Железнодорожный путь, изыскание и проектирование железных дорог

 
7
3. Божанов Е.Т., Ибраимкулов А.М., Турусбекова Б.С. Об устойчивости выработки в 
массиве  горных  пород  под  действием  собственного  веса,  находящейся  на  упругом 
основании типа Винклера //Алматы, Вестник КазНТУ, 2006, №5(55), с.141-147. 
4.  Власов  В.З.,  Леонтьев  И.Н.  Балки,  плиты  и  оболочки  на  упругом  основании.  М., 
Физматгиз, 1960, 491 с. 
5.  Сабодаш  П.Ф.,  Туранов  Э.И.  Динамика  пластин  и  оболочек  несущих 
амортизируемые массы. М., Наука, 1961, 235 c.  
6.  Божанов  Е.Т.,  Ибраимкулов  А.М.,  Аубакир  С.Б.  Численное  моделирование 
разработки  рудных  месторождений  в  толще  горных  пород  по  критическим  деформациям 
прямоугольной  эпюры  /Материалы  международной  научно-технической  конференции «II 
Ержановские чтения». Актобе, 2007, с. 96-100. 
7.  Божанов  Е.Т.,  Ибраимкулов  А.М.,  Тулешева  Б.А.  Анализ  численных  результатов 
устойчивости выработок в толще горных пород под действием поперечных и осевых сил. 
/Материалы  международной  научно-технической  конференции «II Ержановские  чтения». 
Актобе, 2007, с.104-109.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

УДК 535.22                           
 
Ахметкалиева Галия Ахметкалиевна – преподаватель (Алматы, КазАТК)   
Матафонов Анатолий Андреевич – зав. лабораторией (Алматы, КазАТК) 
 
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЛАЗЕРНОГО ГИРОСКОПА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ   
СКОРОСТИ СВЕТА 
 
 
Измерение  скорости  электромагнитного  излучения  ранее  проводилась  без  учета 
длины  волны.  Поэтому  возникла  необходимость  проверки  зависимости  скорости 
электромагнитного излучения от длины волны в широком диапазоне. 
           В  работе [1] была  высказана,  и  подтверждена  экспериментально,  гипотеза  о 
зависимости    скорости  распространения  электромагнитного  излучения  от  длины  волны. 
Для  дополнительного  подтверждения  гипотезы  можно  предложить  следующий 
эксперимент. 
           Пусть  мы  имеем  кольцевой  лазер,  и  будем  считать,  что  излучения  происходит 
строго по окружности. 
 
 
 
 
 
 
 
 
D – полупрозрачная пластина; I – поток излучения; II – поток, движущийся по часовой 
стрелке; III – поток, движущийся против часовой стрелке; R – радиус резонатора 
 
Рисунок 1- Принципиальная схема лазерного гироскопа 
  
Если лазер неподвижен, то в его резонаторе, при определенных условиях  может 
возникнуть стоячая  волна. Частоту излучения определим  из условия, что по периметру 
Н
0
 кругового контура уложится целое число полуволн  
 
2
0
λ
P
H
=
                                  
,...
2
,
1
=
P
 
Тогда, отсюда, частота стоячей волны  
 
                                              
0
0
2H
cP
=
ω
                                                               (1) 
 
 Если кольцо лазера будет вращаться, допустим по часовой стрелке, с угловой 
скоростью 
Ω , то излучение, распространяющиеся по часовой стрелке и излучение 
распространяющиеся против часовой стрелке, очевидно, будут проходить различные 
пути, так как  поток по часовой стрелке догоняет, а поток против часовой стрелки 
опережает точку излучения. 
             Поток, распространяющийся из точки излучения в направлении движения часовой 
стрелки, снова прийдет в точку излучения, через время 
→
t
, пройдя расстояние 
→
H
  со 
скоростью света с. Причем, очевидно 
                                       
→
→
→
Ω
+
=
=
t
R
R
ct
H
π
2
                                               (2) 
 
    ІІ 
 
І R 
           КRr         
  ІІІ    R            
D
R

Второе слагаемое, в правой части (2) появляется вследствие  смещения  центра излучения, 
пока поток проходит расстояние 
R
π
2
,  т.е. мы имеем, что пути,  пройденные по часовой 
стрелке и против часовой стрелке различны. И, очевидно, что путь, пройденный, против 
часовой стрелки будет  
 
