автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Моделирование и выбор оптимальных проектных решений в САПР средств молниезащиты промышленных объектов

На правах рукописи

ПИСАРЕВСКИЙ Сергей Юрьевич

Ф-Г1

МОДЕЛИРОВАНИЕ И ВЫБОР ОПТИМАЛЬНЫХ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ В САПР СРЕДСТВ МОЛНИЕЗАЩИТЫ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОБЪЕКТОВ

Специальность: 05.13.12 - Системы автоматизированного

проектирования (промышленность)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Воронеж-2010

004600133

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет»

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Бурковский Виктор Леонидович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Защита состоится 23 апреля 2010 г. в 1400 часов в конференц-зале на заседании диссертационного совета Д 212.037.03 ГОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет» по адресу: 394026, г. Воронеж, Московский просп., 14.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ГОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет».

Автореферат разослан «23» марта 2010 г.

Макаров Олег Юрьевич;

кандидат физико-математических наук, доцент

Тищенко Алексей Иванович

Ведущая организация ГОУВПО «Курский государственный

технический университет»

Ученый секретарь диссертационного совета

Родионов О.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Грозовые явления представляют собой неотъемлемую часть глобального преобразования энергии в атмосфере Земли. Повреждения, вызываемые молнией, могут привести к авариям, масштабы которых близки по размерам к экологическим катастрофам. Решение этой проблемы требует создания высокоэффективных систем молниезащиты, что обусловлено следующими факторами: возрастающей опасностью современных энергетических объектов, занимающих большие площади и, как следствие, подверженных большему числу разрядов молнии; увеличением числа аварий на энергетических объектах обусловленных возрастанием суммарного ущерба от повреждения электронно-вычислительной техники в устройствах автоматики и телеуправления, что приводит к нарушению технологического цикла потенциально опасных производств, связанных с применением горючих и взрывоопасных веществ; недостаточной математической базой, необходимой для обеспечения требуемой точности расчётов вероятности поражения объектов, защищаемых как традиционными, так и активными молниеотводами.

При проектировании и модернизации системы молниезащиты необходимо сосредоточить внимание на случаях прорыва молнии к защищаемому объекту, что позволяет определить наиболее опасные траектории молний и принять соответствующие меры защиты при экстремальных внешних условиях. В настоящее время эффективность молниезащиты пытаются оценить на мелкомасштабных моделях объекта с помощью длинной искры, генерируемой в воздушных промежутках 8-15 метров. Очевидно, что необходим адекватный математический аппарат, позволяющий связать два несравнимых по масштабам явления: длинную искру и молнию.

Следует отметить, что в данной области исследуемые процессы носят принципиально вероятностный характер. Это ограничивает возможность использования в качестве математического аппарата аналитических методов моделирования и анализа процессов, протекающих в атмосфере при формировании молнии. Альтернативой здесь выступает аппарат имитационного моделирования, позволяющий реализовать в рамках моделирующего алгоритма как аналитические, так и статистические методы математического описания процессов формирования и воздействия молнии на промышленные объекты.

Таким образом, актуальность темы диссертационного исследования продиктована необходимостью дальнейшего развития аппарата моделирования и анализа процессов формирования грозовых разрядов, обеспечивающего высокое качество проектных решений в рамках САПР средств молниезащиты промышленных объектов.

Диссертационная работа выполнена в рамках одного из основных научных направлений ГОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет» «САПР и системы автоматизации производства (ГБНИР №2004.18)».

Цель и задачи работы. Целью диссертационной работы является разработка моделей процессов формирования грозовых разрядов, а также алгоритмизация процесса принятия оптимальных проектных решений в рамках САПР средств молниезащиты промышленных объектов на основе аппарата имитационного моделирования.

Для достижения поставленной цели в работе определены следующие задачи исследования:

- системный анализ проблематики принятия проектных решений в САПР средств молниезащиты промышленных объектов с точки зрения создания адекватных математических моделей анализа электромагнитных процессов;

- разработка формализованного описания процессов формирования молнии и ее воздействия на промышленные объекты;

- разработка моделирующего алгоритма электрических процессов, протекающих при формировании грозового разряда, реализующего аналитические и статистические методы анализа альтернативных вариантов проектных решений;

- разработка имитационной модели процессов формирования грозовых разрядов в атмосфере, реализующей модульный принцип построения;

- разработка алгоритма численной оценки вероятности поражения объекта молнией, а также вариантов проектных решений по размещению элементов молниезащиты с учетом геометрии защищаемого объекта;

- разработка алгоритма анализа эффективности проектного варианта системы молниезащиты на основе имитационного моделирования;

- разработка прикладного программного и информационного обеспечения подсистемы моделирования и анализа проектных решений;

- практическая апробация программного комплекса, реализующего разработанные модели и алгоритмы применительно к задаче выбора оптимальных проектных решений в рамках САПР средств молниезащиты промышленных объектов.

Объектом исследования являются проектные процедуры по выбору оптимальных вариантов молниезащиты промышленных объектов.

Предметом исследования являются средства математического моделирования и анализа вариантов проектных решений.

Методы исследования. В основу диссертационного исследования положены методы теории принятия проектных решений, математического моделирования, теории электромагнитного поля, теории математического анализа, а также аппарат векторного анализа и вычислительной математики.

Научная новизна исследований. В результате проведенных исследований получены следующие результаты, отличающиеся научной новизной:

- формализованное описание процессов формирования грозовых

разрядов в атмосфере, отличающееся возможностью учёта электромагнитных параметров элементов системы молниезащиты и положенное в основу моделей анализа проектных решений;

- алгоритм моделирования электрических процессов, протекающих при формировании грозового разряда, отличающийся возможностью численной оценки вероятности поражения защищаемых объектов и их элементов и обеспечивающий высокое качество принимаемых проектных решений;

- имитационная модель процессов формирования молнии и ее воздействия на промышленные объекты, отличающаяся модульной структурой, позволяющей формировать варианты модели за счёт изменения содержания отдельных модулей без изменения структуры модели в целом;

- алгоритм численной оценки вероятности поражения объекта защиты молнией, отличающийся учетом рельефа местности и взаимного расположения, как защищаемых объектов, так и объектов проектирования;

- структура программного обеспечения подсистемы моделирования и анализа проектных вариантов систем молниезащиты, отличающаяся реализацией средств интеграции в инструментальные системы САПР.

Практическая значимость работы. Предложенные в работе модели и алгоритмы анализа проектных вариантов систем молниезащиты промышленных зданий и сооружений реализованы в составе специального программного обеспечения САПР средств молниезащиты. Проектное исследование разработанных моделей и алгоритмов позволяет осуществить качественный, с точки зрения объективности и достоверности, анализ эффективности как функционирующих, так и проектируемых систем молниезащиты. Программный комплекс имеет в своем составе средства интеграции с внешними приложениями, которые позволяют автоматизировать работу по анализу и синтезу систем молниезащиты промышленных объектов повышенной опасности. Разработанное программное обеспечение функционирует на платформе \Vin32. Разработанные средства визуализации результатов процесса проектирования систем молниезащиты промышленных объектов позволяют существенно повысить оперативность и качество принимаемых проектных решений.

Реализация и внедрения результатов работы. Результаты теоретических и экспериментальных исследований, полученные в работе в форме программного модуля САПР молниезащиты промышленных объектов, внедрены на таких предприятиях, как ООО «Космос-Нефть-Газ», ООО НПП «Спектр», а также в учебном процессе на кафедре автоматики и информатики в технических системах ВГТУ в рамках дисциплины "Моделирование систем".

