промышленности, г.Баку, Азербайджан

ABOUT SOME CHANGES IN FILTERING RESISTANCE OF THE FORM IN INTRA PLASTIC COMBUSTION IN COMBINATION WITH FOAMY SYSTEMS

Bogopolskiy V.O. Candidate of Engineering Sciences, Associate Professor at the Department of Oil and Gas Engineering in Azerbaijan State Oil and Industry University, Baku, Azerbaijan

АННОТАЦИЯ В данной статье рассмотрены вопросы эффективности вытеснения нефти при разработке месторож- дений высоковязкой нефти с использованием пенных систем в комбинации с внутрипластовом горением для увеличения охвата пласта. Задача поиска методов повышения коэффициента вытеснения, изоляция каналов прорыва нагнетае- мого реагента является весьма актуальной. Показано, что применение пенных систем в слоисто-неодно- 26 Sciences of Europe # 35, (2019) родных пластах позволяет уменьшить эффективную подвижность вытесняющего агента и селективно изо- лировать высокопроницаемые пропластки, что приводит к увеличению коэффициента охвата пласта. При- ведена математическая модель внутрипластового горения в слоисто-неоднородных пластах круговой формы в комбинации с пенной системой. Результаты расчетов показывают, что с учетом пенной системы при увеличении проницаемости слоя, фильтрационные сопротивление в выжженной зоне увеличивается от 10 до 500 раз. ABSTRACT This paper concentrates on the efficiency of oil displacement while development high-viscosity oil fields using foamy systems as well as fire flooding to increase the coverage of the reservoir. The problem of searching of methods of increasing the coverage by influence, increasing factor of replace- ment, isolation of channels of break of pumped reagent is a topical issue. It is shown that application of foamy systems in layered and heterogeneous stratums, can reduce effective mobility of the injected agent and selectively isolate high-permeable interlayer’s that leads to increase in factor of coverage of a layer. The mathematical model of fire flooding in a combination with foamy system is given for circular layered and heterogeneous reservoirs. The results of calculations show that taking into account foamy system at increase in permeability of a layer, filtration resistance in a burnt zone increases from 10 to 500 times. Ключевые слова: слоисто-неоднородные пласты, времени закачки газа, внутрипластовое горение, пенные системы, насыщенность пены, водовоздушное отношение, фильтрационные сопротивления. Keywords: layered inhomogeneous formations, gas injection times, intralayer combustion, foam systems, foam saturation, water-to-air ratio, the filtration resistances.

Various methods of an intensification of oil recov- In some cases, the elementary volume of foam can ery from reservoirs, such as fire flooding, steam injec- occupy a space that exceeds the size of the pore chan- tion, water replacement of high-viscosity oil etc., char- nel. Preceding from the general reasons it should affect acterized by the application of forcing-out agents with stability of foam negatively. high mobility in comparison with reservoir oil, differ On the other hand, gas is periodically or constantly one common serious fault - fast break of gas of the forc- injected during oil production with the application of ing-out agent in extracting wells, low coverage of in- foamy systems. fluence both on thickness of a layer, and on the area. The major part of the energy, brought by gas into These factors are especially essential to non-uni- the layer, will be spent for the water saluted dispersion form layers and result in low values of factor of oil re- of surfactant. However thus it is necessary to mean that covery, especially waterless ones [6, 10]. pumping of large volume of gas can lead to drying of The searching of methods for increasing the cov- foamy system and, therefore, to its destruction. erage, increasing of factor of replacement, isolation of A large number of works [1, 5, 11, 12] is devoted channels of break of forced reagent are very actual, es- to results of laboratory and trade researches of foam. pecially in connection with problems of development Application of foamy systems in layered and non- of fields of high-viscosity oil, and difficult physical and uniform layers allows to reduce effective mobility of geological structure which share steadily raises[3,7]. the forcing-out agent and selectively to isolate high- For increasing the efficiency of replacement of oil permeable interlayer that leads to increase in factor of when developing such fields the great interest repre- coverage of a layer. While using fire flooding in a lay- sents using of foamy systems in a combination with ered and non-uniform layer filtration resistance in a other methods. In particular, the perspective way in our burnt zone of a layer behind a burning zone, as a rule, opinion is using foamy systems for increasing the cov- is not enough in comparison with filtration resistance erage of a layer while fire flooding. of a part of a layer containing oil ahead of a burning The realization of viscoelastic properties of these zone. Therefore in process of development of process systems for the purpose of improvement of the relation of fire flooding in a layered and non-uniform layer ad- of mobility of phases has brought the application of vancing movement of a zone of burning in more no foamy systems in oil production the idea of in non-uni- tight layers in comparison with less no tight ones leads form layers. to growth of the relation of their speeds of advance of Specified idea allows to solve by application of zones of burning of layers, reduction of sociability of foams questions of alignment of the front of replace- the front of burning in a layer and, therefore, to deteri- ment, decrease in viscous instability and increase of oration of coverage of a layer by thermal influence. factor of coverage of a deposit and, finally, decrease in Creation the zones occupied with foams in a burnt part a residual petro saturation in a layer by application of of a layer leads to sharp increase in them filtration re- foams. sistance for water and gas, to more uniform distribution The behavior of foamy systems in porous environ- of fluids downloaded in a layer on layers, alignment of ments is rather difficult. the front of burning in a layer and to improvement of This is because first that formation of a current or coverage of a layer by thermal influence. existence of foam occurs in system of thin channels of Possibility of foaming in the cooled zone of a layer the variable section which sizes are commensurate with behind the burning front is experimentally established. foam cells. Sciences of Europe # 35, (2019) 27 Creation of foamy system in this zone leads to rapid in- 2 Qq (1 s)t crease of filtration resistance for water and gas, more rfs  (3) uniform distribution of fluids pumped into the layer, hms fs alignment of the front of burning in a layer and im- Foam non-Newtonian system and its viscosity provement of coverage of a layer by thermal influence. characteristics depend on the shear rate. In [2], some In this work the mathematical model of fire flood- data are presented showing the effect of gas content (at ing in layered and non-uniform layers of a circular form constant shear rate) on the effective viscosity and den- in a combination with foamy system is described. De- sity of the foam. velopment of the general mathematical model of this process considering all processes occurring in layer The density of the foam  fd is influenced by the thermo hydrodynamic and physical and chemical trans- formations is extremely difficult. The main ideas of the density of the foaming solution s , air a and gas foaming mechanism at fire flooding, received at a pilot content S: studying of this process allows to make its simplified mathematical model.  fd  s (1 S)  aS (4) The mathematical model of this task is developed When S is less than 0.5, the foam is a low-concen- at the following assumptions and basic provisions de- trated emulsion of gas bubbles in a liquid, and the bub- scribed below. bles do not interact with each other and the foam does The layer consists of a number of the homogene- not exhibit specific structural and mechanical proper- ous layers divided by impenetrable crossing points. ties. In this case, the dependence of the viscosity of the Layers intercommunicate among themselves only through the wells. Distribution of fluids pumped in a foam  f on the viscosity of the foaming fluid s layer between the layers occurs in inverse proportion to and gas content S is described by the linear Einstein- the current values of filtration resistance of the layers. Hatien equation: Let's note that borders of zones which are formed at im- plementation of fire flooding are divinely the same as  f  s (С)(1 2С) (5) in works [4,8,9]. where C is the concentration of surfactant in the We will review filtration of water, gas and foam in a burnt zone below. Let's assume thus that in case of solution; 1 and 2 constants, which depend on the getting the foam to a zone of warming up, foam breaks formulation of the foaming liquid and the form of gas up under the influence of high temperature. bubbles in the liquid, respectively. Let's consider also that foaming process in a burnt When steam and gas content is greater than 0.5 - zone does not render essential influence on a saturation 0.54, the bubbles begin to interact with each other, and of fluids ahead of a burnt zone, and also at mathemati- at S = 0.74 their shells begin to deform, which causes a cal modeling is accepted that foam is almost motionless significant increase in the viscosity of the foam. and also its properties in the all zone where it is formed, Based on such considerations in this work, it is as- are identical. sumed that the foam is practically stationary and the By results of the experiments at a constant con- properties of the foam throughout the entire zone where sumption of steam with non-condensate gas change of it is formed are almost the same. volume of foam solution in 2d radial flow is approxi- Next, we define the saturation distribution in the mated by the equation [5]: foam zone. We denote by  - the saturation of the  1  fs V V  Q  t 1 (1) s q S foam phases in the well bottom zone. The volume of   foam formed from the solution volume is: where Vs - initial volume of solution; Qq - a con- 2 sumption of gas in reservoir conditions; S- content of V f  Vs   r fs hm fs (6) gas that forms foam; the V-volume of the solution where Vs = V0 – V– the volume of the solution which has remained in a layer. which has passed to foam; V – the volume of oil left in Q t We denote by  fs - the saturation of the foam s the reservoir; V0  , Qs – mass recovery of the phases in the burned zone. Due to the transfer of part of s the solution to the foam, the boundary of the foam zone solution. is advanced in the direction of motion. On the other From a parity (6) we will get: hand, the volume of solution consumed for the for- 2 2 (V r hm )  r fshm (7) mation of foam is: 0 fs a fs 2 After elementary transformations of (7) we find rfs hm fs , (2) V0  Vs V      (8)  fs a 2 rfs hm Where  - the multiplicity of foam. So, for definition of saturations in a bottom hole From (1) and (2) we obtain the expression for the zone of a well the following equations are used: radius of the foam zone

28 Sciences of Europe # 35, (2019)    1 The system (10) is given to one equation, area of fs a q change of value variable of which is a piece. On this V      0 (9) piece equation roots were found by a method of divi- fs a 2 sion of a piece in a half. rfs hm For carrying out calculations geometrical and ge- к    q  w q 0q , ology-physical parameters of a layer we will accept the кw WA0w q w following parameters: distance between injection and extracting wells is 100 m; the specified radiuses of where  , , - foam saturation, a water fs w q wells are identical and equal 0,05 m; thickness of the saturation and a gas saturation respectively; first layer - 6 m, the second - 4 m, the third - 5 m; po- kq, kw - relative phase permeability of a gas and rosity of the first, second and third layers - 0,32, 0,28 water phase; and 0,30; permeability 2,0 mсm2, 0,5 mсm2 and 1.0 2 ρw, ρq - water and gas density; mсm ; petro saturations of layers - 0, 77, 0,7 and 0,72; μq, μw - viscosity of gas and water; water saturations - 0,20, 0,25 and 0,24; concentration WA - water air relation; of burning-down fuel on layers - 15 kg/m3, 17,5 kg/m3 3 Ρ0w, ρ0q - water and gas density respectively under and 16 kg/m ; viscosity and density of oil and water normal conditions. density under entry bedded conditions - 360 mPa·s with 3 3 2 0,5 and 930 kg/m , 1000 kg/m respectively; density of the ρw = [1316-(1,02· +3,1(Т-15,5) ) ]ехр[ matrix of the porous environment - 2600 kg/m3; a spe- wc (  0 ) ] cific thermal capacity of a skeleton of the porous envi- 0 ρq = ρ / [R(273+T)] ronment - 0.23 kcal / (kg · C); a specific thermal capac- μ = (970-Т)/(26,5·Т + 421), μ = 0,01829 + ity of water - 1 kcal / (kg·0C); reference bedded temper- w q 3,63·10-5 Т ature - 210C; initial reservoir pressure in layers of 4,0 MPa; factor of heat conductivity of a layer - 1,2 kcal / (m·0C·hour); water air relation of 0,0018 m3/nm3; a mass content of oxygen in pumped air - 0,23; air den- sity in normal conditions - 1,29 kg/m3; a specific ther- mal capacity of air - 0.25 kcal / (kg·0C); a specific ther- mal capacity of overheat steam - 0,52 kcal / (kg·0C); pressure injection and extracting wells of-7,0 MPa and ρwc - factor of compressibility of water; с - concen- 1,5 MPa respectively. Frequency rate of foam β =10 - tration of PAV in solution; 30; concentration of SAS in pumped solution - 0,001. σw*, σq* - connected water - and content of gas; In table 1 saturation change depending on time of other designations standard. pumping gas is shown at to k= 0,5 mcm2. Таble 1. The change in intensity depending on time σ σ ·10-1 σ ·10-1 -1 t, day w q  fs ·10 2 4,94 3,43 1,62 4 4,27 2,83 2,89 6 3,71 2,38 3,91 8 3,24 2,03 4,72 10 2,86 1,75 5,39

In a table 1 we can see that gas-and water satura- results from the fact that for a case of joint development tions decrease eventually, and the foam saturation in- of layers at pumping solution of a foaming agent in a creases. It is connected with an intensive use of water layer, the big share of solution gets to high-permeabil- and gas at formation of foamy system and, in this re- ity layers, than in low-no tight and in high-permeability gard, the volume of a foamy phase increases. layers "god" conditions for intensive foaming (by the For studying of influence of geologicall and phys- Fig. 1 - the Fig. 3) are formed. ical parameters on distribution of saturations a series of Let's note that layers have various permeability calculations has been carried out and is established that and value of these sizes equal 2,0 mcm2, 0,5 mcm2 and at joint operation of the isolated layers the foam satura- 1.0 mcm2 respectively. Calculations are carried out at tion in a burnt zone of a high-permeability layer is average temperature of a burnt zone – 800C. higher, than in a burnt zone of the low-no tight. This Sciences of Europe # 35, (2019) 29

σ

Fig 1. Change of saturations (1-foam, 2-water, 3-gas) in a burnt zone of a layer with permeability к=0,5 mcm2 σ

Fiq 2. Change of saturations (1-foam, 2-water, 3-gas) in a burnt zone of a layer with permeability к=1,0 mcm2

Fig 3. Change of saturations (1-foam, 2-water, 3-gas) in a burnt zone of a layer with permeability к=2,0 mcm2

In tables 2, 3 results of calculations of determination of filtration resistance of a burnt zone on layers with the account and without foamy system are presented. Results of calculations show that taking into account foamy system at increase in permeability of a layer, filtration resistance increases. Apparently from tables, filtration re- sistance in a burnt zone taking into account foamy system increases from 10 to 500 times. Table 2. Filtration resistance in case of using foamy systems (МPa·day/m3) Number of the layer I layer(2d) II layer(0,5d) III layer(1d) t, day 2 5,77·10-5 4,14·10-5 3,77·10-5 4 4,26·10-4 7,55·10-5 1,15·10-4 6 2,72·10-3 1,34·10-4 3,23·10-4 8 4,79·10-2 2,31·10-4 8,52·10-4 10 1,48·10-1 3,89·10-4 2,17·10-3

30 Sciences of Europe # 35, (2019) Table 3. Filtration resistance in case of not using foamy systems (МPa·day/m3) Number of the layer I layer(2d) II III t, day layer(0,5d) layer(1d) 2 4,89·10-6 1,92·10-5 9,65·10-6 4 4,96·10-6 1,93·10-5 9,75·10-6 6 5,01·10-6 1,94·10-5 9,83·10-6 8 5,05·10-6 1,95·10-5 9,88·10-6 10 5,08·10-6 1,96·10-5 9,93·10-6

Proceeding from it, it is possible to draw a conclu- Scientific Research Institute, 1980, issue 71, p. 7. Kudi- sion that the pumping foamy system leads to alignment nov V.I., Suchkov B.M. "New technologies for increas- of fronts of burning and increase in coverage by ther- ing oil production", Samara book publishing house, mal influence. 1998 78-85 p. 8. Mehmanov RK. On the design scheme of the References main technological indicators of oil displacement by 1.Arutyunov G.E., Mamalov E.N. Experimental steam from layered layers with a row development sys- study of the effect of the foam system on the filtration tem // Questions of geology and development of oil, gas characteristics of the reservoir in the cooled zone be- and gas condensate fields / Baku, Institute of Problems hind the combustion front. /There.doc.prof.conf. young of Deep Oil and Gas Fields, Academy of Sciences of scientists and specialists. Baku, 1988, pp.94-95. Azerbaijan, 1990, p. .34-42. 2. Galyamov M.N., Rakhimkulov R.Sh. Improv- 9. Mehmanov R.K., Bogopolsky V.O. Modeling ing the efficiency of oil wells at a late stage of field de- and calculation of steam thermal effects on the bottom- velopment. Moscow, Nedra, 1978. hole zone of the oil reservoir. Abstracts of the confer- 3. Zheltov Yu.V., Kudinov V.I., Malofeev G.E. ence, Ukhta, 2014, pp.141-146. "Development of complex deposits of viscous oil in 10. Stepanov V.P., Harchenko V.M., Chusovitina carbonate reservoirs" M., "Oil and Gas", 1997 LI. Investigation of thermal effects on the reservoir on 4. Zazovskiy VF, Stepanov VP. Mathematical mathematical models. Sb.nauch.trudov.-Thermal meth- model of oil displacement by the method of in-situ ods of enhanced oil recovery. Moscow, "Science", combustion. Sb.nauchn.trudov VNII, 1986, vol.96, 1990, pp.75-85. pp.103-117. 11. Tikhomirov V.K. "Foam. Theory and practice 5. Karimov M.F. Operation of underground gas of their production and destruction, M.: Chemistry, storage. Publishing House "Nedra", 1981 1975. 6. Kopanev S.V., Rakovsky N.L. Calculations of 12. Z.H.Raza. Foam in poracs media; characteris- the process of oil displacement by steam from a layered tics and potensial applications. SPEJ, 1970, 10, N-4, heterogeneous reservoir. Sb.nauchn.trudov All-Union 328-336.

