WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

 

На правах рукописи




Н И К О Л А Й К И Н  Н и к о л а й И в а н о в и ч 

НАУЧНЫЕ  ОСНОВЫ

ОРГАНИЗАЦИИ  КОНТРОЛЯ  И  РЕГУЛИРОВАНИЯ 

в  СИСТЕМе  ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ  БЕЗОПАСНОСТИ

граж­дан­с­кой  авиации

Специальность

05.02.22 – Организация производства (транспорт)

А в т о р е ф е р а т 
диссертации  на  соискание  учёной  степени 
доктора  технических  наук
Москва – 2009

Работа выполнена на кафедре "Безопасность полётов и жизнедеятельности" Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный технический университет гражданской авиации» (МГТУ ГА).

Научный консультант

Заслуженный деятель науки РФ, доктор технических

наук, доктор экономических наук, профессор

Барзилович Евгений Юрьевич




Официальные оппоненты:




доктор технических наук, профессор

Коняев Евгений Алексеевич



Заслуженный деятель науки РФ, доктор технических наук, профессор

Медведев Виктор Тихонович;



доктор технических наук, профессор

Мунин Анатолий Григорьевич;



Ведущая организация

Федеральное государственное унитарное предприятие «ГосНИИ ГА»

Защита состоится  " 19 " марта 2009 года в 14 30 часов на заседании диссертационного совета Д 223.011.01 при Московском государственном техническом университете гражданской авиации по адресу: 125993, г. Москва, Кронштадтский бульвар, 20.

       С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

       Автореферат разослан  " … " ………. 2009 г.

Учёный секретарь

диссертационного совета Д 223.011.01

Заслуженный работник высшего

профессионального образования РФ

доктор технических наук, профессор 

  Камзолов С. К.

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. Осознание возникших в современном мире экологических проблем потре­бо­вало мо­билизации сил, направленных на разви­тие со­от­вет­ст­вую­щих иссле­до­ваний. Сегодня происходит пересмотр подходов к методам контроля, оценки и регулирования воз­дей­ст­вия на ок­ру­жа­ющую среду любого необходимого об­щест­ву то­вара (как изде­лия, так и услуги), возникают новые концепции защиты окружающей среды от загрязнения и деградации.

В наши дни среди основных проблем воз­душ­ного транспорта проблема экологически эффективного функционирования производствен­ных процессов и систем на авиапредприятиях гражданской авиации занимает следующее место после безопасности полётов. Впредь эколо­ги­чес­кие тре­бования, регламен­ти­рую­щие деятельность гражданской авиации (ГА), как и всей миро­вой экономики, будут только возрастать.

Эффективность практических мер, принимаемых в системе обеспечения экологической безопасности, в значительной мере зависит от совершенства конт­роля экологичности деятельности предприятий и правильности его исполь­зо­вания для регулирования результатов производственных процессов. Дости­же­ние высокого уровня экологической безопасности в деятельности авиа­пред­прия­тий и орга­ни­за­ций ГА по охра­не окружающей среды возможно только при правильной орга­ни­зации этой дея­­­тель­ности.

Таким образом, исследования, посвящённые разработке научных основ организации контроля и регулирования экологической безо­пас­но­сти в сфере организации производства на транспорте, а результаты исследования именно этих проблем рассмотрены в диссертационной работе, являются актуальны­ми, они имеют важное государствен­ное и международное значе­ние.

Цель исследования. Разработка методов и средств контроля и регули­ро­ва­ния экологически значимых результатов производственных процессов граж­дан­­ской авиации, дающих возможность повышать её экологическую безо­пас­ность

Основные задачи исследования. В диссертации для достижения цели были поставлены следующие задачи, решение которых получено автором и выно­сится на защиту:

выявить основные тенденции развития современной ГА, направления воздействия её деятельности на окружающую среду и количественно оценить ин­тен­сивность такого воздействия в РФ;

разработать модель полного ресурсного цикла процесса выполнения авиатранспортной работы, выявить структуру цикла и составляющие его стадии, производственные процессы и системы;

создать математическую модель воздействия на окружающую сре­ду результатов производственных процессов выполнения авиатранспортной рабо­ты;

выбрать показатель эко­ло­­ги­чес­кой оценки для экспресс-контроля воздействия на ок­ру­жающую среду в пределах ресурсного цикла процесса выполнения авиатранспортной работы;

разработать комплексную математическую модель предупреждения негативных последствий от загрязнения окружающей среды по результатам контроля её состояния в ходе выпол­не­ния авиатранспортной работы;

разработать метод минимизации затрат на обеспечение экологической безопасности авиатранспортной работы;

создать локальные средства регулирования экологически значимых резуль­та­тов производственных процессов, ком­пакт­но встраиваемые в сущест­вую­щие системы удаления загрязняющих веществ;

  разработать математическую модель предупреждения аварийных выхо­дов из строя наиболее изнашиваемых элементов локальных средств регулиро­ва­ния;

обосновать и разработать концепцию системы обеспечения экологической безо­пас­но­сти выполнения авиаперевозок в гражданской авиации.

Объект исследования. Не­га­тивное воздействие на окружающую среду, оказываемое результатами производственной деятельности гражданской авиации при выполнении авиатранспортной работы, формирование уровня эколо­гической безопасности воздушного транспорта, практика контроля эколо­гич­ности деятель­ности авиапред­прия­тий и регулирования результатов воздейст­вия производствен­ных процессов на окружающую среду.

Предмет исследования. Процесс контроля и регули­ро­ва­ния аспектов деятельности авиапредприятий, влия­ющих на экологическую безо­пас­ность гражданской авиации.

Методические и теоретические основы исследования. Основу мето­до­­ло­гии исследований, вошедших в диссертацию, соста­ви­ли прин­ципы и приё­мы анализа, опирающиеся на науч­ные труды известных учё­ных, посвя­щён­ные про­­б­ле­мам тео­рии организации (Ф.В. Тейлора, Р.Л. Дафта, Г.Л. Гантта, Б.З. Миль­­нера), самоорганизации – синергетики (А.А. Бог­да­нова, И.Р. Приго­жи­на, Г. Ха­ке­на), орга­ни­за­ции произ­вод­ст­ва на воздушном транспорте (Е.Ю. Барзи­ло­ви­ча, Б.В. Зубкова, Л.Н. Ели­сова), техни­ческой эксплуатации и ре­мон­­та авиа­тех­ники (Н.Н. Смир­нова, Ю.М. Чинючина, А.А. Ицковича, В.П. Фролова, Е.А. Ко­няева), безо­пасности полётов (В.Г. Воробьева, Р.В. Сакача, А.В. Майо­ро­­ва), физи­ко-химических систем (В.В. Кафарова, И.В. Комара, О.Г. Воро­бьё­ва), про­цес­­сов и аппа­ра­тов защиты окружающей среды (Н.М. Жаво­ронкова, А.Г. Касатки­на, А.М. Кутепова, А.Н. Пла­нов­­ского, О.С. Чехова, А.И. Родионова), устой­чи­во­го развития и комп­лекс­ной эколо­ги­ческой оценки производимых товаров и услуг (Н.Н. Мои­сеева, Н.Ф. Рей­мерса, Г.А. Ягодина, Н.П. Тарасовой) и др.

В становлении российской научной школы, занимаю­щей­ся эко­­логическими про­блемами ГА, значительную роль сыграли работы В.Е. Квитки, Б.Н. Мельни­ко­ва, Б.Н. Карпина, С.Э. Демешкевича. Широко известны исследования в области авиа­­ционной акустики А.Г. Мунина, А.Л. Клячкина, В.И. Токарева, в области звуко­во­го удара воз­душных судов – Ю.Н. Кулагина, в области эмис­­сии газов авиа­дви­га­телей – А.А. Горбат­ко, А.И. Запорожца, В.П. Свинухова. Большие успехи достиг­нуты в результате мер, предпринимаемых Комитетом по защите окружаю­щей среды от загряз­­нения ( КАЕП ) Между­на­род­ной организации гражданской авиации ( ИКАО ).

Результаты много­лет­ней работы в сфере обеспечения эко­ло­­ги­чес­кой безо­пас­ности ГА учтены при выполнении настоя­щей диссертации. Тем не менее задача защиты окружающей среды от воздействия авиации не была решена пол­ностью, при этом экологическая ситуация в мире в целом за последнее время ухудшилась.

Поэтому решение науч­ной проблемы разработки и обоснования орга­ни­­за­цион­ной структуры системы эко­ло­­ги­ческой безопасности узлов авиа­транс­портных предприятий и принци­пов её реализации на основе современных дости­жений науки и техники имеет важное государственное и международное значение.

Методы исследования, использованные в работе, – методы системного анализа, метод математического моделирования, методы вариационного исчис­ле­ния, метод материальных и энергетических балан­сов, метод последо­ва­тель­ного анализа (правила "оптимальной остановки наблюдений"). Применительно к пред­мету исследования для решения по­став­лен­ных задач использовались: теория управляемых слу­чай­ных процессов, теория сложных систем, основы орга­­ни­зации произ­вод­ст­ва, теория гидро­дина­мических процессов, теория тепло- и мас­со­обмена, теория прикладной экологии и инженерной защиты биосферы. 

Информационная база исследования. В качестве информационной и терминологической базы использованы:

- научные источники в виде данных и сведений из книг, журнальных ста­тей, научных докладов и отчётов, материалов научных конференций, семинаров;

- отечественные изобретения и патенты, а также патенты других стран;

- статистические источники в виде отечественных и зарубежных ста­ти­сти­чес­ких материалов, включая данные ежегодных государственных аналити­чес­ких до­к­ла­дов о состо­я­нии и охране окружающей среды РФ, о влиянии на её загряз­не­ние отечественного транспортного комплекса, и в частности воздушного транспорта;

- стати­сти­чес­кие отчёты о результатах деятель­но­сти отрасли (воздушного транспорта) в це­лом и отдельных авиапредприятий;

- официальные документы в виде действующих кодексов, фе­де­раль­ных зако­нов, постановлений правительства, международных кон­вен­­ций и согла­­ше­ний, документов ИКАО, а также нор­матив­но-правовых актов транс­порт­но­го комп­лек­са РФ, включая гражданскую авиацию;

- отечественные стандарты в обла­сти охраны окружающей среды и рацио­наль­ного использования природных ре­сурсов, а также международные докумен­ты ИКАО и экологические стандарты Международной организации стандарти­за­ции (ИСО) серии 14 000;

- результаты собственных экспериментов и расчётов. 

Научная новизна исследования определяется следующими резуль­та­та­ми, впервые полученными лично автором:

- разработана модель ресурсного цикла выполнения авиатранс­порт­ной рабо­ты, выявлены его стадии, производственные процессы, системы;

- создана и апробирована математическая модель воздействия на окру­жаю­щую сре­ду результатов производственных процессов выполнения авиа­транс­порт­ной рабо­ты;

- поставлена и исследована задача минимизации суммы средних фи­нан­со­вых затрат на обеспечение экологической безопасности путём оптими­за­ции харак­те­ристик локальных очистных систем для отходящих техно­ло­ги­чес­ких пото­ков;

- разработана математическая модель предупреждения не­га­­тив­ных послед­ст­вий загрязнения окружающей среды в ресурс­ном цикле выпол­нения авиа­­транс­порт­ной работы ГА на основании результатов контроля состояния эко­сис­тем;

- обоснован выбор комплексного показателя экологического экспресс-конт­ро­ля не­га­­тив­ного воздействия на биосферу деятельности авиапредприятий по вы­­полне­нию авиатранс­порт­ной работы и предложена методика его количест­вен­ного расчёта, учитывающая отно­си­тель­ную негативность различных воздей­ст­вий;

- предложены, исследованы и запатентованы новые локальные средства регу­лирования экологически значимых результатов производственных процес­сов гражданской авиации на базе новых высокоэффективных и компактных мас­­со­­об­мен­ных устройств локальных очистных систем, встраиваемых в сущест­­­вующие венти­ля­ционные системы с целью обеспечения минимальных финансовых затрат;

- разработана матема­ти­­чес­кая модель предупреж­де­ния аварийных выхо­дов из строя наиболее изна­ши­ваемых элементов локальных средств регулирования;

- разработана концепция системы обеспечения экологической безопасности авиатранспортной работы и выявлены приоритетные направления природо­ох­ран­ной деятельности в граж­дан­ской авиации, обеспечивающие снижение сред­них удельных затрат на дости­же­ние и поддержание заданного уровня эколо­ги­чес­кой безопасности.

