книги из ГПНТБ / Сочивко В.П. Человек и автомат в гидросфере очерки системотехники

Экспедиции в море Лаптевых уточнили границы под­ водных россыпей касситерита (оловянной руды) и провели опытную его добычу и обогащение. Основываясь на резуль­ татах экспедиций был разработан проект морского гор­ ного предприятия, которое должно в ближайшее время вступить в строй.

Богатыми оловом могут оказаться Селяхская губа в море Лаптевых, районы мыса Святой Нос и пролива Дмитрия Лаптева и южная часть побережья острова Ляховского. Для разработки этих арктических оловянных россыпей предложен проект специального судна, на борту которого разместятся все горно-обогатительное оборудо­

плавания до двух лет, а избыток горячей воды, исполь­ зуемой в установке, позволит плавучему горному комби­ нату добывать концентрат руды круглогодично.

В 1969 г. Московский горный институт получил сухо­ грузное судно «Тура», которое было переоборудовано в исследовательское судно, предназначенное для разведки подводных месторождений, экспериментальной добычи и обогащения полезных ископаемых и испытаний новой морской горно-обогатительной техники. Во время экспе­ диции на этом судне в Японском море в 1969—1970 гг. были обнаружены и опробованы подводные россыпи касситерита в районе бухт Хунтаеза, Чинсяндзу-Судзухэ,

море, в ходе которых уточнено размещение магнетитовых песков в прибрежной полосе в районе Батуми и отрабо­ тана технология подводной добычи. По данным Инсти­ тута металлургии АН Грузии, полученный концентрат можно использовать в производстве чугуна в доменных печах Руставского металлургического завода вместе с ру­ дой, поступающей с Дашкесканского рудника. Разработка подводной россыпи представляет большой интерес в связи с истощением современных карьеров этого рудника.

Таким образом, отечественный и мировой опыт пока­ зывает, что шельф морей и океанов может поставлять сов­ ременной индустрии значительные запасы железа, титана, циркония, олова, золота, платины, алмазов и вольфрама. Как в нашей стране, так и за рубежом широко ведутся работы по разработке промышленной технологии и спе­

47

циального оборудования для подводной добычи полезных ископаемых. Уже созданы принципиально новые системы - глубоководного бурения (рис. 24 и 25). Десятки фирм заняты конструированием технологического оборудова­ ния для добычи руды с глубин от 40 до 200 м. Читателя, интересующегося перспективами промышленного исполь­ зования гидросферы, можно адресовать к специальной литературе [30], освещающей неисчерпаемые возможности океана в обеспечении человечества разнообразным сырьем, а также смелые планы принципиально новых технологи­ ческих решений, проекты специальных надводных и подводных исследовательских, поисковых и горно-обога­ тительных судов. Здесь важнее остановиться на следую­ щем. Достаточно очевидна многоаспектность обсуждаемой проблемы. Каждая из ее составляющих представляет собой сложную задачу, и лишь совместное успешное их решение обеспечит действительно промышленное, совре­ менное использование гидросферы. Укажем некоторые нз этих составляющих.

Всякая промышленность, в том числе и подводная, начинается со строительства. Имеющийся небольшой опыт подводного строительства плотин, нефтепроводов, газопроводов, причалов и других сооружений нужда­ ется в существенном расширении, так как должны воз­ расти и масштабы строительства, и объем выполняемых работ, и номенклатура возводимых конструкций. Ведь помимо сооружений, обеспечивающих нужды производства, технологического преобразования добываемого сырья, складирования и т. п., потребуются подводные соору­ жения энергетических, например атомных, служб, сани­ тарно-гигиенических служб, а также сооружения, обеспе­ чивающие проживание, отдых и досуг гидронавтов.

На рис. 26 схематически показано расположение служб технического обеспечения относительно простой подвод­ ной станции.

Сложность осуществления подводной разведки и добычи полезных ископаемых усугубляется необходимостью орга­ низации последующей технологической переработки мно­ гих видов добываемого сырья по месту добычи.

Вряд ли окажется целесообразным обеспечивать под­ водную промышленность энергией, подаваемой с суши, тем более что потенциальные источники энергии — атом­ ные станции — целесообразно упрятать под воду. Помимо собственно энергетических здесь возникают и многочис-

4S

Рис, 24. Буровая океанская установка.

4 В. П. Сочнвко

ленные сопутствующие проблемы: обеспечение радиа­ ционной безопасности, отвод избытков тепла, нейтрали­ зация сильных искусственных полей и т. д.