                                                      
←
←
←
Ω
−
=
=
t
R
R
ct
H
π
2
                                                       (3) 
 
Из (2) и (3) легко найти времена движения 
Ω
−
=
→
R
c
R
t
π
2
 
Ω
+
=
←
R
c
R
t
π
2
 
 
тогда можно определить разность времен, движения по часовой стрелке и против 
 
                              
2
2
2
2
2
4
)
(
4
c
R
R
c
R
t
t
Ω
=
Ω
⋅
−
Ω
=
−
←
→
π
π
                                    (4) 
 
Мы пренебрегли членом 
2
)
(
Ω
R
 , поскольку очевидно, что  
2
2
)
(
c
R
pp
Ω
.   
 
И, для двух, бегущих по часовой стрелке и против в резонаторе, волн должно выполнятся 
условие  [равенство (1)]. 
                                                         
←
←
→
→
=
=
H
cР
H
сР
2
2
ω
ω
                                              (5) 
И, так как пути 
←
→
H
и
H
 различны, будут различны и частоты 
.
←
→
ω
ω
и
 
Разность двух частот составит  
 
                      
→
←
←
→
→
←
→
←
⋅
−
=
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
−
=
−
=
Δ
t
t
t
t
p
H
H
сp
2
1
1
2
ω
ω
ω
                 (6) 
 
Подставляя (4) в (6) и учтя, что  
λ
o
H
p
2
=
  получим  
 
                            
Ω
=
Ω
=
Ω
=
Δ
o
o
o
H
S
H
R
H
λ
λ
π
λπ
ω
4
4
2
                                 (7) 
 
Здесь  мы  опять  пренебрегли 
( )
2
λ
R
  по  сравнению  с 
2
c   и  через S обозначили  площадь 
круга 
2
R
π
,обходимого потоком излучения. 
          Допустим,  что  радиус  нашего  лазера  равен 10см,  в  нем  используется  излучение 
0,7мкм  и  скорость  вращения  составляет 
с
рад /
28
,
6
=
Ω
.  Тогда  можно  определить 
ω
Δ
  и 
она составит 
Гц
Гц 90
7
,
89
≈
=
Δ
ω
. Что легко регистрируется современными приборами, 
даже для такой небольшой частоты вращения лазера  Ω . 

Поскольку  ∆ω~Ω  увеличивая  частоту  вращения  кольцевого  лазера  (лазерного 
гироскопа)  можно  получить  большие  значения  измеряемой  разности  частот 
ω
Δ
,  а 
сравнивая  измеренную 
ω
Δ
  с  рассчитанной  по  формуле (7), для  различных 
o
ω
можно 
судить  о  разнице  скоростей  распространения  электромагнитного  излучения  различных 
длин волн.  
Можно  оценить  погрешность  измерения:  она  будет  складывать  из  погрешности 
измерения  угловой  скорости  вращения  лазерного  гироскопа,  а  так  же  систематической 
ошибки прибора измеряющего разность частот  ∆ω. 
Оценки  дают  относительную  погрешность  порядка 10
-9
.  Кроме  того,  предлагаемый 
эксперимент  выгодно  отличается  от  других,  известных  методах  относительно  низкой 
стоимостью и возможностью проведения измерений в лабораторных условиях.  
      Выводы  
 
Предлагаемый эксперимент, может быть использован для дополнительной проверки 
гипотезы, предложенной в [1] 
 
ЛИТЕРАТУРА 
 
1.
 
Матафонов А.А. Зависимость скорости распространения электромагнитного излучения от 
длины волны. Вестник КазАТК,  №4,  2007, с. 86-90. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

УДК 658.264/265:621.311.243 
 
Койшиев Темірхан Қосыбаевич – профессор, т.ғ.д. (Алматы, ҚазККА) 
Бергенжанова Гүлім Рысказыевна - ізденуші, (Алматы, ҚазККА) 
 