Практическая значимость исследования. Результаты выполненного исследования и выводы, сделанные в работе, позволяют:

- предотвращать катастрофическое разрушение эколо­ги­ческих систем в зоне влияния узлов авиатранспортных предприятий с инфра­структурой, свя­занной с ними ресурсным циклом;

- снижать затраты авиапредприятий гражданской авиации на охрану окру­жаю­щей среды в ресурсном цикле выполнения авиатранспорт­ной работы;

- оснащать стационарные источники загрязнения атмосферы авиа­пред­прия­тий ГА компактными (встраиваемыми непосредственно в венти­ля­ци­он­ные сис­те­мы) и высокоэффективными локальными очистными системами;

- разрабатывать нормативно-правовые и инструктивно-методические доку­мен­­ты по ор­га­ни­зации системы обеспечения экологической безопасности деятель­­но­сти гражданской авиации и других видов транс­пор­та.

Результаты исследования внедрены :

1. В отраслевых документах ГА:

- "Требования по обеспечению эколо­ги­ческой безопасности при взаи­мо­­дей­ствии объектов ГА с окружающей средой", утвер­ж­денные Государственной службой гражданс­кой авиации (ГСГА) Минтранса России 15.10.2002 г.;

- Федеральные авиацион­ные пра­ви­­ла “Организа­ция ох­ра­­ны окру­жа­­ю­­щей при­­ро­д­ной среды и эко­ло­­­ги­­­чес­кой безопасности воз­­­ду­ш­­­ного транс­пор­та” (проект), согласованные ГСГА Минтранса России 17.09.2003 г.;

- "Методическое руководство по организации деятельности авиапред­прия­тий и орга­низаций ГА в области охраны окружающей среды", ут­вер­­ж­денное ГСГА Минтранса России  18.11.2003 г.;

- Федеральные авиацион­ные правила “Ведомственный экологический контроль в гражданской авиации” (проект), 2004 г.

При разработке перечисленных документов автор данной диссертации участ­во­вал в качестве научного руководителя работ.

2.  При организации контрольной и надзорной деятельности Управле­ния по надзору за поддержанием летной годности гражданских воздушных судов (Управления НПЛГ ГВС) Федеральной службы по надзору в сфере транспорта (ФСНСТ) Минтранса России. В 2008 г. соответствующие контрольные функции в установленном порядке переданы в Росавиацию, в которой образовано Управление поддержания летной годности гражданских воздушных судов.

3. На ряде предприятий Российской Федерации в виде локаль­ных очистных устройств технологического оборудования, в г. Франк­фурт-на-Майне (Герма­ния) на предприятии ФЭБ Хальбляйтерверк, а также при организации приро­до­охранной деятельности многих авиа­пред­приятий, в том числе авиакомпаний «ЮТэйр», «Томск Авиа», «Якутия», «Полет», аэропортов городов Уфа, Ставро­поль, Южно-Сахалинск, Омск, Надым, а также «Московского АРЗ РОСТО».

4.  В учебном процессе, а именно:

- в учебнике "Экология" (М.: Дрофа, 2-е изд., 2003; 3-е изд., 2004; 4-е изд., 2005; 6-е изд., 2008). Учебник имеет гриф Министерства образо­ва­ния РФ и входит в перечень основной литературы, реко­мен­­дуемой Примерной програм­мой по дисцип­лине "Экология" для вузов Рос­сии;

- в учебном пособии "Промышленная экология. Инженерная защита био­сфе­ры от воздействия воздуш­но­го транспорта" (М.: Академкнига, 2006). Пособие имеет гриф Министерства образования и науки РФ и гриф УМО вузов РФ по образованию в области эксплуатации авиационной и космической техники;

- при разработке тематики, структуры и содержания семинарских заня­тий и практических работ по дисциплинам "Экология", "Промыш­лен­ная эко­ло­гия" в МГТУ ГА, по дисциплинам "Экология", "Промыш­лен­ная экология", "Эколо­ги­чес­­кий аудит", "Процессы и аппараты защиты окру­жаю­щей среды", "Инже­нер­ные ком­му­никации города" в Московском госу­дар­ст­вен­ном универ­си­тете инже­нерной экологии (МГУИЭ), по дисциплинам "Экологическая экспертиза и сертификация", "Экологическая экспертиза селитебных зон" в Московском государственном горном университете (МГГУ), а также при обучении, повыше­нии ква­ли­фикации и аттестации руководителей и специалистов эксплуатаци­он­ных пред­прия­­тий ГА в области охраны окружающей среды на курсах "Экологическая безо­пас­ность ГА" Центра переподготовки и повыше­ния ква­ли­фикации кадров воздуш­но­го транспорта (Центра ППКК ВТ) РФ  МГТУ ГА.

Апробация результатов исследования. Основные результаты диссер­тации обсуждались и получили поло­жи­тель­ную оценку на:

  • 29 международных конференциях, форумах и симпозиумах, в том числе: 3-rd Conference on Applied Chemistry Unit Operations and Processes (Veszprem, Hungary, 1977); Международных НТК “Сов­­ременные научно-технические проб­­лемы ГА” (Москва, МГТУ ГА, 1994, 1996, 1999, 2003, 2006 и 2008); Меж­ду­на­род­­ной конференции “Цивилизован­ный бизнес как фактор устойчивого раз­ви­тия России” (Москва, Неправительственный фонд им. В.И. Вернад­с­ко­го, 1998); Международном форуме “Че­ловек и го­род” в рамках Меж­­­ду­на­род­ной конфе­рен­ции “Эволюция инфосферы” (Москва,  РАН, 1997, 2001, 2004 и 2007); Меж­­ду­народных кон­ференциях “Ин­же­нерная защита ок­ру­жающей сре­ды” (Москва, МГУИЭ, 2001 и 2002); Между­народ­ных научно-технических сим­по­­зиумах “Двига­тели и эко­ло­гия” (Москва, ВВЦ, 1998, 2000, 2002, 2006 и 2008); Международной научной конференции “Безопасность. Технологии. Управление” Savety-2007 (Тольятти, 2007); 1-м Международном эколо­ги­­ческом конгрессе “Экология и безопасность жизнедеятельности промыш­ленно-транспортных комплексов” ELPIT 2007 (Тольятти, 2007); Междуна­род­ной НПК “Экологические проблемы ин­дус­­триальных мегаполисов” (Москва, МГУИЭ, 2007); 12-й Между­на­род­ной НПК “Междисциплинарные исследования проблем обеспечения безопас­но­сти населения в современных условиях” (Москва, МЧС, 2007); 11-й Международной НПК “Проблемы уп­рав­ления качеством городской среды” (Москва, Академия государствен­ной службы при Президенте РФ, 2007); 5-й Международной НТК “Наука, об­ра­зование, производство в решении экологических проблем” ЭКОЛОГИЯ-2008 (Уфа, УГАТУ, 2008);
  • 7 всесоюзных конференциях, совещаниях и семинарах, в том числе: V Все­союзном совещании по росту кристаллов (Тбилиси, 1977); VIII Всесоюз­ной кон­ференции по микроэлектронике (Зеленоград, 1978); III Всесоюзной науч­­ной конференции "ХИМТЕХНИКА–83" (Ташкент, 1983); III Все­со­юз­­ном совещании «Абсорбция газов» (Москва, 1987); Всесоюзной конфе­рен­ции «НТП и эксплуатация воздушного транс­пор­та» (Москва, МИИГА, 1990);
  • 7 межреспубликанских, российских, республиканских и отраслевых конфе­рен­циях и семинарах, в том числе: III НПК «Состояние и перспек­ти­вы работ по охране окружающей среды в ГА» (Москва, ГосНИИ ГА, 1990); Республиканской НПК «Очистка газо­вых выбросов промышленных пред­прия­тий» (Тольятти, 1990); Российской НТК «Новые материалы и техно­ло­гии машиностроения» (Москва, МАТИ, 1992); Межреспуб­ли­кан­ской НТК "Процессы-93" (Ташкент, 1993); I Всероссийской научно-практической конференции «Безо­пас­ность полётов и государственное регу­лирование деятель­ности в ГА» (Санкт-Петербург, Академия ГА, 1995),

а также на 5 выставках:

  • Всесоюзной выставке научно-технического творчества молодёжи НТТМ-82.  – Москва: ВДНХ СССР, 1982;
  • Международной специализированной выставке ”ХИМИЯ-82”. – Москва: Красная Пресня, 1982;
  • Национальной выставке СССР. – Западный Берлин, 1983;
  • Международной выставке достижений молодых изобретателей "Болга­­рия ЭКСПО’85". – Пловдив: Болгария, ноябрь 1985;
  • Московской международной книжной выставке-ярмарке. – Москва: ВВЦ, 2008.

Экспонаты отечественных и международных выставок, выполненные на осно­­ве разработки и исследования оригинальных контактных массообменных устройств с участием автора, отме­че­ны  серебряными  медалями  ВДНХ  (1982, 1989), дипло­мом и грамотой.

Книги (комплект учебной литературы) признаны победителями в номи­на­ции «Лучшее учебное издание по естественным наукам» на IV Обще­рос­сий­ском конкурсе учебных изданий для высших учебных заведений "Универ­си­тет­ская книга – 2008", вследствие чего МГТУ ГА награжден дипломом.

Публикации результатов исследования. По материалам исследований, представленных в диссер­та­ции, напи­са­ны и опубликованы, как са­мостоятельно, так и в соавторстве, 71 основная печатная работа: 27 научных статей в 10 различ­ных журналах и изданиях, рекомен­до­ван­ных ВАК Минобразования России для публи­ка­ции научных результатов докторских диссер­та­ций; 6 книг, включая 2 моно­графии; 18 научных статей в иных жур­на­лах и изда­ниях; 11 автор­ских сви­детельств на изобретения и на промышленные образ­цы; 9 иностранных патен­тов (Великобритания, Франция, Германия, Япония). Кроме того, опубли­ко­ваны тезисы многочисленных докладов на конфе­рен­циях, форумах, симпозиумах, конгрессах, выставках и т. п.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти раз­делов, общих выводов по работе, списка использованных источников и прило­же­ний. Основная часть работы изложена на 367 страницах маши­но­писного текста и содержит 72 иллюстрации, 42 таблицы, список литературы на 28 стра­ни­цах, включающий 426 наименований. Общий объем – 404 страни­цы.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы исследования, определены его цель и подлежавшие решению задачи, объект, предмет, мето­ди­чес­кие и теорети­чес­кие основы исследования, перечислены использованные методы и инфор­ма­ци­он­ная база, охарактеризованы научная новизна и практи­чес­кая зна­чимость дис­сертационной работы.

Общая структура защищаемой работы представлена на рис. 1.

В первом разделе диссертации выполнен аналитический обзор состоя­ния объекта и предмета исследований. Анализ данных о происхо­див­шем в гражданской авиации (ГА) РФ за последние 15 лет на фоне между­на­род­ных процессов позволил выявить современные особенности воздействия воздуш­но­го транс­порта на окружающую среду (ОС).

Распространено мнение, что воздействие воздушного транспорта на ОС заклю­ча­­ет­­­­ся в выбро­сах отработавших газов авиационных двигателей и в шу­­­ме, созда­вае­мом воздушными судами (ВС), остальное несущественно и не требует внимания. Однако и шум, и газы авиадвигателей характеризуют, прежде всего, уро­вень эколо­ги­ческого совершенства продукции авиационной промыш­лен­ности. Эксп­луа­та­ци­он­ные предприятия ГА могут только добиваться поддер­жания этих пока­за­те­лей в установленных пределах. Они не могут улучшить до современного уровня авиа­тех­нику, выпущенную десятилетия назад и соответствующую устарев­шим требовани­ям.