Для успешного решения указанных задач необходимо использование специальных видов подводного транспорта, например подводных рудовозов (рис. 27). Многообразие потребных больших и малых судов хорошо иллюстрирует заключительная глава книги известных конструкторов и

Рис. 25. Буровая на океанском дне у мыса Ферра.

популяризаторов подводного судостроения М. Н. Диоми­ дова и А. Н. Дмитриева [26]. С расширением практиче­ ских работ в гидросфере количество типов используемых подводных судов еще более возрастет. На рис. 28 схемати­ чески изображен буксируемый остров-вышка. Имеются проекты самоходных судов такого рода.

В процессе промышленного освоения гидросферы возникает необходимость организации аварийно-спаса­ тельной службы. Некоторый опыт спасения подводных лодок военно-морских сил, а также ряд трагедий, имев­ ших место при проведении подводных исследований, показывают, что организация аварийно-спасательных работ представляет достаточно сложную проблему.

50

Большие трудности встречаются при обеспечении подводных работ системами связи, наблюдения и навига­ ции. Ряд приборов, входящих в эти системы, предполагает участие человека, который снимает показания приборов,

Рис. 26. Подводная станция «Ихтиандр-67» и ее береговое техниче­ ское обеспечение.

1 — трансформаторная подстанция; 2, 10, 11 — меднко-физиологпческне ла­ боратории; 3, 8, 9, 15,16 — компрессоры низкого и высокого давления; 4 — лебедка; 5 — передвижная электростанция; 6 — распределительный пункт электроэнергии; 7 — пункт зарядки аквалангов; 12 — кинофотолаборатория; 13 — ремонтная мастерская; 14 — барокамера; 17 — пульт управления; 18 — мастерская точных приборов и электроники; 19 — плавсредства; 20 — подводные светильники; 21 — подводный дом-лаборатория; 22 — подводная

телеустановка.

дает им должную интерпретацию и принимает те или иные решения. Значительная часть приборов предназна­ чена для автоматизации систем приема, преобразования, запоминания и использования информации. Сложность

и многоплановость ' логико-информационных систем, обеспечивающих подводные работы, делают необходимой их комплексную автоматизацию с широким использова­ нием специализированных и многопрограммных электрон­ но-вычислительных машин.

Несмотря на некоторую независимость больших глу­ бин от состояния поверхности моря, прогноз погоды и гидрометеорологическая служба в целом имеют чрезвы­ чайно важное значение для проведения исследований в гидросфере и для ее промышленного использования. Достаточно напомнить, как велика роль размещаемых на

9

Рис. 27. Ныряющий рудовоз «Моби Дик».

/ — атомный реактор; 2 — бункера вместимостью 30 000 т руды; 3 — раз­ грузочный ленточный конвейер; 4 — резервуары; 5 — помещение для команды; 6 — туннель; 7 — загрузочный ленточный конвейер; 8 — помещение кон­ трольно-измерительной аппаратуры; 9 — перископ; 10 — турбины и двига­ тели; 11 — редуктор.

надводных судах или на берегу обеспечивающих служб, работа которых зависит от погодных условий. Известно, что долговременный прогноз погоды достоверен лишь в том случае, если он учитывает большое количество факторов и охватывает большие территории. Эффективное гидроме­ теорологическое обеспечение должно охватывать весь Мировой океан и предполагает использование искусст­ венных спутников Земли, океанических автономных радиоII гидроакустических буев и т. д.

При решении задач, связанных с широким промышлен­ ным освоением гидросферы, с неизбежностью возникает проблема комплексного учета возможностей человека. Эта проблема слагается из огромного числа составляющих, связывающих ее с медициной, психологией, санитарией, гигиеной и рядом других наук.

Плох тот хозяин, который не думает о завтрашнем дне. Человек должен стать рачительным хозяином гидросферы. Это предполагает щедрое финансирование исследований в

52

области общей океанологии, физики и биофизики океана. Ряд этих исследований может дать результаты, которые

53

Г л а в а в т о р а я

СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ

•

. . .Во всех подходах к. общей теории систем существует та­ кая опасность: мы получили новый компас для научного мышле­ ния, но очень трудно продраться между Сциллой тривиаль­ ности и Харибдой лоокных неологизмов.

Л. фон Берталанфи

Самого беглого ознакомления с проблемой освоения гидросферы достаточно для того, чтобы сделать заключе­ ние о ее сложности. В поле зрения сразу попадают и технические, и органические, и даже социальные системы. Положение осложняется тем обстоятельством, что такие различные аспекты проблемы, как технический, биоло­ гический, психофизиологический и другие, должны на определенной стадии рассматриваться во взаимосвязи.