БІР КОНТУРЛЫ ПОЛИГАЛ МАТЕРИАЛЫНАН ЖАСАЛҒАН КҮН 
КОЛЛЕКТОРЫНЫҢ ПАЙДАЛЫ ƏСЕР КОЭФФИЦИЕНТІНІҢ ЕСЕПТІК 
АЛГОРИТМІ 
 
Соңғы жылдар ішінде Қазақстанның оңтүстік аймақтарында көптеген жылуды қажет 
ететін тұрғын уйлер мен қатар  ауыл шаруашылық өнеркəсіптері салынып жатыр . Жəнеде 
қала  шетіне  салынып  жатқан    коттедж  үйлердің  көбі  автономды  жылумен  жабдықтау 
жүйесімен  жұмыс  істеуде.  Бұл  құрлыс  мекемелері    əлі  де  қатты  жəне  сұйық  отан 
пайдаланатын үлкен жəне кішігірім қазандық қондырғылар мен жылытылады жəне жылы 
су  мен  қамтамасыз  етіледі.  Бізге  белгілі    қатты    жəне  сұйық  отындар  қазандықтарда  
жанғанда      одан  бөлінген  зиянды  қалдықтардың  зардаптары  жетіп  артарлық.  Осы 
тұрғыдан  алып  қарағанда  қайта  жаңғырлатын  энергия  көздерін  пайдалану  экологиялық 
жəне экономикалық тұрғыдан алып қарағанда өте тйімді жолдың бірі болып табылады. 
 Бейдəстүрлі  энергия  көздерінің  ішінде  экологиялық  таза,  тегін  энергия – күн 
энергиясы. Тəжірибеде тікелей түскен күн энергиясын қолданбайды, тек оны не жылулық, 
не  болмаса  электр  энергиясына  айналдырып  барып  тұтынуға  болады.  Күн  энергиясын 
тұтыну  қазіргі  кезде  бастапқы  мəселелердің  бірі  болып  саналады.  Күннен  секундына 
88·10
24
кал  немесе 370·10
12
  ТДж  жылу  бөлінеді.  Соның  ішінде 1,2·
17
Вт  энергия  жерге 
түседі,  яғни 10
18
кВт·сағ/жыл,  бұл  əлемде  қолданылып  жүрген  барлық  энергиядан 10000 
есе көп энергия. Күн энергиясының тағы бір жетістігі оның таусылмайтындығында. Егер 
энергетикалық  тұрғыдан  алып  қарайтын  болсақ  күн  радиациясының  энергиясын  электр 
энергиясына түрлендірген тиімді, өйткені оның потенциалы жоғары. Соңғы жылдары күн 
коллекторларының  мыңдаған  түрлері  жобаланып  өндіріліп  шығарыла  бастады.  Күн 
коллекторларының  бір  жəне  бірнеше  контурлы  түрлерін  ыстық  сумен  жабдықтауға  əрі 
жылумен қамтамасыз етуге қолданудағы тиімділігі өте жоғары.   Жазғы маусымда ыстық 
сумен қамтамасыз ету жүйесіне берілетін ыстық судың температурасы 45-50
0
С болу үшін 
бір контурлы коллектормен жұмыс істеуге болады.    
1 - суретте бір контурлы ыстық сумен қамтамасыз ету жүйесінің  қарапайым сызбасы 
келтірлген. 
 
 
 
 
1-бак аккумулятор, 2-желілік суық су, 3-коллекторға берілетін салқын су,  
4-коллектор, 5-коллектордан шыққан ыстық суды, 6-тұтынуға берілетін ыстық су   
      
Сурет – 1. Бір контурлы ыстық сумен қамтамасыз ету жүйесінің  қарапайым сызбасы 
 

Желіден келген температурасы 15
0
С болатын суық су (2) бак аккумуляторға (1) келіп 
түседі.  Бак  аккумулятордан  шыққан  салқын  судың (3) температурасы  орта  есеппен 15-
20
0
С болады жəне ол күн коллекторына (4) беріледі. Күн коллекторында салқын су күннің 
энергиясы  арқылы 45-60
0
С  температураға  дейін  қыздырылып (5) қайтадан  бак 
аккумяторға жиналады. Бактан ыстық су (6) 45-60
0
С температурада тұтынуға беріледі.  
Негізінен жазық күн коллекторларының пайдалы əсер коэффициентін анықтау үшін 
жүргізілетін  есептемелер  күн  коллекторының  құрылымына  жəне  қондырғыны  жасалған  
материалдарына байланысты. Қазіргі кезде күн коллекторлары əр түрлі материалдарынан 
жасалады оның ішінде коллектордың  күн сəулесі түсетін    бетінің оптикалық  материалы 
оның мөлдірлігі жəне оның сыртқы ортаға төзімділігі жоғары болуы қажет. Пайдаланып 
жүрген  коллектордың  оптикалық  мөлдір  беті  қарапайым  мөлдір  шыны  материалдардан 
жасалады.  Шыны  құрлыс  материалы  көп  жағдайда  коллекторларды  құрастырғанда , 
тасымалдағанда жəне де қыс мезгілдерінде кейбер қолайсыз ау райы жағдайында сынып 
кетеді.  Сондықтан  күн  коллекторлары  күнделікті  пайдалану  мерзімен  жоғарлату  үшін 
жəне оның оптикалық мөлдірлігін тұрақы ұстап тұратын материалдарды пайдаланған өте 
тиімді сондай материалдардың бері полигал материлы болып табылады. 
Жалпы  күн  коллекторының  пайдалы  əсер  коэффициенті  келесі  теңдеумен 
анықталады 
                                                      