На рубеже веков в РФ завершился период спада 1990-х годов, и очевиден рост объёмов выполнения авиатранспортной работы. Объём негативного воздей­­ст­вия ГА на окру­жаю­щую среду увеличивается практически пропор­цио­наль­но уве­личению объёмов перевозок. Существующее сни­же­ние негативного воздей­ст­вия вследствие перехода на экологически более совершенную технику незна­чи­тель­но из-за медленного обновления авиапарка.

В диссертации показано, что за последние 15 лет в РФ резко (до четырёх сотен) уменьшилось общее коли­чество аэро­портов, однако возросли междуна­род­ные авиаперевозки, в том числе уве­ли­­чи­лось количество междуна­род­ных аэропортов до 70. Общий объём негативного воз­дей­ст­вия, оказываемого воз­душ­ным транс­портом на окружающую среду, предопре­де­лил требования, предъяв­ля­емые к экологической безопасности дея­тель­ности современной ГА, содер­жа­щие­ся, кроме Федеральных законов, в специа­лизи­ро­ван­ных экологических стан­­­дартах и в документах ИКАО, в малой степени – в отраслевых документах, таких как Федеральные авиационные правила (ФАП), Авиационные правила (АП) и др.

В работе впервые получена обобщённая характеристика химического за­гряз­­­нения биосферы авиацией на фоне других видов транспорта за последние годы,






Н а у ч н а я п р о б л е м а




Разработка и обоснование организационной структуры системы

эко­ло­­ги­ческой безопасности узлов авиатранспортных предприятий и принци­пов её реализации на основе современных достижений  науки и техники


Задачи

  .

Разработать показатель эко­ло­ги­чес­кой оценки для эксп­­­­ресс-конт­роля воз­дей­ст­вия на окру­жа­ющую среду в ресур­сном цикле (РЦ)


Разработать

математичес­кую модель преду­пре­ж­дения негативных последствий загрязнения


Создать средства регулирования воздействия

в виде эффек­тив­­ных и ком­пактных ло­каль­ных очист­ных сооруже­ний


Предложить  математическую модель преду­пре­дитель­ной замены быст­ро изнашиваемых элементов ло­кальных средств регулирования


Создать концепцию системы обеспеч. экологи­ческой безопас­ности









Методы

и способы

Нормирова­ние комп­лек­с­ного воз­дей­ст­вия на окружающую среду. Материаль­ный баланс пол­ного РЦ


Математическое моделирование с использова­нием метода последо­ва­тель­ного анализа (правило оптималь­ной остановки  наблюдений)


Деле­ние потоков; исполь­зо­вание пленоч­ных зон кон­так­та фаз и прин­ци­па про­доль­но-попе­речного секцио­нирования



Вариа-цион-ное исчис-ление


Методы тео­рии орга­ни­зации и эко­ло­ги­ческого менедж­мента









Внедрения

Природоох­ран­ная деятель­ность авиа­пред­приятий ГА


Контрольная и надзорная

дея­тельность Рос­транс­надзора


Очистные сооружения предприя­тий

различ­ных отраслей


Учебный процесс:

- МГТУ ГА;

- Центра ППКК ВТ;

- МГУ инженерной

  экологии;

- других  вузов




Разработанные руководящие

документы  ГА

ФАП

«Организация

охра­ны окру­жа­ю­­щей природной среды

и эколо­ги­чес­кой

безо­пас­ности

воздуш­но­­­го транспорта»

(проект, 2003 г.)


«Методическое руководство по организации деятель­но­сти авиапредприятий  и организаций ГА в области охра­ны окружающей среды»

(2003 г.),

для реализации нормативного докуме­­нта

«Требования  по  обеспечению эколо­гической безопасности при взаи­мо­дей­ствии объектов ГА с окружающей средой»  (2002 г.)


ФАП

«Ведомст­вен­ный эколо­ги­ческий

конт­роль

в граж­дан­ской авиации»

(проект, 2004 г.)


Рис. 1.  Общая структура работы

анализ которой показал, что передвижные транспортные средства граж­дан­ской авиации загрязняют атмосферу только на 1 % от соответствующих выбросов источников всех видов транспорта страны.

Все стационарные источники авиапредприятий ГА химически загрязняют атмо­сфе­ру  на 4 % от суммарного показателя транспортного  комплекса  при

яв­ном лидировании таких отраслей, как «дорожный комплекс» и «железно­до­рож­ный промышленный». На газоочистку поступает только ~ 15 %  выбросов ста­цио­нар­ных источников ГА. Доля ГА в объёме сточных вод и их загряз­нён­ности нефтепродуктами составляет 5 %, при этом очень мала оснащённость авиа­предприятий ГА системами очистки сточных вод – на уровне всего 18 %. Твёрдые отходы воздушного транспорта составляют около 2 % от общей массы, образующейся в транспортном комплексе.

Относительно нова кон­цеп­­ция учёта всех видов воздей­ст­вия на ОС в пол­но­м ресурсном цикле сущест­во­ва­ния продукции, под которым подразу­ме­ва­ет­ся сумма взаимосвязанных стадий от разработки при­род­ных ресурсов до утили­за­ции всех образующихся отходов – "концепция «ре­сур­сного цик­ла» про­дук­ции", или, по терминологии международных экологических стандартов ИСО серии 14 000, – концепция «жизненного цикла» продукции (услуги). В "Экологи­чес­кой доктрине Российской Фе­де­­ра­ции" (2002) сформулирована задача "введения ответст­вен­но­сти про­из­­во­­ди­те­ля за произве­ден­ный продукт в течение всего цикла его сущест­во­ва­ния от получе­ния сырья и производства до утилизации". Поэтому в диссертации автором проанализировано существующее поло­же­ние и выявлено, что помимо воздействия выбро­сов отработавших газов авиа­ционных двигателей и шу­­­ма, создаваемого воздушными судами, сущест­ву­ет ещё ряд значительных эколо­ги­чес­ких фак­то­­ров, ибо гражданская авиация пред­став­ляет собой сложную технико-эконо­ми­чес­кую систему, объеди­няю­щую не только сфе­ры собствен­ной деятель­но­сти, но и другие области хозяйст­во­ва­ния чело­ве­ка. Всё это увеличивает негативное воздействие на ОС при выпол­нении необхо­ди­­мой обществу авиатранспортной работы.

В сфере количественного контроля техногенных воздействий результатов произ­водственных процессов на окружающую среду известны три основные груп­пы методик.

1. Методики, в основе которых лежит выделение укрупненных показа­те­лей, требую­щих впоследствии экспертной оценки.

2. Методики  расчёта "экоиндикаторов".

3. Методики, ориентированные на расчёт экономического ущерба, при­чи­нён­ного ок­ру­жающей среде деятельностью человека.

Эти методики оценки, несмотря на относительную простоту применения, не учи­ты­ва­ют ряд сущест­вен­ных фак­торов, а именно: миграцию загрязняющих ве­ществ в био­сфе­ре, их на­ко­пление в организмах, образование вторичных загряз­нений и т. д.

В диссертации показано, что современная сис­те­ма производственно-хозяй­ст­венного нормирования допустимого воздействия на ОС, ориен­ти­ро­ван­ная на са­нитарно-гигиенические нормативы предельно-допустимых концентраций (ПДК), имеет недостатки. Существующая система служит базой для сов­ре­мен­ной приро­до­ох­ран­ной деятельности всех отраслей экономики, но не ориен­тиро­вана на учёт геохи­ми­чес­ких и геофизических экологических особен­но­­стей конкретной местности, окру­жаю­­щей контролируемый техногенный объект.

Природоохранная деятельность эксплуатационных предприятий ГА фор­­ми­­ровалась и совершенст­во­ва­лась в соответствии с развитием отечест­вен­но­го экологического законо­да­тельства. В частности, с принятием Федерального закона от 10.01.02 № 7-ФЗ «Об охране окружающей среды» значительно изме­ни­лось понимание роли мониторинга состояния окружающей среды. Так, если ранее мониторинг (наблюдение) за процессами, происходя­щи­ми в окру­жаю­щей природной среде, организовывался просто для обеспечения заинте­ре­со­ванных организаций и на­се­ления информацией об этих изменениях, то, в соответствии со статьёй 63 нового закона, информацию, полученную при осуществлении госэкомониторинга, органы государственной власти должны исполь­зовать для принятия соот­вет­ст­вую­щих решений и разработки мероприя­тий по охране ОС.

Система экомониторинга позволяет полу­чить комплексную оценку не толь­ко всех особенностей воздействия различных химических веществ, но и воздей­ст­вия физических факторов – авиационного шума, электромагнитных излуче­ний, радиации и прочего антропогенного воздействия на природные системы, что важно для контроля процесса выполнения авиа­транс­порт­ной работы во всём ресурсном цикле.

В заключение первого раздела диссертации сформулирована научная про­бле­ма, которую предстояло решить, а именно: разработать и обосновать орга­ни­­за­ци­он­ную структуру системы эко­ло­­ги­ческой безопасности узлов авиа­транс­портных предприятий и принци­пы её реализации на основе современных дости­жений науки и техники.

Второй раздел диссертации посвящён разработке теоретических основ контроля экологической безопасности в гражданской авиации (ГА). Прежде всего в рабо­те выявлены особенности формирования геотехнических систем вокруг узлов авиатранс­порт­ных предприятий.

В существующих условиях хозяйствования практически любой аэропорт, отстоящий от обслуживаемого им крупного промышленного центра или города, фактически представляет собой конгломерат из нескольких авиапредприятий ГА с инфраструктурой организаций, связанных с ними ресурсным циклом про­цес­са выполнения авиатранспортной работы. Это аэро­вок­зал, авиа­­ци­он­но­­-техническая база (АТБ), топливозаправочная компа­ния, АТБ крупных авиа­ком­­паний, ремонт­ные организации вплоть до авиаремонтных заво­дов, а также  это гостиничный комплекс, охра­ня­емые и неорга­ни­зо­ван­ные стоянки при­бы­ваю­ще­го авто­транс­пор­та, магазины.

В работе показано, что всё перечисленное об­разует харак­тер­ный для граж­дан­ской авиации узел авиа­транс­порт­ных предприятий (УАТП), хотя многие орга­низации принадлежат к различным отраслям экономики.

Авиапредприятия и организации узла самостоятельны и финансово неза­ви­си­мы, тем не менее они взаимосвязано нацелены на выполнение единой авиа­транс­портной ра­бо­ты. При формировании экологической ситуации в регионе УАТП играет роль кон­цент­ри­ро­ван­ного источника антропогенного воздействия на окружающую среду (ОС). Вокруг общей границы авиапредприятий и организаций узла существует санитар­но-защит­ная зона и более широкая "зона влияния", в пределы которых попадают как естест­венные, так и антропогенно изменённые экологические системы, а зачастую (с нару­ше­­нием действующих санитарных правил) и жилые дома.

Разделить между отдельными субъектами хозяйствования ответствен­ность за негативное воздействие на экосистемы, приведшее к их разрушению, – зада­ча сложная. В диссертации показано, что эффективно регулировать воздействие на ОС каждой организации отдельно, без учёта общности выполняемой работы и их совместного воздействия на природу, – прин­ци­пиально невозможно. Поэ­то­му для дальнейшего экологического анализа воздействия авиации на ОС обосновано применение теории фи­зико-химических систем (ФХС) и теории геотехнических систем (ГТС).

Геотехническая система, по определению, – это открытая система, в которой антропогенный (транспортный, промышленный или иной) объект обменивается массой и энергией с окружающей его средой. В ГТС процессы передачи массы, энергии и информации подчиняются тем же общим закономерностям, что и в искусственно созданных ФХС. При­род­ную подсистему в ГТС можно считать химическим реактором с распределёнными параметрами, в котором протекают процессы, направленные на уменьшение материальной и энергетической техно­ген­ной нагрузки.

