Технико экономическое обоснование (ТЭО) инвестиционного проекта

Технико-экономическое обоснование инвестиционного проекта является неотъемлемой частью любого инвестиционного проекта, как предварительная стадия оценки его целесообразности. ТЭО имеет много общего с другими документами по оценке целесообразности инвестиций в проект, с инвестиционным меморандумом и бизнес-планом инвестиционного проекта .

Отличие ТЭО от инвестиционного меморандума заключается в том, что инвестиционный меморандум содержит обоснование инвестиций в проект и имеет основной целью - привлечь в него инвесторов, а ТЭО разрабатывается для «внутреннего пользования» для определения возможности и целесообразности выполнения инвестиционного проекта.

Отличие ТЭО от бизнес-плана инвестиционного проекта заключается в степени проработанности проекта. ТЭО, по сути, укрупненный расчет основных технико-экономических показателей инвестиционного проекта, цель которого обосновать его целесообразность. Бизнес-план основывается на более тщательном анализе инвестиционного проекта и, в дополнение, является руководством в его реализации. По структуре ТЭО мало чем отличается от бизнес-плана. В ряде случаев ТЭО не содержит ряд разделов бизнес-плана.

ТЭО инвестиционного проекта зачастую появляется как ответ на запрос руководства предприятия или заказчика инвестиционного проекта о предварительной его оценке. Целевое назначение ТЭО определяет состав его разделов. Так для внутреннего пользования ТЭО не содержит раздел «Маркетинговые исследования рынка», поскольку руководители предприятия вначале хотят знать какова эффективность проекта, основные финансовые показатели без оценки рынка. ТЭО для заказчика проекта содержит все разделы бизнес-плана, включая маркетинговые исследования рынка продукции.

ТЭО состоит из разделов, отражающих суть инвестиционного проекта и описание возможности его реализации на данном предприятии.

1. Любое ТЭО начинается с представления предприятия, общих его характеристик, уровня технической и технологической оснащенности, места на рынке выпускаемой продукции, общей экономической оценки деятельности предприятия.
2. Поскольку ТЭО в первую очередь техническое обоснование, то важнейшим его разделом является описание технической и технологической составляющей инвестиционного проекта. Если речь идет об инновационной составляющей проекта, то должна быть подробно описана идея проекта и его техническая реализация.
3. Описание производственной структуры предприятия и определение возможностей реализации проекта на этой основе. Определение необходимых изменений в производственной структуре, включая закупку техники и технологии производства новой продукции.
4. Определение требований к ресурсам: материальным и трудовым. Определяется потребность в материалах, сырье и комплектующих. Рассматриваются возможные поставщики ресурсов. Определяется количество и качество трудовых ресурсов для реализации инвестиционного проекта. Иногда уровень квалификации работников оказывается препятствием реализации инвестиционного проекта.
5. Определяется уровень текущих затрат на исследования и производство продукции по инвестиционному проекту. Определяется заводская себестоимость будущей продукции, основанная на укрупненных расчетах затрат на единицу продукции.
6. Определение полных затрат на единицу продукции и расчет рентабельности ее производства. Расчет EBITDA и прибыли от реализации проекта.
7. Расчет показателей эффективности проекта, включая показатели NPV, срока окупаемости проекта и внутреннюю норму рентабельности проекта IRR.
8. Проводится анализ экологической составляющей проекта, его соответствия требованиям по защите окружающей среды и другими экологическими показателями.
9. Заключение о целесообразности реализации инвестиционного проекта, подкрепленного показателями экономической эффективности.

ТЭО в соответствии с методикой ЮНИДО (Организация Объединённых Наций по промышленному развитию), в дополнение к выше названным, содержит следующие разделы:

• анализ рынка и выбор маркетингового плана;
• размещение инвестиционного объекта на местности и окружающая его среда;
• календарный график реализации проекта;

По структуре это ТЭО больше напоминает бизнес-план. И по сути это тоже бизнес-план. Такой разрабатывается на прединвестиционной стадии проекта. Поэтому все реже встречается термин «Технико-экономическое обоснование» в документах инвестиционного проектирования. Заказчики в большинстве требуют бизнес-план проекта.

Ниже приведен пример ТЭО на строительство теплоэлектростанции для городского поселения.

1. Капитальные вложения

Капитальные вложения в строительство:

• оборудование и строительно-монтажные работы —1 756,647 млн. руб.
• Сети —47 млн. руб.
• всего —1 803, 647млн. руб.

Начало строительства — 01.01.2011г. Срок строительства 1 год.

2. Источники финансирования

Финансирование капитальных вложений осуществляется за счет заемных и инвестиционных средств.

Схема кредитования предусматривает привлечение кредитных средств, при годовой ставке 9% .

Выплата процентов начинается в 2011 году, а погашение займа осуществляется после ввода оборудования в эксплуатацию.

Периодичность выплат процентов и основной суммы долга - ежемесячно.

Поступления, выплаты на погашение займов и обслуживание долга приведены ниже в таблице 1.