inc
u
Q
Q
=
η
.                                                               (1) 
 
Мұндағы    коллектордан  алынатын  Q
u
  пайдалы  жылу  қуаттың  коллектордің  мөлдір 
алдыңғы бетіне құлайтын Q
inc
  сəулелену қуатына қатынасымен анықталатыны белгілі. 
Тек қана құламалы қуат бөлігі қабылдаушы пластинамен сіңіріледі (2-сурет), өйткені 
мөлдір  бет  жағынан  шағылдыруға  жəне  жұтуға  кеткен  жəне  пластинаның  өзін 
шағылдыруға кеткен шығындар əсер етеді (Q
rinν
 ). Ол шығындар  сыртқы беттегі шаңнан 
(Q
polv
 ) жəне  коллектор  сыртқы  құрылысының  көлеңкесінен (Q
om
 ) болады. Пластинамен 
жұтып  алынған  қуат  жұмысшы  сұйықтықтарға  жарым-жарты  беріледі (Q
u
),  сыртқа 
жылулық  беруінен  жарым-жарты  жоғалады (Q
ter
),  жүйенің  барлық  температурасын 
жоғарылата жарым-жарты жиналады (Q
acc
). 
Демек , теңдесудің келесі теңдеулерін жазуға болады: 
 
                                                 
om
polv
rinv
acc
inc
Q
Q
Q
Q
Q
+
+
+
=
                                          (2) 
                                                            
acc
ter
u
acc
Q
Q
Q
Q
+
+
=
                                                 (3) 
 
(3) теңдеуінен табамыз: 
 
                                                         
acc
ter
ass
u
Q
Q
Q
Q
−
−
=
                                                 (4) 
 
(4)-ке (1)-ді қойып: 
 
                                                 
inc
acc
ter
inc
inc
acc
ter
ass
Q
Q
Q
K
Q
Q
Q
Q
+
−
=
−
−
=
η
                                     (5) 

 
2-сурет. Жазық күн коллекторында жылулық мөлшерінің таралуының жүйелік 
сүлбесі 
 
Бұдан  былай  шапшаң  нəтижелілігін  анықтау  стационарлық  тəртіпте  қолданылады , 
сондықтан қоямыз : 
0
=
acc
Q
. 
 
Демек, мынаны аламыз: 
inc
ter
inc
Q
Q
K
−
=
η
.                                                            (6) 
 
Теңдеудегі 
мүшелерді 
əдебиетте 
ұсынылған 
əдістермен 
салыстырғанда 
айырмашылықтар кездеседі. 
Бұлардың  қазіргі  зерттеу  мақсаты 6 өрнектегі  шамалардың  мəнінің  дұрыс 
инженерлік шешімін табу болып табылады. 
   К
inc
  қосындысын үш коэффициент туындысы түрінде ұсынуға болады   
         
                                                               
om
polv
e
inc
K
η
η
τα
⋅
⋅
=
)
(
,                                                 (7) 
 