ДИАГНОСТИКА СОСТОЯНИЯ МАГИСТРАЛЬНОГО ГАЗОПРОВОДА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫХ МЕТОДОВ ОБНАРУЖЕНИЯ РАЗЛАДОК

Габибов И.А. Азербайджанский государственный университет нефти и промышленности

DIAGNOSTICS OF THE CONDITION OF THE MAIN GAS PIPELINE USING THE SEQUENTIAL DETECTION METHODS

Habibov I.A. Azerbaijan State University of Oil and Industry

АННОТАЦИЯ Увеличение коэффициент гидравлического сопротивления потока газа в магистральные трубопро- воды вызывается чаще всего образованием гидратных пробок и конденсата, выносами песка, которые при- водят к изменению во времени диаметра трубы и, в конечном счёте, к закупорке газопровода. Настоящая работа посвящена изучению состояния магистрального газопровода с использованием по- следовательных методов обнаружения разладов. ABSTRACT The increase in the hydraulic resistance coefficient of the gas flow to the main pipelines is most often caused by the formation of hydrate plugs and condensate, sand carryovers, which lead to a change in the diameter of the pipe over time and, ultimately, to the blockage of the pipeline. This paper is devoted to the study of the state of the main gas pipeline using sequential methods of detecting disorders. Ключевые слова: магистральные трубопроводы, коэффициент гидравлического сопротивления, гид- ратные пробки, стационарный режим, разлад Sciences of Europe # 35, (2019) 31 Keywords: main pipelines, hydraulic resistance coefficient, hydrate plugs, stationary mode, disorder

Постановка проблемы. Коэффициент гидрав- X N  x , x ,...,x  не зависит от X t0 1 и лического сопротивления характеризует состояние t0 t0 t0 1 N 1 линейной части газопровода. Увеличение этого па- имеет совместную плотность распределения раметра вызывается чаще всего образованием гид- N p1  PX t 1 , где Р – вероятность события. Та- ратных пробок и конденсата, выносами песка. Это 0 кая постановка задачи называется в [4] «второй мо- приводит к изменению во времени диаметра трубы и, в конечном счёте, к закупорке газопровода. делью разладки». Здесь 0 и 1 – значения пара- Алгоритмы динамической стохастической ап- метра - среднего значения совокупности наблюде- проксимации, используемые в [1] для выявления ний до и после разладки. Будем также полагать, что нестационарного тренда статистического коэффи- значения i (i=0,1) известны точно и трактовать мо- мент разладки как переход от гипотезы Н := к циента (ф- фактический коэффициент сопротивле- 0 0 ния), не дают возможности в режиме реального вре- гипотезе Н1:=1. Иначе говоря, под разладкой по- мени (on line) оценить момент наступления аварий- нимается скачкообразное изменение среднего от 0 ной ситуации, вызванной закупоркой газопровода. до 1. Цель работы. Настоящая работа посвящена Предполагается, что в отсутствие «цели» изучению состояния магистрального газопровода с («разладки») устанавливается стационарный ре- использованием последовательных методов обна- жим наблюдения и в неизвестный заранее момент ружения разладов. времени появляется «цель» («разладка»). Система Данная проблема рассматривается как задача о наблюдения должна удовлетворять двум требова- разладке и решается с использованием оптималь- ниям [3]: ных правил остановки для случайных процессов а) достаточно долгое наблюдение при отсут- марковского типа [2]. Оптимизация оперативных ствии цели должно очень редко приводить к подаче решений диспетчера сводится к получению диа- сигнала тревоги; гноза состояния трубы в кратчайший срок при огра- б) после появления цели сигнал тревоги дол- ниченных объемах информации и своевременному жен быть подан с возможно меньшим запаздыва- обнаружению аварийного изменения коэффици- нием. ента . Сформулируем данную задачу в виде задачи Считаем, что сигналы хк используются лишь скорейшего обнаружения разладки [3]. через соответствующие им отношения правдоподо- Пусть х1, х2, … независимые замеры случайной бия р1(хк):р0(хн) или (что то же самое) через их ло-

величины (с.в.) . Будем полагать, что до неизвест- гарифмыk  lnp1 xk / p0 xk . В случае, ко- ного момента времени t0-1 включительно (т.е. до гда каждый отдельный сигнал хк содержит лишь разладки) совокупность наблюдений очень малую информацию о наличии или отсут- t 1 X 0  x , x ,...,x  имеет совместную плот- ствии цели, естественно вводятся в рассмотрение 1 1 2 t0 1 t 1 кумулятивные (накопленные) суммы Sk=1+ 2+ … ность распределения p  P X 0  , а начиная 0  1 0  k. Обозначим с момента t0 совокупность наблюдений

ai  Mik   pi (x)lnp1(x)/ p0 (x)dx , (1) 2 2  i  Dik   pi (x)(lnp1(x)/ p0 (x) ai ) dx , i=0,1,

и предположим (что естественно в случае ма- тревогами при стационарном режиме наблюдения в лой информации от отдельного сигнала), что  2 и отсутствие цели. Расчёты по установленной зависи- 0 мости представлены в [36] в виде таблицы значений 2 2  имеют общее значение  , а а1-а0 мало по 1  для фиксированных значений Т . сравнению с   ; М и D - соответственно матема- Для обнаружения разладки будем применять тическое ожидание (сокращённо м.о.) и дисперсия. алгоритм кумулятивных сумм (АКС) [4], представ- Допустим наконец, что приращения Sk+p- Sk при ляющий собой многократно применяемый последо- больших р приближённо подчиняются нормаль- вательный анализ А.Вальда [5], а конкретно - по- ному закону. следовательный критерий отношения вероятностей Для принятой схемы наблюдений в [4] дано (ПКОВ) для двух простых гипотез Н0 и Н1. Следует описание оптимальной системы наблюдений и отметить, что прямо применить ПКОВ (равно как и МПКОВ – модифицированный ПКОВ, использо- найдена зависимость величины - м.о. проме-  ванный в [1] для распознавания закупорок газопро- жутка времени R между появлением цели и подачей вода) к задаче о разладке нельзя, так как в ней нару- сигнала тревоги (вычисляемого в предположении, шено предположении о принадлежности всей вы- что цель появляется тогда, когда стационарный ре- борки к одной из гипотез Н0, Н1. В силу этого жим уже установился) – и величиной Т , равной обстоятельства в АКС осуществляется возобновле- м.о. промежутка Q времени между двумя ложными ние ПКОВ на шаге t из нуля, т.е. в каждом текущем 32 Sciences of Europe # 35, (2019)

цикле ПКОВ обнуляется нижний порог -  для ку- при St -. Таким образом, АКС имеет простую ре- мулятивной суммы куррентную запись

St  St1  lnp(xt 1 ) / p(xt  0 ), полагая St=0  (2) gt  gt1  gt  , gt  lnp(xt 1 ) / p(xt 0 ), + где (хt) =max (0, xt), g0=0. При этом правило подачи сигнала о разладке имеет вид: (3) ta  inf t 1: gt  h, где h- заданный верхний порог. Если проверка, произведённая после подачи сигнала о разладке, уста- навливает отсутствие разладки (т.е. сигнал о разладке оказался ложной тревогой), процесс наблюдения возобновляется и производится до тех пор, пока проверка сигнала о разладке подтвердит наличие раз- ладки. Для выбора величины порога h наиболее употребителен на практике следующий подход [4]. Пусть L0() – среднее время от начала наблюдения до подачи сигнала о разладке при постоянном значении пара- метра  и начальном значении g0=0 . Величина L0() оценивается как w0h (4) L0    1/ M gt   h   / w0 1/ w0 ,

w0 gt где w0 – единственный ненулевой корень уравнения M   1, при этом

w0(0)=-1 , w0(1)=1. (5)

Пусть далее,  t0   M  ta  t0 - среднее время запаздывания в обнаружении разладки, случив- * шейся в момент времени t0, =ta-t0 –время запаздывания подачи сообщения о разладке;   sup t0 - t0 1 верхняя граница среднего запаздывания в обнаружении разладки по всем возможным моментам возник-

новения разладки; T  M(ta ta  t0 - среднее время от начала наблюдения до ложной тревоги, т.е. по- дачи сигнала о наличии разладки в случае её отсутствия (при многократном применении ПКОВ T есть

среднее время между двумя последовательными ложными тревогами). Очевидно, что L0 (0 )  T ,  L0 (1 )   .   Исходя из требований а) и б) следует минимизировать как величину  , так и величину 1/T (мак- симизировать T ), что приводит к задаче минимизации взвешенной суммы  1 (6) h  argmin(   T ) , h  1 где  - размерный коэффициент, определяющий важность слагаемых величины  и T . Правило выбора коэффициента  устанавливается ниже. Из (3.4) и (3.5) получим  h h 1 (7) h  argminC1 h  e 1 C0 h  e 1 , h 1 где Ci  M gt i  , i=0,1 ; C0  0; C1  0.

Пусть к моменту времени t=n получены независимые наблюдения x1, …, xn с.в.  с плотностью р(х). Проверка основной гипотезы Н0 против альтернативной гипотезы Н1 осуществляется обычно с помощью  n n  функции отношения правдоподобия l  p (x)/ p (x)   p (x )/ p (x ) . Статистика -2 ln l 1 0  1 i  0 i   i1 i1  имеет [5] асимптотически (при n ) нецентральное  2 -распределение с r =1 степенью свободы (так Т 2 -1 как , по предположению, одномерный параметр) и параметром нецентральности =(1- 0) ( ) (1- 2 0), где  -дисперсия случайной величины . Когда выполняется гипотеза Н0, то =0 и указанное распре- деление сводится к центальному 2-распределению с r степенями свободы (r-размерность вектора пара- метров ). Квантили центрального 2-распределения для r=1 30 и уровней значимости =0,01; 0,02; 0,05; 0,1 и т.д. дана в табл. 3 приложения в [5]. * * Пусть для n  n гипотеза H0 принимается, а при n  n эта гипотеза отвергается (и принимается гипо- теза H1) для выборки On={x1, …,xn}. При каждом фиксированном значении =i (i=0,1) случайные вели- чины x1,…,xn независимы и одинаково распределены (НОР). Следовательно, этими же свойствами обла- дают и с.в.   lnp (x )/ p (x )i 1,...,n. Отсюда вытекает равенство i 1 i 0 i Sciences of Europe # 35, (2019) 33 (8) I(0:1, On)=nI(0:1, O1),

где I(0:1, On) –средняя информация от наблюдения выборки On в пользу Н0 против Н1, определяемая

формулой [6]: I(0:1, On)= lnp (x )/ p (x )  p x ; О1 –выборка из одного элемента, входящего  0 i 1 i 0 i xiOn

в Оn. При t=i приращение gt в (2) представляется как gi=Si=i (i=1,…,n) и равенство (8) можно записать

в виде M(Sn 0 )=nM(gn 0 ), откуда находим -1 (9) C0=n (M(Sn 0 )) . * Для достаточно больших значений n оценку величины С0 можно получить, используя асимптотиче-

ское свойство функции Z(u)=p+u (X)/p(X), где X=(x1,…,xn). Функция Y(u)=lnZ(u/ n ) при n  имеет 8 асимптотитечкое нормальное распределение N(-u2I()/2, u2I());I() –информационное количество Фи- 2  d  шера, определяемое формулой [6]: I()=  ~ p ~ (x) ~  / p (x)dx . В частности, для оценки сред-  d     него значения  нормальной совокупности N(,  2 ) при известной дисперсии  2 имеем I 2 ( )=1/ . Полагая =0, u=(1-0) n , будем иметь S  lnp (X)/ p (X) ln Z(  )  ln Z(u / n) . Из асимптотического свойства функции n 1 0 1 0 2 2 ln Z(u / n) вытекает, что Sn при =0 имеет нормальное распределение N(-n(1- 0) I(0)/2, n(1- 0)  2 I(0)). Тогда при =0 независимые с.в. gn имеют асимптотическое нормальное распределение N(-(1- 0) 2  I(0)/2, (1- 0)  I(0)). Откуда следует, что 2 (10) a0=M(gn 0 )=-(1- 0)  I (0)/2 *2 и что для дисперсии  при =0 и =1 верно равенство *2 2 (11)  = (1- 0)  I(0). Из (9) и (10) находим 2 -1 С0=-{(1- 0)  I(0)/2} . (12) Для произвольного распределения с.в.  вычисление I(0) по вышеприведённой общей формуле может вызвать затруднения. Поэтому выражениями (11) и (12) удобно пользоваться только в случае нормального 2 2 распределения , в этом частном случае M(gn 0 )=-(1- 0) /( ) и, следовательно, C0= -(1-0)/( 2 ). Во всех остальных случаях распределения  целесообразно пользоваться несмещёнными оценками для среднего и дисперсии нормально распределённой с.в. Sn с неизвестными истинными значениями среднего и дисперсии: 2  1 n  1 n  M S     ,   n 0  k DSn 0   k  M Sn 0  . n k1 n 1 k1  

Тогда несмещёнными оценками величин а0 и будут

и несмещённой оценкой С0 1   1 n  C   (14) 0  2  k   n k1  Отметим, что в приведённой в [7] методике распознавания закупорок газопровода, предполагающей

нормальное распределение статистического коэффициента   1/ ф до и после закупорки (соответ- 2 2 ственно N(0,  ) и N(1,  ), в формулах 5.8 [7] имеются неточности: вместо E1(z)=M(gn 1 ) должно 2 быть E0(z)=M(gn 0 ), причём E0(z) равно –(1- 0) /2 , а не (1-1)/2 , как указано в [7].

Пусть  и  – ошибки 1-го и 2-го рода соответственно, т.е.  - вероятность отвергнуть Н0 (принять Н1), когда верна Н0 (вероятность ложной тревоги) и - вероятность принять Н0, когда верна Н1 (вероятность ложного спокойствия). 34 Sciences of Europe # 35, (2019) * Полагая, что на последнем шаге ПКОВ справедлива гипотеза Н1 при nn , можно найти верхнюю 1  границу для h, используя неравенство Вальда [1] h  h0= ln . Поскольку в практике эксплуатации  газопроводов одинаково опасны ошибки как 1-го, так и 2-го рода, то принимается [1] ==0,05. Тогда 1 0,05 h  h0= ln  4,4988  4,5 . (15) 0,05

H -1 Нижнюю границу C1 величины С1=(М(gt 1 )) получим, исходя из принятого предположения, * *2 *2 что разность а1-а0 мала по сравнению с . Пусть а1  а0 /  1. Тогда а1  +а0 и вследствие соот- *2 *2 Н ношения а0=- /2 получим а1  /2. Откуда С1 2/ , так что несмещённой оценкой для С1 будет  Н *2 (16) С1  2 /ˆ , где ˆ *2 - оценка из (13). Минимум функции (7) достигается в точке h* h*в, где  H  1 в  h  h   h  argminC1 h   1 C 0 h   1  . (17) h     Дифференцируя по h выражение в фигурных скобках, получим уравнение для нахождения h*в :  H  h h h 2 (18)  1 C1 C 0 (1  ) 1 h  0 .  H  При фиксированных ,C1 ,C0 устойчивое приближённое решение нелинейного уравнения (18) при

простом ограничении h1  h  h2 можно получить по алгоритму спуска по параметру регуляризации [8]. Алгоритм нахождения верхнего порога h в (3.3) запишется в виде следующей последовательности шагов. 1. Пусть для достаточно большого n для выборки наблюдений On={x1,…,xn} гипотеза Но ещё прини- мается по критерию W=-2lnl (l- отношение правдоподобия), а для выборки On+1=(x1,…,xn, xn+1) гипотеза Н0   *2 отвергается. Вычислим несмещённые оценки a0 ,ˆ и C 0 по формулам (13) и (14), в частном случае нормального распределения с.в.  эти оценки вычисляются по формулам  *2 2 2  2 2 ˆ  1 0  / , a0  1 0  /2 , C 0  1 0 / 2   . (0) 2. Положим =0, h =h0, где h0 определено в (15), и зададим достаточно малое  0.  ()   h  3. На шаге  (  0) вычислим T  C 0 h  e 1 и по таблице оптимальных значений 1            T из [8] найдём   T  и вычислим    T  .   H   (+1) 4. При заданных  ,C 0 и C1 , определяемом по формуле (3.16), решим задачу нахождения h из уравнения (18) с =() при ограничении 0hh(). 5. Если h() –h(+1), то полагаем :=+1 и идём на п.3. Иначе идём на п.6. 6. Конец. По найденному значению верхнего порога h, применив правило (3), определим момент ta подачи сиг-  H n нала о разладке. Тогда среднее время запаздывания в обнаружении разладки будет   C1 h   1,  откуда получается оценка истинного значения момента разладки t0 : t 0  t0  .

Поскольку закупорка газопровода происходит, качестве значения среднего 1 следует считать ниж- как правило, после установления стационарного ре- нюю границу интервала критических значений па- жима пропускной способности, предлагаемая мето- раметра . дика обнаружения момента закупорки газопровода В отличие от методики распознавания заку- в схеме наблюдений [8] может быть рекомендована порки газопровода [1], установленной для нор- для практического применения. При этом для свое- мально распределённых значений  как до, так и по- временного предупреждения момента закупорки в сле закупорки, предлагаемая в работе методика Sciences of Europe # 35, (2019) 35 одинаково применима как к гауссовым, так и к не- ственно используется оптимальная система наблю- гауссовым распределениям наблюдений случайной дений, установленная А.Н.Ширяевым [3, 10, 11], и величины  до и после закупорки (разладки в схеме асимптотическая нормальность логарифма отноше- наблюдений [3]) и может быть рекомендована для ния правдоподобия для выборки наблюдений [12]. практического применения. Пи этом для своевре- 6. Закупорка газопровода происходит в резуль- менного предупреждения момента разладки в каче- тате постепенного длительного процесса, что поз- стве значения среднего 1 нужно задавать нижнюю воляет к моменту образования закупорки считать границу интервала [1, 2] критических значений установившимся (стационарным) режим пропуск- параметра . ной способности газопровода и выявить предкрити- Выводы. ческую ситуацию априори (до начала контрольных 1. Алгоритмы статической и динамической наблюдений), опираясь на асимптотическое 2-рас- стохастической аппроксимации, используемые на пределение достаточной статистики [13]. практике для выявления тренда статистического коэффициента гидравлического сопротивления, не Литература дают возможности в режиме реального времени 1. Кучин Б.Л. Оперативная информация в АСУ оценить момент наступления закупорки газопро- магистральных газопроводов. М.: Недра, 1979. – вода. 216с. 2. Для установления факта наличия критиче- 2. Ширяев А.Н. Статистический последова- ской ситуации, связанной с закупоркой газопро- тельный анализ. Оптимальные правила остановки.- вода под влиянием образования конденсата и выпа- М.: Наука, 1976.- 272 с. дения гидратов, и для оценки момента её возникно- 3. Ширяев А.Н. Об оптимальных методах в за- вения наиболее приемлема формулировка дачах скорейшего обнаружения // Теор. вероят. и её проблемы в виде задачи скорейшего обнаружения примен., 1963, т.8, вып. 1, с. 26-51. разладки и применение оптимальных правил оста- 4. Никифоров И.В. Последовательное обнару- новки случайных процессов. жение изменения свойств временных рядов.-М.: 3. Прямое применение к задаче о разладке по- Наука, 1983.-200 с. следовательного критерия отношения вероятности 5. Вальд А. Последовательный анализ/ Пер. с (ПКОВ), установленного А.Вальдом [5], неправо- англ.- М.: Физматгиз, 1960.-328 с. мерно в силу того, что в такой постоновке задачи 6. Кульбак С. Теория информации и стати- нарушено основное предположение ПКОВ о при- стика/ Пер. с англ.- М.: Наука, 1967.- 408 с. надлежности всей наблюдаемой выборки к одной 7. Кучин Б.Л, Седых А.Д., Овчаров Л.А. из двух простых гипотез. Такое же предположение Научно-техническое прогнозирование развития си- используется и в модифицированном критерии от- стем газоснабжения. М.: Недра, 1987.- 256с. ношения вероятностей (МПКОВ) [9], на основе ко- 8. Старостенко В.И. Устойчивые численные торого в работе [6] построена методика распознава- методы в задачах гравиметрии.- К.: Наукова думка, ния закупорки газопровода. 1978.- 225 с. 4. Предлагаемая в работе методика распозна- 9. Фу К.С. Последовательные методы в распо- вания закупорок газопровода основана на примене- знавании образов и обучении машин / Пер. с англ.- нии алгоритма кумулятивных сумм (АКС) для по- М.: Наука, 1974.- 256 с. следовательного обнаружения момента разладки 10. Ширяев А.Н. К обнаружению разладок случайных последовательностей. АКС представ- производственного процесса. ч. I // Теория вероят- ляет собой многократное применение ПКОВ к за- ности и её применение, 1963, т.8, вып.3 – с. 264-281. даче о разладке с отражением от нуля при достиже- 11. Ширяев А.Н. Задача скорейшего обнаруже- нии нижнего порога на текущем цикле ПКОВ [4]. ния нарушения стационарного режима // ДАН 5. В отличие от методики [1], установленной СССР, 1961, т.138, № 5.- с. 1039-1042. для случайных последовательностей нормально 12. Боровков А.А. Математическая статистика. распределённых как до, так и после разладки, пред- Оценка параметров. Проверка гипотез.-М.: Наука, лагаемая в работе методика одинаково применима 1984.-472 с. как к гауссовым, так и к негауссовым распределе- 13. Кендалл М., Стьюарт А. Статистические ниям наблюдений до и после разладки. В ней суще- выводы и связи /Пер. с англ.-М.: Наука, 1973.-900 с.

36 Sciences of Europe # 35, (2019) ПРИМЕНЕНИЕ НЕТРАДИЦИОННЫХ СЕПАРАЦИОННЫХ УСТАНOВОК ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ ГАЗОЖИДКОСТНЫХ ПОТОКОВ НА МОРСКИХ МЕСТОРОЖДЕНИЯХ

Гадашева Э.В. Азербайджанский Государственный Университет Нефти и Промышленности, ассистент кафедры "Нефтегазовая инженерия"

APPLICATION OF NON-TRADITIONAL SEPARATION INSTALLATIONS FOR SEPARATION OF GAS-LIQUID FLOW AT SEA FIELDS

Qadashova E.V. Azerbaijan State Oil and Industry University. Oil and Gas engineering department, assistant

АННОТАЦИЯ В данной работе был описан анализ газожидкостных потоков в сборе линий скважин и схемы по гра- ницам двухфазных потоков различных структурных форм. Показаны преимущество совместного транс- порта газа и жидкости в сборе линий скважин. Были разъяснены причины низких значений эффективности существующих устройств разделения. Предложена схема низкотемпературной сепарации природного газа с использованием сепаратора трубы и разделительного теплообменника. Преимущества предлагаемой установки разделения природного газа были отмечены. ABSTRACT In this paper, an analysis of the gas-liquid flows in gathering lines of wells was given and the diagram on the limits of two-phase flows of different structural forms was described. The advantage of the joint transport of gas and liquid in gathering lines of wells were shown. The reasons for the low values of efficiency of existing separa- tion devices were explained. A scheme of low-temperature separation unit of natural gas using a pipe separator and the separating heat exchanger was suggested. The advantages of the proposed installation of natural gas sep- aration were noted. Ключевые слова: давление, поток, скорость, структура, сепаратор, газоконденсат, скважина. Keywords: pressure, flow, velocity, structure, separator, gascondensate, well.