Поступления, выплаты на погашение займа и обслуживание долга (млн. руб.)

Амортизационная составляющая издержек производства

Процент амортизационных отчислений определялся линейным способом с учетом службы основного оборудования. Ежегодные амортизационные отчисления составляют 24, 691 млн. руб. в год.

Заработная плата. Отчисления от заработной платы

Численность промышленно-производственного персонала составляет 36 чел.

Средняя заработная плата в 2010 г. — 19000 руб./чел. в месяц.

Отчисления на социальные нужды приняты в соответствии с действующим законодательством:

• прямые страховые выплаты в Пенсионный фонд, ФОМС и ФСС - 34% от фонда заработной платы.

Суммарные затраты на заработную плату с учетом прямых страховых выплат в Пенсионный фонд, ФОМС и ФСС, составят 9,9 млн. руб.

Затраты на ремонт

Стоимость ремонта основного и вспомогательного оборудования осуществляется раз в год, в течение 15 дней каждого из единичных блоков ТЭС совместно с пиковыми котлами, составляет ежегодную сумму в 84,717 млн. руб.

Суммарные годовые издержки производства в 2011 году (начало эксплуатации) приведены ниже в таблице 3.

Суммарные годовые издержки производства (млн. руб.)

Данные показатели демонстрируют высокую степень эффективности инвестиций.

Проект касается насущных проблем дальнейшего развития российской малой энергетики – предоставление энергоресурсов для местного рынка.

Проект имеет также важное гуманитарное и социальное значение - это создание, непосредственно и косвенно, новых рабочих мест на станции и в предприятиях-потребителях энергоресурсов.

Кроме того наличие теплоэлектростанции в регионе позволит привлечь инвесторов в другие проекты региона, поскольку инвесторы будут уверены в энергетической обеспеченности проектов.

Ежегодная средняя Чистая прибыль в течение выполнения Проекта (пять проектных лет), это около 80 миллионов руб. Должно быть отмечено, что в течение первых четырех лет после запуска станции полностью возмещается полученная ссуда. В течение первого года ПОСЛЕ компенсации ссуды, Чистая прибыль по проекту составит 486,403 миллионов руб.

Итак, ежегодная чистая прибыль подтверждает его высокую эффективность.

Образец техническое обоснование

Исследование и обоснование разработки военной техники по Р 50-605-80-93

Стадия жизненного цикла военной техники. включающая процессы формирования требований к военной технике, изыскания принципов и путей ее создания, обоснования возможности и целесообразности ее разработки. В общем случае эта стадия состоит из следующих видов работ: для изделия ВТ - проработка заказчика 1. проработка промышленности 1. научно-исследовательская работа по созданию изделий ВТ, разработка аванпроекта 2 ; для материалов - проработка заказчика 2. проработка промышленности 1 .

1. При необходимости.
2. Только для особо сложных образцов (комплексов ) ВТ или для образцов ВТ массового применения

[из п. 2.3.1 Р 50-605-80-93]

Тактико-технико-экономическое обоснование разработки образца военной техники по Р 50-605-80-93

Часть военно-экономических исследований по оценке экономической целесообразности разработки и производства образца военной техники с заданными тактико-техническими характеристиками. Оформляют в виде документа. содержащего анализ условий боевого применения образца и решаемых им задач (в том числе в условиях применения противником средств противодействия), а также экономическую оценку сравнения этого образца с существующими отечественными и иностранными образцами [из п. 2.3.11 Р 50-605-80-93]

Технико-экономическое обоснование создания АСУ по ГОСТ 24.202-80

Документ «Технико-экономическое обоснование создания АСУ» (ТЭО АСУ) предназначен для обоснования производственно-хозяйственной необходимости и технико-экономической целесообразности создания или развития АСУ (далее - создания АСУ) [из п. 1.1 ГОСТ 24.202-80]

Этап 1.1 «Обследование объекта и обоснование необходимости создания АС» по ГОСТ 34.601-90

На этапе 1.1 «Обследование объекта и обоснование необходимости создания АС» общем случае проводят:

1. сбор данных об объекте автоматизации и осуществляемых видах деятельности;
2. оценку качества функционирования объекта и осуществляемых видах деятельности, выявление проблем, решение которых возможно средствами автоматизации ;
3. оценку (технико-экономической, социальной и т.д.) целесообразности создания АС .

[из п. 1 Приложения 1 ГОСТ 34.601-90]

Заказать услуги ООО «Техническая документация» можно по эл. почте admin @ tdocs. su (без пробелов), по тел. 8-910-468-09-28 или в форме Контакты .

Copyright © ООО «Техническая документация» 2016. Заимствуйте наши материалы с блеском!
При цитировании на своих ресурсах наших материалов используйте активные ссылки на них.