В диссертации разработана классификация физико-химических и гео­техни­чес­ких систем в ГА, приведённая в табл. 1. Показано, что узлы авиа­транс­порт­ных предприятий относятся к физико-химическим системам 4-го уровня, в рабо­те они рассмотрены наиболее подробно.

Для эффективной природоохранной деятельности пред­прия­тий необхо­дим комплексный показатель экологического контроля, по ко­то­рому можно было бы количественно оценить уровень воздействия на био­сфе­ру.

В работе впервые предложено и обосновано применение нового единого комплексного показателя экологического экспресс-контроля негативного хими­чес­кого воздействия на ОС. Показатель предложено измерять в относительных единицах – единицах не­га­тивного воздействия (ЕНВ). За 1 ЕНВ принята вели­чи­на ущерба ОС, равная ущербу, наносимому 1 тонной монооксида угле­ро­да, выбро­­шенного в атмосферу.

Для описания воздействия авиатранспортной работы на среду, окружающую УАТП, в работе предлагается использовать метод материальных ба­лан­сов. Исход­ными данными при использовании предлагаемого ме­то­да служат обще­при­ня­тые статистические сведения о работе авиапредприятий и организаций.

В работе предложено комплексный показатель экологического экспресс-конт­роля воздействия ГА на ОС (I ГА ) в результате выполнения авиатранспортной работы рассчитывать как сумму негативного воздействия по видам воздей­ст­вия, а именно:

Таблица 1

Классификация физико-химических и геотехнических систем

Общие классификационные признаки

Характерные примеры в ГА

1-й иерархический уровень

Технологическое устройство – аппарат или маши­на, предназначенные для реали­за­ции одного или не­скольких параллельно протекающих физико-хими­чес­ких про­цес­сов (при одинаковых параметрах в рабочей зоне) по переработке природного материала (в том числе вторичных ресурсов) либо для произ­вод­ст­ва или преоб­ра­зо­вания (утилизации) энергии

Двигатель на углеводородном топли­ве: реактивный (для маршевого дви­га­те­ля само­лё­та); газотурбинный (для вспо­могательной силовой установки само­­лёта); внутреннего сгорания (для спецавтотранспорта)

2-й иерархический уровень

Технологическая линия – после­до­ва­­тельность взаи­мо­связанных материальными (энергетичес­ки­ми) по­то­ками ФХС 1-го уровня, предназначенная для осу­щест­вления ряда последовательных физико-хими­ческих про­цессов с целью превращения сырьевых материалов и топ­ли­ва в целевой продукт (услугу)

Транспортное средство, обеспечи­ваю­­щее перевозку людей (удовлет­во­ряю­щее потребности в перемещении само­­го человека и/или его груза): воз­душ­­ное судно; автомобиль

3-й иерархический уровень

Авиатранспортное или иное предприятие и ок­ру­жающая его среда – сово­куп­ность технологических линий, основных и вспомога­тель­ных процессов, обес­­печивающих выпуск одного или нескольких целе­вых продуктов (либо оказание услуг), с исполь­зо­ва­ни­ем дополнительных ресурсов окружающих эко­сис­­тем (атмосферы, водоёмов, территории)

Авиакомпания, аэропорт, автотранс­порт­ная организация

4-й иерархический уровень

Транспортный (промышленный) узел и окружаю­щая его среда – геотехническая ФХС, состоящая из нескольких ФХС 3-го уровня, связанных техно­ло­гией производства еди­ной продукции (услуги или предмета потребления, необ­хо­ди­мых человеку) и объединённых взаимосвязанной инфра­структурой: источники энергии, транспортная сеть, бытовые и соци­аль­но-культурные предприятия, учреждения здра­­во­охранения

Узел АТП вокруг аэродрома-аэро­пор­та с несколь­кими авиаком­па­ния­ми, топливо заправочным комплексом, авто­­­заправочными станциями, аэро­вок­за­­лом, грузовым терминалом, стоянками лич­но­го и общественного ав­то­­транс­пор­та, станцией желез­ной дороги, пред­­прия­тия­ми общест­вен­­ного питания, другими организа­ци­я­ми

5-й иерархический уровень

Территориально-производственный транспортный комплекс – геотехническая ФХС, объединяющая на определённой территории несколько ФХС 4-го уров­ня с целью полного использования комп­лекс­ного ресурс­ного потенциала региона по принципу ресурс­­ных и производственно- (транспортно-) технологических циклов для удовлетворения потребностей людей

Крупный населённый пункт, мега­по­лис, в котором потребности людей в перевозке обеспечиваются: воздуш­ны­ми судами на большие и сверх­боль­шие расстояния; поездами – на сред­ние; автомобиля­ми – на малые расстояния

I ГА =  k ,

( 1 )


где   –  количество негативного воздействия; k  –  индекс вида негативного

воздействия.

Для оценки химического воздействия в работе предложено использовать расчётные зависимости, включающие количество поступающего в ОС вещест­ва, численную характеристику его негативности относительно выброса моно­ок­си­да углерода и ряд коэф­фи­­циентов из законодательно установленных норм и правил природоохранной деятельности  отечественных организаций.

Разработанный метод оценки, опирающийся на предложенный комплексный показатель, учитывает особенности негативного химического воз­­действия загряз­­­нений на экосистемы в зависимости от индивидуальных свойств загряз­няющих веществ (отходов), а также от особенностей эколо­ги­чес­кой ситуации, состоя­ния и значимости разных экономических районов, бассейнов рек и тер­ри­то­­рий РФ, характеристики плотности населения, фонового загрязнения и природоохранного статуса территории в местах, где происходит соответст­вую­щее загрязнение.

Для теоретического обоснования принципов управления деятельностью УАТП по данным контроля состояния природ­ных экологических систем в геотех­ни­чес­­кой системе соответствующего узла АТП в диссертации разработана мате­ма­­ти­ческая модель системы обеспечения эколо­ги­чес­кой безопасности. В ней сумма средних финансовых затрат Sсум(t) на обеспечение экологической безо­пас­­ности контролируемой экосистемы имеет вид

Sсум ( t ) = w Rкр( t ) + v Rпр( t ) + u Rзащ( t ) ,                 ( 2 )

где Rкр( t ) и Rпр( t ) – интенсивность (количество за единицу времени) соответственно ката-

строфических и предупредительных восстановлений экосистемы в момент времени t;

  Rзащ( t ) –  интенсивность защитных процедур, уменьшающих воздействие на экосистемы,  в

  момент времени t;

w, v, u - средние затраты на одно критическое (аварийное), на одно предупреди­тельное вос-

­ становление свойств экосистемы и на одну защитную процедуру соответственно.

В случае отсутствия защитных систем регулирования  ( nзащ (t) = 0 ) интен­сив­ность катастрофических "регулировок" может быть представлена в виде

        ,         ( 3 )

где  , ,   – весовые коэффициенты;

Gм i ( t ) – расход i-го вещества, посту­пающего в экосистему без очистки в момент времени t ;

Gэн j ( t ) – мощность потока энергии j-го вида, посту­пающе­й в экосистему без её поглоще-

ния (ослабления) системами регулирования в момент времени t ;

Gбио l ( t ) – расход организмов l-го вида, интродуцированных в экосистему воздуш­ными

судами с экипажем, грузами и пассажирами без их обезвреживания санитарно-эпидемио-

­ ло­ги­чес­ки­ми устройствами регулирования в момент времени t ;

Кмi , Кэнj , Кбиоl –  хозяйственная  (или  биологическая)  ёмкость экосистемы для

посту­пления в неё i-го вещества, энергии j-го вида или случайного интродуцирова-

ния не распространённых в ней особей l-го вида живого соответственно.

В результате постановки и исследования вариационной задачи в работе по­ка­­зано, что только введение защитных сооружений позволяет миними­зи­ро­вать средние за­тра­ты по обеспечению экологической безопасности. Ранее считалось, что строи­тель­ство очистных сооружений всегда только удорожает систему, но, как следует из выпол­нен­ного анализа, именно наличие очистных сооружений даёт возмож­ность мини­­мизи­ро­вать затраты в целом.

В третьем разделе диссертации решаются задачи повышения экологи­чес­кой безо­пас­но­сти в гражданской авиации (ГА) путём специально организо­ван­­ного контроля и регу­ли­­ро­­ва­ния воз­дей­ствия на экологические системы, а именно за счёт оптималь­но­го (по финансовым затратам) упреж­даю­щего управ­ления состоянием систем, обеспечивающего мини­маль­ные средние эксплуа­та­ци­онные затраты в процессе управления и высокое качество эколо­ги­чес­ки безопасного функционирования этих систем. Получен­ные результаты позволили автору выявить особен­но­сти управ­ления состоя­ни­ем эколо­ги­чес­ких систем, окружающих узел авиа­транс­портных предприятий с инфра­струк­ту­рой.

Предложенный алгоритм основы­ва­ется на специально организованном мо­де­лировании и количественных изме­ре­ниях зависимых и изме­няю­щих­ся слу­чай­ным образом экологических пара­метров. В теории и практике природо­охран­ной деятель­но­сти для этих пара­мет­ров установлены допустимые (крити­чес­кие­) пре­де­лы изменения.

Критерии оптимизации при упреждении аварийных экологических ситуа­ций включают в себя, во-первых, потери (штрафы) вследствие выхода контро­ли­руе­мых экологических параметров за установленные критические границы, а во-вторых, затраты на измерение этих параметров и на упреждающие «регу­ли­ровки» экосистемы. В работе под "регулировкой" понимается восстановление утраченных при­род­ных свойств экосистемы, то есть восполнение её хозяйст­вен­ной (биоло­ги­чес­кой) ёмкости. После "регулировок" экосистема ведёт себя как исходная и пригодна для дальнейшего использования в прежнем качестве.

Предложенный в диссертации многомерный алгоритм оптимального упреж­­дения аварийных экологических ситуаций принципиально не опирается на аналитические решения. На основе этого алгоритма проведён численный экс­пе­римент, основанный на исполь­зо­ва­нии имеющихся результатов много­лет­них (более 15 лет) регулярных измерений нескольких экологических параметров (показателей) состояния экологической системы – искусственно созданного водоёма (пруда-охладителя) системы оборотного водоохлаждения тепло­энерге­ти­ческого узла химического комбината. В водоёме происходит охлаждение воды, исполь­зу­е­мой для отвода тепла от узлов опоры и корпусов турбин. Эколо­ги­чес­кими параметрами являлись показатели прозрачности, кислотности, содер­жа­ния же­ле­за, общей жёсткости, биологического потребления кислорода.

В работе сначала рассмотрен случай управления состоянием эколо­ги­чес­кой системы при наличии информации об одном монотонно меняющемся обоб­щён­ном экологическом параметре, или, что то же самое, о комплексном параметре экспресс-контроля (рис. 2).

S (t n) .

 






L


















хn


L – S (t n-1)





































х2

















х1













t n  =  t . n



t

t



t








0







t1

t2

  … … … 

t n-1

t n

t z









Рис. 2.  Иллюстрация принятия оптимального управляющего решения по результатам контроля комплексного параметра состояния экологической системы

Функция удельных потерь при деградации экосистемы имеет вид

y (tn) =

(4 )

где  tZ – случайный момент выхода экологического параметра S ( t n ) за уровень L;

  С –  средние потери на профилактическое восста­новление экологической системы;

А – "штраф" за выход параметров системы выше уровня L.

В данном случае задача заключалась в отыскании такого правила "регулиро­вок" R*, при котором обеспечивается 

Правило R* имеет вид R* = min (t*n–1, tz), где t*n–1 определяется из следующего стохастического неравенства:

1 – Р { Хn  <  L  – S (t n-1) } .