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы обсуждались и получили поддержку на следующих конференциях: Международной конференции «Современные проблемы прикладной математики и математического моделирования» (Воронеж, 2005), II Международной научной конференции «Современные проблемы прикладной математики и

математического моделирования» (Воронеж, 2007), Международной научно-практической конференция «Молодежь и наука: реальность и будущее» (Невинномысск, 2008), а также на научных конференциях профессорско-преподавательского состава ГОУ ВПО Воронежский государственный технический университет (2006-2009) и научных семинарах кафедры автоматики и информатики в технических системах (2006-2010).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 научных работ, в том числе 2 - в издании, рекомендованном ВАК РФ. В работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в конце автореферата, лично соискателю принадлежат: формализация исследуемых процессов принятия проектных решений [4,11]; разработка имитационной модели формирования разрядов молнии в атмосфере земли [I, 2, 5, 6, 8, 9]; алгоритмизация процесса принятия решения на основе имитационного моделирования [10, 12]; программная реализация моделей анализа проектных решений [3,7].

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы из 100 наименований и 4 приложений. Основная часть работы изложена на 147 страницах, содержит 61 рисунок и 1 таблицу.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулирована цель работы, отмечены научная новизна и практическая значимость результатов проведенных исследований, дана краткая аннотация диссертации.

В первой главе описана структура САПР средств молниезащиты промышленных объектов (рис.1), в которую входят следующие подсистемы, обеспечивающие процесс принятия проектных решений: подсистема проектирования внешней молниезащиты; подсистема внутренней молниезащиты; подсистема информационного поиска; подсистема графического отображения; подсистема документирования. Рассмотрена проблематика моделирования процесса воздействия молнии на промышленные объекты. Определено место блока моделирования и анализа процессов формирования молнии в структуре САПР средств молниезащиты промышленных объектов. Изложены современные представления о физике молнии и молниезащиты, а также дана классификация параметров основных физических процессов, протекающих при формировании разряда молнии. Рассмотрены методы определения вероятности прорыва молнии к защищаемому объекту и построения зон защиты молниеотводов. Сформулированы задачи исследования.

Во второй главе рассматриваются средства формализации процесса развития молнии. Определены общие требования к имитационной модели. Описаны методы расчета электрического поля многоэлектродных систем, аналитические представления геометрии элементов молниезащиты, ступеней лидеров и объекта защиты.

Рис. 1. Структура САПР молниезащиты промышленных объектов

Для расчета параметров электрического поля лидера молнии необходимо уметь определять поле каждой его ступени, которая, по сути, является заряжённой осью конечной длины. Потенциал и напряженность электрического поля в точке ш, отстоящей на расстоянии (1 от равномерно заряженной оси конечной длины 1 (рис. 2), определяются в соответствии со следующими уравнениями:

,'''/ Т г' /

г/ d

S' * *

Л»! + Чт.ла + + + i i

Зх Щ X

У

dE-

dEj

kdExi \ r2

T Г,+Г2+1

(p =-ln——--,

4леа r, +r2-I

E, =—-—(sin a, — sii * 4rcsadv 2

E =—-—(cosa2-c( 4rce„d

E = ^E2X+E2y =

2ne„d

/

Рис. 2. Расчёт поля равномерно заряженной оси конечной длины

(1)

а,), (2)

osa,), (3)

sinl, (4)

где т — линейная плотность заряда; еа - диэлектрическая проницаемость среды; гь г2 — расстояния от точки m до концов оси.

Численное моделирование внешнего вида грозового разряда имеет определенное физическое содержание. Оказалось, что некоторые характеристики молнии можно получить из очень простой компьютерной модели, основанной на ее вероятностном поведении. В основу модели длинного разряда (молнии) положены следующие допущения:

1) траектория молнии образуется ступенчатым перемещением лидера и состоит из прямолинейных отрезков;

2) ступени лидеров моделируются заряженной осью;

3) ориентация лидера определяется в первую очередь направлением напряженности электрического поля на некотором расстоянии от лидера;

4) на каждом шаге лидер отклоняется от рассчитанного направления на случайный угол с заданной дисперсией и перемещается на некоторое случайное расстояние;

5) электрическое поле, создаваемое грозовым облаком, считаем у земли однородным с заданной напряженностью Е0;

6) неравномерностью распределения заряда по длине канала лидера пренебрегаем;

7) длина ступени лидера и время задержки лидера задаются как математические ожидания в соответствии с логнормальным законом распределения;

8) отклонение траектории ступени лидера от вектора суммарной напряжённости электрического поля задается равномерным законом распределения.

Имитационная модель развития молнии допускает использование различных методов расчёта электрического поля, в том числе и численные методы. Однако в нашем случае целесообразно использовать аналитические выражения для снижения объёма вычислений с целью получения статистических данных за адекватное время.

Для описания движения лидера введем две системы координат: глобальную и локальную. Глобальная система координат (X, У, Т) неподвижна. Начало отсчета совпадает с началом молнии. Поверхность Земли сдвинута на расстояние Н, т. е. (X, У, Ъ + Н). Локальная система координат (х', у', г') перемещается вместе с молнией. Начало отсчета там, где находится лидер. Направление оси х' выбирается так, чтобы она совпадала с направлением последней ступени лидера молнии (рис. 3 и 4).

Рис. 3

Рис.4

Так как электрическое поле молнии на много порядков превышает суммарное поле всего остального, стримеры, окружающие лидер, как бы "нащупывают" направление движения на некотором расстоянии от лидера Lop, а само поле молнии можно считать "источником" хаоса, которое и приводит к случайному характеру последующего продвижения лидера.

Естественно положить, что в локальной системе координат (рис. 4) направление перемещения лидера по углу ф подчиняется равномерному распределению на интервале [0; л], а по углу d относительно оси х' — нормальному закону распределения со среднеквадратичным отклонением ов = 0,2 * 0,3 и больше (в зависимости от длины и мощности молнии) относительно нулевого среднего значения.

Длину L отрезка молнии, «выросшей» по следу стримера, можно считать случайной величиной с логнормальным законом распределения:

V27t-ct„-L

fioB»JL)=-^=-ГехР

(ln(L/L0))2

(5)

В рамках имитационной модели траектория молнии представляется отдельными отрезками. Таким образом, потенциал и напряжённость поля в любой точке можно определить как сумму (с учётом зеркальных отражений) потенциалов и напряжённостей каждой ступени, которая, по сути, является заряженной осью конечной длины.

В начале реальный объект заменяется расчетной моделью, в соответствии с которой определяются заряды в многоэлектродной системе. Координаты вершины объекта и молниезащитных сооружений заданы в глобальной системе координат (X, У, X), а также заданы границы расчетной области. Расчет начинается с формирования первой ступени облачного лидера. Координаты точки старта первой ступени Аю определяются случайно в плоскости А в соответствии с равномерным законом распределения. Длина ступени Ь и линейный заряд тп также задаются случайным образом в соответствии с логнормальным законом распределения, используя диапазон значения величин, наблюдаемых в природе. Знак заряда выбирается случайно исходя из условия, что 90 % всех молний имеют отрицательный заряд. Величина и знак заряда сохраняются постоянными до окончания процесса развития молнии. Далее в соответствии с методом зеркальных отражений формируется ступень — отражение с обратным знаком. Структура и информационное взаимодействие модулей имитационной модели формирования траектории молнии представлены на рис. 5.