мұндағы (τα)
e
 -коэффициенті мөлдір жабулар жағынан шағылдыруға жəне жұтуға кеткен 
энергия  шығындарын  жəне  қабылдаушы  пластинаның  өзін  шағылдыру  шығындарын 
ескереді;  η
polv 
 - еселеуішін  анықтауға  жүгінсек,  кейбір  авторлар  0,98- немесе 0,99  
мəндерін қабылдауға кеңес береді; η
от
 - еселеуішін анықтау үшін орта мəні 0,97÷0,98 деп 
қабылдауға кеңес береді. 
Біз таңдап алған полигал материалының оптикалық көрсеткіштерін анықтап сонымен  
қатар  коллектордың  еселеуші  коэффицентерін  анықтай  отырып  жаңа  полигал 
материалынан  жасалған  күн  коллекторының  пайдалы  əсер  коэффицентін  жоғарғыдағы 
анықталған алгоритммен есептеумізге  болады.   
Полигал материалының техникалық көрсеткіштеріне тоқталатын болсақ. 
Коллектор полигальды қабаттан, қара  жабыннан, жылуоқшаулағыштан тұрады.  
Полигаль – сындыруға  төзімді,  тақташалардың  арасы  1см  бөлінген (3-сурет), 
жұмыстық  температурасы -500
0
С 
÷ +1200
0
С,  ультракүлгін  сəулелелерді  жақсы  сіңіреді. 
Бір тақтаның стандартты өлшем бірлігі шамамен 2050х3050мм. 
Q
inc 
Q
pol 
v
Q
om 
Q
ass 
Q
rin 
v
Q
ter 
Q
acc 
Q
ter 
Q
u 

      
                 
 
 
Сурет – 3. Полигальдан жасалған күн коллекторының төбесінен жəне жанынан кесіп 
қарағандағы кескіні 
 
Физикалық  қасиеттері:  тығыздығы – 1,20г/см
3
,  ылғал  сіңірулігі – 0,15%, 
жарықөткізулігі - 88%.  Механикалық  қасиеттері:  созғанда  7%  дейін  ұзарады, 
механикалық  кернеуі 2300Н/мм
2
.Термиялық  қасиеттері:  жылуөткізгіштігі – 0,21Вт/м
2
, 0 
мен 60
0
С аралығында сызықты термиялық ұлғаю коэффициенті - 65·10
-6
. Коллекторды үй 
төбесіне орнастыратындықтан, сыртқы ортаның факторларын ескерген жөн, кейде желдің 
күші 1000Н/м
2 
(100кг/м
2
)  болуы  мүмкін,  сондықтан  желдің  күшіне  төзімді  қалыңдығы 
10мм болатын полигаль таңдап алынды. Дыбыс оқшаулау қасиеті: қалыңдығы 4 тен 16мм 
дейінгі полигаль 18дБ тан 23дБ дейінгі дыбыс толқынын оқшаулайды.   
Полигальдың  осындай  қасиеттерін  ескере  отырып  коллектор  екі  қабатты 
полигальдан  екі  қатар  болып  орналастырылған.  Коллектордың  жоғарғы  бетінде,  яғни 
бірінші  қатарында  орналастырылған  полигаль  сыртқы  орта  факторларынан  қорғаушы 
жабын қызметін атқарады. Ал екінші қатардағы полигальдың жоғарғы жəне төменгі беті 
қара  бояумен  боялған.  Екінші  қатардағы  полигальдың  құбыршаларының  арасынан  су 
күннен түскен энергия арқылы қызыдырылып өтеді де тұтынушыға беріледі.  
Коллектордың  салмағы  жеңіл,  кез-келген  жерге  орналастыруға  оңай,  ауданы  1м
2
 
құрайды. Коллектор арқылы тегін жылу энергиясын өндіруге болады.  
 
Қорытынды 
Күн коллекторының пайдалы əсер кэффицентінің алгориттімі құрылды. Қазіргі таңда 
Қазақстанда  күн  энергиясы  арқылы  жылу  жəне  электр  энергиясын  өндірудің  мəселелері 
қарастырылды. Күн энергиясының жылумен жəне ыстық сумен қамтамасыз ету жүйесінде 
пайдалануға тиімді полигал материалының техникалық көрсеткіші анықталды 
  
ƏДЕБИЕТЕР 
 
1.
 
Бекман  У.,  Клейн  С.,  Даффи  Дж.  Расчет  систем  солнечного  теплоснабжения.  М., 
Энергоиздат, 1992, 146 с. 
2.
 
Сарнацкого  Э.  В.  Использование  солнечной  энергии  для  теплоснабжения  зданий.  Киев., 
БУД
ΙВЕЛЬНИК, 1985, 128 с. 
3.
 
Твайделл Дж., Уэйр А.Возобновляемые источники энергии. М.,Энергоатомиздат, 1990, 498 
с. 
4.
 
Харченко Н. В. Индивидуальные солнечные установки. М., Энергоатомиздат, 1991, 210 с. 

жүктеу/скачать 5,71 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: