Павлов И.Н. Инженер по направлению подготовки Химическая технология энергонасыщенных материалов и изделий. Введение в специальность

Подождите немного. Документ загружается.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Бийский технологический институт (филиал)

государственного образовательного учреждения

высшего профессионального образования

«Алтайский государственный технический университет

имени И.И. Ползунова»

И.Н. Павлов, И.В. Космина

ИНЖЕНЕР ПО НАПРАВЛЕНИЮ ПОДГОТОВКИ

«ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ

ЭНЕРГОНАСЫЩЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ».

ВВЕДЕНИЕ В СПЕЦИАЛЬНОСТЬ

Допущено научно-методическим советом БТИ АлтГТУ

для внутривузовского использования в качестве

учебного пособия

по курсу «Введение в специальность»

для студентов специальностей 240706 «Автоматизированные

производства химических предприятий», 240702 «Химическая

технология полимерных композиций, порохов и твердых ракетных

топлив», 240701 «Химическая технология органических соединений

азота», 240703 «Технология энергонасыщенных материалов

и изделий» всех форм обучения

Бийск

Издательство Алтайского государственного технического университета

им. И.И. Ползунова

2008

УДК 662.1/.4 (075.8)

Рецензенты: к.т.н., профессор, завкафедрой ХТВМС

БТИ АлтГТУ И.С. Кононов;

д.х.н., замдиректора по научной работе ИПХЭТ

СО РАН С.Г. Ильясов

Работа подготовлена на кафедре

«Технология химического машиностроения»

Павлов, И.Н.

Инженер по направлению подготовки «Химическая технология

энергонасыщенных материалов и изделий». Введение в

специальность: учебное пособие / И.Н. Павлов, И.В. Космина;

Алт. гос. техн. ун-т, БТИ. – Бийск: Изд-во Алт. гос. техн. ун-та,

2008. – 173 с.

В учебном пособии рассмотрены основы инженерного дела,

приведены сведения о знаниях, необходимых инженеру, изложены

общие подходы по подготовке инженера в высшем учебном заведении,

даны инженерные основы технологии, рассмотрены свойства инженера

и решаемые инженерные задачи. Учебное пособие содержит краткие

исторические сведения развития производства взрывчатых веществ и

школы по подготовке специалистов. Учебное пособие предназначено

для студентов специальностей 240706 «Автоматизированные

производства химических предприятий», 240702 «Химическая

технология полимерных композиций, порохов и твердых ракетных

топлив», 240701 «Химическая технология органических соединений

азота», 240703 «Технология энергонасыщенных материалов и изделий»

всех форм обучения.

УДК 662.1/.4 (075.8)

Рассмотрено и одобрено на заседании научно-методического

совета Бийского технологического института

Протокол № 6 от 24 апреля 2008 г.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………….. 4

1 ИНЖЕНЕРНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ............................................................5

1.1 Овладение знаниями..........................................................................5

1.2 Фактические знания инженера.........................................................9

1.3 Техническое образование в России................................................11

1.4 Подготовка инженера в высшем учебном заведении...................14

1.5 Научные и инженерные основы технологии.................................20

1.6 Основные свойства инженера.........................................................32

1.7 Квалификация инженера.................................................................46

1.8 Инженерные задачи.........................................................................53

1.9 Инженерное дело на практике........................................................55

1.10 Учебный план подготовки инженеров.........................................58

2 ПРОИЗВОДСТВО ЭНЕРГОНАСЫЩЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ И

ИЗДЕЛИЙ....................................................................................................65

2.1 История возникновения и развития энергонасыщенных

материалов и изделий............................................................................69

2.2 Открытие бризантных взрывчатых веществ.................................74

2.3 История создания отечественных ракетных зарядов...................80

2.4 История развития и совершенствования производства

отечественных боеприпасов.................................................................90

2.5 История высшей школы по подготовке специалистов для

отечественной пороховой промышленности....................................106

2.6 Классификация взрывчатых веществ...........................................134

2.7 Химия и технология получения бризантных ВВ........................145

Литература.................................................................................................172

ВВЕДЕНИЕ

Учебная дисциплина «Введение в специальность» является одной

из первых, начинающих подготовку специалистов по специальностям:

240706 «Автоматизированные производства химических предприя-

тий», 240702 «Химическая технология полимерных композиций,

порохов и твердых ракетных топлив», 240701 «Химическая технология

органических соединений азота», 240703 «Технология

энергонасыщенных материалов и изделий» всех форм обучения.