Рис. 5. Структура и информационное взаимодействие модулей имитационной модели формирования траектории молнии (информационные потоки обозначены жирными стрелками)

В условиях приведенных выше допущений можно определить потенциалы всех характерных точек расчетной области в соответствии с системой уравнений Максвелла.

Для общего случая имеем систему уравнений:

Ф. =Ргк11+02-к12+... + рп-к,Л+тл-ал1+Е0-11м1; ' <Р2 =(1> 'к21 +С>2 '«22 +- + Рп 'Кпк +Е0 -Ьм2;

Фз -К31 + <52 -к32 +- + Рп -«»к +тл -ал3 +Е0 -Ьм3;

Фп 'Кг +<32 -к„2 + -- + 0|п -«„к +тл -алп +Е0 -Ьш,

(6)

где

1 1

4яе0 ^а 2ЬМ,+а

к,, — ■

4псп

\а12

к„„ =-

1 ( 1

4яе0 I. аг

1

2Ь„„ + а.

4леп

^тк /

— *

4пеп

Ча)ст

а„

1 -т^

4яе„

■^кш

22хп + гсп J

4

(7)

а^ = ^(Х, - Х„)2 + (¥к - ¥„)2 + & - г„)Т,

ЬКП = -хп0)2+(ук - уп0)2 + (гк

где Хк, Ук, - координаты центра сферы к; Х„, Уп, - координаты центра сферы п; Хп0, Уп0, Ъф - координаты центра отражения сферы п; Ак, А0к - коэффициенты, зависящие от расстояний между точками А10, Аи (началом и окончанием каждой ступени лидера), их отражениями А20, и характерной точкой п.

Подставив нулевые значения <рп в (6), находим неизвестные значения зарядов (},, 02, СЬ, ••• 0™, ••• С>п •

Если значение потенциала известно в каждой точке, то напряженность определяется как {»гас! <р.

Помимо расчетов чисто геометрической характеристики - траектории молнии и попадания молнии в объекты на земле, в рамках данной модели удается рассмотреть встречные лидеры и ветвление молнии.

Рассмотренное выше формализованное описание положено в основу моделирующего алгоритма, позволяющего осуществить формирование траектории лидера молнии.

В третьей главе представлены алгоритмы расчёта траектории лидера молнии, формирования карты распределения плотности вероятности поражения молнией заданной области (рис. 6), а также алгоритм предварительного расположения элементов молниезащиты (рис. 7), которые лежат в основе оптимизационной модели принятия проектных решений по размещению элементов молниезащиты на основе результатов имитационного моделирования.

Основой для численного определения вероятности поражения объекта является алгоритм формирования карты распределения плотности вероятности поражения области.

Карта представлена в виде квадродерева, в ячейках которого хранятся координаты пересечения ступеней лидера с данным слоем. При построении карты распределения плотности вероятности оперируем понятием "число пробоев на квадратный метр", который впоследствии влияет на цвет изображаемой области текущего узла.

Задача выбора оптимальных проектных решений для системы молниезащиты (СМ) промышленного объекта в общем виде представляет собой задачу целочисленного нелинейного программирования.

Оптимизационная модель может быть сформулирована следующим образом:

Q = |Смт. (h,)+(Смп + Cj-n + 2 Кпр • h] -> min, 1 (8)

h-Г <h; <hr,i=U; пш1п <п<птах;Р(п,Ь)<Р„,п,п,Ьб{1,п}-целые]

где Q - стоимость системы молниезащиты; С^. (hj - стоимость материалов для изготовления мачты молниеотвода; Смп - стоимость молниепри-емника; Сю - стоимость заземления; п - число молниеотводов (пт[л = 1, птак - определяется в соответствии с геометрией объекта при выполнении следующих условий: расстояние между молниеотводами не должно превышать значения 5 h^ ; расстояние от молниеотвода до объекта должно быть не менее 3 м); h - высота молниеотвода (h min - минимальная высота молниеотвода определяется в соответствии с высотой защищаемого объекта, hmax - максимальная высота молниеотвода 30 м). Уровень приведенных затрат можно определить в соответствии со следующим уравнением:

Z = Q-EH+C, + U, (9)

где Ен - нормативный коэффициент (Ен = 0,12); Сэ - стоимость эксплуатации системы молниезащиты (р./год); U - возможный ущерб (р./год) при попадании молнии в объект.

^ Пуск ^

i - 1,N,1 V N - общее \ число лиде- V-ров в системе /

Определение количества ступеней i-го лидера (NumSteps)

Je

= Щлп&ерМ

Определение координат начала и концаj-й ступени (А, В)

CrossCheck (А. В)

^ Останов

^ Пуск ^

Генерация варианта схемы размещения системы молние защиты

Обсчёт и оценка текущей схемы размещения и сохранение результатов

Выбор наиболее рациональной схемы размещения

Останов

Рис. 6. Структурная схема алгоритма Рис. 7. Структурная схема алгоритма формирования карты распределения предварительного расположения плотности вероятности поражения элементов молниезащиты в рамках молнией заданной области, как осно- проектного решения

вы принятия проектных решений

Решение оптимизационной модели (8) - (9) в работе реализовано методом ветвей и границ.

На рис. 8 представлены результаты оптимизационных расчетов, выраженные в относительных единицах. В качестве базы для сравнения выбран объект, защищенный одиночным стержневым молниеотводом и характеризующийся следующими показателями: No61 - число ударов молнии в объект, защищенный одиночным стержневым молниеотводом; Nc -число ударов в систему молниеотвод - объект; Z - приведенные затраты молниезащит-ных сооружений; Р -вероятность поражения объекта равна 0,005.

12 3 4

Число молниеотводов п

Рис. 8. Эффективность применения молниеза-щитных сооружений при вероятности прорыва молнии Р = 0,005:

1 - относительное число ударов молнии в систему объект - молниеотвод (N*);

2 - относительное изменение стоимости материалов для сооружения молниезащиты (С* );

3 - относительное изменение приведенных затрат молниезащитных сооружений ( Z*)

В четвертой главе представлена программная реализация моделей и алгоритмов анализа и принятия проектных решений. Описана структура и состав программного комплекса STORM. Приведено описание принципа работы всех модулей системы. Данный программный комплекс реализован на языке высокого уровня С++ с применением средств разработки Microsoft Visual Studio представляет собой набор взаимосвязанных блоков, выполняющий специализированные функции (рис. 9).

Рис. 9. Информационное взаимодействие основных блоков программного обеспечения

IM Кроме того, прс.чставле-

, ■ ••■*■•••• I им результаты работы про-

¡^■ЯНН граммного комплекса в виде ■ ' М. '.'- I рассчитанной траектории мол-. jj^^^^H^^^^B нии и векторной карты распре," * деЛения электрического поля v - ч " I вблизи лидера молнии. Рассмот-' рены результаты моделирования ШЯинбШ^^Н эксперимента на крупномас-t- штабной модели с длинной искрой (рис. 10). ■ННИН Выполнено сравнение ре-^ V"- зультатов моделирования с су-^Ш^ВЙШШ-ДЫц шествующими аналитическими ■ методами расчёта зон защиты.

■ I Рассмотрено применение про-

Н граммы STORM для оценки зо-®ЙУдак» 1ЯЬ ны поражения защищаемого

объекта и оценки стоимости а) б) системы молниезащиты. Полу-

Рис. 10. Сравнительная оценка траекторий ченные данные, в частности длинных искр: а) моделирование разряда представленные на рис. 8, сви-при помощи программы STORM, б) фор- детельствуют о высокой эффек-мирование разряда с использованием TUR тивности и качестве принимае-на 6 MB энергией 960 кДж мых проектных решений.