( 5 )

Кривая  оптимального  упреждающего  допуска


S (t n–1) L – F – 1 ( 1 – )  =   ( tn ) .

( 6 )

В диссертации также рассмотрен случай управления состоянием экосистемы при наблюдении за набором её меняющихся экологических парамет­ров и предло­же­на модель оптимального векторного управления состоянием экосистемы, суть которого сводится к следующему.

Пусть состояние некоторой экосистемы в момент времени t 0 описы­ва­ет­ся зна­­че­­­ния­ми  r  определяющих экологических параметров, образующих случайный вектор

Х  ( t )  = ( х1 (t), …, х r (t) ),

( 7 )

а случайная функция хi(t) описывает изменение с течением времени значения  i-го параметра, i = 1, …, r; векторная случайная функция Х(t) описывает изменение с течением времени состояния экологической системы в целом.

В начальный момент времени t = 0 система "отрегулирована" таким образом, что значения х1(0), …, хr(0) равны заданным значениям u01, …, u0r соответственно. С течением времени имеется тенденция отклонения парамет­ров от установленных значений, причём по каждому из определяющих эколо­ги­ческих пара­мет­ров может проявляться тенденция увеличения значения пара­мет­ра с уве­личением времени, прошед­ше­го с момента "регулировки". Кроме того, для каждого параметра известен критический уровень, при достижении и превы­ше­нии которого система "штрафуется" и подлежит срочному восста­нов­ле­нию ("регулировке").

Пусть uкрi (uкрi > u0i) – критический уровень для i-го параметра, i = 1, …, r. Тогда, если в некоторый момент времени t = t0 > 0 хотя бы одно из значений х1(t0), …, хr(t0) превышает соответствующий критический уровень или равно ему, так что выполняется соотношение

то экосистема подвергается срочному "регулированию", в результате которого значения всех r определяющих экологических параметров возвращаются к исход­ным установленным значениям u01, …, u0r . Каждое такое "регулиро­ва­ние" име­ет стоимость, равную а > 0. Эта стоимость складывается из "штрафа" за превы­ше­ние хотя бы одним из экологических параметров критического уровня и стоимости самого регулирования.

Для предупреждения попадания системы в критическое состояние в диссер­та­ции предло­жено проводить предупредительные "регулировки" экосистемы, осу­щест­вляемые при вы­ходе отдельных экологических параметров за соот­вет­ст­вующие предупре­ди­тель­­ные уровни. Пусть i-му параметру сопоставляется предупредительный уро­вень  uпрi  (u0i < uпрi < uкрi ), i = 1, …, r .

Если в некоторый момент времени t0 > 0 хотя бы одно из значений х1(t0), …, хr(t0) превышает соответствующий предупредительный уровень или равно ему так, что выполняется соотношение

( 9 )

но не выполняется соотношение ( 8 ), то систему предложено подвергать предупреди­тельному "регулированию", которое (так же как и срочное "регули­ро­вание") возвращает зна­че­ния всех r определяющих экологических пара­мет­ров к уста­нов­лен­ным значениям u01, …, u0r . Предупреди­тельное "регули­ро­ва­ние" требует сущест­венно меньших затрат b > 0, причём b < а.

Каждое измерение имеет стоимость с > 0, поэтому получаем общие зат­раты на измерения и "регулировки" экосистемы при наблюдении к моменту времени t :

Ссум ( t ) = а nкр( t ) + b nпр( t ) + с nизм( t ) ,

  ( 10 )

где  nкр(t), nпр(t) и nизм(t) – количество срочных, предупре­ди­тельных "регу­ли­ро­вок" экосистемы и про­изве­дённых измерений к моменту времени  t  соответственно.

В этом случае задача состоит в отыскании такого набора значений h, uпр1, …, uпрr , при котором минимизируются средние удельные издержки, а именно:

Сср = = ,

( 11 )

где  М [С] – математическое  ожидание  затрат в период "регенерации" (интерва­л

времени между соседними возвращениями экосистемы в исходное

состояние  – "регенерациями" экосистемы);

  М [Т]  – математическое ожидание периода "регенерации" экосистемы.

Задача минимизации решается моделированием по набору реализаций со­став­­ляю­щих вектора Х (t) методом целенаправленного перебора с исполь­зо­ва­нием свойства эргодичности исследуемого векторного процесса.

Использование разработанного алгоритма проиллюст­ри­ро­ва­но схе­мой на рис. 3. В этом случае возможно по минимуму математического ожида­ния функционала качества определить упреждающие допуски для контро­ли­ру­емых экологических параметров, моменты измерения (шаг наблюдения) и моменты начала измерения каждого параметра.

Монито­рин­г объекта при­ро­ды: динами­чес­кие дан­­ные по  выбран­ным экологическим  па­­ра­­мет­рам

Многомерный алгоритм по­­ис­ка оптимальных  уп­реж­­­дений, момента нача­ла и шага наблюдений (продемонстри­рован на  при­­­­­­ме­ре реальных дан­ных)

Реализация оптималь­ных ре­шений по уп­реж­­дению аварийных си­ту­а­ций на реальном объ­ек­те в авто­ма­ти­ческом режиме

Рис. 3. Последовательность выбора параметров наблюдения за состоянием экологических систем и оптимальных упреждающих управлений

Выбор природных объек­тов мони­то­ринга в ГТС УАТП: определение объё­ма и точ­ности измерения экологических  пара­мет­ров

Назначение набора  упре­ж­­да­ю­­щих допусков  воз­дей­­­ствия УАТП на окружающую среду


Уточняе­мые

упре­ж­дающие допуски в функции времени и объёма статисти­че­ских данных

Сбор нормированной ста­­тистики об изме­не­нии экологических параметров окружающей среды  в процессе деятельности УАТП


Функционирование УАТП с эвристичес­кими упреж­даю­­щими допус­ка­ми

Вычисление квазиопти­маль­ных значений упреж­даю­щих допусков воздействия на окружающую среду

Ввод уточнённых квази­­оптимальных упреждающих допусков


Рис. 4. Схема  выбора  оптимальных  упреждающих управляющих действий  по  обеспечению высокой экологической безопасности деятельности узлов авиатранспортных предприятий: ГТС – геотехническая система; УАТП – узел авиатранспортных предприятий

Адаптивная схема поиска и реализации оптимального (по сумме средних финансовых затрат) решения представле­на на рис. 4.

По мере сбора и накопления информации об экологических параметрах наблю­де­ния и управления по статистически идентичным объектам (которыми в целом и являются ГТС узлов авиатранспортных предприятий, расположенных в одной климатической зоне) расчётным путём могут уточ­няться значения парамет­­ров управления (управляющих допусков, момента начала и шага наблю­де­ний). Предложенная в работе реализация решения задачи в авто­мати­ческом режи­ме управления показана в виде блок-схемы на рис. 5.


ПРИРОД-НЫЙ Объект



Координирующая деятельность службы экологического управления ГА

и регионального органа Минприроды



Датчики-преоб­ра­зо­ва­тели измеряемой информации



ЭВМ экологической службы УАТП

Алгоритм оптимального управления







Отрегули­рованное воздействие УАТП

Выдача упреждающих управлений

Система экологического

управления УАТП


Расчёт квот и передача на предприятия  (и  их локаль­ные средства регулирования экологической безопасности) откорректиро­ванных заданий



Рис.  5. Автоматизированное  упреждающее  управление  состоянием  природного  объекта

В четвёртом разделе диссертации приведены оригинальные результаты разработки и исследования принципиально новых локальных технических средств регулиро­ва­ния экологически значимых результатов произ­водственных процес­сов выполнения авиатранспортной работы на базе кон­такт­ных массо­об­мен­ных устройств для локальных очистных сооружений.

Поскольку ограничение объёмов перевозок может входить в компе­тен­­цию эколо­ги­чес­кой службы авиатранспортных предприятий толь­ко в чрезвы­чай­ных эколо­ги­чес­ких ситуациях, то очистка отходящих техно­ло­гических пото­ков от загрязняющих веществ является един­ст­венным реаль­но возможным путём регу­ли­ро­вания экологически значимых результатов производственных процессов. Из всех видов образую­щих­ся отходов наиболее трудно произвести очистку газов, которые нельзя собрать и перевезти в другой регион.

В работе на основании проведённых исследований показано, какие конст­­­рукции контактных массо­об­мен­ных устройств следует использовать для очист­ки выбросов в аппаратах, встраиваемых в венти­ля­ционные системы ста­ци­о­нар­ных источников загрязнения атмосферы авиапредприятий для локаль­но­го регу­ли­рования экологически значимых результатов производственных про­цес­сов.

Основными требованиями к конструкции локальных средств регули­ро­ва­ния являются:

1. Работоспособность при больших скоростях газа – для компактности, встраиваемости в существующие системы вентиляции без увеличения произ­вод­ственных площадей, а также для меньшей материалоёмкости.

2. Малое гидравлическое сопротивление – для снижения затрат энергии.

3. Допустимость низкой плотности орошения – для повышения кон­цен­тра­ции уловленных загрязняющих веществ в жидкости и снижения затрат энергии на перекачку жидкости.

4. Возможность достоверного масштабного перехода от лабора­тор­ных моде­лей к реальным размерам аппаратов без снижения эффективности улавливания загрязняющих веществ.

В работе показано, что перечисленным требованиям в наибольшей степени отвечают контактные массообменные устройства с плёночной зоной контакта фаз, один из вариантов конструкции которого приведён на рис. 6.

Сравнение по обобщённому показателю техноэкономической эффек­тив­­­ности контактных массообменных устройств, включающему такие показатели, как эффек­тивность массообмена (очист­­ки), гидравлические затраты на процесс, а также экономические затраты на изготовление и эксплуатацию, выполненное автором для ряда широко рас­прост­­ра­нён­ных конструкций, показывает (рис. 7), что плёночные устройства обладают наи­большей эффективностью и предпочтительным диапазоном равномерной рабо­ты (на рис. 7 границы равномерной работы "тарелок" отмечены кружками).

Однако рабочие скорости газа в поперечном сечении названных конст­рук­ций, достигающие 2,5 м/с, недо­статочны для решения поставленной задачи создания "встраиваемых" локальных средств регулирования. Значительного повышения допустимых скоростей газа в сечении аппарата (до 7 м/с) и, таким образом, уменьшения габаритных размеров удалось достичь путём разработки предложенного автором диссертации нового способа организации потоков в массообменном аппарате.

Рис. 6. Схема  одноэлементного плёночного контактного устройства тарельчатого типа, снабжённого жалюзи, рекомендуемого в качестве рабочей зоны локальных средств регулирования экологически значимых результатов производственных процессов

В соответствии с новым способом при противоточном контактировании по­то­ков газа (пара) и жидкости (зернистого материала) поток газа делят на равные части, каждая из которых поочерёдно взаимодействует с потоком жидкости, после чего части потока газа объединяют в общий поток. Оригинальный способ послужил основой для создания автором диссертации серии новых контактных массообменных конструкций тарельчатого типа, и, прежде всего, плёночной "тарелки" с делением потока газа (ПТДП). Новый спо­соб и реализующие его конструкции защищены авторскими свидетельст­вами.

В диссертации по результатам проведённых автором экспериментальных исследо­ва­ний получены зависимости, необходимые для расчёта основных рабочих характеристик ПТДП.

Гидравлическое сопротивление Рс (Па) сухой ПТДП потоку газа в аппа­ра­те определяют по эмпирической формуле

.  ·,  ( 12 )

где  – F-фактор, кг0,5 / (м0,5 с); wГ  – скорость газа в сечении аппа-

  рата, м/с; g – ускорение свободного падения,  м/с 2; Г  – плотность газа, кг /м 3.

Критические скорости потока газа, при которых происходит смена гидрав­ли­ческих режимов работы ПТДП, зависят от нагрузки по жидкости и размера кольцевых устройств для распределения жидкости по сечению аппарата (пере­лив­ных патрубков).