Технико-экономическое обоснование (ТЭО)

Технико-экономическое обоснование (ТЭО)

Технико-экономическое обоснование (ТЭО) - это изучение экономической выгодности, анализ и расчет экономических показателей создаваемого инвестиционного проекта. Целью проекта может быть создание технического объекта или строительство или реконструкция существующего здания.
Главной задачей при составлении ТЭО является оценка затрат на инвестиционный проект и его результатов, анализ срока окупаемости проекта.
Составить ТЭО необходимо самому предпринимателю для понимания того, что стоит ли ждать от проекта, а для инвестора ТЭО предпринимателя, запрашивающего инвестиции необходимо, для понимания сроков окупаемости вложенных денег. Разработка ТЭО может может быть поручена как группе специалистов (в сложных проектах), так и может быть составлено и самостоятельно предпринимателем.
Что же является основными отличиями ТЭО от бизнес-плана?
Обычно ТЭО составляется для новых проектов на уже существующем предприятии, поэтому такие блоки, как маркетинговые исследования, анализ рынка, описание предприятия и продукта не описываются в таких ТЭО.
Но иногда возникает ситуация и дополнительно в ТЭО приводятся подробные данные об анализе технологий и оборудования и причины их выбора.
Таким образом Технико-экономическое обоснование (ТЭО) является более коротким и содержательным документом, чем полноценный бизнес-план.

Методика составления ТЭО .

При составлении ТЭО допускается следящая последовательность тематических частей:
- исходные данные, информация о секторе рынка,
- существующие возможности действующего бизнеса предприятия,
- источники сырья, материальные факторы длоя развития бизнеса,
- капитальные затраты предполагаемые для достижения поставленной цели,
- эксплуатационные затраты при реализации проекта,
- производственный план,
- финансовая политика и финансовая составляющая проекта,
- общая информация о будущем проекте.
В общем, в ТЭО приводится описание отрасли, в которой работает предприятие, и дается обоснование выбора территориального и географического положения действующего и предполагаемого бизнеса, а так же описывается вид выпускаемой продукции. Здесь необходимым является описание и обоснование цен на выпускаемую продукцию. При этом финансовая часть ТЭО содержит информацию об источниках финансирования и сроки погашения задолженности, условия использования заемных средств.
Расчеты в ТЭО состоят из таблиц, в которых представлено движение денежных средств и баланс.
Такая структура ТЭО может и не являться единственно правильной и может изменяться в зависимости от конкретного проекта. Так же, она может быть расширена для больших и сложных бизнес проектов.
В чем отличие технико-экономического обоснования (ТЭО) от бизнес-плана?

В современном бизнесе и делопроизводстве термины бизнес-план и технико-экономическое обоснование прочно вошли в лексикон терминов предпринимателей и экономистов, но четкого разделения таких понятий до сих пор нет. В материале делается попытка осветить вопросы схожести и различия бизнес-плана и технико-экономического обоснования бизнеса.
Теоретики предлагают представления, что технико-экономическое обоснование - результат разнообразных исследований, как экономической направленности, так и маркетинговых исследований. Но при этом делается вывод о реалистичности проекта, и определяется круг экономических, организационных и других предполагаемых решений для оптимизации производственного процесса. При этом часто технико-экономическое обоснование является составной частью бизнес-плана.
При этом существует мнение, что технико-экономическое обоснование, в какой-то мере, представляет собой либо сокращенный вариант бизнес-плана, либо, напротив, это обычный бизнес-план, который назвали технико-экономическим обоснованием.
Необходимо отметить, что если порядок составления и структуры бизнес-плана четко прописаны, то при составлении ТЭО можно найти несколько различных вариантов написания, которые различаются в зависимости от рассматриваемых проблем.

Существуют следующие варианты технико-экономического обоснования на практике:

Пример №1
1. реальное состояние предприятия;
2. анализ рынка и оценка производственных мощностей предприятия;
3. техническая документация;
4. положение дел с трудовыми ресурсами;
5. организационные и накладные расходы предприятия;
6. оценка длительности проекта;
7. анализ финансовой привлекательности и экономической обоснованности проекта.

Пример №2
1. суть предлагаемого проекта, представление основ проекта и принципов его воплощения в жизнь;
2. небольшой обзор рынка, изложение результатов различных исследований с целью изучения спроса на новую услугу или товар;
3. технологические и инженерные аспекты проекта:
а) описание процесса производства;
б) доказательства необходимости приобретения нового оборудования или модернизации старого;
в) сравнение нового продукта с действующими стандартами качества;
г) обзор сильных и слабых сторон нового товара или услуги;
4. финансовые и экономические показатели, включающие в себя:
а) предполагаемые и необходимые инвестиции в проект;
б) предполагаемые внутренние и внешние финансовые источники;
в) производственные издержки;
5. оценка эффективности и окупаемости продвигаемого проекта, гарантия возврата внешних заимствований;
6. восприимчивость предлагаемого нового продукта, услуги к существующим на рынках рискам, а также стойкость к возможным рискам в будущем;
7. общая оценка эффективности возможного внешнего заимствования.