В заключении сформулированы выводы и представлены основные результаты, полученные в работе.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

На основании проведенных в рамках диссертационной работы исследований получены следующие основные результаты:

- выполнен системный анализ проблематики принятия проектных решений в САПР средств молниезащиты промышленных объектов с точки зрения создания адекватных математических моделей анализа электромагнитных процессов;

- разработано формализованное описание процессов формирования молнии и ее воздействия на промышленные объекты;

- разработан моделирующий алгоритм электрических процессов, протекающих при формировании грозового разряда, реализующего аналитические и статистические методы анализа альтернативных вариантов проектных решений;

- разработана имитационная модель процессов формирования грозовых разрядов в атмосфере, реализующая модульный принцип построения;

разработаны алгоритмы численной оценки вероятности поражения объекта молнией, а также вариантов проектных решений по размещению элементов молниезащиты с учетом геометрии защищаемого объекта;

- разработан алгоритм анализа эффективности проектного варианта системы молниезащиты на основе имитационного моделирования;

- разработано прикладное программное и информационное обеспечение подсистемы моделирования и анализа проектных решений;

- выполнена практическая апробация программного комплекса, реализующего разработанные модели и алгоритмы применительно к задаче выбора оптимальных проектных решений в рамках САПР средств молниезащиты промышленных объектов.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих

работах:

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Фурсов В. Б. Геометрическая модель длинного электрического разряда / В. Б. Фурсов, С. Ю. Писаревский // Вестник Воронежского государственного технического университета. — 2007. — Т.З. — № 5. — С. 91-94.

2. Писаревский С.Ю. Выбор оптимальных проектных решений в САПР средств молниезащиты промышленных объектов на основе имитационного моделирования // Вестник Воронежского государственного технического университета. — 2010. — Т.6. — № 2. — С. 136-140.

Статьи и материалы конференций

3. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ Шторм, № 2001610895 / С. В. Насонов, В. Б. Фурсов, С. Ю. Писаревский и др.

— Российское агентство по патентам и товарным знакам, заявка № 2001610646, 28 мая 2001, зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ.

— М., 27.07.2001.

4. Проблемы оценки эффективности современных средств молниезащиты / С. В. Насонов, В. Б. Фурсов, Ю. В. Писаревский, С. Ю. Писаревский, А. А. Репин // Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве: труды регион, науч.-техн. конф.— Воронеж: ВГТУ, 2003. — С. 28.

5. Математическая модель системы молниезащиты объекта / A.A. Репин, Ю. В. Писаревский, С. Ю. Писаревский, В. Б. Фурсов // Электротехнические комплексы молнии системы управления: межвуз. сб. науч. тр. —Воронеж: ВГТУ, 2003, —С. 173-181.

6. Бурковский В. JI. Моделирование процесса развития молнии при оценке системы молниезащиты промышленных объектов / В. Л. Бур-

ковский, С. Ю. Писаревский II Современные проблемы прикладной математики и математического моделирования: Междунар. науч. конф. — Воронеж: Изд-во ВГУ, 2005. — С. 46.

7. Фурсов В. Б. Расчёт молниезащиты объектов на основе моделирования лидерной стадии молнии / В. Б. Фурсов, С. Ю. Писаревский // Электротехнические комплексы и системы управления: науч.-техн. журнал. — Воронеж: Издательский дом "Кварта". 2006. — № 1. — С. 16.

8. Бурковский В. Л. Конечно-элементная реализация модели анализа определения местоположения молниеотводов на защищаемом объекте / В. Л. Бурковский, С. Ю. Писаревский // Современные проблемы прикладной математики и математического моделирования: II Междунар. науч. конф. - Воронеж: Изд-во ВГУ, 2007. — С. 46-47.

9. Бурковский В. Л. Способ оценки адекватности математической модели молниезащиты промышленных объектов / В. Л. Бурковский, С. Ю. Писаревский // Современные проблемы прикладной математики и математического моделирования: II Междунар. науч. конф. — Воронеж: Изд-во ВГУ, 2007. — С. 47-48.

10. Писаревский С. Ю. Математические и инструментальные средства оценки эффективности молниезащиты промышленных объектов / С. Ю. Писаревский // Молодежь и наука: реальность и будущее: I Междунар. науч.-пракг. конф. — Невинномысск, 2008. — С. 387-390.

11. Бурковский В.Л. Моделирование процесса воздействия молнии на промышленные объекты / В. Л. Бурковский, С.Ю. Писаревский // Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве: труды Всерос. конф.— Воронеж: ВГТУ, 2009. — С. 29-30.

12. Писаревский С.Ю. Имитационное моделирование процесса воздействия молнии на промышленные объекты / С. Ю. Писаревский, Ю. В. Писаревский // Электротехнические комплексы и системы управления: науч.-техн. журнал. — Воронеж: Издательский дом «Кварта», 2009. — № 4. —С. 59-64.

Подписано в печать 16.03.2010. Формат 60x84/16. Бумага для множительных аппаратов. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 90 экз. Заказ №

ГОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет» 394026 Воронеж, Московский просп., 14

г

ВВЕДЕНИЕ

1. ПРОБЛЕМАТИКА МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА

ВОЗДЕЙСТВИЯ МОЛНИИ НА ПРОМЫШЛЕННЫЕ

ОБЪЕКТЫ В САПР СРЕДСТВ МОЛНИЕЗАЩИТЫ

1.1. Структура САПР средств молниезащиты промышленных объектов

1.2. Анализ процессов формирования грозовых разрядов как объекта моделирования

1.3. Классификация параметров процессов формирования грозовых разрядов

1.4. Методы определения вероятности прорыва молнии и зон защиты молниеотводов

1.5. Цель работы и задачи исследования

2. АНАЛИЗ ВАРИАНТОВ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ

НА ОСНОВЕ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

ПРОЦЕССА ФОРМИРОВАНИЯ ГРОЗОВЫХ РАЗРЯДОВ

2.1. Общие требования к имитационной модели

2.2. Модели анализа электрического поля многоэлектродных систем

2.3. Формализованное описание и моделирующий алгоритм формирования грозового разряда

2.4. Состав и структура имитационной модели 94 Выводы

3. АЛГОРИТМИЗАЦИЯ ПРОЦЕДУРЫ ЧИСЛЕННОЙ ОЦЕНКИ

ВЕРОЯТНОСТИ ПОРАЖЕНИЯ ЗАЩИЩАЕМОГО ОБЪЕКТА

НА ОСНОВЕ РЕЗУЛЬТАТОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ

3.1. Алгоритм расчёта траектории лидера молнии

3.2. Алгоритм формирования карты распределения плотности вероятности поражения заданной области

3.3. Оптимизационные модели принятия проектных решений по размещению элементов молниезащиты 111 Выводы

4. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПОДСИСТЕМЫ

МОДЕЛИРОВАНИЯ И АНАЛИЗА ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ

4.1. Структура и состав программного комплекса STORM

4.2. Результаты реализации крупномасштабной модели с длинной искрой

4.3. Применение программы STORM для выбора оптимальных вариантов проектных решений 138 Выводы

Актуальность темы. Грозовые явления представляют собой неотъемлемую часть глобального преобразования энергии в атмосфере Земли. Повреждения, вызываемые молнией, могут привести к авариям, масштабы которых близки по размерам к экологическим катастрофам. Решение этой проблемы требует создания высокоэффективных систем молниезащиты, что обусловлено следующими факторами: возрастающей опасностью современных энергетических объектов, занимающих большие площади и, как следствие, подверженных большему числу разрядов молнии; увеличением числа аварий на энергетических объектах, обусловленных возрастанием суммарного ущерба от повреждения электронно-вычислительной техники в устройствах автоматики и телеуправления, что приводит к нарушению технологического цикла потенциально-опасных производств, связанных с применением горючих и взрывоопасных веществ; недостаточной математической базой, необходимой для обеспечения требуемой точности расчётов вероятности поражения объектов, защищаемых как традиционными, так и активными молниеотводами.