Целью дисциплины является знакомство студентов с

организацией учебного процесса при подготовке специалиста, с

основами инженерного дела, с ролью инженера в развитии технологии,

с предприятиями химической технологии энергонасыщенных

материалов и изделий и их машинно-аппаратурным оформлением.

Задачи дисциплины состоят в изучении:

- организации учебного процесса в высшем учебном заведении;

- научных и инженерных основ технологии;

- роли инженерного дела в современной технологии;

- роли вуза в подготовке инженера для химической

промышленности;

- охраны окружающей среды и труда на предприятиях

химической промышленности;

- основ классификации технологических процессов химических

производств;

- состава и работы машинно-аппаратурных схем основных

видов химических производств.

Выпускник по данной специальности может выполнять

следующие виды профессиональной деятельности:

- организационно-техническую;

- производственно-управленческую;

- экспериментально-исследовательскую;

- проектно-конструкторскую.

1 ИНЖЕНЕРНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

1.1 Овладение знаниями

Быстрое развитие новых научных направлений, глубокое

проникновение науки в производство, создание новых отраслей

промышленности, непрерывное совершенствование технологии

производства и оборудования существенно изменяют характер

инженерной деятельности – труд инженера является творческим.

Навыки творческой работы необходимо приобрести в процессе

обучения в вузе.

Ученье – это умственный труд, требующий больших усилий и

волевого напряжения. Для успешного выполнения этого труда

необходимы организованность, дисциплинированность, аккуратность,

четкость, настойчивость, умение преодолевать трудности. Только при

сознательном и активном усвоении знаний можно развить широкий

кругозор, выработать умение самостоятельно овладевать знаниями,

совершенствовать и развивать умственные способности, наклонности и

интересы.

Если механически заучивать материал, не овладев

соответствующими представлениями, понятиями и законами, будет

очень трудно усваивать содержание изучаемых курсов и применять

полученные знания к решению теоретических и практических задач.

Важное место в системе обучения в вузе принадлежит лекциям, в

которых раскрываются основные положения изучаемого курса. Лекции

помогают студентам понять и освоить материал курса.

Многолетний опыт доказывает, что чрезвычайно полезным

является конспектирование лекций. Однако нецелесообразно

стремиться записывать все, как можно полнее и подробнее.

Конспектировать необходимо лишь существенное: основные

положения, их доказательства, важнейшие факты и примеры,

приводимые для обоснования положений, выводы, формулы.

Процесс конспектирования помогает сосредоточению внимания

на материале лекций: перечитывание конспекта способствует как

выделению основного, так и быстрому восстановлению в памяти

подробностей. Однако восстановить в памяти подробности лекции по

чужому конспекту, естественно, невозможно. Углубленная проработка

материала курса требует самостоятельного изучения учебников,

учебных пособий, монографий, статей. Учебник является одним из

важнейших источников знания.

Развитию творческих способностей у студентов способствуют

лабораторные и практические занятия, выполнение индивидуальных

заданий. Здесь студенты имеют возможность проявить свои

способности при решении конкретных технических задач. Важным

условием эффективности этой работы является сознательность

студентов, прочные накопленные знания, инженерная интуиция и

прозорливость, целеустремленность, способность студентов в

заданные сроки дать правильное решение.

Нередко при выполнении индивидуальных заданий среди

студентов обнаруживаются настоящие таланты.

Так, профессор, лауреат Ленинской премии В.И. Феодосьев,

учась на втором курсе МВТУ им. Баумана, получил по курсу

«Сопротивление материалов» задание по расчету пружины. В.И.

Феодосьев развил эту задачу, защитив дипломную работу на тему «О

расчете трубок Бурдона». Продолжая работать в избранном

направлении, год спустя, он защитил кандидатскую диссертацию, а в

27 лет стал доктором технических наук.

Чтобы специалист, закончивший вуз, мог ориентироваться во все

возрастающем объеме знаний, он в стенах института должен получить

правильное представление о масштабах современной науки и техники

и путях их развития, должен научиться творчески мыслить,

самостоятельно работать, уметь на протяжении всей жизни пополнять

свои знания.

Жизнь выдающихся ученых и инженеров показывает, что

способность к творческому труду у них в большинстве случаев

проявлялась уже в годы учебы. Всему миру известны самолеты,

генеральным конструктором которых является Андрей Николаевич

Туполев. Но немногие знают, что свой путь в авиацию Андрей

Николаевич начал в студенческие годы. Он был активным членом

первого студенческого научно-технического кружка по

воздухоплаванию, организованного отцом русской авиации проф. Н.Е.