Joint transportation of gas and liquid through the and the gas-containing consumption coefficient (β), pipeline, in field practice, is inextricably linked with the two-phase flows can have numerous (about 50) struc- development of a closed system for collecting two tural forms. The criteria for these forms are determined phase flows as they move from wells to separation by dimensionless numbers: the Froude number (Fr) and units. According to this system, the length of throw-out β coefficient. These values are determined by the fol- lines and collector pipelines, through which joint col- lowing dependencies: Fr W 2 / gD and lection and transportation of gas and liquid on land, is   Q /Q  Q  , here: W - is the flow rate, carried out approximately 2-3 km, and at sea fields газ газ ж more than 7-8 km. The idea of joint collection and D - is the diameter of the pipeline, g - is the acceleration transport (S.Vezirov's system) since 1948 in various of free fall, Qg and Ql - the costs of the gas and liquid ways received its further development in gas and oil re- phases, respectively. The value β=0 means that the flow gions. consists of a liquid (without a gas phase), and β=1 - This system, compared to the separate gas and liq- from a gas flow (without a liquid phase). In the verti- uid collection system significantly ensured a reduction cally-standing section of the pipeline, the annular struc- in metal consumption and a reduction in capital costs in tural form of the gas-liquid flow is characteristic. In this the fields. However, this system further creates certain case, the gas phase moves in an upward flow in the cen- difficulties in the work of trains of separation plants and ter of the riser, and the liquid phase moves along its the gas transmission system after separation plants. walls. At high velocities of the gas flow, the liquid These difficulties for the above objects are as follows: phase, taken by this flow, is carried away by it. How- —the trains of wells on land may have horizontal turn- ever, during the accumulation of the liquid phase in the ing sections, and before separating installations these turning section of the pipeline and its periodical splash- trains necessarily turn by 90° along the vertical plane. ing into the vertical section of the pipeline, depending In sea conditions, in front of overpasses and platforms, on the diameter of the riser and the physicochemical the trains have sections of elbow and stand-up configu- properties of the liquid, and with a decrease in the gas rations. Just these areas that are stagnant zones, where flow rate to a certain critical value, the reverse flow of the liquid phase accumulates and then is threw out by liquid phase downwards can take place. volley into the separation unit with undesirable pres- This oscillatory movement of the liquid phase will sure drops before and after these areas [1]. continue until the creation of a significant difference in Gas-dynamic studies of two-phase flows through the knee (turning section) of the pipeline. At higher horizontal and vertical pipelines show that, depending on the flow rate (W), the diameter of the pipeline (D) Sciences of Europe # 35, (2019) 37 pressure drops in this section, the gas flow rate in- and gas fields is based on the historical fact that the in- creases abruptly and the liquid phase will move upward dustrial development of oil fields started earlier than the with the gas flow again. development of gas and gascondensate fields. There- When pipelines are blown into the atmosphere, the fore, some technological processes and technical means formation of a foam-emulsion or gas-bubble structural (including separation units), used for the first time in form of the movement of two-phase flows in their final the oil industry, were "inheritedly" transferred to the section is characteristic. gas industry. However, a very significant difference in Of great practical interest in the gas transmission the mechanism of oil degassing with a small amount of system are separate stratified structural forms of gas- gas dissolved in it and the process of separation of nat- liquid flow, because with such forms there is a com- ural gas with a small amount of liquid dissolved in it plete separation and continuous-stratified movement of requires different methods of technological calcula- two-phase flows. With such forms, in principle, the tions of these processes and, accordingly, different de- separation of gases in pipelines takes place. In this case, signs of technical means for carrying out these pro- the completion of the separation process remains the re- cesses. As a result of the above reasons, modern gas moval of the separated liquid from the pipeline. These separators operate with an efficiency of about 50–60%. forms are made at the values of Fr 10 and coeffi- Analysis of the operation of centrifugal cyclone cient   0,95 . However, the removal and utiliza- separators showed that these separators also work with tion of gascondensate from the pipeline in the field con- a low efficiency in the separation of the initial flows ditions (especially from sea trains) is practically not al- with the cork structural forms of gas and liquid. In this ways possible. Thus, as a rule, the two-phase flow of case, these separators work even worse than gravita- the cork structural form of gas and liquid always enters tional ones. In the process of gas separation in centrif- the separation units. ugal separators, a large mass of the liquid phase in the Two-phase flows entering separation units in the initial flow in the form of plugs or films under the in- volley-slug mode, typical for cork structural forms of fluence of centrifugal forces is fragmented and a signif- gas and liquid, create great complications in the opera- icant part of this sprayed liquid is carried away by an tion of these installations. underseparated gas flow. The existing method of calculating the separation In recent years, reconstructed separation plants process of natural gases based on the deposition of have been proposed with placing inside them of various spherical droplets of the liquid phase due to gravity separation elements, such as grids, cartridges, rods, (Stokes model) does not take into account many gas- plates, reflectors, cyclones, rings, etc. However, revi- dynamic factors (fragmentation and dispersion of liquid sions of the insides of such separation units show that plugs, entrainment of the dispersed liquid phase from these elements work in an aggressive field environment the separation zone, inertial influence, etc.) and, most quickly fail and create additional local resistance. importantly, the structural forms of the gas-liquid flow As a result of the low efficiency of the existing at the separator inlet pipe are not taken into account. In separation plants two-phase flows of the gas-liquid the same method, the inverse proportionality of the ra- mixture appear again after them in the gas transmission system. In this system the liquid phase can appear even tios of flow rates at the separator inlet pipe (Wp) and at with full observance of the thermodynamic conditions the separator itself (Wsep) with ratios of separator diam- of the process of low-temperature gas separation due to eters (Dsep) and its inlet pipe (Dp), i.e. 2 2 the unsuitability of existing separation devices for the Wp/Wsep=Dsep /Dp , is passed. Moreover, for gravity separators, the optimal separation rate and the residence separation of natural gases. time of the flow in these separators are taken, respec- As mentioned, the joint transportation of gas and liquid in the trains of wells has a certain advantage in tively: Wsep = 0,1-0,15 m / s and τ =50 s. However, in reality, the flow entering the separator by inertia keeps terms of technical and economic efficiency. However, its previous velocity also in the separator and the resi- the presence of a liquid phase in the system of main gas dence time of the flow in the separator becomes much pipelines after separation units only leads to negative less than 50 seconds. Since the flow path here is no consequences. The presence of the liquid phase in the more than 2 meters, this stream leaves the gravity sep- separated gas shows its low quality of preparedness for arator underseparated and with a significant amount of transportation and it creates the following significant liquid entrainment [2]. difficulties in operation in the gas consumption system: Structurally, these separators consist mainly of -increased hydraulic resistance of gas pipelines large capacity for collecting the liquid phase. The upper and decreases their throughput; peripheral zones of these separators do not participate - internal corrosion and erosion of pipelines grows in the process of gas separation and are stagnant areas, and their service life is reduced; useless for phase separation. The separation zone itself - a condition for the formation of gas hydrates, re- in these separators is no more than 30% of their total quiring additional costs to prevent or eliminate the pro- volume. This design of separation units is quite benefi- cess of hydrate formation is created; cial for the implementation of oil degassing, which re- - valuable fractions of hydrocarbons to be pro- quires the existence of a large volume of evaporation of cessed to produce gas gasoline and liquid gases are lost; the liquid phase. -the working conditions of checking and measur- It should be noted, that the reason for the non-reg- ing instrumentation and automation deteriorate. ular use of the same type of separation structures in oil 38 Sciences of Europe # 35, (2019) Taking into account these difficulties in the gas phase and is pre-cooled with a returnable cold separated transportation system, the reasons for which are the im- gas. In this case, partial condensation of the source gas perfection of the technology and technique of low-tem- stream also takes place. perature gas separation units, the author proposes an al- Then the pre-treated gas stream in a single-phase ternative gas preparation scheme using separators and gas state passes through the throttle device and is pipe-type heat exchangers. cooled to a predetermined low temperature. Further, The proposed scheme for the installation of low- this cooled flow in a two-phase state enters the pipe temperature gas separation unit (LTSU) consists of: an separator, where the gas is finally separated. The sepa- inlet pipe, separation heat exchanger with a diaphragm, rated liquid phases from the two pipe separators are choke device, pipe separator, tank for collecting liquid, merged into liquid pipe containers and from there are line for draining the liquid and separated gas. The di- transferred to the liquid removal lines. The completely ameters of the separation heat exchanger and the pipe separated cold flow from the second pipe separator is separator are taken with view of the creation inside directed through the separation heat exchanger to the them a separate-layered structural form with a smooth consumer’s gas pipeline. liquid-gas interface, i.e. The advantages of the proposed LTSU scheme are W 2 as follows: Fr  10 . gD LTSU is released from large-sized standard sepa- rators of high metal capacity and operating with low ef- The flow rate is determined from the dependence ficiency; of the gas consumption: - in a “pipe in pipe” type heat exchanger, two pro- cesses are carried out simultaneously: pre-cooling and 2 2 . Q  67824PWD , W  Q/ 67824PD gas separation, thereby significantly reducing metal Based on the indicated dependencies, after several consumption; mathematical transformations, the allowable diameter - in both pipe separators, the gas separation rate is of the pipe for the formation of a separately stratified several ten times greater than the separation rate in the structural form of gas and liquid in pipe separators can existing standard separators, that shows the high be determined by the dependence: 0,4 D  0,004668Q / P throughput of the proposed LTSU; where D - the diameter of the tube separator; Q - -the use of a “pipe in pipe” type heat exchanger gas consumption through the pipeline, m / day; P - op- instead of the standard multi-tube heat exchanger pre- erating pressure, atm . vents blockage of the living section of small-diameter According to the proposed scheme, the initial gas- tubes by mechanical sedimentation and reduces the liquid flow in various structural forms through the inlet possibility of gas hydrates formation in these pipes; line enters the separation heat exchanger, which simul- - all equipment according to the proposed LTSU taneously performs the functions of a heat exchanger can be made of standard pipe elements by the manufac- and a first-stage separator. Here, the gas-liquid flow turers themselves without a factory customer-manufac- during the movement of a separately stratified struc- turer. tural form is released from the free part of the liquid

Fig.2. Principle technological scheme of the installation of low-temperature gas separation using a separation heat exchanger and a pipe separator: 1 - input line; 2 - separation heat exchanger; 3 - diaphragm; 4 - pipe sep- arator; 5 - choke device; 6 - tanks for collecting the liquid phase; 7 - line for drainage of the liquid phase; 8 - line of separated gas.

Sciences of Europe # 35, (2019) 39 Conclusions: 4. The advantages of the proposed scheme for the 1. The movement of two-phase flows in the system installation of low-temperature gas separation in the of collection, separation and transport of gas was ana- field preparation of gas for transport are shown. lyzed; 2. The results of gas-dynamic studies of gas-liquid References mixture flows in various sections of pipelines are de- 1. Aliev E.U., Abdullaev E.A., Sultanov N.N. // scribed on the basis of the structural form diagram in Gas separation in pipelines. Ed. “Nafta-Press”: Baku - the joint movement of gas and liquid; 2006, - 205 p. 3. A technological scheme of a low-temperature 2. .Mustafayev A.R., Abdullayev A.A., Panahov gas separation unit is proposed using a separation heat R.A., Sultanov N.N., Gadashova E.V. // Preparation of exchanger and a pipe separator; gases for transport, “Nafta-Press” : Baku,- 2015,- p.85- 120.

COMPUTER TECHNOLOGY AND UNMANNED VEHICLES

Ivanko A., Professor, Moscow Polytechnic University Ivanko M., Associate Professor of Moscow Polytechnic University, Ph.D. Kolesnikova O., student of the Moscow Polytechnic University Kulikova E., Associate Professor of Moscow Polytechnic University Vinokur A. Moscow Polytechnic University Professor

ABSTRACT Innovative technologies, computer equipment make it possible today to put into practice artificial intelligence systems. There are control systems for airplanes and locomotives on railways, and at last real automatic control systems of modern cars began to appear. The era of high technology and automation of many activities, computers began to do a huge part of our work, both in everyday life and in the professional sphere. All this certainly simpli- fies our lives, so the developers do not stop and more often they surprise us with new projects. To date, one of the most talked about new technologies is the development of unmanned vehicles. Many companies have started production of such cars, testing them on public roads. The article discusses the origins of the emergence of unmanned vehicles, analyzes the current state of the problem, assesses development prospects using information technologies. Keywords: unmanned vehicles, IT-technologies, innovative projects, computer technologies, control auto- mation.

An unmanned vehicle is a vehicle equipped with all such developments were created for military pur- an automatic control system that can travel without hu- poses. At the beginning of the 20th century, the first re- man intervention. search began in the field of unmanned aerial vehicles. The development of unmanned vehicles is accom- As early as 1916, Archibald Lowe created the first panied by a number of ethical problems, including: drone, a radio-controlled aircraft. During the First moral, financial and criminal liability for accidents, de- World War, air torpedoes and self-propelled German cisions made by a car before a potentially fatal colli- mines were already actively used. sion, problems of data protection and problems of los- However, until the middle of the 20th century, de- ing jobs. velopments in the field of unmanned technology were Consider the history of the creation of unmanned experimental rather than practical, and, in one way or vehicles. another, no single model could manage without direct Many people may have a false opinion that the his- human participation. Unmanned vehicles, like flying tory of the development of unmanned vehicles origi- drones, were initially conventional remote control pro- nates in the XXI century. However, few people know totypes, and only gradually became autonomous. that the first attempts to create a fully autonomous car The first experiments to create an unmanned vehi- were made in 1980. For example, if you go to the ar- cle date back to the early 1960s. In 1961, a student at chive of The New York Times articles, then at the re- Stanford University, James Adams, as part of his scien- quest of “unmanned vehicles”, a large amount of mate- tific work, created a prototype of a self-guided cart, bet- rials 15 years ago will appear. ter known as the “Stanford cart” (Fig. 1). There are different data when the first fully auton- omous vehicles appeared. The fact remains that initially 40 Sciences of Europe # 35, (2019)

Picture 1.

The very first model was controlled by transmit- In subsequent years, the main efforts of engineers ting a signal through a cable. The second prototype of were mainly focused on the development of a fully au- Adams has already made radio-controlled. In the tonomous, rather than remotely controlled, controlled 1970s, mathematician John McCarthy perfected the transport. At the initial stages, scientists from the USA, cart, equipping it with a vision system with which the Japan and Germany achieved the greatest success. device could partially autonomously move, orienting it- Thus, according to independent experts, the first fully self to a white line. The cart also had several cameras, autonomous vehicle was created by a group of German a range finder and four channels for collecting infor- researchers led by robotics pioneer Ernst Dickmans in mation. Moreover, McCarthy attempted to create a 1980 (Figure 2). three-dimensional mapping of the environment.

Figure 2.

For this project, Dickmans wrote several scientific On the basis of the development of Dickmans papers that described in detail every detail of the mo- from 1987 to 1995, the project "Prometheus" was in op- bile. Surprisingly, many technologies used more than eration, aimed at improving unmanned vehicles. More 30 years ago, in fact, anticipated much of what is now than $ 1 billion was invested in Prometheus, which used in modern UAVs. For the proper operation of their made it the most expensive project in the history of cre- car, a group of German scientists applied the so-called ating robotic vehicles in history. In 1994, the car Kalman filter, parallel computing mechanisms, and im- “VAmP” Mercedes equipped with Dickmans technol- itation of saccadic eye movements. In fact, this system ogy for several hours independently traveled through was a machine learning model capable of adequately the streets of Paris at a speed of up to 130 km / h, turned, assessing the entire environment. overtook other cars and rebuilt from one lane to another (Fig.3). Sciences of Europe # 35, (2019) 41

Figure 3.

In the mid-1990s, a major impetus to the develop- changed. In 2005, the race was the first winner (the ment of unmanned vehicles gave a breakthrough in the Stanford team) and today all major automakers, field of artificial intelligence, neural networks and ma- startups and a significant number of IT companies are chine learning. involved in the development of unmanned vehicles. In 2004, DARPA announced the first competition At the moment, there are already enough firms that for fully autonomous vehicles. The cars were supposed have presented their models of unmanned vehicles on to drive 230 kilometers without human intervention. the market. For example, (Fig. 4) cars: Nobody got to the finish line then. Since then, much has • Renault-Nissan

Figure 4.

42 Sciences of Europe # 35, (2019) A large-scale approach to the creation of unmanned vehicles applies the corporation Renault-Nissan. She plans to create 10 cars with autonomous driving functions until 2020. By 2018, they will be able to drive without a driver and change lanes, and by 2020, cross the intersections on their own to drive in traffic.

Figure 5.

Of course, unmanned vehicles are also being developed by Tesla (Figure 5). With the help of a software update, she introduced autopilot in her cars [2]. It still does not work everywhere and ignores traffic lights, but is able to go without a driver along a regular road. Ilon Mask promises that they will make the car completely un- manned within two years, by 2018.

Figure 6.

Alphabet unmanned vehicles (Figure 6) were the very first and to date have driven more than 2.2 million kilometers. Over the past 5 years of testing, there was information about only one accident caused by a car in February 2016 [3]]. It is not yet clear how and when the company is going to sell these cars to people. Sciences of Europe # 35, (2019) 43

Figure 7.

Presented by the corporation Mercedes - F 015 Luxury (Fig.7) is already used to ride enthusiastic journalists. Mass release, however, is expected only by 2030.

Figure 8.

In order to stand out from the background of other projects, Audi has made its car, the Audi RS7 (Fig. 8), high-speed and is testing it on race tracks. Already, he ideally passes the track and accelerates to 240 kilometers. Some even fear that this is the end for auto racing (4). The Audi A8 will be the first production car with an autopilot (but not fully autonomous), and it will be presented in 2017. Also developed even unmanned trucks (Fig.9) Mercedes-Benz Future Truck.

Figure 9. 44 Sciences of Europe # 35, (2019) Are tested on the roads and trucks Mercedes. Judging by the logo, Mercedes expects to start selling them in 2025.

Figure 10.

Funds for the project of an unmanned Kamaz (Fig.10) are allocated within the framework of the state program “Avtonet”. Already there is a prototype. Kamaz now expects to refine the unmanned model by 2022 and bring it to public roads by 2025-2027. In general, the development of unmanned vehicles in Russia will allocate 10 billion rubles in the next four years.

Figure 11.

The development team separated from Google in Also developed buses and taxis. mid-2016 founded the Otto startup (Figure 11) aimed Now let's look at the mechanism of the operation at creating unmanned trucks. Company executives are of an unmanned vehicle. How does he distinguish be- confident that the automation of trucks will bring the tween objects? How to build a route? Stops to give greatest economic benefits. The company does not plan way? Controls the speed of movement? And many to build its own trucks, but only to upgrade the existing other questions. ones for self-relocation.

Sciences of Europe # 35, (2019) 45

Figure 12.