При проектировании и модернизации системы молниезащиты необходимо сосредоточить внимание на случаях прорыва молнии к защищаемому объекту, что позволяет определить наиболее опасные траектории молний и принять соответствующие меры защиты при экстремальных внешних условиях. В настоящее время эффективность молниезащиты пытаются оценить на мелкомасштабных моделях объекта с помощью длинной искры, генерируемой в воздушных промежутках 8-15 метров. Очевидно, что необходим адекватный математический аппарат, позволяющий связать два несравнимых по масштабам явления: длинную искру и молнию.

Следует отметить, что в данной области исследуемые процессы носят принципиально вероятностный характер. Это ограничивает возможность использования в качестве математического аппарата аналитических методов моделирования и анализа процессов, протекающих в атмосфере при формировании молнии. Альтернативой здесь выступает аппарат имитационного моделирования, позволяющий реализовать в рамках моделирующего алгоритма как аналитические, так и статистические методы математического описания процессов формирования и воздействия молнии на промышленные объекты.

Таким образом, актуальность темы диссертационного исследования продиктована необходимостью, дальнейшего развития аппарата моделирования и анализа процессов формирования грозовых разрядов, обеспечивающего высокое качество проектных решений в рамках САПР средств молниезащиты промышленных объектов.

Диссертационная работа выполнена в рамках одного из основных научных направлений ГОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет» «САПР и системы автоматизированного производства» (ГБ НИР № 2004.18).

Цель и задачи работы. Целью диссертационной работы является разработка моделей процессов формирования грозовых разрядов, а также алгоритмизация процесса принятия оптимальных проектных решений в рамках САПР средств молниезащиты промышленных объектов на основе аппарата имитационного моделирования.

Для достижения поставленной цели в работе определены следующие задачи исследования:

- системный анализ проблематики принятия проектных решений в САПР средств молниезащиты промышленных объектов, с точки зрения создания адекватных математических моделей анализа электромагнитных процессов;

- разработка формализованного описания процессов формирования молнии и ее воздействия на промышленные объекты;

- разработка моделирующего алгоритма электрических процессов, протекающих при формировании грозового разряда, реализующего аналитические и статистические методы анализа альтернативных вариантов проектных решений;

- разработка имитационной модели процессов формирования грозовых разрядов в атмосфере, реализующей модульный принцип построения;

- разработка алгоритма численной оценки вероятности поражения объекта молнией, а также вариантов проектных решений по размещению элементов молниезащиты с учетом геометрии защищаемого объекта;

- разработка алгоритма анализа эффективности проектного варианта системы молниезащиты на основе имитационного моделирования;

- разработка прикладного программного и информационного обеспечения подсистемы моделирования и анализа проектных решений;

- практическая апробация программного комплекса, реализующего разработанные модели и алгоритмы применительно к задаче выбора оптимальных проектных решений в рамках САПР средств молниезащиты промышленных объектов.

Объектом исследования являются проектные процедуры по выбору оптимальных вариантов молниезащиты промышленных объектов.

Предметом исследования являются средства математического моделирования и анализа вариантов проектных решений.

Методы исследования. В основу диссертационного исследования положены методы теории принятия проектных решений, математического моделирования, теории электромагнитного поля, теории математического анализа, а также аппарат векторного анализа и вычислительной математики.

Научная новизна исследований. В результате проведенных исследований получены следующие результаты, отличающиеся научной новизной:

- формализованное описание процессов формирования грозовых разрядов в атмосфере, отличающееся возможностью учёта электромагнитных параметров элементов системы молниезащиты и положенное в основу моделей анализа проектных решений;

- алгоритм моделирования электрических процессов, протекающих при формировании грозового разряда, отличающийся возможностью численной оценки вероятности поражения защищаемых объектов и их элементов и обеспечивающий высокое качество принимаемых проектных решений;

- имитационная модель процессов формирования молнии и ее воздействия на промышленные объекты, отличающаяся модульной структурой, позволяющей формировать варианты модели за счёт изменения содержания отдельных модулей без изменения структуры модели в целом;

- алгоритм численной оценки вероятности поражения объекта защиты молнией, отличающийся учетом рельефа местности и взаимного расположения как защищаемых объектов, так и объектов проектирования;

- структура программного обеспечения под системы моделирования и анализа проектных вариантов систем молниезащиты, отличающаяся реализацией средств интеграции в инструментальные системы САПР.

Практическая значимость работы. Предложенные в работе модели и алгоритмы анализа проектных вариантов систем молниезащиты промышленных зданий и сооружений реализованы в составе специального программного обеспечения САПР средств молниезащиты. Проектное исследование разработанных моделей и алгоритмов позволяет осуществить качественный, с точки зрения объективности и достоверности, анализ эффективности как функционирующих, так и проектируемых систем молниезащиты. Программный комплекс имеет в своем составе средства интеграции с внешними приложениями, которые позволяют автоматизировать работу по анализу и синтезу систем молниезащиты промышленных объектов повышенной опасности. Разработанное программное обеспечение функционирует на платформе Win32. Разработанные средства визуализации результатов процесса проектирования систем молниезащиты промышленных объектов позволяют существенно повысить оперативность и качество принимаемых проектных решений.

Реализация и внедрения результатов работы. Результаты теоретических и экспериментальных исследований, полученные в работе в форме программного модуля САПР молниезащиты промышленных объектов, внедрены на таких предприятиях, как ООО «Космос-Нефть-Газ», ООО НПП «Спектр», а также в учебном процессе на кафедре АиТС ВГТУ в рамках дисциплины "Моделирование систем".

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы обсуждались и получили поддержку на следующих конференциях: Международной конференции «Современные проблемы прикладной математики и математического моделирования» (Воронеж, 2005), II Международной научной конференции «Современные проблемы прикладной математики и математического моделирования» (Воронеж, 2007), Международной научно-практической конференция «Молодежь и наука: реальность и будущее» (Невинномысск, 2008), а также на научных конференциях профессорско-преподавательского состава ГОУ ВПО Воронежский государственный технический университет (2006-2009 гг.) и научных семинарах кафедры автоматики и информатики в технических системах (2006-2010 гг.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 научных работ, в том числе 2 в издании, рекомендованном ВАК РФ. В работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в конце работы, лично соискателю принадлежат: формализация исследуемых процессов принятия проектных решений [17,

34];

- разработка имитационной модели формирования разрядов молнии в атмосфере земли [16,18, 19, 27, 33, 40];

- алгоритмизация процесса принятия решения на основе имитационного моделирования [31, 32]; программная реализация моделей анализа проектных решений [36, 41].

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырёх

Выводы:

1. Программный комплекс Storm в полном объеме реализует разработанные алгоритмы и модели и позволяет проводить комплексную обработку, анализ и визуализацию данных, полученных в результате моделирования. Помимо карт распределения плотности вероятности поражения объекта, программа позволяет визуализировать траекторию лидера молнии, показывать векторную карту распределения электрического поля вблизи лидера, а также отслеживать изменения напряжённости и потенциала электрического поля в любой точке пространства непосредственно во время развития лидера молнии.

2. Оценка зависимостей поражаемости объекта от его высоты и площади, полученных экспериментальным путём на натурной модели и при помощи средств имитационного моделирования, показывают их хорошее совпадение с коэффициентом множественной корреляции R2 > 0,95.

3. Сравнение результатов математического моделирования зоны защиты одиночного стержневого молниеотвода с результатами, полученными при использовании классических расчетных методов, показали хорошее совпадение на уровне земли (с точностью ~90 %), в то время как с ростом высоты вероятность поражения объекта меньше рассчитанной по традиционной методике на 30 %.

На основании проведенных в рамках диссертационной работы исследований получены следующие основные результаты:

- выполнен системный анализ проблематики принятия проектных решений в САПР средств молниезащиты промышленных объектов с точки зрения создания адекватных математических моделей анализа электромагнитных процессов;

- разработано формализованное описание процессов формирования молнии и ее воздействия на промышленные объекты;

- разработан моделирующий алгоритм электрических процессов, протекающих при формировании грозового разряда, реализующего аналитические и статистические методы анализа альтернативных вариантов проектных решений;

- разработана имитационная модель процессов формирования грозо-вых.разрядов в атмосфере, реализующая модульный принцип построения;

- разработаны алгоритмы численной оценки вероятности поражения объекта молнией, а также вариантов проектных решений по размещению элементов молниезащиты с учетом геометрии защищаемого объекта;

- разработан алгоритм анализа эффективности проектного варианта системы молниезащиты на основе имитационного моделирования;

- разработано прикладное программное и информационное обеспечение подсистемы моделирования и анализа проектных решений;

- выполнена практическая апробация программного комплекса, реализующего разработанные модели и алгоритмы применительно к задаче выбора оптимальных проектных решений в рамках САПР средств молниезащиты промышленных объектов.

1. Акопян, Н. А. Исследование защитного действия молниеотводов / Н. А. Акопян // Труды ВЭИ. — 1940. — Вып. 36.— С. 94-58.

2. Александров, Г. Н. Главная стадия разряда молнии: механизм и выходные характеристики. ЖТФ. —2006. — Т. 76 — Вып. 12. — С. 101-105.

3. Александров, Г. Н. Молния и молниезащита. Г.Н.Александров. — СПб. : Изд-во Политехи, ун-та . (Энергетика в политехническом университете) . —2009. —280 с.

4. Александров, Г. Н. О механизме перехода коронного разряда в искровой' в длинных воздушных промежутках. ЖТФ. т. XXXV.—1965.—№2.1. С. 288-293.

5. Александров, Г. Н. О механизме перехода коронного разряда в искровой в длинных воздушных промежутках. ЖТФ. т. XXXV. —1965. —№ 7.1. С. 1225-1229.

6. Базелян, Э. М. Деформация подземных кабелей связи при грозовых разрядах / Э. М. Базелян // Изв. вузов. Энергетика. — 1959. — № 9. — С. 38-42.

7. Базелян, Э. М. Зоны защиты одиночных стержневых молниеотводов / Э. М. Базелян // Электричество. — 1967. — № 7.

8. Базелян, Э. М. Физические и инженерные основы молниезащиты / Э. М. Базелян, Б. Н. Горин, В. И. Левитов. — Л.; Гидрометеоиздат, 1978.224 с.

9. Базелян, Э. М. Экранирующий эффект положительного лидера /

10. Э. М. Базелян, Р. И. Даргяхзаде , В. И. Левитов II Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт. 1975. — № 1. — С. 164-168.

11. Базелян, Э. М. Электрический разряд в многоэлектродных системах / Э. М. Базелян, В. И. Левитов, И. Г. Пулавская // Электричество. — 1974.5. —С. 44-50.

12. Базелян, Э. М. Молниезащиты высоких сооружений / Э. М. Базелян // Изв. РАН. Энергетика. — 2005. — № 3. — С. 35-74.

13. Базелян, Э. М. Искровой разряд / Э. М. Базелян, Ю. П. Райзер. — М.: Изд-во МФТИ, —1997. — 320 с.

14. Базелян, Э. М. Физика молнии и молниезащиты / Э. М. Базелян, Ю. П. Райзер. — М. : Физматлит, —2001. — 320 с.

15. Беляков, А. П. Защищенность объекта при любом его расстоянии от тросового молниеотвода / А. П. Беляков // Электричество. — 1940. — № 7.

16. Браго, Е. Н. Автоматический фоторегистратор молний / Е. Н. Браго, Б. Н. Горин, М. А. Пескин // Приборы и техника эксперимента. — 1971. — № 6. — С. 116-118.

17. Горин, Б. Н. Метод оценки защитного действия тросовых молниеотводов с учетом характеристик разброса / Б. Н. Горин, Н. С. Берлина // Электричество. — 1972. — № 6.— С. 15-20.

18. Ермаков, В. И. Роль космических лучей в образовании молний / В. И. Ермаков, Ю.И Стожков // Краткие сообщения по физике, ФИАН,2003, — № 9 . — С. 43-50.

19. Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений РД.34.21 122-87 // Инструктивные указания по проектированию электротехнических промышленных установок : сб. науч. пер.— М. : Энергоатоммаш,1989.

20. Кашпровский, В. Е. Определение местоположения гроз радиотехническими методами / В. Е. Кашпровский .— М. : Наука, —1966. — 248 с.

21. Кононов, И. И. Вопросы распространения атмосфериков в приложении к дальнометрии грозовых очагов в зоне до 1000 км / И. И. Кононов // Атмосферное электричество. — Л. : Гидрометеоиздат, — 1967.— С. 222231.

22. Ландау, Л. Д. Электродинамика сплошных сред / Л. Д. Ландау,

23. Е. М. Лифшиц. М. : Государственное издательство физико-математической литературы, —1959. — С. 352.

24. Малюх, В. Введение в современные САПР /В. Малюх

25. М. : Изд. «ДМК Пресс», —2010. — 192 с .

26. Математическая модель системы молниезащиты объекта / А. А. Репин, Ю. В. Писаревский, С. Ю. Писаревский и др. // Электротехнические комплексы молнии системы управления : межвуз. сб. науч. тр. Воронеж : ВГТУ, —2003. - С. 173-181.

27. Мучник, В. М. Физика грозы / В.М. Мучник .— Л. : Гидрометеоиздат,—1974. — С. 352.

28. Об ориентировке канала длинной искры / Г.Н. Александров, В.Л. Иванов, Э.М. Базелян и др. // "Электричесвто". — 1973. — № 3. — С. 63-66.

29. Образование и развитие грозовых явлений в естественных условиях и при активном воздействии / X. X. Медалиев, Р. Г. Бадасян, М. И. Кармов и др // Атмосферное электричество.— Л. : Гидрометеоиздат, —1976. —С. 107-114.

30. Писаревский, С. Ю. Математические и инструментальные средства оценки эффективности молниезащиты промышленных объектов / С. Ю. Писаревский // Молодежь и наука: реальность и будущее: I меж-дунар. науч.-практ. конф. — Невинномысск, —2008. — С. 387-390.

31. Писаревский С.Ю. Выбор оптимальных проектных решений в САПР средств молниезащиты промышленных объектов на основе имитаци-. онного моделирования // Вестник Воронежского государственного технического университета. — 2010. — Т.6. — № 2. — С. 136—140.

32. Проблемы оценки эффективности современных средств молниезащиты / С. В. Насонов, В. Б. Фурсов, Ю. В. Писаревский,

33. С. Ю. Писаревский, А. А. Репин // Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве : труды регион, науч.- техн. конф. — Воронеж : ВГТУ, —2003. — С. 28.

34. Регистрация параметров молнии на двухцепной линии электропередач 220 кВ / Б. Б. Бочковский, К. Д. Вольпов, А. С. Майкопар и др. // Электрические станции. — 1968. —№ 11. — 120 с.

35. Судзиновский, В. Ю. Моделирование и алгоритмизация в САПР // В. Ю. Судзиновский — М.: Изд. «Книжный клуб», — 2009. — 270 с.

36. Ушаков, Д. Введение в математические основы САПР / Д. Ушаков // — Новосибирск: Изд. «Ледас», —2008 —180 с.

37. Фейман, Р. Феймановские лекции по физике / Р. Фейман, Р. Лейтон, М. Сэндс . — М. : Мир, —1977.— 472 с.

38. Фурсов В. Б. Геометрическая модель длинного электрического разряда / В. Б. Фурсов, С. Ю. Писаревский // Вестник Воронежского государственного технического университета. — 2007. — Т. 3. — № 5. — С.91-94.

39. Шваб, А. Измерения на высоком напряжении / А. Шваб. — М.: Энергия, —1973—230 с.

40. Юман, М. Естественная и искусственно инициированная молнии и стандарты на молниезащиту / М. Юман // ТИИЭР. — 1988.—Т. 76.—№ 12.

41. Юман, М. Молния / М. Юман // — М. : Мир. —1972.—326 с.

42. Anderson, R. Lightning Conductors — Their History / R. Anderson. Nature, and Mode of Application, E.& F. N. Spohn, 46 Charing Cross, London. — 1958. —P. 76.

43. Berger, K. Photo-graphische Blitzuntersuchungen der Jahre 1955 1965 auf dem Monte San Salvatore / K. Berger, E. Vogelsanger // «Bull. SEV 57». —1966. —N13. —S. 1-22.

44. Berger, K. Blitzstrom Parameter von Aufartsblitzen / K. Berger // Bull. Schweiz. Elektrotech. Ver., — 1978. — vol. 69. — P. 353-360.

45. Boys, G. Progressive Lightning / G. Boys. // Nature, —1926, — vol. 118. —P. 749-750.

46. Brook, M. Quantitative study of Strokes and Continuing Currents in Lightning Discharges to Ground / M. Brook, N. Kitagawa , E. Workman //

47. J: Geoph. Res.». — 1962. — vol. 67. — P. 649-659.

48. Brook, M. Artificial initiation of lightning discharges / M. Brook, G. Armstrong, R. P. H. Winder // J. Geophys. Res. —1961. — vol. 66. — P. 3967-3969

49. Cohen, I. B. Benjamin Franklin's Experiments, A New Edition of Franklin's Experiments and Observations on Electricity/ I. B. Cohen // Harvard University Press, Cambridge, -1941.— P.59-61.

50. Golde, R. H. Lightning: Lightning Protection, Edited by, R. H. Golde, Academic Press// — 1977. Vol. 2—P. 568.

51. Correlated Electric and Magnetic Fields from Lightning Return Strokes. Aut.: M. A. Uman, R. D. Brantley, Y. T. Lin, J. A. Tiller // J. Geophys. Res., — 1975, — vol. 80, — N 3, — P. 373 376.

52. Dependence of lightning rod efficacy on its geometric dimension -computer simulation/ N. L. Aleksandrov, E. M. Bazelyan, F. D, Alesasandro and Yu P. Raizer // J. Phys. D: Appl. Phys. — 2005. —V. 38. — P. 1-14.

53. Fieux, R. P. Triggered lightning hazards / R. P. Fieux, and P Hubert // Nature (London). — 1976. — vol. 260. — P. 188.

54. Fieux, R. P. Artificial triggered lightning above land / R. P. Fieux, C. Gary, and P. Hubert // Nature (London). — 1975. — vol. 257.— P. 212-214.

55. Franklin, B. «How to secure Houses, &c from Lightning», Poor Richard's Almanac, reproduced in Benjamin Franklin's Experiments, edited by I / B. Franklin. // Bernard Cohen, Harvard University Press, — 1941. — 453 p.

56. Gay-Lussac, F. Introduction sur les paratonneres, adoptee par L'Academic des Sciences. / F. Gay-Lussac, C. Pouillet // E.& F. N. Spohn, 46 Charing Cross, London.— 1982. — P.76.

57. Golde, R. H. The Lightning Conductor / R. H. Golde // J. Franklin Inst. — 1967. — vol. 283. — N 6. — P. 56-62.

58. Gisborne, H. F. Lightning from clear sky I H. F. Gisborne: I I Mon Weather Rev. -1928. — vol. 56.— P. 108.

59. Harris, W. S. Protection of Ships from Lightning, compiled by R. B. Forbes and printed in America by Sleeper and Forbes / W. S. Harris // Boston (reproduced by Xerox University Microfilms, Ann Arbor. MI.) — 1974.— P. 1848.

60. Hartono, Z. A. A Long Term Study on the Performance of Early Streamer Emission Air terminals in a High Isokeraunic Region / Z. A. Hartono ,1. Robiah // technical report submitted to the NFPA. -1999.— P. 157-159.

61. Have, R. Electrostatic trigger used for daylight Lightning photography /R. Have // Photographic Sci. a. Engin. May—1944. — vol. 12.—N4.1. P. 219-222.

62. Horii, K. Observation on final jump of the discharge in the experiment of artificially triggered lightning / K. Horii and H. Skurano // IEEE Trans. Power App. Syst., —1985.— vol. PAS-104. —P. 2910-2917.

63. Kito, Y. Optical aspects of winter lightning discharge triggered by rocket wire technique in Hokuriku distict of Japan / Y. Kito, K. Horii, Y. Higashiyama // J. Geophys. Res. — 1985. — vol. 90. — P. 6147-6157.

64. Krider, E., A Simplifield Technique for the Photography of Lightning in Day Light / E. Krider, G. Marcek. // "J. Geophys. Res." — 1972, — vol. 77.1. N30. —P. 6017-6020.

65. Krider, E. P. Lightning rods in the 18th Century / E. P. Krider. // Second International Symposium On Lightning and Mountains, Chamonix Mont Blanc, France, — 1997 (University of Arizona). —7 p.

66. Larmor, Sir J. L. Proceeding of the Royal Society / Sir J. L. Larmor and J. S.B. Larmor// — 1914.—Vol. 90. —P. 312-317.

67. Lee, R. H. Protection Zone for Buildings Against Lightning Strikes Using Transmission Line Practice / R. H. Lee. // IEEE Transactions on Industry Applications. — 1978— Vol. IA-14. — N6, November/December.— P. 465.

68. Lemmon, W.S. Specifications for Protection of Buildings Against Lightning, National Fire Protection Association / W. S. Lemmon, B. H. Loomis and R. P. Barbour. // Quincy, MA. — 1958.— P. 369.

69. Linck, H. Lightning performance of modern transmission lines /

70. H. Linck, M. Sargent//CIGRE, Paris, — 1974. SECC.—N33/09.—P. 156-159.

71. Lightning Rod Improvement Studie / C. B. Moore, W. Rison,

72. J. Mathis and G. Aulich // Journal of Applied Meteorology.— April — 1999.1. P. 245-249.

73. Lodge, Oliver J. Lightning Conductors and Lightning Guards / J. Lodge, Oliver // Whittaker & Co., London. —1892. — P.25-29.

74. Moore, C. B. Measurements of Lightning rod responses to nearby strikes / C. B. Moore, W. Rison and G. D. Aulich // Geophysical Research Letters, — 2000, — vol 27. — P.3201-3204.

75. Mousa, A. M. The applicability of Lightning elimination devices to substations and power lines / A. M. Mousa // IEEE Transactions on Power Delivery. October. — 1997. — Vol 13.— № 4. — P. 3115-3118.

76. Mousa, A M. The Applicability of Lightning Eliminating Devices to Substations and Power Lines / A. M. Mousa // IEEE Transactions on Power Delivery. —1998. —vol. 13, —no. 4. —P. 1120-1127.

77. Mc Eachron, K. Lightning to the Empire State Building / K. Mc Eachron // «Trans. AIEE» — 1941. — vol. 60. — N 8. — P. 885-890.

78. New methods and results for quantification of lightning — aircraft electrodynamics / F. L. Pitts, L. D. Lee, R. A. Perala, T. H. Rudolf // NASA Technical Paper 27/37, June. — 1987. — P. 135-138.

79. Newman et al M. M. «Triggered lightning strokes at very close range» / M. M. Newman et al // J. Geophys. Res. — 1967. — vol. 72. — P. 4761-4764.

80. Peek, F. W. Dielectric Phenomena in High-Voltage Engineering / F.W. Peek //New York, McGraw-Hill. — 1929. — P. 523-526.

81. Preece, W. H. On the space protected by a lightning conductor / W. H. Preece // Phil. Magazine, 9.— 1965 — P. 427-430.

82. Prentice, S. Compteur de coups, de Loudre Cigre / S. Prentice. // «Electra». — 1972. — N 22. — P. 149 171.

83. Prentice S., Mackerras D., Tolmic R. Development and field testing of a vertical aerial lightning - flash counter / S. Prentice, D. Mackerras, R. Tolmic // «Proc. IEE». — 1975, —vol. 22. — N 5. — P. 487-491.

84. Rison, W. Experimental validation of conventional and non— conventional lightning protection systems / W. Rison // Report on Conf. IEEE. Toronto, Canada. — 2003— P. 128-132.

85. Salanave, L. Lightning Photography and Counting in Daylight, Using Ha Emission / L. Salanave, M. Brooke // «J. Geophys. Res». — 1965, — vol. 70.1. N6. —P. 1285-1289.

86. Schonland, B. The Lightning Discharge. Handbach der Physik. Bd 22. Springer / B. Schonland // Verlag, OHG, Berlin. — 1956. — P. 576-628.

87. Schonland, B. Progressive Lightning. P. 6. / B. Schonland , D. Höges , H. Collens // «Proc. Roy. Soc.». — 1938. — A. 168. — P. 455-469.

88. Schonland, B. Progressive Lightning. P. 2. / B. Schonland , D. Malan , H. Collens // «Proc. Roy. Soc.». London.— 1938. —A 152.—P. 595-625.

89. Schonland, B. Progressive Lightning. P.2. / B. Schonland , D. Malan , H. Collens // «Proc. Roy Soc» London. — 1935. — A 153. — P.585-615.

90. Shjnland B. F. J. Progressive Lightning, IV. Discharge Mechanism. Proc. Roy.Soc., London, (A). — 1935, — V.152. — P. 132.

91. Smeloff, N. Lightning Investigation on 220-kV System of the Pennsylvania Power and Light Company / N. Smeloff., A. Price // «J. AIEE».1930. —N49. — P. 771-775.

92. Sporn, P. Lightning Investigation on 135-kV System of the Ohio Power Company / P. Sporn, W. Lloyd// «J. AIEE». —1931. —N49.1. P. 1111-1117.

93. The effect of coronae on leader initiation and development under thunderstorm conditions and inTong air gaps / N. L. Aleksandrov, E.M. Bazelyan, R. B. Carpenter, Jr., M. M. Drabkin, Yu. P. Raizer // J. Phys. D: Appl. Phys.2001, —V. 34. — P. 3256-3266.

94. Uman, M. The Lightning Discharge /M.Uman // N.Y.: Acad. Press. —1987. —377p.

95. Vonnegut, B. Vertical lightning / B.Vonnegut // Weatherwise, — 1984.—vol.37.—P. 61.

96. Wagner, C., Mc Cann D. New Instruments for Recording Lightning Currents / C. Wagner, D. Mc Cann // «Trans. AIEE». — 1944, — vol. 63.1. P. 1157-1164.

97. Walter, B. Uber die Ermittelung der zeitlichen Aufeinanderfolge zusammengehöriger Blitze sowie über ein bemerkenswertes Beispiel diesel Art von Entladungen / B. Walter // «Phys. Zelt.». — 1902. — № 3, — P. 168-172.

98. Wilson, C.T.R. Investigations of lightning discharges and on the electric field of thunderstorms / C.T.R. Wilson. // Phil. Trans. Roy Soc. (London), A221. —1920. —P. 73-115.

99. Wilson, C.T.R. On some determination of the sign and magnitude of electric discharges in lightning flashes / C.T.R. Wilson // Proc. Roy Soc. (London), A92. —1916.—P.555-574.1. РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

100. РОССИЙСКОЕ АГЕНТСТВО ПО ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ (РОСПАТЕНТ)1. СВИДЕТЕЛЬСТВО

101. Об официальной регистрации программы для ЭВМ2001610895

102. Шасоиов СериЖуфтеитипови^ Фурсов ^Владимир ^орнсоМ; > .1. Серий 9Щ1. ВЦ) .-28-мая.2001 г.-. , .

103. Зарегистрировано в . .',;. •-.' у;,, . .

104. Дх-У''- . Реестре программ.для ЭВМ. .' ;•■'' У ; гУЖосквау'27 июля(200Т г: ; ' Чс/ег(^сслаишсум^пт^

105. ООО Финансовая промышленная ^ корпорация «Космос-Нефть-Газ»

106. Результаты диссертационной работы: «Моделирование и выбор оптимальных проектных решений в САПР средств молниезащиты промышленных объектов».

107. Вид внедрения результатов: методика имитационного моделирования процесса поражения молнией промышленных объектов.

108. Область применения: дисциплина "Моделирование систем".

109. Форма внедрения: курс лекций.

110. Технический уровень: свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ «Шторм». Зарегистрировано в реестре программ для ЭВМ г. Москва, 27 июля 2001 г.

111. Публикации по материалам: одиннадцать публикаций в научно -технических изданиях.

112. Эффект от внедрения (ожидаемый, фактический) ожидаемый экономический эффект обусловлен повышением эффективности существующих и разрабатываемых систем молниезащиты промышленных объектов.ь темыурковский B.JI. 2010 г.

113. Специалист по учебно-методической работы 1 ^шу5тдела МОУП УМУ1. Бродский A.C. 2010 г.ьтета АЭМ1. Бурковский B.J1. 2010 г.

114. Председатель методического совет^факультета АЭМ1. Бурковская Т.А. 2010 г.»1. АиТСурковский B.J1. 2010 г.1. Писаревский С.Ю./3 » 2010 г.