Следует отметить, что исторически в нашей стране изучение гидросферы осуществлялось комплексно. Так, в 1923 г. по инициативе Ф. Э. Дзержинского была создана экспедиция подводных работ особого назначения — зна­ менитый ЭПРОН, который очень скоро стал комплексным центром аварийно-спасательных судоподъемных, водо­ лазных и опытных подводных работ. ЭПРОН был центром, объединяющим специалистов по водолазному делу и физиологов, а также ученых других специальностей. Уже в 1930 г. по инициативе ЭПРОНа на кафедре физиоло­ гии Военно-медицинской академии под руководством академика Л. А. Орбели и при участии Е. М. Крепса начались комплексные физиологические исследования, связанные с погружением на большие глубины.

Практически каждая крупная морская экспедиция изучает одновременно физические, геологические, хими­ ческие, биологические процессы и явления и их взаимные связи. В наши дни к этому добавляются еще и кибер нети-

54

ческие, медицинские, психофизиологические и другие исследования. Возникает естественный вопрос: возможен ли единый методологический подход к подобному сверх­ сложному комплексу исследований? В известной мере на роль такого общего метода изучения сложных систем претендует системный анализ, основанный на так назы­ ваемой общей теории систем (все употребляемые здесь термины пока не являются общепринятыми).

В самом общем виде системный анализ можно охарак­ теризовать как метод изучения сложных систем, который основан на диалектико-материалистических принципахкомплексного рассмотрения явлений. Однако инженерупрактику такой общей характеристики явно недостаточно. Поэтому в данной главе мы кратко рассмотрим основные положения теории систем, придерживаясь, по возможности,

Отдельные положения общей теории систем все еще остаются предметом подробного обсуждения. Однако ряд результатов теории уже нашел применение в инженерной практике. Речь идет об использовании некоторых идей общей теории систем при разработке автоматизированных систем управления (АСУ). В этих случаях объектом анализа является системотехнический комплекс — целост­ ная система технического назначения, которая требует системного подхода для решения возникающих задач.

При известной относительности даваемых здесь оценок, можно отметить, что теория системотехнических комплек­ сов уже нашла практическое подтверждение — в промыш­ ленности, на транспорте, в различных отраслях хозяйства широко применяются АСУ. Успехам внедрения АСУ во все сферы народного хозяйства в значительной степени способствуют прогрессивные плановые начала социалисти­ ческой системы.

Конкретным примером построения АСУ, прямо отно­ сящимся к тематике данной книги, является разработка системы управления торговым флотом СССР. Необходи­ мость в такой системе диктуется тем, что советский торго­ вый флот стал одной из самых сложных отраслей народ­ ного хозяйства. По общему тоннажу он занимает ведущее место в мире. Советские суда посещают порты 87 стран мира.

Одна из задач, возложенных на АСУ Министерства морского флота СССР, связана с необходимостью опти­ мально планировать работу морского транспорта на теку­

55

щий год и на более отдаленные сроки.' Система должна учитывать тенденции развития морского транспорта и быстро меняющуюся конъюнктуру, должна осуществлять оперативное управление судами, находящимися в различ­ ных портах мира и на морских коммуникациях.

Основу этой автоматизированной системы составляют' организованные во многих морских пароходствах вычис­ лительные центры, оснащенные мощными отечественными электронно-вычислительными машинами. Эксперименталь­ ной базой явился в свое время Вычислительный центр Балтийского пароходства, где практически была доказана высокая эффективность управления судами с использо­ ванием мощных электронно-вычислительных машин. Менее мощные вычислительные машины устанавливают в портах, на судоремонтных заводах и в других береговых службах.

На борту торговых судов устанавливают устройства для централизованного сбора информации — своего рода датчики АСУ. Обработка наиболее важных сведений и общая координация осуществляются в Центральном вычис­ лительном центре морского флота в Москве.

Таким образом, налицо определенные практические достижения, связанные главным образом с решением задач, стоящих перед надводным флотом. Представляется целесообразным перенос накопленного опыта на реше­ ние тех задач, которые возникают при освоении гидро­ сферы.

§ 4-

Предпосылки системного анализа

Чтобы действительно знать предмет, надо охватить, изу­ чить все его стороны, все связи и «опосредствования». Мы ни­ когда не достигнем этого полностью, но требование всесторон­ ности предостерегает нас от ошибок. .'.

В . И. Л е н и н

Ныне во все отрасли человеческой деятельности интенсивно внедряются новые идеи и методы, среди кото­ рых можно назвать кибернетизацию, комплексирование, инженерную психологию, моделирование и некоторые другие.- Однако кибернетизация в любой отрасли — это не просто применение новых технических средств решения

56