Пример № 3
1. краткое изложение всех основных положений технико-экономического обоснования;
2. условия претворения нового проекта в жизнь (кому принадлежит авторство проекта, исходный материал по проекту, какие подготовительные мероприятия и исследования уже проведены и т.п.);
3. анализ предполагаемых рынков сбыта, обзор производственных возможностей предприятия, а также расчет пиковых возможностей предприятия и ряд других факторов;
4.в данном разделе отражается все, что связано с обеспечением производства (необходимые запасы и производственные ресурсы), анализ существующих контрагентов и возможных поставщиков, анализ возможных издержек на различные производственные факторы;
5.раздел посвящен территориальному расположению предприятия и расходам, связанным с этим положением (ориентировочная оценка, где будет находиться предприятие, предварительные расчеты, связанные с оплатой аренды участка под производство или под офисное помещение);
6. конструкторская и проектная документация (оценка необходимых технологий для нового проекта, оценка дополнительных объектов вспомогательного назначения, без которых будет невозможно осуществление производства0;
7. организационные и другие дополнительные расходы, связанные с новым проектом ( расчет дополнительных расходов, а также набросок предполагаемой структуры будущего производства);
8. анализ трудовых ресурсов для будущего проекта (оценка человеческих ресурсов, которые понадобятся для запуска нового проекта). Указывается предполагаемое число рабочего и обслуживающего персонала, необходимое количество инженерно-технических работников. Кроме того, указывается, будут ли привлекаться только местные работники, либо иногородние (иностранные) специалисты. В этом же разделе указываются просчитанные затраты на оплату труда, налоги, связанные с заработной платой и ряд других моментов;
9. график хода осуществления представляемого проекта;
10. общая оценка экономической и финансовой состоятельности планируемого проекта.
Отметим, что многие из приведенных примеров технико-экономического обоснования, особенно последний пример, напоминает детально составленный бизнес-план. Существует тонкая грань между ТЭО и бизнес-планом, и это приводит к тому, что с большой долей уверенности можно сказать, что если от вас потребуется предоставить технико-экономическое обоснование проекта, можно смело составлять детально проработанный бизнес-план, при этом оставив ненужные споры - теоретикам экономической науки, а лучше перейти к делу.

Методика составления технико-экономического обоснования (ТЭО)

1. Оглавление или структура. Краткое описание глав документа.
2. Общее описание проекта, вводные данные о проекте. Информация об исследованиях, которые были проведены предварительно, оценка необходимых инвестиций.
3. Описание рынка и производства. Оценка спроса и прогноз будущих продаж, описание мощностей предприятия.
4. Сырье и ресурсы. Расчет необходимых объемов материальных ресурсов, прогноз и описание поставок ресурсов на предприятие, анализ цен на них.
5. Выбор месторасположения предприятия (объектов предприятия). Обоснование выбора места и оценка стоимости аренды помещения или участка.
6. Проектная документация. Описание технологии производства будущих изделий, характеристики необходимого оборудования, дополнительные строения.
7. Организационная структура предприятия. Описание организации предприятия и накладные расходы.
8. Трудовые ресурсы. Оценка потребности в трудовых ресурсах с делением на категории (рабочие, служащие, топ-менеджеры, руководители и т.д). Оценка расходов на заработную плату.
9. Сроки осуществления проекта. План-график проекта, смета расходов, размеры траншей и пр.
10. Экономические расчеты. Оценка инвестиционных издержек, производственные издержки, финансовая оценка проекта.

Отличие ТЭО от Инвестиционного меморандума.

При проведении исследования в области маркетинга, задачей которого являлось выявление предпочтений потребителей на рынке консалтинговых услуг, была выявлена в том числе и потребность в написании инвестиционных меморандумов и бизнес-планов. В ходе проведенного анализа опросов, анкетирования, письменных обращений, можно сделать вывод, что на современном российском рынке бизнес-услуг, сложилась некая неопределенность в вопросах определений и толкований ряда близких понятий, таких как: инвестиционный меморандум, ТЭО и бизнес-план. Приведем объяснение периодичность появления на свет этих экономических документов.
До появления инвестиционного меморандума создается технико-экономическое обоснование или ТЭО - это является основой при определении необходимости финансовых вложений. ТЭО это документ, как правило, который создается силами ведущих финансовых менеджеров компаний. Целью технико-экономического обоснования является определение, насколько данное вложение финансов будет перспективным и способно принести финансовую выгоду. Создавая инвестиционный меморандум по сути преследуют то же самое, но инвестиционный меморандум создается для инвесторов.
Создав ТЭО, переходят к составлению более тщательного документа, в котором определяется, как вновь создаваемый продукт, либо проект, будет себя вести в условиях, имеющегося рынка. А также, какое воздействие будет оказывать на планируемый проект уже имеющиеся конкурентные факторы на рынке, а также настоящие и будущие риски. Такого рода документ, получил название бизнес-план.
В ходе работы с бизнес-планом, как правило, начинается рост издержек коммерческой структуры, связанный с необходимостью работ в области проведения исследований в сфере маркетинга. Такие исследования ставят своей целью определить, насколько предположения, которые изложенные в технико-экономическом обосновании, будут соответствовать данным, которые будут получены в ходе этих исследований. Если эти исследования приводят к тому, что если данные, предположения и предложения технико-экономического обоснования подтверждаются в ходе маркетинговых исследований, то проект вправе претендовать на получение финансирования. Финансовые расчеты позднее ложатся в основу инвестиционного меморандума.
Этап рождения нового предприятия чрезвычайно ответственный для финансовых менеджеров. На этом этапе начинается определение и становление политики предприятия, начинает поступать информация, которая дает реальную информацию о возможных сторонах и скоростей развития.