Жуковским в МВТУ в 10-х годах

XX в. Здесь А.Н. Туполев принимал участие в постройке планера,

летал на нем. В воздухоплавательном кружке Киевского

политехнического института начал свой путь в науку выдающийся

конструктор космических кораблей, академик Сергей Павлович

Королев. Первые самостоятельные полеты он совершил в 1925 г. в

Киеве на планере «КПИ–3 учебный», изготовленном при его участии.

Высшая школа предоставляет возможности каждому студенту в

меру его способностей и желания овладевать навыками творческого

научного исследования и применять это умение на практике. В вузах

получили распространение такие формы научно-исследовательской

работы студентов, как семинары, участие в научных исследованиях,

проводимых кафедрами, проблемными и отраслевыми лабораториями;

выполнение лабораторных работ, реальных курсовых и дипломных

проектов с элементами научных исследований, участие в работе

студенческих проектных, конструкторских и технологических бюро.

Опыт показывает, что практика на предприятиях также может

использоваться для приобретения студентами навыков не только в

производственной, но и в научно-исследовательской работе. Особенно

эффективно участие студентов в экспериментальных работах в

лаборатории, в расчетных и проектно-конструкторских работах.

Тема научного исследования студента может быть определена

научным руководителем – преподавателем; студент может быть

участником темы, выполняемой сотрудниками кафедры и лаборатории.

Однако студент может определить самостоятельно тему творческой

работы на основе изучения данной отрасли науки, запросов

производства. Но во всех случаях тема исследования должна быть

избрана студентом по собственному желанию на основе глубокого

интереса и стремления исследовать поставленный вопрос, студент

должен быть искренне увлечен темой предстоящей работы.

Проработка темы начинается с собирания и изучения

литературных источников и других материалов. Необходимо знать, что

сделано по данному вопросу в прошлом другими исследователями,

знать соседние области смежных наук. Результатом проработки

имеющихся материалов является изложение состояния исследуемого

вопроса и выявление конкретных научных задач, которые будут

разрешаться в исследовании.

На основе собранного фактического материала и теоретической

проработки предварительно следует сделать предположение об

ожидаемых закономерностях, связывающих факторы изучаемого

явления, т.е. разработать гипотезу, которая далее служила бы

руководящей идеей. Гипотеза должна соответствовать всем фактам,

которые явились исходными для ее разработки, и обладать высокой

степенью вероятности. Важным этапом исследования является

эксперимент. Он означает научно поставленный опыт, когда

исследователь воспроизводит и наблюдает процесс, регистрирует

величины, характеризующие его при задаваемых изменениях

влияющих на него факторов. Эксперимент сводится к нахождению

зависимости между значениями этих показателей.

При традиционном подходе усилия экспериментатора

направлены на изучение влияния одного из факторов на исследуемый

процесс при других фиксированных. Последовательное изучение

различных сочетаний действующих факторов позволяет сделать

определенные выводы о взаимосвязях и общих закономерностях

изучаемой системы. Проведение такого однофакторного эксперимента

является трудоемким. В связи с этим переход к многофакторному

эксперименту является эффективным. В этом случае, используя

методы математической теории эксперимента, проводится

исследование при одновременном изменении ряда независимых

переменных и определяется аналитическое описание изучаемого

процесса на основе минимального числа опытов. При проведении

опытов необходимо обращать внимание на исправность и

тщательность установки аппаратуры. Экспериментатор должен не

только ясно представлять теорию действия измерительных приборов и

аппаратуры, но и уметь создавать необходимые для своего

исследования установки.

Весьма существенной частью исследования является обработка

результатов экспериментов и их анализ. На первом этапе обработки

экспериментальных данных во многих случаях ограничиваются

установлением качественной зависимости без установления связи в

виде математического уравнения. Для установления такой связи

полезным является графический метод обработки результатов

экспериментов, который заключается в построении по опытным

данным графика зависимости между исследуемыми величинами.

Изучение характера полученных кривых является первым этапом

обработки данных. Затем находятся математические уравнения связей

между исследуемыми величинами. На базе анализа полученных

зависимостей выводится суждение о характере влияния различных

факторов на процесс, и даются научно обоснованные рекомендации по

его эффективному применению на практике.

Исследования по техническим наукам, как правило, должны

приводить к результатам, которые целесообразно использовать в

производстве. Это может быть новый метод расчета машин,

технологических процессов, инструментов; новая, более рациональная

схема процесса, оборудования, инструмента; научно обоснованный

проект новых конструкций машин и механизмов и др.