The average person has everything you need to comes to driving along a busy street, every centimeter drive a car (Figure 12). We have eyes and ears to ana- is important. lyze the world around us; the brain that responds “We often use GPS as a point of reference in the quickly to external processes; and, in most cases, a localization algorithm,” says Maddern, “but we do not fairly reliable memory that allows us to drive quite con- rely on it when we determine in which lane the car is fidently on a rather large number of roads. But there is located.” Therefore, unmanned vehicles rely on com- a huge difference between how we perceive the world pletely different technologies. and how a computer does it. “It’s necessary for two things to happen,” explains “You can simply load the rules of the road into an Professor Sidhar Lakshmanan, an engineer who spe- on-board computer,” says Katelin Jabari of the un- cializes in image processing and computer vision of un- manned vehicle development team of Google, “but this manned vehicles at the University of Michigan. "The will not allow for 99% of the things we encounter on accuracy of the maps should increase significantly, and the road. How abruptly should the car stop? How fast the process of registering objects should become more should she go into a turn? ” Recreating these skills elec- reliable." tronically is a possible, but not the easiest, task. Cars being developed at Oxford University, as An autonomous car needs three basic skills for well as the brainchild of Google, use 3D roadmaps, successful movement: first, it must understand where it which project participants call prior maps. They look is located; secondly, it must determine the safe route to like the image above. Using on-board sensors, the car the destination; thirdly, he must figure out exactly how compares the current state of affairs, which it registers he should go along this route. This is exactly what we in real time with what is in its memory. “Basemaps al- do in the driving process: localization, awareness and low the car to better“ understand ”where it is before movement. Fortunately, the third point is easy to imple- starting processing real data,” explains Jabbari. "Thus, ment with the help of technology, but there is a problem he knows what should happen, analyzes what is actu- with the first two skills. ally happening, and can make a concrete decision based “We are often asked why we don’t use GPS,” said on a comparison of these data." Will Maddern, a member of the Oxford research group The need for such cards introduces some re- that is building the Robot Car. “This is a very logical strictions on the use of unmanned vehicles. “Before we question: GPS is an amazing engineering achieve- can automate cars, we need to create fairly detailed road ment.” maps,” admits Jabbari. Google and other developers The main problem of GPS is that this technology create these cards bit by bit using the same cars that are has a number of significant limitations. Firstly, its use used to test autonomous control systems, to fix the sur- requires a “direct view of the sky”, which excludes the rounding world with a very high level of detail. possibility of its use in tunnels, closed parking lots and, Unmanned vehicles use rather exotic equipment. even, in the forest. But, more importantly, GPS is not Google cars rely on lasers and radars. Laser Velodyne accurate enough to accomplish the task. The error of 64 (LIDAR) is mounted on top of the vehicle. You can this technology fluctuates within meters, and when it see them in the photo below (Fig.13). 46 Sciences of Europe # 35, (2019)

Figure 13.

LIDAR is capable of scanning 1.3 million points The main problems of LIDAR are its high cost, for each revolution around its axis. The system is able high level of energy consumption and a large number to recognize a 14-inch object at a distance of 160 feet. of moving parts. Therefore, the cars that Oxford spe- Systems that demonstrate two times lower accuracy are cialists are working on use ordinary cameras to com- certainly less reliable, but in theory they should be suf- pare the real situation with the information contained in ficient to navigate in difficult weather conditions. Cars the maps. On the other hand, the use of cameras reduces that are being developed at Oxford use stereo cameras the accuracy of the analysis and complicates the com- and LIDAR. Others, such as the development of Au- parison algorithm. toNOMOS Labs, use a similar combination of sensors. Instead of comparing “pixel to pixel,” the com- Anyway, the main task of all this equipment is to col- puter identifies “points of interest,” such as angles, bor- lect as much information as possible about the car’s sur- ders, and other features. On both maps (base and ob- roundings. tained in real time), these points are combined into There is quite a logical question: “If we have such groups that are compared with each other. Maddern ar- exact means for analyzing the environment of a car in gues that the system works fine even with different im- real time, why do we spend time on developing base age sizes and poor lighting. maps?” By and large, this accuracy is enough. The gif be- “Not all developers of unmanned vehicles need low shows how Robot Car perceives the surrounding basic maps to navigate a vehicle,” says Maddern. It is space with a monocular camera and compares the data enough to follow road markings, signs and traffic with the base map. Reducing the cost of equipment is lights, as well as taking into account the location and of paramount importance, it reduces the cost of equip- actions of other cars and road users. ” ment from thousands to hundreds of dollars. The main The Google team does not agree with this ap- problems faced by researchers: blurring the image, proach. Jabbari argues that “If you rely only on real- flashes of light and difficult weather conditions. But the time data, you will have to perform a much larger num- problem of high cost is considered one of the most dif- ber of operations to assess the situation. Basemaps ficult in the development of unmanned vehicles, so its make this process easier by increasing the level of se- solution is of paramount importance. curity and control over the situation. ” This does not Object recognition. "This is the holy grail of un- mean that using only current data is impossible, it is just manned vehicles," says Lakshmanan, "Registering an a more difficult task. Perhaps this will be the best ap- unexpected obstacle, be it a pedestrian crossing the proach, but it is unlikely to be the first to enter the mar- road, or a car changing its location abruptly, and adapt- ket. ing the car to new conditions." Even with sufficiently detailed base maps, the un- There are several ways to solve this problem. The manned vehicle is constantly forced to gather infor- simplest is similar to the way in which Google’s image mation about the world, especially in difficult weather recognition algorithm distinguishes a teapot from a kit- conditions. Maddern says that the cars that develop at ten. Actually, it is his Google that is used in his project: Oxford are constantly creating new maps, although this “We teach cars to identify categories of things. The lo- approach requires significant amounts of memory. cation of pedestrians, cyclists and other vehicles, and of How the car perceives the world around it depends various kinds, for example, a police car or a school bus. on the equipment the research team uses. In the case of ” Based on the type of object, the car must determine laser scanners, the equipment generates a picture of the its range of motion in order to predict further develop- surrounding world with millimeter accuracy, which is ments. If the car "sees" that the cyclist has raised his called a point cloud. This technology allows you to as- left hand, this means that he plans to turn left or change sess the situation with high accuracy, which facilitates lanes. The car adjusts its behavior based on this infor- the comparison of the data obtained with the base maps mation. " and ensures the high relevance of the data obtained. Sciences of Europe # 35, (2019) 47 Roughly speaking, cars are quite capable of under- standing what is happening around.

Figure 14.

There have been enough cases of DDP using un- either passengers or other road users are at risk. A clas- manned vehicles. Some of them are the result of flaws sic example of the moral dilemma faced by car manu- in the software, which are carefully corrected. But oth- facturers and software developers is the problem of a ers could not be prevented a priori. trolley, in which the conductor of a trolley should The next problem is how self-driving cars need to choose to leave it on its original route and knock 5 peo- be programmed to act in emergency situations where ple down or move the trolley to an alternate route and knock down one person (Fig.15).

Figure 15.

In this problem it is necessary to address two main driving cars must operate on the basis of a combination questions. First, what moral basis should a self-driving of several theories in order to be able to make morally car be used to make such decisions? Secondly, how informed decisions in emergency situations. should this logic be transmitted in computer code? Re- How is the use and testing of unmanned vehicles searchers propose the use of two ethical theories for developing? The following is a list of 2018 news on this programming the behavior of self-driving cars: deon- topic. tology and utilitarianism. The three laws of Asimov's “On January 10, 2018, the startup Voyage, which robotics are a typical example of deontological ethics. manages the unmanned vehicle fleet, announced the According to this theory, a self-driving car must strictly launch of robotaxi in The USA, the largest old-age vil- follow the prescribed rules in any situation. According lage - The Villages (located north of Orlando, Flor- to utilitarianism, every decision made by a car must ida).” strive to maximize the usefulness of such a decision. In “At the end of January 2018, it became known that this case, it is necessary to give a definition of utility, the telecommunications company Ericsson, in cooper- one of which may be the maximization of the number ation with Swedish public transport operators and a of saved human lives. According to researchers, self- number of local partners, would test unmanned buses 48 Sciences of Europe # 35, (2019) on the streets of Stockholm. The goal of the project is service in the test mode was launched by the Japanese to test how autonomous vehicles will work in real con- developer of autonomous transport technologies ZMP ditions, traveling side by side with ordinary cars, cy- together with one of the country's leading taxi compa- clists and pedestrians. ” nies Hinomaru Kotsu, Nikkei reports. ” “In an effort to accelerate the development and im- “On September 26, 2018, the government of the plementation of technologies for unmanned vehicles in Australian state of New South Wales announced the order to catch up with the United States in this area, on launching of unmanned bus trips on the road around the April 12, 2018, the Chinese authorities promulgated na- Olympic Park in Sydney to transport passengers.” tional rules for testing self-driving cars. “On October 13, 2018 in Dubai, the service of un- According to the requirements, which come into manned taxis was launched. They began testing it in force on May 1, 2018, vehicles must first be tested in one of the districts of the city to transport passengers closed, specially designated areas, and only then tests from one particular point to another - for example, from on roads are allowed, which must also be predeter- a shopping center to a cinema or to the house of a pas- mined. ” senger. For the project used modified cars Mercedes- “At the beginning of May 2018, Aptiv (formerly Benz E-Class. " Delphi), a automotive component manufacturer, an- News about the use of unmanned cars in Russia: nounced the launch of 30 self-driving cars on public “On July 17, 2018, Yandex announced the signing roads. They began driving in Las Vegas as part of a ve- of an agreement on the development of unmanned ve- hicle sharing service (ridesharing) offered by Lyft. ” hicles in the city with the Moscow authorities. The five- “Since August 27, 2018, the world's first un- year contract with the possibility of extension was manned taxi service has been launched in Tokyo. The signed at the Moscow Urban Forum. ”

Figure 16.

“On September 26, 2018, the Monitoring Station Psychologist Joseph Coughlin is sure: "We, most opened in the Skolkovo Innovation Center (Figure 16) likely, will never be owners of unmanned vehicles." - a high-tech base for testing unmanned vehicles But this does not mean that the level and quality of ser- (BPTS). Testing will be conducted in conditions close vices will be the same for different people. Wealthy to public roads. The station uses a promising 5G net- people, thinks Coughlin, will issue a premium package, work. The first tests were of the second generation according to which every morning a luxury car will NAMI-KAMAZ buses 1221 of the Shatl project. ” drive up to their house. Those who save every penny, “On November 26, 2018, Russian Prime Minister on the contrary, will be able to buy a subscription for Dmitry Medvedev signed a decree on testing unmanned one month and will share a small car that stops around vehicles on public roads. The experiment will begin on the corner with other passengers. December 1, 2018 in Moscow and Tatarstan and will For investors, Uber and Lyft are a huge plus for last until March 1 of 2022. " unmanned vehicles - a significant reduction in costs, These quotes are presented from the articles "Un- namely for the driver. manned vehicles on the world market" and "Unmanned GM representatives believe that this innovation vehicles in Russia" from the portal tadviser.ru. will also be beneficial to customers: the current cost of Conclusion and perspectives. the trip - $ 1.5 per kilometer - will more than halve. Most drivers are now owners of their own cars. While engineers are solving technological prob- Many see cars as a continuation of their own "I." But lems, company representatives are carefully looking at some experts predict the end of this attitude to cars, the government. They worry that any law regarding any pointing to a decrease in the number of car owners technology can quickly become outdated and, thus, hin- among young city dwellers and a small number of der further innovation. young people who still spent time on obtaining a driv- Despite technological advances, society is still er's license. wary of drones. According to the Deloitte survey, 81% Sciences of Europe # 35, (2019) 49 of South Koreans surveyed (81%), 79% of Japanese world, they are 42%. The least willing to acquire this and 74% of US residents doubt the reliability and safety type of transport - in Germany (24%). According to the of unmobiles. survey results, only 15% of Russians said they would In Russia, 51% agreed with the statement: “I not use an unmanned vehicle (Fig. 17). would like to have my unmanned vehicle.” All over the

Figure 17.

Unmanned vehicles can be a revolution of vehicles 2. https://habr.com/post/395663/. and completely change the lives of people. How this 3. https://habr.com/post/393237/. technology will evolve will show time. 4. https://goo.gl/Atg4ad 5. https://goo.gl/69JnSr References 6. https://goo.gl/4bmAL3 1. https://habr.com/post/395601/. 7. https://goo.gl/dHievU

Pile foundations iN THE CONSTRUCTED CONDITIONS OF THE CITY

Karpyuk V.M., Professor of the Department of concrete and masonry structures; Odessa State Academy of Building and Architecture, Odessa, Ukraine Karpyuk I.A., Associate professor, candidate of engineering sciences, faculty of hydrotechnical and transport building; Odessa State Academy of Building and Architecture, Odessa, Ukraine Pancheva N.V. student; Odessa State Academy of Building and Architecture, Odessa, Ukraine

ABSTRACT This article highlights the problem of foundations in constrained urban environments, and also describes the results of laboratory tests in a pile model of piles, which are immersed by the method of driving and indentation. Keywords: pilot, injection, carrying capacity, sediment, ground, model research, national experiment, inter- action, calculation, coefficient.

In recent years, more and more often there is a the cities of St. Petersburg, Moscow, Kiev, etc., allow- need for the construction of residential and civil build- ing plunging prismatic piles [1, 5, 7, 8]. This issue was ings adjacent to existing buildings and structures. In addressed by such scientists as: Abelev M.Yu., Dalma- such conditions, the use of piles, immersed by driving tov B.I., Gdalin S.V., Simagin V.G., Sotnikov S.N., or vibration, is dangerous, since, in this case, there are Shvets V.B., Ginzburg L.K., Koval V.E., Feklin V.I. dynamic effects from which damage occurs in the and etc. structures of existing buildings. Thanks to the joint The problem of construction in cramped urban fruitful work of scientists and builders, a number of conditions is becoming more and more acute in Odessa. technologies and mechanisms have been developed in 50 Sciences of Europe # 35, (2019) Therefore, the actual question is the influence of structures can lead to their damage or destruction of the method of piling in specific engineering and geo- structures as a result of additional uneven precipitation logical conditions of the southern region. of the base, and direct impact on them. This is most This article is devoted to the study of the processes clearly manifested in those cases when the foundation occurring in the soils of the pile foundation during its of foundations are weak, water-saturated clay soils that immersion. can be further consolidated under dynamic loads. Many factors affect the bearing capacity of pile Taking into account the above, in some cases, it is foundations. These factors include: the design and geo- advisable to apply the method of pressing in piles. This metrical parameters of the piles, the distance between method was widely used in large cities of Kiev, Omsk, them, the location of the piles in the bush and the Leningrad, and Moscow, where special installations method of their immersion. were developed for pressing in piles. These processes have been studied before, but In Odessa, the installation developed by Stikon mainly on penetrometers. Many scientists (Kerizel, JSC with the scientific support of scientists from the Lerminye, Cheng, etc.) believe that penetrometers are Odessa State Academy of Civil Engineering and Archi- piles of small diameter and data on their interaction tecture is successfully used for piling with indentation. with the foundation soils can be transferred with a cer- The installation consists of a base machine with a tain accuracy to natural size piles. If we agree with this pile mast, a working body in the form of a rod with a and compare the bearing capacity of the base, deter- headroom, mechanisms for lifting and pressing in piles. mined using a static penetrometer (S) with the bearing The lifting and pushing mechanism consists of two capacity of the base determined using a dynamic pene- platforms that are interconnected by cables. One load- trometer (D), then from the ratio of these two values (S ing platform on a rail track with an automatic move- / D) we get the coefficient, which, according to various ment mechanism, fixed unit cassettes and loads. An- scientists fluctuates in large chapels (S/D)=0.5-1.5, other platform is rigidly fixed to the upper part of the which confirms the little studied of this issue. stem, connected to the lifting mechanism and equipped Before conducting full-scale studies of piles, tests with cassettes of moving blocks. of their models in laboratory conditions were per- The principle of the installation is as follows. The formed. The tests were carried out with the aim of stud- cargo platform is installed on a rail track and loaded ying the interaction of the piles with the ground of the with weights. The pile is installed at the point of im- base during their immersion by indentation and driving. mersion, and the head of the pile is brought into the The tests were carried out in a tray. The front wall headgear. When you turn on the cargo winch through of the tray is made of glass for the possibility of observ- the burton system, the upper cargo platform approaches ing layer-by-layer displacement of the soil in the pro- the lower platform, setting in motion the stem of the cess of immersing pile models. working body. The rod passes the pressing force The test method is as follows. The tray was filled through the cap onto the pile. with primer. A load was placed on the lower suspen- Employees OGASA and NIISK conducted tests, sion, which was transmitted to the ground through the the purpose of which is to determine the bearing capac- beam, thus creating domestic pressure corresponding to ity of piles loaded with this installation. At one of the pressure in natural conditions. On the pile that was im- sites, tests were carried out on a prismatic pile with a mersed installed top beam. On the upper suspension section of 35x35 cm and a length of 15 m. The site is laid the load necessary for immersion pile indentation. composed of the following IGEs: loess loess semi- Driving the pile into the pile was carried out using a solid; loesslike sandy loam; loess soft-plastic loam; lo- device attached to the beam of the device. The device ess loamy fluid; loesslike loamy clay; semi-solid loam. is a guide rod with a movable load. To determine the The depth of immersion in the carrier layer (semi-solid movement of soil in the tray before the test, defor- loam) was 0.85 m. mation clamps were laid, which were laid in horizontal The load during testing was brought up to one and tracks with an interval of 1 cm vertically. a half times the calculated load on the pile and The piles were immersed in various soils (sand, amounted to 1,100 kN. Piles were immersed in the dif- sandy loam, loam) of the broken structure. The study of ficult constrained conditions (from the axis of the pile models of piles, immersed in various ways, was per- to the nearest existing building 1.15m). formed in soils of the same density and humidity [2, 3, Depending on the features of the project, the loca- 4]. tion of the piles in the plan and the geotechnical condi- Comparing the test results, it can be seen that the tions of the construction site, the indentation of the piles sealing zone of the near-winding space of the piles sub- can be done in a point, linear and coordinate way. The merged by indentation and driving differs. Pile sealing point method is used for diving single piles, with a tape area, submerged driving more than the pile compres- arrangement of stabilization and anchor piles, as well sion area, immersed in the indentation. This pattern is as piles of increased responsibility, in the case when the better seen in soils with high humidity, and in those ex- determining factor is ensuring the safety (security) of periments where cohesive soils served as the basis. nearby buildings. The point method is effectively used At the device of driven piles, various methods of in the restoration of foundations, in the conduct of pile immersion are used: dynamic immersion or vibration work in conditions of maximum proximity to existing immersion. When piling with diesel hammers or vibra- buildings, foundations and communications. tory pile drivers in surrounding soils, vibrations occur. The example described above confirms that this The impact of these fluctuations on nearby buildings or method of piling is most appropriate for construction in Sciences of Europe # 35, (2019) 51 cramped parts of the city. However, it should be noted Movchan, MD Trufin // The Bulletin of the ODABA № that the method of piling with indentation has not been 60 Odesa: the first issue of the "Optimum", 2015 - pp. studied well enough. 202-206. References 5. Kopotilova AS Features of construction in a 1. Dotsenko A.I. Excavation work in cramped dense urban development, / Young scholar. - 2017 - conditions of transport construction. A.I. Dotsenko №49. - P. 59-61. - URL https://moluch.ru/ar- [Text] / A.I. Dotsenko. - Moscow: Transport, 1987. chive/183/46924/ (referral date: 14.01.2018). 2. Karpyuk V. M., Karpyuk I. A. Interaction of 6. Problems of building high-rise buildings in con- hanging prismatic pales with sandy soils / Karpyuk V. ditions of dense urban development Sayadyan T.V., M., Karpyuk I. A. // Visnyk OFABA. - Whip 61. - Shumeev P.A., Sheina S.G. Actual problems of tech- Odessa: Znauzreklamservis LLC, 2016. - P. 137-141. nical sciences in Russia and abroad/ Collection of sci- 3. Karpyuk I.A. ,. Krishtopa S.N., Nikolyuk V.N. entific works on the results of the international scien- / The compaction zone around short prismatic piles in tific-practical conference. No. 2. Novosibirsk, 2015. sandy soils // Visnyk ODABA No. 60 Odessa: bureau 162 p. “Optimum”, 2015 - P. 154-159. 7. Simagin V.G. Design and construction of foun- 4. Karpyuk I.A. Movchan O. M., Trufin M.D. Pe- dations in the vicinity of existing structures in dense culiarities of the interaction of models of hanging pris- buildings [Text] / V.G. Simagin - Moscow: Associa- matic pallets with sandy soils / I.А. Karpyuk, O.M. tions of Construction Universities, 2010. - p. 52

ВЛИЯНИЕ НЕОПРЕДЕЛЯЕМОЙ ВЛАЖНОСТИ НА ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ ЛЕТУЧИХ ПРИ ПИРОЛИЗЕ ДРЕВЕСИНЫ

Левин А.Б., доцент, кандидат технических наук, Лопатников М.В., Московский государственный технический университет им. Н.Э.Баумана Мытищинский филиал, доцент, кандидат технических наук Хроменко А.В. Московский государственный технический университет им. Н.Э.Баумана Мытищинский филиал, доцент, кандидат технических наук

INFLUENCE OF UNEVIDENT MOISTURE ON ULIMATE ANALYSIS OF VOLATILE MATTER AT WOOD PYROLYSIS

Levin A.B., Associate Professor, PhD Lopatnikov M.V., Bauman Moscow State Technical University, Mytischi Branch, associate Professor, PhD Khromenko A.V. Bauman Moscow State Technical University, Mytischi Branch, associate Professor, PhD

АННОТАЦИЯ Исследовано изменение элементного состава летучих, образующихся при пиролизе древесины. Вы- сказано предположение о наличии в сухой обеззоленной массе древесины неопределяемого стандартными методами содержания влаги, удаляемой из древесины до начала термической деструкции древесинного вещества. Предложен алгоритм расчета элементного состава летучих по мере изменения относительной массы твердого остатка. Представлены результаты расчетов атомных отношений (О/С) и (Н/С) по предло- женному алгоритму. Показано, что влияние неопределяемой влаги существенно только в начальной фазе пиролиза при ηg≤0,8. ABSTRACT The change of the ultimate analysis of volatile matter formed during the pyrolysis of wood was studied. It was suggested that the dry, ash-free mass of wood have some unevident moisture content undetectable by standard methods, which is removed from the wood before the thermal decomposition of the wood substance. An algorithm for calculating the ultimate analysis of volatile matter as function of the relative mass of the solid residue is pro- posed. The results of calculations of atomic ratios (O/C) and (H/C) according to the proposed algorithm are pre- sented. It is shown that the effect of undetectable moisture is significant only in the initial phase of pyrolysis with ηg≤0,8. Ключевые слова: пиролиз древесины, выход летучих, элементный состав. Keywords: wood pyrolysis, volatile matter, ultimate analysis.

52 Sciences of Europe # 35, (2019) Настоящая публикация является продолже- зависимости атомных отношений (О/С) и (Н/С) ле- нием работы [1], в которой начато исследование из- тучих от относительной массы дегидратированной менения элементного состава летучих при пиро- (сухой) обеззоленной массы твердого остатка дре- лизе древесины. Расчеты по предложенному в [1] весины ηg, называемой нами массовым коэффици- алгоритму представлены (рис. 1) в форме графика ентом конверсии, а в англоязычных источниках – mass yield.

Рис. 1 – изменение элементного состава летучих в процессе нагрева древесины в инертной среде [1]

Значительная часть точек на линиях (О/С) и В этой фазе пиролиза летучие представлены исклю- (Н/С) не вызывает сомнений, так как значения сов- чительно или преимущественно водяным паром, падают с расчетом по балансовым соотношениям поэтому (О/С) →∞ и (Н/С) →∞. При повышении для момента завершения пиролиза, но в области ηg температуры образца начинается собственно пиро- > 0,85 обе величины резко возрастают, а области лиз, малая масса водяного пара разбавляется все но- 0,95 ≤ ηg ≤ 1,0 расчеты вообще дают физически не- выми порциями содержащих углерод летучих, и возможные результаты. Было высказано предполо- значения (О/С) и (Н/С) быстро приближаются к жение, что элементный состав дегидратированной прогнозным значениям. обеззоленной массы древесины не является тем, В настоящей работе предлагается следующий чем он называется. При опытном определении эле- алгоритм расчета. Заданными полагаются значения ментного состава по ГОСТ Р 54216–2010 [2], анало- массового коэффициента конверсии ηg, характери- гичного европейскому стандарту, и выхода летучих зующего степень деструкции древeсины и относи- по ГОСТ Р 32990 – 2014 [3] из общей массы влаги тельная влажность (массовая доля) условной дегид- продуктов сгорания вычитается влага исходной ратированной обеззоленной массы древесины W древесины. Эта последняя стандартно определяется (все относительные величины выражены в долях по ГОСТ Р 54186–2010 [4] выдерживанием образца единицы, а не в процентах). Расчетная схема пред- в сушильном шкафу при температуре 103±2 оС, до ставлена на рис 2. Области, расположенные левее и тех пор, пока масса не перестанет изменяться. При ниже красной линии, составляют твердый остаток, этом в образце, возможно, сохраняется малое коли- области, расположенные выше и правее красной чество влаги, которое в начальной фазе пиролиза линии, составляют летучие. при более высокой температуре покидает древе- сину до начала деструкции собственно древесины. Sciences of Europe # 35, (2019) 53

Рис. 2 – расчетная схема определения элементного состава летучих при пиролизе древесины

Масса неопределяемой влаги в составе услов- составляющего вместе с нелетучим углеродом ного вещества, описываемого формулой n∙(C6H9O4) твердый остаток. с молярной массой 145, выраженная в атомных еди- Уравнение материального баланса выглядит ницах равна 145∙W∙n. Эта масса изображена правой как голубой полосой на схеме (рис. 2). Число молекул (145−21−145∙푊)∙푦+145∙푊 (1– 휂푔)= . воды, входящей в состав составляет 145n∙W/18. Она 145 Откуда содержит 145n∙W/18 атомов кислорода и 145n∙W/9 1−휂 −푊 푦 = 푔 (1) атомов водорода. Эта масса всегда полностью вхо- 0,855−푊 дит в состав летучих, так как влага удаляется из древесины еще до начала собственно пиролиза. Каждые n комплексов (C6H9O4) можно пред- Условная формула действительно дегидрати- ставить суммой следующих слагаемых: рованной древесины должна иметь вид n ∙ (C6H (9 – 145∙n∙W/18 молекул воды; 145∙W/9) O (4 –145∙W/18)). n комплексов (C4,25H (9 –145∙W/9) O (4 –145∙W/18)) су- Часть массы исходной древесины не превра- хого древесинного вещества превращающегося в щается летучие. В первом приближении можно летучие; считать, атомы углерода делятся на нелетучий уг- 1,75∙n атомов нелетучего углерода. лерод и углерод летучих в том же отношении, что и При термической деструкции некоторой части в случае пиролиза действительно абсолютно сухой комплексов в летучие превращаются только первые древесины. Из каждых 6n атомов углерода 1,75n со- два слагаемых. ставляют нелетучий углерод, а 4,25n входят в со- Масса древесины, превратившейся в летучие к став летучих. Масса нелетучего углерода, всегда некоторому моменту процесса деструкции может содержащегося в твердом остатке составляет быть выражена как 1,75∙12∙n = 21∙n. Эта масса изображается на схеме (1 – ηg –W) / (0,855 –W) ∙ n∙ (C4,25H (9 –145∙W/9) O левой серой полосой. (4 –145∙W/18)). Наконец широкая полоса посередине схемы Таким образом смесь собственно летучих и ра- изображает n комплексов сухого, превращающе- нее испарившейся влаги может быть представлена гося в летучие древесинного вещества с условной суммой: формулой n ∙ (C4,25H (9 –145∙W/9) O (4 –145∙W/18)). (1 – ηg – W)/(0,855–W) ∙ n∙ 4,25 атомов С; Молярная масса этого вещества n∙ (145 – 21 – (1 – ηg –W)/(0,855–W) ∙ n∙ (9 –145∙W/9) 145∙W). В течение процесса пиролиза непрерывно +145n∙W/9 атомов водорода; изменяется доля этой массы y, превратившейся в (1 – ηg –W)/(0,855–W) ∙ n∙ (4 –145∙W/18) + летучие, и смешавшейся с ранее полностью испа- 145n∙W/18 атомов кислорода. рившейся влагой. Окончательно получаем: Одновременно уменьшается доля (1 – y) массы не разложившегося древесинного вещества, 145∙푊 145∙푊 퐻 (1−휂푔−푊)/(0,855∙W) ∙푛∙(9− )+푛∙ 0,855−푊 = 9 9 = 2,12 + 3,79 ∙ 푊 ∙ ( − 1) (2) 퐶 푛∙(1−휂푔−푊))/(0,855–W) ∙4,25 1−휂푔−푊 54 Sciences of Europe # 35, (2019) 145∙푊 145∙푊 푂 (1−휂푔−푊)/(0,855∙W) ∙푛∙(4− )+푛∙ 0,855−푊 = 18 18 = 0,941+1,895∙ 푊 ∙( − 1) (3) 퐶 푛∙(1−휂푔−푊)∙4,25 1−휂푔−푊

Выражения (2) и (3) имеют перед алгоритмом C. Неопределенность во втором слагаемом из [1] следующие преимущества: выражений (2) и (3) при W →0 и (1–ηg)→0 дает вто- A. Отсутствует необходимость вычислять рому слагаемому значение ∞. разность близких величин, каждая из которых по- D. При заданном значении влажности древе- лучена обобщением опытных данных, что может сины W расчет может начинаться с ηg = 1 – W – δ, вызвать весьма большие погрешности вплоть до пе- где δ = 0,0025…0,005. ремены знака разности. На рис. 3 представлены результаты расчетов B. При W = 0 расчет по (2) и (3) дает те же атомных отношений (О/С) и (Н/С) летучих в про- значения, которые получены в [1] (О/С) = 0,941 и цессе пиролиза древесины. (Н/С) = 2,12.

Рис.3 – изменение состава летучих в процессе пиролиза древесины (О/С)1 и (Н/С)1 – атомные отношения при W = 0,0025; (О/С)2 и (Н/С)2 – атомные отношения при W = 0,01

Сравнение графиков на рис. 1 и 3 показывает, так как древесина все равно при эксплуатации при- что при использовании алгоритмов, описанных в обретет равновесную влажность в соответствии с [1] и в настоящей статье, результаты практически параметрами окружающего воздуха. Однако при не отличаются при ηg ≤ 0,75. По мере приближения использовании ее в качестве топлива желательно значения ηg к 1 различие становится заметнее. Ал- более точное определение содержания влаги. горитм из [1] не выделяет неопределяемую влагу из Такие сведения можно было бы получить, ис- дегидратированной обеззоленной массы древе- пользовав весовой метод при стандартной или даже сины. Чтобы получить удовлетворительное совпа- более низкой температуре, чтобы избежать опас- дение результатов расчета по алгоритму из [1] при ность термической деструкции собственно древес- расчете по (2) и (3) пришлось бы принять для де- ного вещества, но при давлении существенно ниже гидратированной обеззоленной древесины относи- атмосферного. Можно также использовать метод тельную неопределяемую влажность W ≈ 0,06. По отгонки влаги при кипении азеотропной смеси мнению авторов, такое значение неопределяемой воды и толуола или другого не смешивающегося с влажности мало вероятно, и расчеты по предлагае- водой органического растворителя. Наиболее пер- мому в настоящей публикации алгоритму ближе к спективным представляется использование для ис- физической картине процесса. Необходимы специ- следования методов и приборов термогравиметрии. альные исследования сравнительной точности раз- В заключение несколько замечаний о влиянии личных методов определения малых значений со- на теплотехнические характеристики топлива пред- держания влаги в древесине. полагаемого наличия в сухой обеззоленной массе Заметим, что при определении влажности ка- древесины неопределяемой влаги. Истинная моляр- менных и бурых углей по ГОСТ 11014-2001 [5] ная масса такого вещества с формулой n ∙ (C6H (9 – навеска молотого угля выдерживается в сушильном 145∙W/9) O (4 –145∙W/18)) при W = 0,01 равна 143,1; массо- шкафу при температуре 160 ± 5оС. При использова- вые доли компонентов составляют для углерода нии древесины как конструкционного или строи- 0,503; водорода 0,0586; кислорода 0,438. Атомные тельного материала точность определения влажно- отношения составляют (Н/С) = 1,473 и (О/С) = о сти выдержкой при 103 ± 2 С, вполне допустима, 0,653. Формула n∙(C6H9O4) дает значения (Н/С) = Sciences of Europe # 35, (2019) 55 3/2 и (О/С) = 2/3. Расчетная высшая теплота сгора- сгорания летучих при пиролизе древесины// Sci- ния истинно сухой обеззоленной массы составит ences of Europe (Praha, Czech Republic), № 33(2018), 푑푎푓,и Vol. 1, P. 31 – 35. 푄푠 = 19,67 МДж/кг этой массы, а расчете на 1 кг вещества n∙(C6H9O4) – на 1% меньше 19,47 2. ГОСТ Р 54216-2010 (CEN/TS 15104:2005) МДж/кг. Биотопливо твердое. Определение углерода, водо- Выход летучих в расчете на 1 кг истинно сухой рода и азота инструментальными методами. обеззоленной массы в рамках ранее изложенных 3. ГОСТ 32990-2014 (EN 15148:2009) Биотоп- представлений о распределении углерода между ливо твердое. Определение выхода летучих ве- летучими и твердым остатком составит ществ. 푉푑푎푓,и=0,853. 4. ГОСТ Р 54186-2010 (ЕN 14774-1:2009) Био- топливо твердое. Определение содержания влаги высушиванием. Часть 1. Общая влага. Стандартный Литература метод. 1. Левин А.Б., Лопатников М.В., Хроменко 5. ГОСТ 11014-2001 Угли бурые, каменные, А.В. Изменение элементного состава и теплоты антрацит и горючие сланцы. Ускоренные методы определения влаги (с Изменением № 1).

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕСТА НАЧАЛА ВЫДЕЛЕНИЯ ГАЗА ИЗ НЕФТИ В ДРЕНАЖНОЙ ЗОНЕ РАБОТАЮЩЕЙ СКВАЖИНЫ

Новрузова С.Г., Доктор философии по технике, Азербайджанский Государственный Университет Нефти и Промышленности, кафедра "Нефтегазовая инженерия" г.Баку, Азербайджан. Алиев И.Н. Азербайджанский Государственный Университет Нефти и Промышленности, кафедра "Нефтегазовая инженерия" г.Баку, Азербайджан.

DETERMINATION OF THE STARTING POINT OF GAS SEPARATION FROM OIL IN THE DRAINAGE AREA OF AN OPERATING WELL

Novruzova S.G., Candidate of Engineering Sciences, Associate Professor at the Department of Oil and Gas Engineering in Azerbaijan State Oil and Industry University, Baku, Azerbaijan. Aliyev I.N. Assistant at the Department of Oil and Gas Engineering in Azerbaijan State Oil and Industry University, Baku, Azerbaijan.

АННОТАЦИЯ В статье изложено, что при эксплуатации фонтанных нефтяных скважин, из наблюдающихся пяти случаев, в первом и во втором случаях, когда график распределения давления в стволе скважины получа- ется в виде монотонной кривой, вогнутой относительно оси глубин, требуется установить - где начинается выделение газа из нефти - на забое скважины или в дренажной зоне пласта вокруг скважины. На месте выделения газа из нефти давление равняется давлению насыщения нефти газом. Рекомендуется методика решения этой проблемы. Отмечено что, применение предложенной мето- дики будет позволять установить оптимальный режим работы фонтанных скважин, увеличить коэффици- ент нефтеотдачи и сократить время разработки месторождения. Применение предложенной методики имеет большое практическое значение, особенно при разра- ботке и эксплуатации морских нефтяных месторождений, где срок разработки месторождений ограничи- вается сроком службы морских гидротехнических сооружений. ABSTRACT The article stated that at the operation of flowing oil wells, five various cases of pressure distribution are observed the graph of the pressure distribution in the wellbore is obtained in the form of a monotonic curve, concave with respect to the axis of the depths, it is required to install - where begins the gas liberation from oil - whether at the bottom-hole zone of the well or in the drainage area of the reservoir. At the site of the gas separation from oil pressure is equal to the bubble-point pressure. The method for solving the problem is recommended. It is noted that the application of the proposed method will allow establishing the optimal operation for flowing wells to increase the recovery factor and reduce the time of development of the field. Application of the proposed method is of great practical importance, especially in the development and oper- ation of offshore oil fields, where the life time of the fields is limited due to the short life time of offshore structures. 56 Sciences of Europe # 35, (2019) Ключевые слова: давление насыщения, выделение газа, распределение давления, ствол скважины, дренажная зона, срок разработки, коэффициент нефтеотдачи. Keywords: saturation pressure, gas separation, pressure distribution, drainage area, oil recovery factor.

The first information about the method of deter- expressions (formulas) of these laws are presented in mining the pressure of gas saturated oil, by taking a some publications. graph of pressure distribution in the lift of an operating In flat-radial filtering of Newtonian oil according flowing well was given in the report [1] on the X Inter- to the law of Darcy, the law of pressure distribution in national scientific and practical oil and gas conference the drainage area of the layer around a flowing well is in Stavropol, held on 21-24 October, 2013. as following: Results of the field research on introduction of this P  P R method into operating flowing wells of "Darvin Ban- P  P  k C  ln k (1) k R r kasi" offshore fields (Azerbaijan) are presented in the ln k paper [2]. rC It has been noted in this paper that five different In flat-radial filtering of non-Newtonian oil under cases of pressure distribution can exist in flowing oil the nonlinear (power) law of filtering, the law of pres- wells. In the first and second cases a graph of pressure sure distribution in the drainage area is as following: distribution in the flowing well is obtained as a mono- n tonic curve, concaved relatively to the depth axis, i.e. it  Q  1  1 1  P  P        (2) has no rectilinear part. In one of these two cases gas k 2bc n 1 r n1 Rn1  starts to separate from oil on well-bore, but in the other    k  case – in the drainage area. However, it is unknown In flat-radial filtering of Newtonian oil according which of them actually exists. This occurred problem to Krasnopolsky is filtering law pressure distribution in requires a decision by carrying out labour-intensive and the drainage area is as following: 2 expensive work. As a result of successful solving of this  Q  1 problem it is necessary to answer the following ques- P  Pk     (3) tions:  2bc  r - where does gas start to separate from oil: on well- In flat-radial filtering of viscous-plastic oil accord- bore or in the drainage area of the well? ing to the generalized law of Darcy filtering, the law of - if gas starts to separate from oil in the drainage pressure distribution in the drainage area as: area, then at what radial distance from the well does it R ln k occur? (4) P  P  r P  P  GR  r  GR  r - what is the pressure equal at this radial distance k R k C k C k from the well in the drainage area, the value of which ln k r is equal to saturation pressure? C Discussion for finding correct answers to all these As it is seen, in the above mentioned formulae, a questions, first of all, it is necessary to have available current pressure P and the current radius-vector r are actual real pressure distribution in the drainage area of variable quantities and these formulae are analytical ex- the operating flowing well, starting from feeding con- pressions of dependence P  Pr for different filter- tour and ending with the well. But, for solving of this ing cases of different oils in the drainage area of a flow- problem it is not enough to have only this pressure dis- ing well. tribution; it is also necessary to have pressure distribu- The other physical quantities included in these for- tion in the drainage area for single-phase oil filtration mulae are known or they are determined as a result of flow. laboratory and experimental field studies. Whereas, fluid filtration from the layer to the well occurs in the form of a flat-radial flow, pressure distri- These physical quantities are the followings: Pk - bution for all different types of fluid occurs on curved is a layer pressure; P -is a flowing well bore pressure; line, i.e. it has no rectilinear part in the drainage area. C This peculiarity complicates solving of the problem. b -is an efficient thickness (power) of the productive Construction of the second pressure distribution layer; Rk -is a radius of the feeding contour; rC -is a curve in the drainage area for a homogeneous liquid without dissolved gas is not hard as compared with the radius of the well; Q -is flow rate of the well; с -is a construction of the first pressure distribution curve in factor in the nonlinear law of filtering; n -is an expo- the drainage area for a gasified liquid. nent of pressure gradient; G -is an initial pressure gra- A technique for this problem solving is offered be- dient. low. If numerical values of these physical quantities are It is known from the filtering theory (from reser- given for concrete geological and physical conditions, voir hydraulics) that under simple filtration flows of then it is possible to construct the second curve of pres- different homogeneous liquids, the pressure distribu- sure distribution in the drainage area of the well by us- tion occurs in various laws depending on spatial coor- ing one of above mentioned formulae. But at the same dinate (in this case, from a radius-vector), the nature of time it is necessary to know which one of these formu- filtered liquid and the type of filtration law. Analytical Sciences of Europe # 35, (2019) 57 lae should be used for this effect. That is why it is re- coordinate system in the same scale for comparison. quired to specify the type of the law of oil filtering and The following two different cases can be received as a oil nature in strata conditions on the given flowing well. result of comparison of these two curves of pressure The law of oil filtering in the layer is defined as a result distribution in the drainage area of the well under in- of the hydro dynamical well survey on steady (station- vestigation: ary) states of inflow i.e. by construction eye diagrams 1) the first and second curves of pressure distribu- of the well. Whereas, the problem of pressure of oil sat- tion in the drainage area are completely coincided; uration by gas is researched here, eye diagrams must be 2) in the initial part the first and second curves on taken under different well bore pressures, their values the part of the feeding contour are completely coincided are higher the saturation pressure in all operating modes and their final parts are not coincided i.e. branched. of the well, i.e. only oil without free gas must be filtered The pressure of the branch point is equal to the in the drainage area, a fluid flow must be single-phase. pressure of gas saturated oil. If eye diagrams are obtained in the form of a curve, The first event states that gas starts to separate as a result of field well survey, then the law of filtering from oil in well bore, since the graph of pressure distri- is nonlinear. In such cases, empirical equations for set- bution in the well bore is received in the form of a curve ting up curvilinear eye diagrams are chosen and numer- concave with respect to the depth without a rectilinear ical values of the factor с and exponent n are defined. part. In the first event, well bore pressure is equal to the Thus, a type of the nonlinear law of oil filtering is de- saturation pressure i.e. P  Psat. . fined. Hereon the curve of pressure distribution in the Thus, the point of gas separation from oil in the drainage area of the well is set up on the found numer- drainage area of an operating oil well is determined ical values and and based on formula (2) or (3). where the pressure value is equal to the saturation pres- The rectilinear eye diagrams are received in two sure value. cases 1) fluid filtering conforms to the law of Darcy; It is necessary to note that application of the of- 2) fluid filtering conforms to the generalized law of fered methods in shallow oil fields costs cheaper in Darcy. In such cases the second curve of pressure dis- comparison with deep seated deposits. tribution in the drainage area is constructed on formula Conclusion (1) or (4). As it is seen, construction of the second curve 1. In the first and second cases from the observed of pressure distribution in the drainage area does not five ones in operating of oil flowing wells when a graph present special difficulties. of pressure distribution in the well bore is obtained as a The situation, when gas starts to separate from oil monotonic curve, concaved with respect to the depth in the drainage area at determined radial distance from axis, it is required to determine where gas starts to sep- the well, i.e. when PW .bore  Psat. , is considered. To arate from oil – on well bore or in the drainage area of determine, at what radial distance and under which the layer around the well. value of the pressure gas starts to separate, it is neces- 2. On the starting point of gas separation from oil sary to have the first actual real law of pressure distri- a pressure is equal to the pressure of gas saturated oil. bution in the drainage area. Obtaining of this curve is 3. In this paper the method for solving the problem possible; however it will be very expensive because of is recommended. much labour-intensive work. 4. Using of the offered method will allow to deter- In this paper it is offered to carry out the following mine the optimal mode of flowing oil wells, increase work for successful solving of this problem: the oil recovery factor of the field and shorten the time 1) to drill 3-4 observation wells at 20 m distance of its development. from each other, starting from the investigated flowing 5. This method has practical importance, particu- oil well on a radius of the seeding contour; larly at development and operation of off-shore fields, 2) to master all of these drilled observation wells; where period of the field development is limited by life- 3) to stop well operating of these observation wells time of sea hydraulic structures. and obtain a stabilization of their well bore pressures 6. Use of the offered method requires drilling sev- which are current points of the one of actual pressure eral observation wells on a radius of the feeding contour distribution in the drainage area of the well under in- and in spite of difficulties; it will give the high cost ef- vestigation; ficiency. 4) to measure flowing well bore pressures in these observation wells; References 5) to construct the first actual curve of pressure 1. Novruzova S.G - A method for determining the distribution in the drainage area; oil saturation pressure of gas in a working fountain lift, 6) to compare this first actual curve with the sec- Abstracts of the “Tenth International Scientific and ond one, constructed for oil without free gas in reser- Practical Oil and Gas Conference”, Stavropol, October voir conditions. 21-23, 2013, 2 p. Since, this work appears to be carried out in flow- 2. Novruzova S.G.- “On the results of determining ing oil wells, all drilled wells will also be flowing ones, the saturation pressure of oil by gas by removing the that’s why upon completion of their drilling, they all pressure distribution graph in the fountain lift”, Russia, must be equipped with Christmas Tree. Actual problems of the humanities and natural sciences, Both the first and second curves of pressure distri- №10, 2016, p.90-95 bution in the drainage area are set ap in one rectangular 58 Sciences of Europe # 35, (2019) ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ГАРМОНИК ПРИ ИССЛЕДОВАНИИ ПОГРЕШНОСТЕЙ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ, ИМЕЮЩИХ ПЕРИОДИЧЕСКИЕ СИСТЕМАТИЧЕСКИЕ СОСТАВЛЯЮЩИЕ

Ташпулатов С.А., Ташкентский архитектурно-строительный институт, доцент, к.т.н. Акбарова Н.Ж. Ташкентский архитектурно-строительный институт, ассистент

DETERMINATION OF THE MAIN HARMONICS IN THE STUDY OF ERRORS OF GEODETIC MEASUREMENTS WITH PERIODIC SYSTEMATIC COMPONENTS

Tashpulatov S.A., Tashkent institute of architecture and civil engineering, docent, candidate of technical sciences Akbarova N.J. Tashkent institute of architecture and civil engineering, assistant

АННОТАЦИЯ В статье рассматривается вопрос отделения периодической функции от случайной погрешности, представив результаты геодезических измерений в виде аддитивной функции. ABSTRACT The article deals with the issue of separating a periodic function from a random error, presenting the results of geodetic measurements in the form of an additive function. Ключевые слова: диаметры лимба, полная погрешность, систематическая погрешность, случайная погрешности, аддитивная функция, эмпирическая дисперсия, доверительный интервал, полином, корреля- ционная функция, нулевая гипотеза. Keywords: limb diameters, total error, systematic error, random error, additive function, empirical disper- sion, confidence interval, polynomial, correlation function, null hypothesis.

The errors which we will study in the present pa- 퐽 퐴 per include limb diameter errors, briefly periodic limb 푦 (푡 ) = 0 + ∑(퐴 푐표푠2퐾푡 + ℬ 푠푖푛2퐾푡 ) , (3) 퐽 푗 2 퐾 푗 퐾 푗 division errors, results of observations of television and 퐾=1 radio masts from temperature fluctuations, etc., which 퐴0, 퐴퐾 и ℬ퐾 – the Fourier coefficients; J is the or- can be represented as an additive function: der (K=1,2,…,); j = 1,2,…, Т ; 휋 х(t)=y(t) +ξ(t) , (1) 푡 = ; (4) x(t) is the total error; 푇 y(t) is the systematic error; T – the period of the approximated process. ξ(t) is the random error; The problem is reduced to approximation of x(t) t is the function argument, i.e. countdown on the by the method of least squares, i.e. to the choice of the scale. unknown parameters of the approximating function y(t) The main task is to find a systematic error. Know- under the condition of the minimum deviation from the ing the functional form of y (t), we can identify random total errors x(t) in the given interval. 180 180 errors, random error does not have a certain regular 2 2 푓(퐴퐾, 퐵퐾) = ∫ [푥(푡) − 푦(푡)] 푑푡 = ∫ 휉 (푡)푑푡 → min (5) change and therefore it has to be determined indirectly 0 0 by the formula: Using the least squares method, we find estimates ξ(t) = х(t)-y(t) , (2) for the parameters 퐴0, 퐴퐾 и ℬ퐾. Normal equations for Systematic error, having a periodic nature, can be their estimates 퐴0, 퐴퐾 и ℬ퐾have the form represented as a finite series: 푁 ∑ 푥(푡 ) | 푗 | 푗=1 푁 푁 0 0 … 0 퐴0 |∑ 푥(푡푗) 푐표푠2퐾1푡푗| 0 푁|2 0 … 0 퐴퐾 | 1| 푗=1 |0 0 푁|2 … 0 | = 퐵 = . (6) | | 퐾1 푁 … … … … … | … | |∑ 푥(푡푗) 푠푖푛2퐾1푡푗 | 0 0 0 … 푁|2 퐵퐾퐽 푗=1 … 푁 | | ∑ 푥(푡푗) 푠푖푛2퐾퐽푡푗 푗=1 Having solved the normal equation (6), we find the estimates for the parameters 퐴0, 퐴퐾 и ℬ퐾: Sciences of Europe # 35, (2019) 59 푁 2 1 ∑[휉푗(푡)] after calculating. When smaller values be- 퐴 = ∑ 푥(푡 ) ; (7) come neglected to small ones, the further calculation of 0 푁 푗 푗=1 the coefficients should be stopped, since taking them 푁 2 into account will not lead to a refinement of the system- 퐴 = ∑ 푥(푡 ) 푐표푠2퐾푡 ; (8) atic errors given by the periodic series. 퐾 푁 푗 푗 푗=1 The desire for the polynomial to give complete 푁 2 agreement with the experimental points is not justified, ℬ = ∑ 푥(푡 ) 푠푖푛2퐾푡 . (9) because the measurement results are accompanied by 퐾 푁 푗 푗 푗=1 errors. Errors are also allowed as the definition of pol- As a result, we obtain a polynomial ynomial parameters. 퐽 퐴 Full coincidence can even be considered undesir- 푦(푡 ) = 0 + ∑(퐴 푐표푠2퐾푡 + ℬ 푠푖푛2퐾푡 ) . (10) able, because the approximating polynomial will repeat 푗 2 퐾 푗 퐾 푗 퐾=1 all the errors of observations [3]. After calculating each pair of coefficients, the con- The task is to find a polynomial of some definite trol is performed: order, which would have a limited number of terms, but 푁 푁 rather closely approached to the measured values. For 2 2 ∑[푥(푡푗) − 푦0(푡푗)] = ∑ 휉퐽 (푡푗), (11) this purpose, we use the definition of the fundamental 푗=1 푗=1 harmonics, which generate the main part of the variance where also of the process. We confine ourselves to several harmon- 푁 푁 푁 푁 ics, and discard the rest. In this case, y (t) will be repre- ∑ 휉2(푡 ) = ∑ 푥2(푡 ) − 푁퐴2 − ∑(퐴2 + 퐵2 ). (12) 퐽 푗 푗 0 2 퐾 퐾 sented with an accuracy depending on the number of 푗=1 푗=1 퐾=1 rejected members of the trigonometric polynomial. According to the formula Trigonometric polynomial (10) is conveniently 2 ∑푁 [푥(푡 ) − 푦 (푡 )] ∑푁 휉2(푡 ) presented in the amplitude-phase form 2 푗=1 푗 0 푗 푗=1 퐽 푗 푚퐽 = = (13) 푗 푁 − 2퐽 − 1 푁 − 2퐽 − 1 푅0 we determine the empirical variance, which is also 푦(푡) = + ∑ 푅푘푐표푠(2퐾푡 + 휑푘) (19) 2 equivalent. Formula for estimating least squares for 푘=1 variance where 2 2 푁 2 2 푁 퐽 2 2 푅푘 = √퐴푘 + 퐵푘 ; (20) ∑푗=1 푥 (푡푗) − 푁퐴0 − ∑퐾=1(퐴퐾 + 퐵퐾) 푆2 = 2 . (14) 퐵푘 푁 − 2퐽 − 1 휑푘 = 푎푟푐푡푔 (− ) (21) 퐴푘 If А0=0, then we can write 퐴푘 = 푅푘푐표푠휑푘 (22) 푁 2 푁 퐽 2 2 ∑푗=1 푥 (푡푗) − ∑퐾=1(퐴퐾 + 퐵퐾) 퐵푘 = −푅푘푠푖푛휑푘 (23) 푆2 = 2 . (15) 푁 − 2퐽 − 1 푅푘 – is called the amplitude and 휑푘 is the phase of The trust interval for the estimates of the coeffi- the Kth harmonic with respect to an arbitrary origin. When a polynomial is written in the form (19), the cients АК and ВК is determined by the inequality of [1]: 1 1 signs in front of the coefficients 푅 are determined de- − − 푘 푁 2 푁 2 pending on the sign A and B , based on Table 1. 퐴 − 푡 푚 ( ) < 퐴 < 퐴 + 푡 푚 ( ) ; (16) k k 퐾 훼,휈 2 퐾 퐾 훼,휈 2 Table 1 1 1 − − 푁 2 푁 2 퐵 − 푡 푚 ( ) < 퐵 < 퐵 + 푡 푚 ( ) ; (17) 퐾 훼,휈 2 퐾 퐾 훼,휈 2 where 풕휶, is according to the table of the Stu- dent’s law of distribution depending on  - level of sig- nificance with 휈 = 푁 − 2퐽 − 1degrees of choice. Using the inequality 2퐽+1 2퐽+1 푦 (푡 ) − 푡 푚 √ < 푦 (푡) < 푦 (푡 ) + 푡 푚 √ , (18) 푗 푗 ∝, 푗 푁 푗 푗 푗 ∝, 푗 푁 we determine the trust interval for the polynomial obtained as a result of approximation 푥(푡푗).

Thus, approximation of x(t) using Fourier series 1 푁 When k=0 В0 = 0, and А0 = ∑ 푥(푡 ), if А is makes it possible not only to obtain the functional form 푁 푗=1 푗 of systematic errors y(t), but also to build confidence equal to zero, then 푅0 = 0, then 푁 푗 intervals of the coefficients АК and ВК and the polyno- 1 1 mials themselves. ∑ 푥2(푡 ) ≈ ∑ 푅2 (24) 푁 푗 2 푘 Using Fourier transform systematic error is repre- 푗=1 푘=1 sented as a finite number of harmony. As for the ap- proximation of the total errors, it can be continued un- The left part of (24) is the statistical variance 2 der the condition (5). 휎푥 with 푀[푥(푡)] = 0, i.e.: In [2], it is indicated that calculating the coeffi- 2 2 1 푗 2 휎푥 =휎푅 = ∑ 푅 (25) cients of a periodic series, it is possible not to preset the 2 푘=1 푘 Formula (25) can be obtained by using the corre- number of terms in it, but calculate them gradually, lation function. finding each pair of coefficients АК and ВК the value 60 Sciences of Europe # 35, (2019) Imagine that the total error x (t) consists of the 2 2 2 푃{휒푝1(푓) < 휒 (푓) < 휒푝2(푓)} = 푃2 − 푃1 (31) sums of the uncorrelated functions y (t) - the systematic P1 and P2 are probabilities such that 0india Pvt. Ltd, New Delhi, India, 17 Jun by the law χ is the square of f(N-1) degrees of choice, and 1994. 2 2 푓 휎푥 /휎 – as 휒(f). This is used to build the trust interval 4. Bolshev L.N., Smirnov N.V. “Tables of mathe- 2 2 2 matical statistics”, Moscow: “Nauka”, 1965 (Russian). 휎 . We define the quantiles 휒푝1(푓) and 휒푝2(푓), for which

Sciences of Europe # 35, (2019) 61 ЗАГРОЗИ ІНФОРМАЦІЇ ГЛОБАЛЬНОЇ НАВІГАЦІЙНОЇ СУПУТНИКОВОЇ СИСТЕМІ ТА СПОСОБИ ЇХ УСУНЕННЯ

Швець В.А. кандидат технічних наук, доцент Національний авіаційний університет, м. Київ, Україна

INFORMATION THREATS TO THE GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTEM AND HOW TO ELIMINATE THEM

Shvets V.A. Candidate of Technical Sciences, Associate professor National Aviation University, Kyiv, Ukraine

АНОТАЦІЯ Рассматривается проблема ограничения доступности и целостности к информации в глобальной спут- никовой навигационной системе, что ставит под угрозу эффективное функционирование объектов крити- ческой инфраструктуры. На основе исследований Национального авиационного университета предлага- ются к реализации организационные способы в виде мониторинга и оценки доступности радионавигаци- онного поля, а также технические решения по обеспечению целостности информации ГНСС – адаптивное управление диаграммой направленности, которое является наиболее эффективным решением по обеспе- чению доступности и целостности навигационной информации для потребителей. ABSTRACT The problem of limiting the availability and integrity of information in the global satellite navigation system is considered, which jeopardizes the effective functioning of objects of critical infrastructure. Based on the research of the National Aviation University, organizational methods are proposed for implementation in the form of mon- itoring and accessibility of the radio navigation field, as well as technical solutions for ensuring the integrity of GNSS information — adaptive control of the radiation pattern, which is the most effective solution to ensure the availability and integrity of navigation information for consumers. Ключові слова: глобальна навігаційна супутникова система, загроза інформації, критична інфра- структура, jamming, адаптивна антенна, діаграма спрямованості, beamformer, nulling-антена, кореляційна матриця. Keywords: global navigation satellite system, information threat, critical infrastructure, jamming, adaptive antenna, pattern, beamformer, nulling-antenna, correlation matrix.

Проблема експлуатації ГНСС. Сучасний інші радіонавігаційні системи, вразлива при впливі етап розвитку суспільства характеризується все ненавмисних і навмисних завад і що такі завади не- більш широким використанням координатно-часо- суть загрозу безпеці і можуть мати серйозні нас- вого забезпечення (КЧЗ), що становить основу ефе- лідки для економіки і навколишнього середовища. ктивного функціонування багатьох галузей еконо- У звіті зроблено висновок про те, що зростаюче ви- міки і є найважливішою частиною сучасних транс- користання GPS в цивільній інфраструктурі робить портних систем, цифрових систем телекомунікації, її усе більш привабливою мішенню для ворожих дій енергетики, фінансової і банківській сфері, систем окремих особистостей і груп. В той же час виявлена управління військами і високоточною зброєю, які комерційна доступність обладнання для постано- відносяться до об'єктів критичної інфраструктури вки перешкод. Можна сказати що в наявності є сум- [1]. ний факт поширення принципів радіоелектронної Однак при експлуатації глобальної навігацій- боротьби на сферу високої технології супутникової ної супутникової системи (ГНСС) виявилися факти навігації, у тому числі й для цивільних застосувань їх низької завадостійкості, що позначається на дос- [15-21]. тупності і цілісності навігаційних даних [2-8]. Та- Таким чином, вразливість ГНСС при впливі ким чином, уразливість ГНСС є в даний час загаль- ненавмисних і навмисних завад є в даний час зага- новизнаним фактом. льновизнаним фактом. Ця вразливість в рівній мірі Аналіз досліджень і публікацій. Експлуатація відноситься як до GPS, ГЛОНАСС і ГАЛІЛЕО, ГНСС виявила можливість вразливості. Про враз- оскільки принципи їх побудови і діапазони частот ливості цивільних приймачів ГНСС було відомо да- досить близькі. вно [3–11], але її рідко беруть до уваги виробники В Національному авіаційному університеті приймачів та їх користувачі. були проведені власні дослідження впливу сигналів Було проведено кілька аналізів вразливості завад на якість роботи приймача ГНСС в залежно- транспортних систем, заснованих на використанні сті від статистичних характеристик завади. Резуль- сигналів GPS [10 – 18]. Одним з найбільш важливих тати випробувань повністю описані роботах співро- і своєчасних звітів про дослідження в цій області бітників університету [22-24]. був звіт Центру Волпе [8] про вразливості GPS, у Мета. На основі аналізу інформаційних пото- висновках якого зазначалося, що система GPS, як і ків в ГНСС виявити найменш захищені місця в 62 Sciences of Europe # 35, (2019) структурі ГНСС та запропонувати способи їх усу-  телекомунікації – інформація від ГНСС нення. про час та позицію; Викладення основного матеріалу. Об'єкти  транспорт – інформація від ГНСС про час критичної інфраструктури цивільного сектору та позицію; отримують наступну інформацію від ГНСС (рис. 1):  фінанси і банківська сфера – інформація  енергетика – інформація від ГНСС про від ГНСС про час. час; Споживачі навігаційної інформації Енергетика Телекомунікації

Інформація про час Інформація про час і позиція

ГНСС

Інформація про Інформація Фінанси і Транспорт час і позиція про час банківська сфера

Рис. 1. Об'єкти критичної інфраструктури, споживачі навігаційної інформації

Основу КЧЗ складають ГНСС, які представ-  космічний сегмент; лені в даний час СРНС ГЛОНАСС (Росія) і GPS  сегмент користувачів – приймачі ГНСС; (США). Європейське співтовариство створює для  сегменти наземних (GBAS) і космічних цих цілей свою СРНС GALILEO (далі в роботі бу- (SBAS) функціональних доповнень. дуть розглядатися тільки ГНСС GPS і ГЛОНАСС, Доповнення GBAS і SBAS включені ICAO і за- тому що вони офіційно введені в експлуатацію і ма- безпечують режим диференціальної супутникової ють нормативні міжнародні рекомендації до вико- навігації, вирішують завдання контролю цілісності ристання в навігації). і доступності навігаційної інформації [2]. Для оцінки загроз цілісності і доступності ін- На основі повного опису ГНСС представле- формації ГНСС розглянемо загальні принципи по- ному в [2], зобразимо ГНСС у вигляді узагальненої будови системи. схеми (рис. 2), щоб простежити інформаційні по- Супутникова радіонавігаційна система склада- токи і пристрої найбільш вразливі в плані захисту ється з п'яти основних сегментів [2]: інформації (вразливість цілісності та доступності  наземний керуючий сегмент; інформації). Sciences of Europe # 35, (2019) 63

диферен-

–

інформація керуваннякосмічним сегментом.

навігаційна інформація від псевдосупутників ГНСС, 3

–

–

Рис. 2. Узагальнена схема інформаційнихпотоків в системі ГНСС

ціальні поправки споживачам, 4

а інформація супутників від ГНСС, 2

навігаційн

–

1

Наземний керуючий сегмент і космічний сег- терна мережа підключена до Internet, а також сис- мент – об'єкти інформаційної діяльності (ОІД), на тема псевдосупутників для поліпшення навігацій- яких заходи щодо захисту інформації покладено на ного поля в важко доступної місцевості і в місцях з державні та військові органи. Передача інформації високим інтерферентним рівнем сигналів, передача здійснюється по захищеним каналами зв'язку, тому інформації через інтернет здійснюється стійкими можна сказати, що порушення цілісності та досту- криптографічними алгоритмами [2-11]. Допов- пності інформації в мирний час не існує. нення GBAS це автономні малогабаритні системи, Сегмент користувачів складається з приймачів які розташовуються на поверхні Землі і не мають ГНСС і приймачів ГНСС з доповненнями GBAS, рі- ніякого захищеного периметра, тобто до цього об'- вень сигналу від навігаційного супутника ГНСС на єкта ОІД є якщо не вільний доступ, то можна отри- антені приймача становить від -157дБ до -163дБ [2] мати доступ за підробленими документами. Доповнення GBAS – це контрольно-коригува- Наприклад: в даний час ведуться переговори льна станція диференціальних поправок в складі про розміщення доповнення GBAS в Міжнарод- якої є наземний приймач ГНСС, програмно-апара- ному аеропорту «Київ» імені Ігоря Сікорського. Це тна підсистема обробки даних і формування пові- доповнення буде покривати зону точної навігації домлень GBAS, передавач УКХ діапазону, комп'ю- радіусом 300 км (рис. 3). Аеропорт "Бориспіль", "Київ", злітні смуги концерну "Антонов" в Києві і 64 Sciences of Europe # 35, (2019) Гостомелі, злітна смуга в Василькові, Білій Церкві, Узині, Кропивницькому, Кременчукі, Хмельниць- кому, Вінниці.

Рис. 3. Зона покриття доповнення GBAS, яке буде розташовано у аеропорту "Київ"

Як що на цей об'єкт буде скоєна навить теро- реальних супутників ГНСС шляхом підміни їх сиг- ристична кібератака використання точної навігації налів, так звана інтелектуальна перешкода. Така за- буде неможливо в зоні дії GBAS. гроза отримала назву spoofing-атака [3-11]. Доповнення SBAS крім космічної складової Важливою науковою проблемою є захист від має наземну мережу станцій моніторингу і збору навмисних завад. Захист від навмисних завад поді- даних ГНСС, які отримують інформацію від прий- ляється на два напрямки [21,31,32]: мача ГНСС [2-11]. – анті-jamming – захист від силового приду- Вимоги до експлуатаційних характеристик шення (порушення доступності та цілісності інфор- ГНСС стосовно застосування на об'єктах критичної мації ГНСС) ; інфраструктури наведені в [2,8,25–30]. – анті-spoofing – захист від інтелектуального Найважливішою особливістю сигналів ГНСС є придушення (порушення цілісності інформації їх низький рівень потужності на антені приймача ГНСС). ГНСС яка становить приблизно 10-16 Вт. Тому не- Ці два напрямки являють собою незалежні на- навмисні та навмисні завади знижують продуктив- укові проблеми, які вимагають різних напрямків ність приймача ГНСС. Захист від ненавмисних за- наукових досліджень. вад проводиться на етапі розробки ГНСС її впрова- В роботі пропонуються способи захисту від дження і організації експлуатації. анті-jamming, тобто забезпечення доступності та ці- Зі сказаного вище можна зробити висновок, що лісності інформації ГНСС апаратури споживачів. приймач ГНСС – пристрій найбільш вразливий в Напрямки по компенсації перешкод даються в плані доступності і цілісності навігаційної інфор- документах ІCАО [26,27] і діляться на організаційні мації, тому що слабкий сигнал від супутника ГНСС заходи та технічні заходи. можна приховати в більш сильному сигналі від ге- В даний час світова навігаційна спільнота вже нератора з частотним діапазоном ГНСС, така за- чітко сформулювала напрями анті-jamming гроза отримала назву jamming-атака [2-11]. У той [7,8,10,11,20,21,31-36] (рис. 4). же час технологію псевдоспутніков можна викори- стовувати для порушення цілісності інформації від Sciences of Europe # 35, (2019) 65

Рис. 4. Напрямки компенсації завад ГНСС

Відповідно до рис. 4 в [48] наведено можливий виграш в завадостійкості заходів (табл. 1).

66 Sciences of Europe # 35, (2019) Таблиця 1 Заходи поліпшення апаратури споживача ГНСС до завад Можливий ви- Можливий приріст граш по відно- вартості по відно- № Заходи завадостійкості шенню до стан- шенню до станда- Примітки п/п дартних прийма- ртних приймачів чів ГНСС, дБ ГНСС, % Поліпшення діаграми спря- мованості антени (ДСА) Реально, у всіх системах 1 10 − 15 30 приймальних антен на ма- споживачів лих кутах піднесення Практично ефективний Управління ДСА, зменшує по одному постановнику чутливість в напрямку дже- 2 20 − 25 До 100 завади, потрібно знання рела перешкод направлення на постано- (beamforming- антенна) вник завад Практично ефективний Управління ДСА, зменшує по де кільком постанов- чутливість в напрямку дже- 3 до 80 До 100 ників завади, не потрібно рела перешкод (nullingng- знання направлення на антенна) постановник завад Антенна решітка з поляри- Діє не в усіх умовах за- 4 10 − 15 До 50 зацією сигналу стосування Потрібні дослідження з можливими методами Поліпшення обробки сигна- 5 до 20 5 − 10 реалізації. Не можливо лів у приймачі реалізувати в діючих приймачах ГНСС Вартість визначається Комбінування приймача 6 10 − 15 10 − 300 рівнем ІНС і має тенден- ГНСС з ІНС ції до зниження Використання двочастот- 7 5 20 − 30 них приймачів L1, L2 Використання багато часто- 8 8 40 − 50 тних приймачів

Інформація в табл. 1 розкриває напрям по анті- бути, по можливості, автоматизовані [38] із засто- jamming при поліпшенні апаратури споживачів до- суванням ЕОМ, сучасної архітектури клієнт/сервер стоїнства і недоліки перераховані в примітках. і засобів телекомунікації. Система радіоконтролю Поліпшення якості сигналу (рис. 4): має антени, приймач (і), пристрій обробки/управ- – підвищення рівня сигналу ГНСС, як недолік ління і технічну базу даних з результатами вимірів, цього напряму потреба в додатковому зовнішньому що включає вимірювальний сервер. Вимірюваль- обладнанні яке буде неефективно при значному ве- ний сервер – це зазвичай компактний пристрій з ликому енергетичному рівні завади; шиною високої швидкості, що містить процесори – підвищення завадостійкості сигналу, ці за- (міні ЕОМ), приймачі та інші електронні пристрої. ходи проводяться на передавальній стороні і як не- Для забезпечення необхідної чутливості вимірю- долік це довга і дорога модернізація космічного се- вань необхідно використовувати належний попере- гменту ГНСС або введення нової системи ГНСС дній підсилювач і забезпечити дозвіл по ширині (наприклад ГНСС GALIEO). смуги в 10 кГц або менше. Бажано проводити аналіз Організаційні методи компенсації завад (рис. діапазонів частот GPS (1575 ± 20 МГц) і ГЛОНАСС 4). Проведення організаційних заходів по забезпе- (1598 ÷ 1604,25 ± 20 МГц). Рекомендується викори- ченню цілісності та доступності інформації ГНСС стовувати приймач з цифровою обробкою сигналів це вимоги ICAO та IMO, які необхідно виконувати. (DSP), а не аналізатор спектру, оскільки тільки Для цього необхідно створювати комплекси моні- DSP-приймачі забезпечують задовільну частоту ро- торингу радіонавігаційного поля ГНСС і аналізу за- згортки [39,40]. вадової обстановки (система радіоконтролю) в зоні В даний час використовуються дорогі за ціною роботи апаратури споживача інформації ГНСС, мо- (де кілька десятків тисяч доларів) стаціонарні ком- ніторинг радіонавігаційного поля ГНСС необхідно плекси радіоконтролю в районі аеропорту або мор- одночасно виконувати в де кількох місцях від прий- ського порту (не всі адміністрації портів приймуть мача ГНСС (рекомендована зона радіусом 5 – 10 рішення про створення таких комплексів радіокон- км). В [37] надані рекомендації по складу системи тролю) і це є недоліком. Можна проводити радіо- радіоконтролю. Системи радіоконтролю повинні Sciences of Europe # 35, (2019) 67 контроль в точці розташування апаратури спожи- потужності завади. Як що оцінка потужності знахо- вача ГНСС з математичним перерахунком в де яку диться нижче граничного значення то робиться ви- точку простору, але недолік такого методу те що не сновок що приймач ГНСС знаходиться в області має сертифікованих методик математичного пере- припустимих завад та радіонавігаційне поле ГНСС рахунку значення напруженості електричного поля доступне для виконання навігаційної задачі. в довільну точку простору яка б враховувала всі На рис. 6 розраховано і побудовано графік за- умови. Для усунення недоліків необхідно створю- лежності щільності потужності електричного поля вати мобільні (недорогі тактичні) комплекси радіо- від відстані прі постійній потужності джерела за- контролю які можна застосовувати в зоні роботи вади та цілісності даних ГНСС GPS [47,48], побу- апаратури споживача інформації ГНСС [41-43], довано лінію розрахованої граничної щільності по- тому розробка тактичних комплексів радіоконт- току потужності електричного поля завади на ан- ролю радіонавігаційного поля ГНСС є актуальною тені приймача ГНСС яка дорівнює 1,5148×10-8 науковою задачею. мВт/см2 та лінію виміряної щільності потоку поту- В Національному авіаційному університеті ро- жності електричного поля яка дорівнює 3,5×10-11 зроблено радіоприймач для вимірювання напруже- мВт/см2. У точках перетину ліній з кривими щіль- ності електричного поля та методику оцінки досту- ності потоку потужності опустимо перпендикуляри пності радіонавігаційного поля [44-48]. В резуль- на вісь відстані (рис. 6). Область праворуч від пер- таті застосування методики отримуються графіки пендикуляра на вісь відстані і нижче кривої потуж- (рис. 5, 6). Розраховується граничне значення поту- ності завади – область в якій приймач ГНСС буде жності завади в залежності від відстані до постано- виконувати навігаційну задачу з ймовірністю не гі- вника завади (рис. 5). На підставі вимірюваної по- рше заданої. Також з графіка можна визначити мо- тужністю електричного поля отримується оцінка жливу відстань до джерела завади

Рис. 5. Межа області потужності припустимих і не припустимих завад для необхідного відношення J/S (лінія синього кольору)

68 Sciences of Europe # 35, (2019)

Рис. 6. Залежність щільності потужності електричного поля від відстані прі постійній потужності джерела завади та цілісності даних ГНСС GPS

Оцінюючи можливий виграш у стійкості апа- каналах ГНСС слід враховувати ряд важливих осо- ратури споживачів ГНСС (табл. 1 п/п 2 та 3) до за- бливостей, які часто ускладнюють реалізацію вад, найбільш перспективним методом є управ- ААКЗ. Так, на відміну від радіолокаційних і систем ління ДС приймальної антени (зменшення чутливо- радіозв'язку у ГНСС заздалегідь не відома часто- сті або встановлення "0" ДС в напрямку джерела тно-часова структура корисного сигналу, що ви- завад) [2,20,21,36,52-54], тобто просторова часова ключає можливість застосування ряду широко ви- обробка сигналів (ПЧОС), яка реалізується в антен- користовуваних методів адаптивної компенсації за- них адаптивних компенсаторах завад (ААКЗ). Пе- вад із застосуванням опорного сигналу [52- ревага ПЧОС в наступному: 54,60,61]. Безперервний характер часової струк- − виграш в завадостійкості може бути вельми тури сигналу ГНСС істотно ускладнює можливість істотним; виділення компенсуючої напруги перешкоди і ви- − не потрібне коригування самого приймача ключення впливу корисного сигналу на ланцюгу супутникової навігації. адаптації. Це значною мірою обмежує можливості Адаптивні компенсатори завад будуються на використання у ГНСС багатоканальних пристроїв основі антенних решіток і адаптивних методах уп- просторово-часової обробки з адаптивною компен- равління ДС. сацією корельованих завад. Основні напрямки розробки ААКЗ це радіоло- В основному всі розробки ААКЗ ГНСС прово- каційні системи та системи радіозв'язку, т. к. в ос- дяться з використанням рішень, які застосовува- новному вирішувалися завдання підвищення зава- лися в радіолокації і радіозв'язку так звані достійкого прийому по боковим пелюсткам beamformer-антені [52-54,62]. У beamformer-анте- [53,54,6-62]. нах в результаті когерентного вагового підсумову- За останні роки опубліковано велика кількість вання корисного сигналу формується основний ка- робіт, присвячених використанню адаптивних ме- нал з вузькою діаграмою, спрямованої максимумом тодів компенсації завад, що належать переважно до на джерело корисного сигналу. Крім того, у (N+1)- систем радіолокації та систем радіозв'язку (перелік канальної ААР формується N слабкоспрямованих публікацій у [52-54]). У них найбільшу увагу при- (перекривають бічні пелюстки ДС основної антени) ділено питанням обробки (в першу чергу ПЧОС) адаптивно керованих компенсаційних каналів. На- радіолокаційної інформації на тлі корельованих за- пруга компенсаційних каналів з урахуванням ваго- вад, що передбачає не тільки накопичення корис- вих коефіцієнтів додається до напруги основного них сигналів, але і компенсацію сигналів які зава- каналу. При цьому здійснюється когерентна компе- жають [52-54]. нсація перешкод, прийнятих по боковим пелюст- У відкритій пресі з'являються роботи, присвя- кам основної антени. Це рівносильне формуванню чені забезпеченню цілісності та доступності до ін- результуючої ДС з провалами на джерела перешкод формації ГНСС [2,3,15-17,49-62]. За структурою (рис. 7). Компенсаційний канал в beamformer-ан- сигналів ГНСС відрізняються від радіолокаційних тени використовує LMS або RLS адаптивний алго- систем і систем радіозв'язку [2,33,62]. Тому при ви- ритм за критерієм найменших квадратів, що базу- користанні адаптивних методів компенсації завад у ються на леми про звернення матриці та QR розкла- дів [54]. Sciences of Europe # 35, (2019) 69

Рис. 7. Принцип роботи nulling-антени і beamformer-антени [46]. АР адаптивно формують ДС і утво- рюють нуль у напрямку джерел перешкод. (а) nulling-антена зменшує коефіцієнт посилення в напрямку сигналу перешкод, але без додаткового посилення сигналу супутникового зв'язку ГНСС. (б) beamformer- антена зменшує коефіцієнт посилення сигналу перешкод і збільшує коефіцієнт посилення сигналу супут- никового зв'язку ГНСС.

До недоліків beamformer-антени можна відне- (розмірністю N×N), S – вектор комплексних амплі- сти повільну збіжність LMS або RLS адаптивних ал- туд корисного сигналу (розмірністю N). горитмів [52,53], повільний перехідний процес, зна- Для обчислення вагового вектору за виразом чне звуження основного пелюстка ДС і можлива (1) необхідно провести операцію безпосереднього втрата сигналу від де яких супутників, а також не- звернення кореляційної матриці. Однак на практиці обхідність апріорних даних про направлення на за- кореляційна матриця невідома. Тому обчислюють ваду і прийнятому сигналі [52-54,60-62], тому максимально правдоподібну оцінку кореляційної beamformer-антени працюють в два етапи: матриці L часовими вибірками випадкових амплі- − оцінка напрямку (кута) на джерело завади, з туд вхідного процесу. Якщо ваговий вектор оціню- використанням алгоритмів високого дозволу ється за формулою (1), виникають дві проблеми. MUSIC або ESPRIT; По-перше при L

70 Sciences of Europe # 35, (2019) Таблиця 2 Порівняння за основними параметрами beamformer і nulling антен в ААКЗ Параметри ААКЗ beamformer-антена nulling-антена коефіцієнт придушення завади до 35 дБ до 90 дБ апріорні данні про просторове розташування джерела корис- + – ного сигналу апріорні данні про просторове розташування джерела завади + – апріорна інформація про корисний сигнал + – аналогова реалізація + – цифрова реалізація + + крок АР від λ/4 до λ від λ/4 до λ/2 тип АР: лінійна + + пласка + + перехідний процес + – рівень бічних пелюсток -40 ÷ -20 дБ -100 ÷ - 80 дБ звуження основного пелюстка + – підвищення коефіцієнта підсилення в напряму корисного сиг- + – налу

Проведений аналіз дав підстави виділити най- Navigation, 41(4), pp. 367–392. doi: 10.1002/j.2161- більш дієві методи забезпечення цілісності і досту- 4296.1994.tb01886.x. пності інформації ГНСС при дії організованих за- 4. Parkinson, B. W. and Spilker, J. J. (1996). Pro- вад серед котрих є застосування ААКЗ з викорис- gress In Astronautics and Aeronautics: Global Position- танням beamformer і nulling антен (рис. 4, табл. 1). ing System: Theory and Applications. American Insti- Серед beamformer і nulling антен найкращим є tute of Aeronautics & Astronautics. Available at: ААКЗ з nulling-антеною (табл. 2). Тому актуальним http://books.google.com.ua/books?id=t0eGFpSwN0w на даний час є дослідження розробка і впрова- C (Accessed: 3 February 2014). дження ААКЗ на базі nulling-антен. 5. Landry, R. and Renard, A. (1997). Analysis of В результаті науково-дослідних робот в Націо- potential interference sources and assessment of pre- нальному авіаційному університеті розроблені ме- sent solutions for GPS/GNSS receivers, 4th Saint-Pe- тоди керування ДС в ААКЗ на базі nulling-антен. tersburg on INS, pp. 1–13. Available at: Результати застосування цих методів наведені в ро- http://scholar.google.com/scholar?hl ботах [63-74], а також створено ААКЗ [2]. =en&btnG=Search&q=inti- tle:ANALYSIS+OF+POTENTIAL+INTERFERENC Висновки. В роботі проведено огляд публіка- E+SOURCES+AND+ASSESSMENT+OF+PRESEN цій в яких розглядається проблема уразливості T+SOLUTIONS+FOR+GPS+/+GNSS+RECEIVERS ГНСС до навмисним перешкод, розглядаються по- #0 (Accessed 3 February 2014). слідства впливу перешкод на ГНСС. Представлені 6. Littlepage, R. (1998). The Impact of Interfer- інформаційні потоки в ГНСС для знаходження вра- ence on Civil GPS. Proceedings ION GPS-98. pp. 821- зливих функціональних вузлів. На основі інформа- 828. ційних потоків показано, що найбільш уразливим 7. Corrigan, T. M. et al. (1999). GPS Risk As- пристроєм в плані захисту інформації є приймач sessment Study. Final report. Washington. Available ГНСС. На основі розробок університету пропону- at: http://www.rvs.uni-bielefeld.de/publications/ Inci- ються як організаційні так і технічні заходи щодо dents/DOCS/Research/Other/Article/gps-risk-ass.pdf забезпечення доступності радіонавігаційного поля, (Accessed 3 February 2014). так і забезпечення цілісності інформації ГНСС. За- 8. Vulnerability Assessment of the Transporta- пропоновані рішення можна використовувати на tion Infrastructure Relying on the Global Positioning об'єктах критичної інфраструктури, а також корис- System (2001). Final Report. Washington. Available тувачам навігаційної інформації. at: https://www.navcen.uscg.gov/pdf/vulnerability_as- sess_2001.pdf (Accessed 3 February 2014). Література 9. M. Powe, J. I. R. O. (1999). European Organ- 1. Суходоля, О. (2016). Зелена книга з питань isation for the Safety of Eurocontrol Experimental Cen- захисту критичної інфраструктури в Україні. Упо- tre GNSS Frequency Protection Requirements. Availa- ряд. Д. Бірюков & С. Кондратов. за заг. ред. О. Су- ble at: https://www.eurocontrol.int/gnss-frequency- ходолі К.:НІСД. Режим доступу: protection-requirements (Accessed 3 February 2014). http://www.niss.gov.ua/public/File/2016_book/ 10. Corbell, P. M. (2000). Design and validation Syxodolya_ost.pdf. of an accurate gps signal and receiver truth model for 2. Конин, В. & Харченко, В. (2010). Системы comparing advanced receiver processing techniques, спутниковой радионавигации. Киев: ХОЛТЕХ. AIR FORCE INSTITUTE OF TECHNOLOGY. Avail- 3. Ward, P. (1994). GPS Receiver RF Interfer- able at: ence Monitoring, Mitigation, and Analysis Techniques, Sciences of Europe # 35, (2019) 71 http://www.dtic.mil/dtic/tr/fulltext/u2/a380760.pdf 21. Sklar, J. R. (2003). Interference Mitigation (Accessed 3 February 2014). Approaches for the Global Positioning System, 11. RTCA Inc. (2008). Assessment of Radio Fre- LINCOLN LABORATORY JOURNAL, 14(2), pp. quency Interference Relevant to the GNSS L1 Fre- 167–180. Available at: http://citese- quency Band. Washington. Available at: erx.ist.psu.edu/viewdoc/down- http://books.google.com.ua/books/about/Assess- load?doi=10.1.1.70.4732& rep=rep1&type=pdf (Ac- ment_of_Radio_Frequency_Inter- cessed: 25 July 2018). feInt.html?id=w6NWewAACAAJ&redir_esc=y (Ac- 22. Сушич О. (2012). Експериментальна оцінка cessed 5 February 2014). впливу навмисних завад на апаратуру споживача 12. Wildemeersch, M. and Fortuny-Guasch, J. глобальної навігаційної супутникової системи, (2010). Radio Frequency Interference Impact Assess- Вісник інженерної академії України, № 3-4, с. 32 – ment on Global Navigation Satellite Systems. Ispra 36. (VA), Italy. doi: 10.2788/6033. 23. Швець В. (2012). Експериментальні до- 13. Wildemeersch, M. et al. (2010). Impact Study слідження завадостійкості систем GPS, Вісник ін- of Unintentional Interference on GNSS Receivers, женерної академії України, № 3-4, с. 160 – 164. Tech. Rep. EUR-24742-EN, Publications Office of the 24. Швець В. (2013). Аналіз загроз для транс- European Union. Luxembourg. doi: 10.2788/57794. портних систем, орієнтованих на використання гло- 14. Bauernfeind, R. et al. (2012) Analysis, detec- бальних навігаційних супутникових систем. Вісник tion and mitigation of incar gnss jammer interference in інженерної академії України. № 3-4. с.82 – 86. intelligent transport systems, Deutscher Luft- und 25. Global Navigation Satellite Systems Panel Raumfahrtkongress, pp. 1–10. Available at: (GNSSP), Appendix A. Working papers of the Third http://www.dglr.de/publikationen/ 2013/281260.pdf meeting, (1999). Montreal: ICAO. (Accessed: 17 July 2014). 26. Циркуляр 267-AN/159 Рекомендации по 15. Rügamer, A., Iis, F. and Kowalewski, D. внедрению и эксплуатационному использованию (2015). Jamming and Spoofing of GNSS Signals-An глобальной спутниковой навигационной системы Underestimated Risk?! Motivation Applications of (GNSS) (1996). М.: ИКАО. GNSS Motivation Applications of GNSS Content Jam- 27. International Civil Aviation Organization. ming and Spoofing of GNSS Signals-An Underesti- (2014). Aeronautical Telecommunications Annex 10 to mated Risk?! Available at: https://www.fig.net/re- the Convention on International Civil Aviation, Vol- sources/proceedings/ fig_proceed- ume I (Radio Navigation Aids), 6 ed. ings/fig2015/ppt/TS05G/TS05G_ruegamer_kowalews 28. IMO Resolution A915. Revised maritime pol- ki_7486_ppt.pdf (Accessed: 19 July 2014). icy and requirements for a future global navigation sat- 16. Rügamer, A. and Kowalewski, D. (2015). ellite system (GNSS) (2002). IMO. Available at: Jamming and Spoofing of GNSS Signals-An Underes- http://transport.mid.gov.kz/ru/kategorii/dokumenty- timated Risk?!, in From the Wisdom of the Ages to the mezhdunarodnoy-morskoy-organizacii- Challenges of the Modern World. Sofia, Bulgaria,: In- imo?page=1&theme_version=mirm (Accessed: 19 July ternational Federation of Surveyors, pp. 1–24. Availa- 2014). ble at: https://www.fig.net/resources/proceed- 29. Butterline, Ed, Frodge, Sally L., (1999). GPS: ings/fig_proceedings/ fig2015/pa- Synchronizing Our Telecommunications Networks, In: pers/ts05g/TS05G_ruegamer_kowalewski_7486.pdf Proceedings of the 12th International Technical Meet- (Accessed: 19 July 2014). ing of the Satellite Division of The Institute of Naviga- 17. Curran, J. et al. (2017). A look at Threat of tion. Nashville, TN, September 1999, pp. 597-606. Systematic Jamming of GNSS, InsideGNSS, 5, pp. 46– 30. RTCA, 2002. DO-242A Minimum aviation 53. Available at: http://insidegnss.com/auto/sepoct17- system performance standards for automatic dependent CURRAN.pdf (Accessed: 19 July 2014). surveillance broadcast (ADS-B). Washington: RTCA, 18. Boynton, F. (2014). GNSS INTERFERENCE Inc. / DENIALS, NEEDS AND CHALLENGES. Available 31. SPIRENT (2015). Fundamentals of GPS at: https://gpsworld.com/wp-content/uploads/2014/05/ Threats: White paper, EGNSSA, GNSS Market Report. Loctronix-2014-GNSS-Webinar-140521-final.pdf. Available at: https://www.spirent.com/Assets/WP/WP- 19. Landry, R. and Renard, A. (1997). Analysis of Fundamentals-of-GPS-Threats. potential interference sources and assessment of pre- 32. Gao, G. X. et al. (2016) ‘Protecting GNSS Re- sent solutions for GPS/GNSS receivers, 4th Saint-Pe- ceivers from Jamming and Interference’, in Proceed- tersburg on INS, pp. 1–13. Available at: ings of the IEEE, pp. 1327–1338. doi: http://scholar.google.com/ 10.1109/JPROC.2016.2525938. scholar?hl=en&btnG=Search&q=inti- 33. Дятлов, А., Дятлов, П., & Кульбикаян, Б. tle:ANALYSIS+OF+POTENTIAL+INTERFERENC (2004). Радиоэлектронная борьба со спутниковыми E+SOURCES+AND+ASSESSMENT+OF+PRESEN радионавигационными системами. М.: Радио и T+SOLUTIONS+FOR+GPS+/+GNSS+RECEIVERS связь. #0. 34. Psiaki, M. L. and Humphreys, T. E. (2016). 20. Dovis, F. (2015). GNSS Interference Threats GNSS Spoofing and Detection, Proceedings of the and Countermeasures. Edited by F. Dovis. IEEE, 104(6), pp. 1258–1270. doi: Boston|London: ARTECH HOUSE, INC. 10.1109/JPROC.2016.2526658. 72 Sciences of Europe # 35, (2019) 35. Huang, J. et al. (2016). GNSS spoofing detec- Congress. Kyiv: NAU. p 5.1.21 – 5.1.26. tion: Theoretical analysis and performance of the Ratio http://er.nau.edu.ua:8080/handle/NAU/36846 Test metric in open sky, ICT Express. Elsevier, 2(1), 49. Borio, D. et al. (2016) ‘Impact and Detection pp. 37–40. doi: 10.1016/J.ICTE.2016.02.006. of GNSS Jammers on Consumer Grade Satellite Navi- 36. Коротоношко, А., Перунов, Ю., (2006). gation Receivers’, Proceedings of the IEEE, 104(6), pp. Устойчивость и радиотехническая защищенность 1233–1245. doi: 10.1109/JPROC.2016.2543266. транспортных систем, использующих точную спут- 50. Thyagarajan, V. and Kaja Mohideen, S. никовую навигацию, Новости навигации, 3, с., 26 – (2014) ‘GPS jamming: Strengthening anti jam GPS 32. system with adaptive phase only nulling using cuckoo 37. Справочник по управлению использова- search’, Research Journal of Applied Sciences, Engi- нием спектра на национальном уровне (2005). Же- neering and Technology, 8(5), pp. 679–686. doi: нева: ITU. Available at: 10.19026/rjaset.8.1022. https://www.itu.int/dms_pub/itu-r/opb/hdb/R-HDB- 51. Senthilkumar, K. S. et al. (2016) ‘Single Per- 21-2005-PDF-R.pdf. ceptron Model for Smart Beamforming in Array Anten- 38. МСЭ-R (2014) Автоматизация и интегра- nas’, International Journal of Electrical and Computer ция систем радиоконтроля в автоматизированное Engineering (IJECE), 6(5), pp. 2300–2309. doi: управление использованием спектра. Женева. 10.11591/ijece.v6i5.10719. Available at: https://www.itu.int/dms_pubrec/itu- 52. Монзинго, Р., Миллер, Т. (1986). Адаптив- r/rec/sm/R-REC-SM.1537-1-201308-I!!PDF-R.pdf. ные антенные решетки: Введение в теорию. Пер. с 39. Manual on Testing of Radio Navigation Aids англ. В. Челпанова, В. Лоскаченко. М.: Радио и (2000). Montreal: ICAO. Available at: связь. http://www.caa.lv/file/935/280. 53. Уидроу, Б., Стринз, С. (1989). Адаптивная 40. Manual on Testing of Radio Navigation Aids обработка сигналов. Пер. с англ. Ю. Скальникова. (2007) Aviation. Montreal: ICAO. Available at: Под ред. В. Шахгильдяна. М.: Радио и связь. http://www.caa.lv/file/936/280. 54. Джиган, В. (2013). Адаптивная фильтрация 41. Harris Corporation - Detect and Locate GPS сигналов: теория и алгоритмы. М.: Техносфера. Jamming with Signal SentryTM 1000 - YouTube (no 55. Williams, D. et al. (2000) ‘Four-Element date). Available at: https://www.youtube.com/watch? Adaptive Array Evaluation for United States Navy Air- v=XMpBxrNaV84 (Accessed: 27 August 2018). borne Applications’, in ION GPS 2000, 19-22 Septem- 42. GPS Jammer Detector and Locator | GNSS in- ber 2000. Salt Lyke City, pp. 2523–2532. Available at: terference detection (no date). Available at: https://pdfs.semanticscholar.org/aee5/ http://www.gps-world.biz/products/gnss-interference- aa45796a951171df421fed32d776b8dd1261.pdf. detection/ products-solutions/ctl-3520#datasheets (Ac- 56. Ward, K. D. (2006) Development of Smart cessed: 27 August 2018). Antenna Technology Final Report, Smart Antenna 43. Curry, C. (2011). Sentinel Project Report on Technology. Kidlington. Available at: GNSS Vulnerabilities. Lydbrook. Available at: https://www.ofcom.org.uk/__data/as- http://www.chronos.co.uk/files/pdfs/gps/SENTINEL_ sets/pdf_file/0014/36014/smartpres1.pdf. Project_Report.pdf. 57. Prabhu, M. R. and Sasikala, U. T. (2014) 44. Швець В. (2015). Підходи щодо до- ‘Gps- 4 Arrays Smart Antenna for Anti-Jamming’, In- слідження електромагнітної сумісності глобальних ternational Journal of Engineering Science Invention, навігаційних супутникових систем в зоні аеро- 3(4), pp. 29–41. Available at: http://www.ijesi.org/pa- порту. Вісник інженерної академії України, №4. с. pers/Vol(3)4/Version-4/D0344029041.pdf. 61 – 64. http://er.nau.edu.ua:8080/handle/NAU/17700 58. Fernandez-Prades, C., Arribas, J. and Closas, 45. Швець В. (2016). Способи оцінки енерге- P. (2016) ‘Robust GNSS Receivers by Array Signal тики електричного поля групи випромінювачів в Processing: Theory and Implementation’, Proceedings зоні аеропорту які створюють завади глобальним of the IEEE, 104(6), pp. 1207–1220. doi: навігаційним супутниковим системам. Вісник ін- 10.1109/JPROC.2016.2532963. женерної академії України, №1. с. 45 – 48. 59. ВНИИР-Прогресс (2017). Малогабаритные http://er.nau.edu.ua:8080/handle/NAU/20735 адаптивные антенные решетки четырех элемент- 46. Швець В. (2016). Спрощена концепція ма- ные серии «Комета» — «ВНИИР-Прогресс», тематичного моделювання електромагнітної обста- ВНИИР-Прогресс. Available at: http://www.vniir- новки системам GPS, ГЛОНАСС, ГАЛИЛЕО. progress.ru/production/malogabaritnye-adaptivnye-an- Вісник інженерної академії України, №2. с. 23 – 26. tennye-reshetki-chetyrexelementnye-serii-kometa/ http://er.nau.edu.ua:8080/handle/NAU/22285 (Accessed: 31 July 2018). 47. Shvets V. (2018). Method of evaluation of the 60. Ратынский, М., (2003). Адаптация и сверх- electric field level of dangerous signals to GNSS re- разрешение в антенных решетках. М.: Радио и ceivers. Proceedings of the National Aviation Univer- связь. sity, №2 (75). pp. 7–12. http://er.nau.edu.ua:8080/han- 61. Лосев, Ю., Бердников, Э., Гойхман, Э., Си- dle/NAU/37401 зов, Б. (1988). Адаптивная компенсация помех в ка- 48. Shvets V., Kondratiuk V., Ilnytska S., налах связи. М.: Радио и связь. Kutsenko O. (2018). Radionavigation field monitoring 62. Перов, А. and Харисов, В. (2010) in the landing area using software-defined radio re- ГЛОНАСС. Принципы построения и функциониро- ceiver. Aviation in the XXI-st century 2018: World вания. М.: Радио и связь. Sciences of Europe # 35, (2019) 73 63. Швець В. (2013). Формування вагових 70. Щвец В. (2015). Моделирование радиопри- коефіцієнтів прямими методами в антенних емного тракта адаптивных антенных решеток в си- решітках систем GPS. Вісник інженерної академії стемах позиционирования GPS, ГЛОНАСС, України №1. с. 92 – 94. ГАЛИЛЕО, XIІ Міжнародна науково-технічна кон- 64. Швець В. (2013). Застосування трикутної ференції “АВІА-2015”. К.:НАУ, с. 8.50 – 8.53. схеми розташування випромінювачів в http://er.nau.edu.ua:8080/handle/NAU/32881 вимірювальних антенних решітках супутникових 71. Щвец В. (2017). Импульсная характери- аеронавігаційних систем. Вимірювальна та об- стика пространственного фильтра как аналог кор- числювальна техніка в технологічних процесах. реляционной матрицы помехи в адаптивной антен- №1. с. 255 – 261 ной решетке навигационных систем GPS, 65. Щвець В. А. (2013). Оптимізація антенних ГЛОНАСС, GALILEO. XIІІ Міжнародна науково- решіток глобальних навігаційних супутникових си- технічна конференція “АВІА-2017”. К.:НАУ. с. стем, XI Міжнародна науково-технічна конферен- 12.53 – 12.55. ції “АВІА-2013”. К.:НАУ Том 2. с. 7.1–7.4. http://er.nau.edu.ua:8080/handle/NAU/29804 http://er.nau.edu.ua:8080/handle/NAU/11180 72. Shvets V., Kharchenko V. (2017). Pulse char- 66. Швець В. (2013). Розрахунок антенної acteristics of network satellite systems adaptive an- решітки супутникових аеронавігаційних систем. tenna for assessing correlation interference matrix Pro- Радіотехніка. Вип. 173. Харків: ХНУРЕ. с. 38‒41. ceedings of the National Aviation University, №4 (73). 67. Швець В. (2013). Синтез пласкої антенної pp. 30 – 35. решітки супутникових еронавігаційних систем http://er.nau.edu.ua:8080/handle/NAU/32567 GPS, ГАЛІЛЕО, ГЛОНАСС. Вісник інженерної 73. Shvets V., Kharchenko V. (2017). Pulse char- академії України. № 3-4. с.87 – 89. acteristics of network satellite systems adaptive an- 68. Швець В. (2014). Структурна схема зава- tenna for assessing correlation interference matrix Pro- достійкої антенної решітки навігаційних систем ceedings of the National Aviation University, №4 (73), GPS, ГАЛІЛЕО, ГЛОНАСС . Вісник інженерної pp. 30 – 35. академії України. № 1. с.149 – 151. http://er.nau.edu.ua:8080/handle/NAU/32567 http://er.nau.edu.ua:8080/handle/NAU/32873 74. Shvets V. Kharchenko V. (2018). Antenna ar- 69. Швец В. (2014). Необходимость защиты ray as a constructive element of increasing cybersecu- информации глобальных навигационных спутнико- rity of network satellite system receivers. Proceedings вых систем GPS, ГЛОНАСС. Безпека інформації. of the National Aviation University, №1 (74), pp. 30 – №2, Том 20. с. 185 – 192. 37. http://er.nau.edu.ua:8080/handle/NAU/34029 http://er.nau.edu.ua:8080/handle/NAU/35355

VOL 1, No 35 (2019)

Sciences of Europe (Praha, Czech Republic)

ISSN 3162-2364 The journal is registered and published in Czech Republic. Articles in all spheres of sciences are published in the journal.

Journal is published in Czech, English, Polish, Russian, Chinese, German and French. Articles are accepted each month. Frequency: 12 issues per year. Format - A4 All articles are reviewed Free access to the electronic version of journal

All manuscripts are peer reviewed by experts in the respective field. Authors of the manuscripts bear responsibil- ity for their content, credibility and reliability. Editorial board doesn’t expect the manuscripts’ authors to always agree with its opinion.

Chief editor: Petr Bohacek Managing editor: Michal Hudecek  Jiří Pospíšil (Organic and Medicinal Chemistry) Zentiva  Jaroslav Fähnrich (Organic Chemistry) Institute of Organic Chemistry and Biochemistry Academy of Sciences of the Czech Republic  Smirnova Oksana K., Doctor of Pedagogical Sciences, Professor, Department of History (Moscow, Russia);  Rasa Boháček – Ph.D. člen Česká zemědělská univerzita v Praze  Naumov Jaroslav S., MD, Ph.D., assistant professor of history of medicine and the social sciences and humanities. (Kiev, Ukraine)  Viktor Pour – Ph.D. člen Univerzita Pardubice  Petrenko Svyatoslav, PhD in geography, lecturer in social and economic geography. (Kharkov, Ukraine)  Karel Schwaninger – Ph.D. člen Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava  Kozachenko Artem Leonidovich, Doctor of Pedagogical Sciences, Professor, Department of History (Moscow, Russia);  Václav Pittner -Ph.D. člen Technická univerzita v Liberci  Dudnik Oleg Arturovich, Doctor of Physical and Mathematical Sciences, Professor, De- partment of Physical and Mathematical management methods. (Chernivtsi, Ukraine)  Konovalov Artem Nikolaevich, Doctor of Psychology, Professor, Chair of General Psychol- ogy and Pedagogy. (Minsk, Belarus)

«Sciences of Europe» - Editorial office: Křižíkova 384/101 Karlín, 186 00 Praha

E-mail: [email protected] Web: www.european-science.org