В чем отличие инвестиционного меморандума от ТЭО.

В ходе оценки настоящего положения предприятия, а также возможных будущих рисков, разрабатывается документ, называющийся - "Инвестиционного меморандума". Основная цель инвестиционного меморандума состоит в том, чтобы привлечь, при необходимости, в существующий проект внешнее финансирование.
Чаще всего инвестиционный меморандум формируется консалтинговой компанией на основании бизнес-плана и отличается от него тем, что включает в себя информацию инвестиционного характера.
На этом этапе финансисты предприятия должны осуществлять постоянный контроль над состоянием рынка. Цель такой работы состоит в том, чтобы контролировать конкурирующие структуры, выявлять новые возможности на существующих рынках и находить возможные новые ниши для освоения.
При этом основная задача сводится к тому, чтобы просчитать и выявить тот этап развития, когда предприятию будут необходимы финансовые инвестиции, написание инвестиционного меморандума и привлечь стратегические инвестиции в свой проект. И кроме того, менеджеры-финансисты, должны определить и рассчитать сумму необходимых финансовых вливаний в проект. Период, когда финансовые менеджеры предприятия начинают прорабатывать различные сценарии развития, является начальным при составлении инвестиционного меморандума. Определяются различные сценарии развития событий. Пессимистичный сценарий (рассчитываются все возможные последствия недостаточного финансирования и связанные с этим показатели рентабельности и риски для бизнеса). Оптимистичный сценарий развития событий, где необходимо отразить экономические показатели при достаточном финансировании.

Научно-техническое обоснование

«Экспериментальное исследование диффузии газа в жидких пенах»

(шифр: БАБЛ)

Сущность исследуемой проблемы. Краткая история и состояние вопроса

Пены широко распространены в природе; они также находят разносторонние применения в промышленности [1, 2]. Действительно, в химической промышленности формирование жидкой пены является естественным явлением, сопровождающим различные химические процессы, при протекании которых возникают границы раздела между жидкостью и газом. Это, например, – дистилляция, абсорбция, очистка. Здесь появление пены может носить как желательный, так и нежелательный характер. Действительно, избыточное пенообразование в таких процессах способно привести к снижению их эффективности и непроизводительным потерям. Жидкие пены также применяется при нефтедобыче. Закачка таких пен в трещины и разломы нефтесодержащих пород повышает эффективность извлечения из них нефтяных фракций.

Твёрдые полимерные пены, полученные, например, на основе полистирола или полиуретана, используются в строительстве, а также в качестве изолирующих панелей. Сочетание у таких полимерных пен уникальных упруго-пластичных свойств и низкого веса делают их идеальными упаковочными и антивибрационными материалами. Протеиновые твёрдые и жидкие пены широко используются в пищевой промышленности.

В последние (1990-2000-е) годы достигнут значительный прогресс в понимании физики и физической химии различных процессов, происходящих в пенах. Тем не менее, остаётся ещё немало нерешённых вопросов. Многие из них не могут быть прояснены в земных условиях, где сила тяжести играет существенную роль и вносит заметные искажения в динамику пену. В связи с этим особый интерес представляет изучение пен в условиях невесомости. В наших исследованиях используются жидкие пены, состоящие из плотно упакованных газовых пузырьков, разделённых жидкой фракцией (водным раствором поверхностно-активного вещества), Рис. 1. Объём жидкой фазы в пенах может варьироваться в широких пределах: от менее 1 % (в так называемых «сухих» пенах) до более 50 % (в так называемых «влажных» пенах). При низком содержании жидкости в пене, газовые пузырьки деформируются в полиэдры, и вся жидкость содержится в разделяющих их стенках, называемых границами Плато (Рис. 2-а). При содержании жидкости в пене, превосходящем 35 %, газовые пузырьки имеют сферическую форму и могут двигаться независимо друг от друга (Рис. 2-б). За последние двадцать лет проведено большое количество экспериментальных и теоретических исследований различных свойств пен.

Изучались в основном следующие вопросы физики и физической химии этих систем: ? Структура пены (форма и пространственная организация газовых пузырьков в ней). ? Электропроводность жидкой фракции пены. ? Так называемое «укрупнение» пены из-за диффузии газа в ней. ? Структурный переход «уплотнения» пены. ? Утончение жидких стенок газовых пузырей (мыльных плёнок) под действием капиллярных сил и гравитации. ? Реологические свойства пены (пены являются сложными системами, имеющими как свойства жидкости, так и свойства твёрдого тела). ? Коллапс пены за счёт разрыва мыльных плёнок.