Рис. 7. Зависимость показа­те­ля техноэкономической эффек­тив­но­сти от скорости воздуха (газа) в сечении аппарата для различ­ных видов "тарелок": 1 – колпачковая; 2 – дырчатая;  3 – решетчатая;  4 – ситчатая; 5 – с двумя зонами контакта фаз; 6 – обычная плёночная; 7 – плёночная, имеющая жалюзи

Экспе­ри­ментально получены зависимости для определения этих скоростей газа через величину F-фактора:

  ( 13 )

( 14 )

( 15 )

где  hЩ  – высота кольцевой щели центрального плёночного распределителя жид-

кости (переливного патрубка), мм; Lуд П – удельная нагрузка по жидкости

на единицу длины кольцевой щели распределителя, м3/ м .ч .

Важной характеристикой работы плёночных "тарелок" является РЖ – сопро­­тив­ле­ние, оказываемое плёнкой и каплями жидкости газовому потоку. В процессе экспери­мен­тов подтверждено, что сопротивление ПТДП зависит от тех же пара­­­мет­ров, что и для обычных плёночных "тарелок", а именно: от скорости газа, нагруз­ки по жидкости и высоты кольцевой щели. Получено, что РЖ  плёночных "тарелок" с делением потока газа рассчиты­ва­ется по зависимостям:

для плёночного режима

         ( 16 )

для переходного плёночного режима

        ( 17 )

для переходного капельного режима

        ( 18 )

для капельного режима

  ( 19 )

Зависимость для расчёта нижней границы диапазона устойчивой работы по жид­кости для ПТДП, включая влияние диаметра переливного патрубка, следую­щая:

                ( 20 )

При  расчётах по зависимостям ( 12 ) … ( 20 ) ошибка не превышает ±10 %.

В диссертации приведены также экспериментально полученные автором зависимости для расчё­та массообменных характеристик работы ПТДП.

Из полученных в работе данных следует, что ПТДП рабо­­­тоспособны при больших скоростях газа, чем плёночные (в 2 раза) и ситчатые (в 2,5 раза) "тарелки", и имеют меньшее гидравлическое сопро­тив­ле­ние, чем ситчатые "тарелки", при меньшей матери­ало­ем­кости. Аппарат, в случае применения ПТДП, имеет рабо­чий объём в 4,4 раза меньше, чем при традиционных плёночных тарельчатых устройствах.

Предложенная, исследованная в диссертации и запатентованная конст­рук­ция "тарелки" позволяет реализо­вать новый способ организации потоков в массо­­обменном аппарате и получить характерные для него преи­му­щества: возможность работы при значительно повышенных ско­­ростях потока газа  (до скорости, соответствующей F0 = 5,0 кг 0,5 / м 0,5с) и снижение границы диа­пазона устойчивой работы "тарелки" по жидкости (до 1,2 м 3 / м 2 ч).

"Тарелка" обладает малой материалоёмкостью, проста и не имеет узлов, легко забиваемых частицами уловленной пыли или возможным осадком. В диапазоне скоростей 3 … 5 м/с "тарелка" обладает существенно меньшим гидравлическим сопро­тив­ле­нием «теоретической тарелки» по сравнению со всеми известными кон­такт­­ны­ми массообменными устройствами. Резуль­та­т­ы исследований ПТДП, выполненных в диссертации, позволили  исполь­­зо­вать кон­­такт­ные массообменные устройства тарельчатого типа с деле­нием по­то­ков при создании компактных аппаратов, встраиваемых в системы вен­ти­­ля­ции для регу­лирования экологически значимых результатов произ­вод­ст­венных процес­сов.

Исследования и анализ работы массообменных устройств тарельчатого типа с плёночной зоной контакта фаз и с делением потоков позволили разработать в диссертации методику их расчёта.

На новый способ и новую конструкцию плёночной тарелки с делением газового потока на две части, имеющую характерное для плёночных тарелок низкое гидравлическое сопротивление, получены автор­ские свидетельства и 9 патентов в Великобритании, Франции, Германии и Японии. Новый способ организации потоков реализован в целом ряде других устройств тарельчатого типа, на конструкцию которых получено ещё 7 авторских свидетельств.

В пятом разделе приведены полученные в диссертации результаты раз­ра­бот­ки концепции эколо­ги­ческой безопасности выполнения авиатранспортной работы в граждан­ской авиации (ГА). Предла­га­е­мая в соответствии с получен­ны­ми в работе результатами и сделанными выво­дами схема организации приро­до­ох­ран­­ной деятельности в отрасли приведена на рис. 8, а структура отраслевой системы экологической безопасности ГА – на рис. 9.

Важнейшими составляющими разработанной системы экологического управ­ле­ния авиа­предприятий и организаций ГА являются:

- проведение производственного экологического контроля;

- осуществление мониторинга состояния окружающей среды;

- обеспечение строительства и эксплуатации локальных систем регули­ро­ва­ния воздействия на окружающую среду (ОС), в качестве которых выступают очистные сооружения;

- проведение предупредительного регулирования воздействия узлов авиа­транс­портных предприятий на ок­ру­­жающую среду по результатам контроля состояния экосистем (экомониторинга);

- переход на экологически более совершенные оборудование и техно­ло­гии (новые воздушные суда и новые авиадвигатели).

Деятельность отраслевых экологических служб по обеспечению экологи­чес­кой безопасности, как показано в работе, ос­но­­вывается на результатах мони­то­рин­га природных и природно-антр­о­по­ген­ных объектов, входящих в геотех­ни­чес­кие системы узлов авиатранспортных предприятий.

Предложенная система экомониторинга позволяет полу­чить комплексную оцен­ку не толь­ко всех особенностей воздействия различных химических веществ, но и воз­дей­ст­вия физических факторов – авиационного шума, электро­маг­нит­ных излу­че­ний, радиации, а также иных видов антропогенного воздействия узлов авиа­транс­­порт­ных предприятий на окружающие экосистемы.

Одной из важнейших характеристик отечественной отраслевой сети управ­ле­ния системой экологической безопасности в ГА бу­дет являться гетероген­ность, т. е. способность обеспечивать об­мен инфор­ма­цией в сети компьютеров, имею­щих раз­личную комму­ни­ка­ци­он­ную и аппаратную конфи­гу­рацию, а также различ­ное программное обеспечение. Кроме того,  на  скорость  передачи

информации будет влиять выбор марш­ру­та от отправителя к получателю, что, как известно, является «узким» местом в современных отечественных сетях из-за их малой скорости передачи инфор­ма­ции и низкого качества. Для достиже­ния пункта назначения пере­да­ваемой информации может потребоваться прео­до­леть несколько транзитных участков между маршрутизаторами.

Б  И  О  С  Ф  Е  Р  А

Б

У з е л А Т П  с инфраструктурой






Б















И


Эксплуатация ВС (лётная и

техническая)



Деятельность по обеспечению экологической безопасности

каждого авиапредприя­тия и организаций инфраструктуры


И






О


Эксплуатация ТО и Р зданий, сооружений, оборудования







О










Топливо- и энер­го­обеспечение















С


Автомоб. перевозки







С










Жизнеобеспече-ние людей; ути-лизация отходов



Деятельность по обеспечению экологической безопасности узла АТП (выполняемая коор­динационным экоцентром)








Ф








Ф











Обеспечение  экологической безопасности ГА  РФ



Е

Иные отрасли: обра­зование, культура





Е






Смежные отрасли экономики РФ: Роспром (в т.ч. авиац. пром-сть),  топливно-энергетические отрасли



Р






Р






А


Минприроды РФ


А



Рис. 8. Схема организации системы обеспечения экологической безопасности  ГА:

АТП – авиационно-транспортное предприятие;  ВС – воздушное судно;

ОС – окружающая среда; ТО и Р – техническое обслуживание и ремонт

Узел авиатранспортных предприятий

(АТП) с инфраструктурой


Датчики - анализаторы




Отдел 1

А  Т  П


  . . . 

. . .




Центральный сервер







Цех 2




Коммутатор









  Подраз-деление N

Маршрутизатор




 

Т е р р и т о р и а л ь н а я с е т ь





В ы с о к о с к о р о с т н а я с е т ь





М е ж д у н а р о д н а я  с е т ь





























Рис. 9. Структура отраслевой сети управления системой обеспечения экологической

безопасности гражданской авиации

В диссертации предложено координацию деятельности экологических служб отдельных пред­при­я­тий и ор­га­низаций, а также распределение квот на до­пус­ти­мое воздействие на ОС гео­тех­ни­чес­кой системы узла поручить его коорди­на­ци­онному эколо­ги­чес­кому центру, который будет выполнять расчё­ты по алго­ритму векторного управ­ле­ния с упреждением неблагоприятных экологи­чес­ких ситуаций.

Федеральный орган исполнительной власти, ответственный в сфере ГА, будет проводить ведомственный экологический контроль, распределять между­на­­род­ные и межотраслевые квоты на допустимое загрязнение ОС, коор­ди­ни­ровать деятельность основных узлов авиатранспортных предприятий, обеспечи­вать над­зор и конт­роль­ за соответствием поставляемой авиатехники дейст­ву­ю­щим эко­ло­ги­ческим тре­бо­ваниям и нормам, решать вопросы экологической сер­ти­­фи­ка­ции. Он же от имени отрасли взаимодействует с Минприроды РФ, орга­на­ми государст­вен­ного экологического контроля, смежными отраслями экономики страны, меж­ду­народными организациями, представляет в уста­нов­лен­ном по­ряд­­ке сведения государственной статистической отчётности гражданской авиации.

В работе показано, что очистные сооружения, используемые в качестве ло­кальных средств регу­ли­­рования экологической безопасности, являются управ­ляемыми тех­ни­ческими комплексами длительного применения. Ряд заменя­е­мых или пол­но­с­тью восстанав­ли­вае­мых эле­мен­тов таких сооружений (фильт­ры, фильтрующая загрузка, адсорбент, ионообменные смолы и т. п.) имеют возрастающую во вре­ме­ни функцию интенсивностей отказов  (t),  ` (t) > 0. Задача определения оптимальных интер­валов преду­пре­ди­тельных замен быстро­изнашивающихся элементов (узлов, агрегатов) локальных средств регу­ли­ро­ва­ния воздействия на окружающую среду (например, локальных очистных соору­же­ний) в диссер­та­ции решена методами вариационного исчисления по критерию максимальной готов­но­сти к работе. Этапы решения задачи следующие.

Этап  1. Введение функционала готовности . ( 21 )

Этап 2.  Нахождение класса функций распределения G (t), в котором необ­ходимо искать экстремум введённого функционала готовности. Обозначим  его через G 0.

Этап 3. Доказательство того, что класс G 0 является вырожденным клас­сом функций распределения G (t) с единичным скачком.

Этап 4. Определение класса функции F(t), в котором будет производиться поиск оптимального интервала предупредительной замены элемента. Обоз­на­чим этот класс через F 0.

Этап 5. Доказательство того, что класс F0 является классом «стареющих» распределений  с  ` ( t )  >  0,  где .

Этап 6. Нахождение        ( 22 )

путём гладкой оптимизации преобразованного функционала этапа 1 по Т з. опт в классе G 0 (рис. 10) .

Рис. 10. Вырожденный вид функции G (t) со скачком в точке Тз.опт.

Этап 7. Нахождение  экстремума  преобразованного функционала этапа 1, получение следующего интегрального уравнения:

.  ,  ( 23 )

где  T1 и T2 –  среднее  время предупредительной замены и срочной замены

элемента соответственно;

T3  –  оптимизируемое время  предупредительной  замены  быстроизнаши-

вающегося элемента.

Решая уравнение ( 23 ), получаем оптимальный интервал предупреди­тель­ной замены элемента Тз.опт., обеспечивающий максимальное значение коэффи­ци­­ента готовности. В работе показано, что необходимыми и достаточными условиями, обеспечивающими единственное решение уравнения ( 23 ), явля­ют­ся ` ( t ) > 0  и  Т2  > Т1. Эти условия в задачах замены быстроизна­шиваю­щих­ся элементов локальных технических средств регулирования воздействия на экосистемы практически всегда выполняются. 

В диссертации далее показано, что разработанные контактные массо­об­мен­ные устройства с делением по­то­ков позволяют создавать средства регули­ро­вания производ­ственных процессов и их экологически значимых результатов методом встраивания этих средств в вентиля­ционные системы в виде локальных очистных сооружений. Рассмотре­ны два характерных примера использования новых локаль­ных средств регули­ро­вания на авиа­пред­прия­тиях при­ме­­ни­тель­но к авиа­ре­монтным процессам ЗАО "Московский авиа­ре­монтный за­вод РОСТО". Так, для регулирования воздействия на ОС экологически значимых резуль­та­тов произ­водственных процес­сов нанесения гальванических покрытий газо­воз­душ­ную смесь (из бортовых отсосов гальвани­чес­ких ванн) перед выбросом в атмо­сферу следует очи­щать методом абсорбции в аппаратах новой конст­рук­ции.

Наибольшее количество загряз­ня­ю­щих веществ от участка окраски и эмали­то­вого отделения представляют со­бой пары органических растворителей 3-го и 4-го классов опасности. Рекуперация органических раство­ри­те­лей помимо эколо­ги­чес­кого имеет ещё и определённое экономическое значение. Для регули­ро­ва­ния воздействия на атмосферу паров органических раство­ри­те­лей методом ад­сор­­б­ции в работе обосновано использование в локальных средствах регули­ро­вания в качестве сор­бен­тов активированных углей марок АР-3 или СКТ-3.

В работе показано, что для ежегодного снижения выбросов в атмосферу и исключения последующего попадания в почву и во­до­ёмы (экологических систем района расположения завода) на 18 кг загрязняющих веществ 1-го класса опасности, на 120 кг – 2-го класса опасности и на 4000 кг – 3-го и 4-го классов опасности необходимо вентиляционную систему гальванического участ­ка и четыре системы участ­­ка окрас­ки изделий и эмалитового отделения завода осна­стить систе­ма­ми регу­лирования выбросов, каждая с тремя-четырьмя  контакт­ны­ми устрой­ст­вами, реа­ли­зующими запатентованный способ деления газового потока.

Общие  выводы  по  работе

1. Решена крупная научная проблема разработки и обоснования орга­ни­­за­ци­он­ной структуры системы эко­ло­­ги­ческой безопасности узлов авиа­транс­порт­ных предприятий и принци­пов её реализации на основе современных дости­же­ний науки и техники.

2. Выявлено, что в граж­дан­ской авиации на современном этапе её развития следует повышать экологическую безопасность выполнения авиатранспортной работы, прежде всего путём:

- воздействия на функционирование производственных систем узла авиа­транс­портных предприятий с инфраструктурой окружающих его организаций;

- контроля состояния окружающей среды узлов авиа­транс­портных пред­прия­­тий, с обязательным использованием методов биоиндикации и биотести­ро­ва­ния;

- регулирования негативного воздействия узла авиатранспортных пред­приятий на окружающую среду через систему экологического управ­ле­ния на основе данных контроля состояния экосистем.

3. Предложен единый алгоритм управления для математи­чес­кого обеспе­че­ния экологи­чес­ко­го регулирования воздействия на окружающую среду узлов авиатранспортных предприятий с инфраструктурой, связанной с ними ресурс­ным циклом выполнения авиатранспортной работы, что имеет важное значение для выполнения международных экологических требований.

4. Разработана методика предупредительного регулирования воздей­ст­вия узлов авиа­транспортных предприятий гражданской авиации на окружающую среду по результатам контроля состояния экосистем, позволяющая удешев­ить  выполнение авиа­транс­­портной работы (снизить сумму средних финансовых затрат), повысить их экологическую безопас­ность, а также выбирать:

- упреждающие допуски для каждого из контролируемых экологических параметров;

- единый шаг измеряемых наблюдений за изменением контролируемых экологических парамет­ров;

- моменты начала измерения каждого из контролируемых экологических параметров.

5. Научно обоснован выбор показателя экспресс-контроля негативного воздействия на окружающую среду экологически значимых ре­зуль­татов произ­вод­ственных процессов, учитывающего относи­тель­ную негативность воздейст­вия разнообразных веществ, и разработана методика его количественной оценки, использующая метод материальных балансов в полном ресурс­ном цикле процесса выполнения авиатранспортной работы, которая позво­ляет, в частности, осуществлять количественную экспресс-оценку приро­до­охранных мероприятий при уста­нов­лении очерёдности их финансирования и реализации.

6. Установлено, что толь­ко при применении локальных средств регулиро­ва­ния в виде систем очистки отходящих технологических потоков возможно снижать суммарные затраты на обеспечение экологи­чес­кой безопас­но­сти граж­данской авиации.

7. Созданы, экспериментально исследованы и запатентованы (9 патентов в 4 странах) новые компактные средства регули­ро­вания экологически зна­чи­мых резуль­та­тов производственных процес­­сов выпол­не­ния авиатранс­порт­ной работы на эксплуатационных предприятиях гражданской авиации.

8. Предложена методика выбора оптимального календарного интервала предупредительных замен элементов, наиболее изнашиваемых в процессе дли­тель­ной эксплуатации локальных средств регулирования (фильтров, фильт­рую­щей загрузки, адсорбента, ионо­об­мен­ных смол и т. п.).

9. Доказано, что помимо совершенствования авиатехники приоритетными (на современном этапе развития) на­прав­­ле­ния­ми повышения экологической безопас­но­сти гражданской авиации в ресурсном цикле выполнения авиатранспортной работы являются:

-  создание систем контроля состояния экосистем (экомониторинга), окру­жающих узлы авиатранспортных предприятий;

- оснащение стационарных источников загрязнения встраиваемыми локаль­­ными устройствами регулирования (очистки) отходящих потоков.

10. Полученные результаты можно использовать в природоохранной дея­тель­­но­сти других видов транспорта, авиации МЧС и экспериментальной авиа­ции, а также военно-воздушных сил в мирное время.

Публикации по теме диссертационной работы

Результаты исследований, представленные в диссер­та­ционной работе,  опубликованы в следующих основных печатных работах автора.

Статьи в ведущих научных журналах и изданиях, рекомендованных ВАК Минобразования России для публикации основных научных ре­зуль­татов диссертаций на соискание учёной степени доктора наук

1. Николайкин Н.И. Оптимизация момента смены агрегатов и элементов систем защиты окружающей среды // Безопасность в техносфере. – 2008. – № 1.

2. Николайкин Н.И. Метод определения оптимального времени предупредительной замены сменных частей экобиозащитной техники // Химическое и нефтегазовое машино­строе­ние. – 2007. – № 8.

3. Николайкин Н.И., Матягина А.М., Смирнова Ю.В. Метод эколо­ги­чес­кой оценки химического и парникового антропогенного загрязнения // Химическое и нефте­га­зовое маши­но­строение. – 2007. – № 10.

4. Николайкин Н.И., Рыбалкина А.Л. Особенности антропогенного воздействия на окружающую среду в чрезвычайных ситуациях при эксплуатации воздушных судов // Известия Самарского научного центра РАН, спец. выпуск «Безопасность. Технологии. Управление». Т. 1. – 2007.

5. Николайкин Н.И., Рыбалкина А.Л. Чрезвычайные ситуации и аварии на воздушном транспорте и их экологическая опасность // Известия Самарского научного центра РАН. Спец. выпуск «ELPIT-2007». Т. 2. – 2007.

6. Николайкин Н.И. Экологическая  оценка  полного  жиз­нен­ного цикла  деятельности  эксплуатационных авиапредприятий гражданской авиации // Научный вестник МГТУ ГА. – 2006. – № 108.

7. Николайкин Н.И., Смирнова Ю.В. Загрязнение атмосферы в резуль­та­те деятельности современного воздушного транспорта // Научный вестник МГТУ ГА. – 2006. – № 108. 

8. Николайкин Н.И. Анализ модели воздействия результатов производственных процес­сов гражданской авиации на окружающую среду // Научный вестник МГТУ ГА. – 2006. – № 100.

9. Николайкин Н.И., Смирнова Ю.В., Матягина А.М. О методе оцен­­ки эколо­ги­чес­кой  эффективности авиатехники с учётом относи­тельной нега­тив­ности ингредиентов загряз­нения // Научный вестник МГТУ ГА. – 2006. – № 100.

10. Николайкин Н.И., Барзилович Е.Ю., Николайкина Н.Е. Оптимальное управление воз­дей­ствием промышленно-транспортных узлов на окружающую среду // Химическое и нефте­га­зовое машиностроение. – 2006. – № 6.

11. Николайкин Н.И., Матягина А.М., Карпин Б.Н. Комплексная эколо­ги­чес­кая оценка деятельности авиапредприятий // Безопасность в техносфере. – 2006. – № 1.

12. Николайкин Н.И., Матягина А.М., Смирнова Ю.В. Анализ и оценка интен­сивности хи­ми­ческого заг­ряз­­нения окружаю­щей среды в Российской Федерации пре­д­приятиями гражданской авиации // Экология про­мышленного произ­вод­ст­­ва. –  2004. – № 1.

13. Николайкин Н.И., Матягина А.М., Зубков Б.В. Оценка эко­логи­чес­кой эф­фек­тив­но­с­ти деятельности гражданской ави­а­ции на основе кон­цепции жизнен­ного цикла // Экология про­мышленного производст­ва. – 2003. – № 1.

14. Матягина А.М., Николайкин Н.И., Зубков Б.В. Экологическая безо­пас­ность хозяй­ст­вен­ной деятельности гражданской авиации как важная сос­тав­ляющая безо­пас­ности России // Вестник Российской академии естественных наук. – 2003. – Т. 3. – № 2.

15. Николайкин Н.И., Матягина А.М. Жизненный цикл авиатранс­порт­ной услуги // Научный вестник МГТУ ГА. – 2003. – № 66.

16. Николайкин Н.И., Матягина А.М. Проблемы организации сис­темы уп­рав­­ления эко­ло­ги­ческой безо­пасностью ГА // Научный вестник МГТУ ГА. – 2001. – № 40.

17. Тарасова Н.П., Ягодин Г.А., Николайкин Н.И., Николайкина Н.Е. Обра­зование как фактор устойчивого развития // Экология и промышленность России. – 2000. – № 10.

18. Николайкин Н.И. Проблемы охраны окружающей среды в граждан­ской авиации // Экология про­мышленного производст­ва. –  1999. – № 3.

19. Николайкин Н.И. Аппарат для очистки отходящих технологических газов // Хими­чес­кое и нефтяное машино­строение. – 1988. – № 10.

20. Николайкин Н.И. Гидродинамика плёночной тарелки с де­ле­нием газового потока // Теоретические основы химической технологии. – 1988. – Т. XXII. – № 1.

21. Николайкин Н.И., Чехов О.С., Жаворонков Н.М., Кутепов А.М. Плёночная тарелка с делением газового потока // Теоретические основы химической технологии. – 1982. – Т. XVI. – № 6.

22. Чехов О.С., Кутепов А.М., Николайкин Н.И. Иссле­до­вание высокоэффективного многощелевого плёночного распреде­ли­те­ля-конденсатора // Теоретические основы химичес­кой технологии. – 1978. – Т. XII. –  № 4.

23. Чехов О.С., Сулейменов М.К., Николайкин Н.И. Интенсификация процесса мас­со­обмена на плёночной тарелке и оценка её эффективности // Теоретические основы химической технологии. – 1978. – Т. XII. – № 6.

24. Чехов О.С., Николайкин Н.И., Кутепов А.М. О перспективности использования кон­денсаторов смешения с многощелевым плёночным распределителем // Известия высших учебных заведений: Химия и химическая технология. – 1977. – Т. ХХ. – Вып. 7.