Получение новых научных результатов – процесс длительный,

требующий напряженной творческой работы, использования

накопленных знаний для понимания сложных явлений, исканий,

размышлений, развития идей, критического анализа полученных

данных, пытливости и энтузиазма. Никакие книги, пособия и советы не

помогут в подготовке к творческой работе тому человеку, у которого

имеются недостатки в подготовке как специалиста в конкретной

области знания. Идеи и замыслы не появляются неожиданно, они

вынашиваются в сознании постепенно, только благодаря труду, в

процессе систематической работы.

1.2 Фактические знания инженера

Физические науки. Физические науки, особенно физика и

химия, составляют существенную часть инженерного образования. Вот

почему в программе обучения инженеров существуют несколько

курсов физических наук. Для того чтобы разработать комплекс

приборов, устройств и технологических процессов, инженер должен

хорошо знать свойства материалов, законы движения и поведения

жидкостей, превращения энергии и многое другое. Знание основ

физических наук лежит в основе инженерной технологии.

Инженерная технология. Знания, необходимые инженеру, не

ограничиваются физическими науками. Если он собирается решать

сложные проблемы, то должен быть хорошо знаком с отраслью знаний,

именуемой инженерной технологией. Остановимся на двух наиболее

важных частях этой области знаний: прикладные знания физических

наук и систематизированные эмпирические знания.

Знания, касающиеся того, где и как применить те или иные

научные принципы, обеспечивают применение науки на практике. Но

для того, чтобы успешно применять науку для решения практических

задач, недостаточно знать только ее основы. Врач, например, для

успешного диагностирования болезней своих пациентов должен знать

гораздо больше, чем только основы физиологии и химии. Вот почему

учащиеся старших курсов медицинских вузов обязательно должны

проходить врачебную практику в клиниках и больницах. Там они

учатся применять знания, которые получили в вузе. Точно так же

между порой овладения основами физических знаний и практическим

созданием приборов, полезных обществу, проходит несколько лет.

Учеба в вузе должна стать мостом, соединяющим эти два периода.

После того, как студент изучил основы физических наук, он переходит

к слушанию курсов лекций, посвященных применению этих основ на

практике. Так, например, курс, посвященный анализу и синтезу

электрических цепей, основан на изученных студентом разделах

электричества (заряды, электромагнитные волны, потоки электронов и

др.).

Инженерная технология имеет и другую важную грань –

накопление эмпирических знаний о приборах, устройствах и

процессах. Трудно представить себе инженерное сооружение,

полностью созданное только на основе научных принципов. Каждый

инженер при проектировании использует свои знания, опыт,

изобретательность. Существуют идеи, которые хотя и не имеют под

собой глубокой научной основы, испытаны многолетним применением

на практике. Именно они и составляют основу тех эмпирических

знаний, на которые так широко полагаются современные инженеры.

Будущие инженеры знакомятся с этими знаниями при подготовке

курсовых проектов на младших и особенно на старших курсах.

На старших курсах студенты, как правило, начинают изучение

своей специальности. Это в основном курсы технологии, которыми

различаются отрасли инженерного дела. Студенты, намеревающиеся

стать инженерами-электриками, изучают электрические машины,

средства связи, электростанции, распределительные устройства и др.;

на факультетах гражданского строительства изучают проектирование и

строительство зданий, сооружение систем водоснабжения,

канализации, планировку города и др. Точно так же специальные

курсы читают студентам других факультетов.

Хотя главное место в инженерном образовании занимает

специализация, многие проблемы, с которыми инженер встретится на

практике, потребуют от него знаний других областей инженерного

дела. Так, проектирование химического производственного процесса

потребует от инженера-химика знаний инженера-электрика, строителя

и механика. Инженеру часто придется работать бок о бок со

специалистами других профессий. Вот почему студентам необходимо

прослушать также курс инженерной технологии, не касающейся

непосредственно их специальности. Например, механики изучают

основы электротех-ники.

Другие знания. Знания квалифицированного инженера должны

быть шире знакомства с физическими науками и инженерной

технологией. Он обязан знать экономику, основы управления

производством, юриспруденцию, торговлю, трудовые

взаимоотношения, психологию и социологию. Эти обширные знания

необходимы инженеру по следующим причинам:

1) Инженер должен хорошо знать экономику своей

специальности. Он должен разбираться в вопросах себестоимости,

ценообразования, оборотном капитале, амортизации и других

экономических категориях. Инженеру приходится решать

экономические проблемы, и для эффективного их решения он должен

быть хорошим экономистом.

2) Инженер должен сотрудничать со специалистами других

областей, например, экономистами, бухгалтерами, юристами,