Рис. 1. Жидкая пена. (Адаптировано из [2]).

Рис. 2. Схематическое изображение пены: а – сухая пена; б – влажная пена.

Для решения вышеперечисленных задач использовались следующие методики: ? Компьюторное моделирование структуры пены (в особенности, с использованием программы Кеннета Брейка (Kenneth Brakke) «The Surface Evolver»). ? Континуальная теория утончения плёнок, основанная на модели поршневого течения Пуазейля в границах Плато. ? Видеорегистрация и томография. ? Локальные оценки доли жидкости по измерениям электропроводности и ёмкости. ? Многократное светорассеяние (МСР) при измерениях на просвет или с использованием диффузионной волновой спектроскопии (ДВС). Данные методы дают информацию о структуре пены и её эволюции.

Междисциплинарная наука о пенах изучает эти объекты на различных масштабных уровнях: ? Молекулярный уровень: свойства поверхностно-активных веществ и химия пены. ? Мезоскопический уровень: поведение и стабильность пен. ? Макроскопический уровень: структура макроскопических объёмов пены, утончение мыльных плёнок и т. д.

Целью настоящего проекта является изучение жидких пен, а также динамических эффектов, как в сухих, так и в жидких пенах. Основные нерешённые (на настоящее время) вопросы в этих областях показаны на диаграмме (Рис. 3).

Рис. 3. Схема, показывающая неизученные до настоящего времени вопросы физики пен.

Исследование влажной пены в земных условиях практически невозможно, так как за счёт действия гравитации в ней возникают различные нестабильности, искажающие пену и нередко приводящие к её разрушению. Поэтому для исследования такой пены в «чистом» виде необходимы эксперименты в условиях невесомости.

Перечислим основные перспективные направления исследования динамики жидкой пены.

Диффузия газа в пенах и определения коэффициента проницаемости газа методом уменьшающегося пузырька.

Процесс диффузии газа в пене характеризуется коэффициентом проницаемости K. имеющим размерность [см/с]. Этот коэффициент можно оценить экспериментально, например, с помощью метода уменьшающегося пузырька [3] (Рис. 4). Пузырёк получается вдуванием воздуха в водный раствор ПАВ (или ПАВ + полимер) с помощью тонкого капилляра. Раствор помещается в стеклянную кювету, а воздушный пузырёк образуется вблизи верхней границы ячейки (под покровным стеклом) или вблизи свободной поверхности раствора на границе с атмосферой. Воздух из пузырька выходит в раствор и (в случае свободной поверхности раствора) через поверхностную мыльную плёнку в атмосферу. В результате, диаметр воздушного пузырька D постепенно уменьшается со временем t. Измеряя (с помощью системы компьютерной регистрации) зависимость D от t возможно оценить K (см. Рис. 5). Обычно, эксперименты по определению K ставятся таким образом, что верхняя (свободная) поверхность раствора накрывается покровным стеклом. В этом случае K определяется следующей формулой [3]:

Здесь P₀ – атмосферное давление; R_g – универсальная газовая постоянная; T – абсолютная температура; S – коэффициент растворимости воздуха; t – время; ? – поверхностное натяжение раствора; R₀ – начальный радиус воздушного пузырька (при t = 0); R – его радиус в момент времени t.

В данном проекте предполагается экспериментальное исследование процесса диффузии газа в пенах в земных условиях методом уменьшающегося пузырька и – в невесомости методами визуального микроскопического наблюдения и МСР.

II. Укрупнение пены.

Это – изменение структуры пены в результате диффузии газа (воздуха) в ней. В результате укрупнения пены газ переходит из пузырьков меньшего размера в более крупные пузыри. Вследствие этого маленькие пузырьки исчезают, а структура и свойства пены, таким образом, изменяются.

Теоретические оценки, полученные для случая больших расстояний между пузырьками в пене, показали, что средний радиус пузырька R увеличивается со временем как t 1/3 [4, 5]. Также известно, что в случае сухих пен R

t 1/2. Представляется затруднительным рассчитать численные значения коэффициентов пропорциональности для этих зависимостей. Действительно, подход, развитый в [4, 5], основан на теории среднего поля, и посчитанные в этих работах коэффициенты имеют лишь приблизительные значения. В случае же сухих пен пузырьки имеют форму полиэдров, при этом в зависимости от числа N граней в них некоторые пузырьки могут расти, а некоторые, наоборот, уменьшаться (см. например, [6, 7]).

Рис. 4. Схематическое изображение воздушного пузырька на поверхности раствора полимер-ПАВ. Сверху – вид пузырька в микроскоп. r и R – соответственно радиусы плёнки и пузырька. Диаметр плёнки составляет примерно 50 мкм. (Адаптировано из [3]).