25. Nikolaykin N.I. Method for determining the optimum time for preventative substitution of replaceable components of ecological and biological technology // Chemical and Petroleum Engineering, Vol. 43, Nos. 7-8, 2007 (перевод издательства Springer Science+Bisiness Media, Inc. [New York, USA] статьи, приведенной выше под № 2).

26. Nikolaykin N.I., Matyagina A.M., Smirnova Yu. V. A method of  ecological estimation for man-made chemical and greenhouse gas pollution technology // Chemical and Petroleum Engineering, Vol. 43, Nos. 7-8, 2007 (перевод издательства Springer Science+Bisiness Media, Inc. [New York, USA] статьи, приведенной выше под № 3).

27. Nikolaykin N.I., Barzilovich E.Yu., Nikolaykina N.E. Optimal control of the effects from industrial transportation on the environment // Chemical and Petroleum Engineering, Vol. 42, Nos. 5-6, 2006 (перевод издательства Springer Science+Bisiness Media, Inc. [New York, USA] статьи, приведенной выше под № 10).

Книги и монографии

28. Николайкин Н.И. Управление экологической безопасностью промышленно-транс­порт­ных и энергетических узлов: Монография. – М.: МГУ инженерной экологии, 2007.

29. Барзилович Е.Ю., Лончаков Ю.В., Николайкин Н.И. Оптимальное управление сос­то­я­нием систем на основе решений, упреждающих небла­го­при­ятные ситуации: Монография. – М.: МГУ им. М.В. Ломоносова, 2006.

30. Николайкин Н.И., Николайкина Н.Е., Мелехова О.П. Экология. 2-е … 6-е изд. – М.: Дрофа, 2003 … 2008.

31. Николайкина Н.Е., Николайкин Н.И., Матягина А.М. Промышленная эко­логия. Инже­нерная защита биосферы от воздействия воздушного транс­пор­та. – М.: Академ­кни­га, 2006.

32. Николайкина Н.Е., Николайкин Н.И., Чехов О.С. Основы экологии. – М.: МГАХМ, 1994.

33. Николайкин Н.И., Николайкина Н.Е. Основы экологии. – М.: МИИ ГА, 1990.

Статьи и работы в иных журналах и изданиях

34. Николайкин Н.И., Зубков Б.В., Рыбалкина А.Л. Анализ статистики чрезвычайных ситуаций в современной гражданской авиации // Проблемы анализа риска. – 2008. – Т. 5. – № 1.

35. Николайкин Н.И., Николайкина Н.Е., Матягина А.М. Экология: Пособие по изучению дис­­­циплины и выполнению контрольных работ студентами заочного обучения. – М.: МГТУ ГА, 2008.

36. Николайкин Н.И., Барзилович Е.Ю. Методика выбора интервала предупредительных замен элементов оборудования очистных сооружений // Экологические проблемы индустри­аль­ных мегаполисов / Сб. трудов межд. научно-практической конференции. – М.: МГУИЭ, 2007.

37. Nikolaykin N.I., Rybalkina A.L. Peculiarities of emergency and accidents in air transport and it environmental danger / Proceedings of the First International Environmental Congress (Third International Scientific-Technical Conference) «Ecology and Life Protection of Industrial-Transport Complexes» ELPIT-2007. Togliatti, Russia. Vol. III.

38. Николайкин Н.И., Смирнова Ю.В., Карпин Б.Н. Промышленная эколо­гия. Расчет вы­бро­сов загрязняющих веществ двигателями гражданских воз­душ­ных судов. – М.: МГТУ ГА, 2006.

39. Смирнова Ю.В., Матягина А.М., Николайкин Н.И. Загрязнение ок­ру­жающей среды гражданской авиацией в мегаполисах // Пора пере­мен: Материалы IV сессии постоянно действующей Международной конференции «Эволюция инфосферы», проведенной РФФИ, ЮНЕСКО, РАН в 2004. – М.: МГВП КОКС, проект РФФИ № 02-06-87086, 2005. – Т. 2.

40. Николайкин Н.И. Развитие воздушного транспорта в современной России и проблемы обеспечения его экологической безопасности // Труды Межд. форума по проблемам науки, техники и образования. 6 … 10 декабря 2004. – М.: Академия наук о Земле, 2004. – Т. 2.

41. Николайкин Н.И., Матягина А.М., Смирнова Ю.В. Загрязнение биосферы предприя­ти­я­ми отечественной гражданской авиации // Труды Меж­д. форума по проблемам науки, техники и образования. 6 … 10 декабря 2004. – М.: Академия наук о Земле,  2004. – Т. 3.

42. Николайкин Н.И. Обеспечение экологической бе­зо­пас­ности аэропортов, расположенных вблизи и в черте городов и мега­по­ли­сов // Связь времен: Материалы III сессии постоянно действующей Между­на­род­ной кон­ференции «Эволюция инфосферы», проведенной РФФИ, ЮНЕСКО, РАН в 2001. – М.: МГВП КОКС, проект РФФИ № 00-06-87108, 2002. – Т. 2.

43. Николайкин Н.И. Факторы среды, экология популяций и сообществ, экологические системы / Экология. – М.: МГУИЭ, 2000.

44. Воробьев О.Г., Николайкин Н.И., Шешевилов Д.В. Экологическая оценка промыш­ленной продукции // Мониторинг, безопасность жизне­дея­тель­­но­сти. – 1997. – № 2.

45. Николайкин Н.И., Фоминых М.Б. Экологическая оценка техно­ло­ги­чес­ких процес­сов нанесения гальванических покрытий деталей авиа­ци­он­ной тех­ники в условиях авиа­ре­монт­ных предприятий ГА. – М.: МИИ ГА, 1993.

46. Николайкин Н.И., Кубринская М.Э. Охрана окружающей среды. – М.: МИИ ГА, 1991.

47. Рыбкин В.Ф., Николайкин Н.И. Диффузионная металлизация как способ повышения экологической и технической эффективности произ­вод­ства // Проблемы совер­шен­ст­вования ремонта авиационной техники. – М.: МИИ ГА, 1990.

48. Михайлов Ю.А., Николайкин Н.И., Ткачева В.Н. Адаптивное управ­ле­ние от микро­про­цессора электрофизическими параметрами слоев кремния // Электронная промышленность. – 1984. – Вып. 8.

49. Николайкин Н.И., Хусаинов К.Б., Чехов О.С. Колонная аппаратура, отвечающая тре­бо­ваниям промышленной экологии // Рацио­наль­ное использование при­род­ных ресурсов и охрана окружающей среды. – Л.: ЛПИ им. М.И. Калинина, 1977.

50. Chekhov O.S., Kutepov A.M., Nikolaykin N.I., Ribinsky A.G. On the Perspectivity of Using of Film Plates in the Modern Masstransfer Apparatus // In the Proceedings of the 3rd Conference in Applied Chemistry Unit Operations and Processes. – Veszprem, Hungary: 1977.

51. Чехов О.С., Рыбинский А.Г., Николайкин Н.И. Современная тарель­ча­тая массо­об­мен­ная аппаратура // Химическая промышленность за рубежом. – 1976. – № 6.

Патенты, авторские свидетельства на изобрете­ния и свидетельства на про­мыш­ленные образцы

52. Авторское свидетельство СССР № 486522. Способ органи­за­­ции потоков в массообменном аппа­ра­­те / О.С. Чехов, Н.М. Жаворонков, Н.И. Николайкин  (СССР). 1975.

53. Патент ГДР № 137142. Verfahren zur Bildung von Stromen in Warme- und Stof­faustauschapparaten / O.S. Chekhov, N.M. Zhavoronkov, N.I. Nikolaykin (UdSSR). 1979.

54. Патент Франции № 2427117. Procede de formation de courant dans les appareils  d' echange de masse et de chaleur / O.S. Chekhov, N.M. Zhavoronkov, N.I. Nikolaykin (USSR). 1980.

55. Патент Великобритании № 1591935. Method of forming flows in heat- and mass-exchange apparatus / O.S. Chekhov, N.M. Zhavoronkov, N.I. Nikolaykin (USSR). 1981.

56. Патент ФРГ № 2821220. Verfahren zur Erzeugung von Stromen in Vor­rich­tun­gen Zum Stoff -und Warmeaustaus­ch / O.S. Chekhov, N.M. Zhavoronkov, N.I. Nikolaykin (UdSSR). 1981.

57. Авторское свидетельство СССР № 762906. Контактное уст­рой­ство для теп­ло-массообменных аппаратов / О.С. Чехов, Н.М. Жаворонков, Н.И. Николайкин, А.М. Кутепов, Э.Ф. Шургальский (СССР). 1980.

58. Патент ГДР № 137187. Kontarteirchtung fiir Warme -und Stof­­faustaus­chkolonnen / O.S. Cecov, N.M. Zhavoronkov, N.I. Nikolaykin, A.M. Kute­pov, E.F. Shurgalsky (UdSSR). 1979.

59. Патент Франции № 2437856. Dispositif de contact pour appareils echangeurs de cha­leur et de masse / O.S. Cekhov, N.M. Zhavoronkov, N.I. Nikolaykin, A.M. Kute­pov, E.F. Shurgalsky (USSR). 1980.

60. Патент Великобритании № 2024036. Contact Device for heat-and mass-transfer appa­ratus / O.S. Cekhov, N.M. Zhavoronkov, N.I. Nikolaykin, A.M. Kute­pov, E.F. Shurgalsky (USSR). 1982.

61. Патент ФРГ № 2828389. Kontarteirchtung fiir Warme -und Stof­­faustaus­chko­lon­nen /  O.S. Cecov, N.M. Zhavoronkov, N.I. Nikolaykin, A.M. Kute­pov, E.F. Shurgalsky (UdSSR). 1982.

62. Патент Японии № 1191240. Contact Device for heat-and mass-transfer apparatus / O.S. Cekhov, N.M. Zhavoronkov, N.I. Nikolaykin, A.M. Kute­pov, E.F. Shurgalsky (USSR). 1984.

63. Авторское свидетельство СССР № 590877. Тепло-массо­об­мен­ный аппарат /  А.Г. Рыбинский, О.С. Чехов, Н.И. Николайкин, Н.Н. Буканова (СССР). 1977.

64. Авторское свидетельство СССР № 599390. Колонна для теп­ло-массообменных процессов / О.С. Чехов, Н.И. Николайкин, А.Г. Рыбинский и др. (СССР). 1977.

65. Авторское свидетельство СССР № 601014. Контактное уст­рой­ство массо­об­мен­ной колонны / О.С. Чехов, Н.И. Николайкин, А.Г. Рыбинский, Н.Н. Буканова (СССР). 1977.

66. Авторское свидетельство СССР № 627614. Аппарат для тепло-массо­об­мен­ных процессов / О.С. Чехов, Н.И. Николайкин, Н.Е. Николайкина (СССР). 1978. 

67. Авторское свидетельство СССР № 637990. Контактное устройство для тепло-мас­со­обменных колонн / О.С. Чехов, Н.И. Николайкин, А.Г. Рыбинский и др. (СССР). 1978.

68. Свидетельство СССР на промышленный образец № 9849. Высокопроиз­водительная автоматизированная ус­та­нов­ка осаждения крем­ние­вых слоев из газовой фазы / Э.Б. Сигалов, Н.И. Николайкин, А.А. Овечкин и др. (СССР). 1979.

69. Свидетельство СССР на промышленный образец № 10259. Станция управ­ле­ния осаж­де­­­нием слоев из газовой фазы / Э.Б. Сигалов, Н.И. Николайкин, В.И. Иванов и др. (СССР). 1980.

70. Авторское свидетельство СССР №740267. Аппарат для сжи­га­ния и очистки газов / Н.И. Николайкин, Э.Б. Сигалов, О.С. Чехов и др. (СССР). 1980.

71. Авторское свидетельство СССР № 1053346. Аппарат для сжи­­гания и очистки газов / Н.И. Николайкин, Э.Б. Сигалов, Н.С. Волков и др. (СССР). 1983.

Соискатель  Николайкин Н.И.




© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

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