Рис. 5. Пример зависимости коэффициента проницаемости газа K для пузырька воздуха, находящегося в растворе полимер-ПАВ, от концентрации C_s ПАВ. Концентрация полимера в растворе, C_p = 0,1 мг/мл, T ? 22 o C. Концентрация NaCl в растворе, C_NaCl = 0 ( ); C_NaCl = 0,1 моль/л ( ). (Адаптировано из [3]).

Динамика пузырьков пены никогда не исследовалась в переходном режиме (между сухой и влажной пеной), а также для жидких пен. Последние, как уже отмечалось, практически невозможно изучать в земных условиях из-за влияния гравитации. Тем не менее, в последнее время показано, временная эволюция пены в существенной степени определяется процессом её укрупнения [8]. Подобное поведение хорошо известно для эмульсий [9], однако оно никогда не наблюдалось в пенах.

Недавно также было впервые показано, что процесс укрупнения определяется реологическим свойствами ПАВ как в пенах [8], так и в эмульсиях [10].

Определённые успехи достигнуты в исследовании процессов взаимной перегруппировки и перестройки пузырьков пены, происходящих вследствие диффузии газа в ней. Методами МСР [11] и численного моделирования [12] показано, что в сухих пенах эти процессы слабо коррелированны во времени, и что статистически они могут моделироваться как процесс Пуассона. Для влажных пен ситуация несколько иная. При переходе уплотнения (см. ниже) их упругость стремиться к нулю, и времена структурной релаксации при этом становятся очень большими. Предполагается, что в этом случае между соседними структурными перестройками должны возникать корреляции, существенно усложняющие динамику пены. Учёт таких корреляций необходим не только при изучении процессов укрупнения пены, но также и при исследовании их реологических свойств [13]. Таким образом, детальное исследования процессов структурной перестройки влажной пены позволит глубже понять реологию этих материалов вблизи перехода уплотнения. Более того для разнообразных практических применений пену часто смешивают с твёрдыми частицами. В настоящее время имеется совсем немного информации о поведении таких трёхфазных систем, которые очень нестабильны в земных условиях.

В настоящем проекте предполагается детальное изучение процессов укрупнения влажной пены в условиях невесомости.

III. Структурный переход уплотнения.

Это – интересный с точки зрения реологии обратимый фазовый переход, при котором при некотором критическом содержании жидкости (V = V_c ) в пене происходит её превращение из жидкой (изолированные газовые пузырьки) в сухую (с конечными коэффициентами сдвиговой вязкости). Это явление наблюдается и в других ансамблях случайным образом упакованных объектов, таких как эмульсии, песок, глины и т.д. (см. например, [14]). В земных условиях исследование этого фазового превращения весьма затруднительно, так как в предпереходной области, в жидкой пене (при V_c

V_c = 20-35 %) существенна роль различных гидродинамических неустойчивостей, возникающих в гравитационном поле. Последнее обстоятельство объясняет тот факт, что большинство теорий, описывающих динамику пен, рассматривают сухую (более стабильную) пену.

В данном проекте предполагается экспериментальное исследование процесса уплотнения (и обратного перехода) для пены в условиях невесомости.

Необходимость проведения КЭ в условиях космического пространства в составе РС МКС

Гравитация играет важную роль в формировании пены и её последующей эволюции. Главным следствием наличия земного притяжения является быстрый отток излишков жидкости из плёнки. В случае, когда пена достаточно устойчива, она становится сухой, и сила гравитации уравновешивается вертикальным градиентом капиллярного давления в жидкой фазе пены. Добавление жидкости к такой сухой пене сверху вначале приводит к возникновению одиночной волны с примерно одинаковым профилем вдоль всего пути её распространения вертикально вниз. Затем начинается однородное утончение жидких стенок газовых пузырьков в пене. Этот процесс может быть исследован во влажных пенах, содержащих не более 20 % жидкой фазы. При большем содержании жидкости в пене наблюдаются различные динамические нестабильности (в основном, конвекция). Исследование гидродинамики влажной пены, содержащей более 20 % жидкости, возможно в условиях невесомости (в космосе). Для таких пен уже не будут наблюдаться нестабильности. Полученные в таких космических экспериментах результаты будут представлять большую ценность как для научного понимания структуры и динамики влажной пены, так и для различных практических применений таких пен (флотация, процессы, связанные с нагнетанием пены, и т.д.). Предлагаемый проект является частью большой программы исследований динамики пены («Foam-C»), осуществляемой Европейским космическим агентством. Европейским координатором данного проекта является Др. Д. Ланжевен (Южный парижский университет, г. Орсе, Франция). В рамках реализации программы Foam-C был проведён ряд наземных экспериментов (например, [7-13, 15]) и измерений в условиях микрогравитации (параболический полёты), например, [16]. Полученные данные представляют существенную ценность для понимания динамики влажной пены и будут чрезвычайно важны для постановки и интерпретации космических экспериментов.

Порядок проведения КЭ

Исследование динамики жидкой пены в условиях невесомости будет проводиться на МКС на мультифункциональной платформе «Fluid Science Laboratory» (FSL). Экспериментальная работа состоит из следующих этапов:

Загрузка контейнера с образцами растворов ПАВ и полимеров в установку для визуального наблюдения и видеорегистрации. Эта процедура требует аккуратного позиционирования контейнера в поле зрения микроскопа.

Получение пены в выбранной ячейке. Пена образуются при нагнетании в ячейку воздуха с помощью специального поршня с электромагнитным приводом.

Фокусировка микроскопа на выбранной ячейке с пеной. Эта процедура требует большой точности. Необходимо настроить микроскоп так, чтобы на компьютерном дисплее системы видеорегистрации получилось бы максимально чёткое изображение достаточно большого количества пузырьков пены (см. например, Рис. 1).

Видеозапись процессов динамики пены. Длительность записи для каждой ячейки составляет примерно 12-24 часа.

Исследование динамики пены методом МСР. Эта процедура требует тщательной фокусировки луча газового лазера на образце пены, получения картины светорассеяния и записи временных зависимостей пространственного распределения интенсивности рассеянного света.

Передача записанной информации на Землю. Необходимо обеспечить оперативность передачи информации первых экспериментов для оптимизации условий выполнения последующих.

Принципиальные требования к условиям выполнения КЭ

Принципиальных требований к условиям проведения КЭ нет. Эксперимент проводится при комнатной температуре.

Технические особенности НА

Технические особенности НА связаны с необходимостью записи большого объема видеоинформации и передачи этой информации в центр управления КЭ. Система загрузки образцов должна быть адаптирована к конструктивными особенностям мультифункциональной платформы FSL, на которой будет располагаться НА.

Новизна, оценка качественного уровня по сравнению с аналогичными отечественными и зарубежными исследованиями

Заявляемый проект продолжает многолетние исследования по изучению динамики и структуры пены, проводимые Европейским космическим агентством (программа Foam-C), а также – цикла работ руководителей проекта по мыльным плёнкам (см. например, [1’-9’]). Проведенные до настоящего времени эксперименты дали большую информацию как о сухих, так и о влажных пенах. Большинство измерений выполнялось в наземных условиях и только некоторые – в условиях мигрогравитации (параболические полёты). Новизной и актуальностью данного проекта является попытка изучить динамические свойства и структуру влажной пены в условиях невесомости (в космосе). Одна из задач проекта – развитие эффективного научного сотрудничества между российскими и иностранными научными группами с целью обмена научными знаниями, которые востребованы в области фундаментальных основ инженерных технологий. Сочетание серии экспериментов в условиях невесомости, а также наземных измерений и исчерпывающего теоретического анализа позволит получить полную информацию о поведении влажных пен.

Ожидаемые результаты и их предполагаемое использование

Основными результатами КЭ будут:

Измерение значений коэффициента проницаемости воздуха во влажных пенах.

Получение временных зависимостей диаметра газовых пузырьков во влажных пенах.

Наблюдение и измерение основных параметров процесса укрупнения влажных пен.

Наблюдение и измерение основных параметров перехода уплотнения во влажных пенах.

Результаты предполагается использовать:

Для получения устойчивых влажных пен в химической, косметической и пищевой промышленности (например, в производстве различных моющих, косметических веществ и пенистых пищевых продуктов). Полученные результаты КЭ позволят повысить эффективность и снизить стоимости производства.

Для получения стабильных влажных пен, применимых в других отраслях промышленности (например, при пожаротушении, нефтедобыче и т.д.).

Обоснование технической возможности создания НА с заданными характеристиками

При создании держателя для ячеек с пеной и самих ячеек аппаратная схема НА будет модифицироваться в соответствии с характеристиками, задаваемыми многофункциональной платформой FSL. Важным ограничением является требование по габаритным размерам и весу НА, выполнимое при использовании миниатюрных аналогов регистрирующей аппаратуры в наземных установках.

Характеристики рисков и дискомфорта для экипажа, связанных с КЭ

Риски и дискомфорт для экипажа является незначительным. В случае нештатной ситуации при проведении КЭ (повреждение держателя образцов, потери позиции образцом) возникновение пожаро- или взрывоопасной ситуации исключено.

[1] D. Weaire, S. Hutzler “The Physics of Foams”. Oxford: Clarendon Press, 1999.

[2] D. Weaire De la bulle a la mousse // La Recherche 273 (mars 1995). 26. 246-252. [3] G. Andreatta, L.-T. Lee, F.K. Lee, J.-J. Benattar Gas Permeability in Polymer- and Surfactant-Stabilized Bubble Films // J. Phys. Chem. B. 2006. 110. 19537-19542.

[4] И.М. Лифшиц,В.В. Слёзов О кинетике диффузинного распада пересыщенных твёрдых растворов // ЖЭТФ 1958. 35. 479-492. [5] I.M. Lifshitz, V.V. Slyozov The Kinetics of Precipitation from Supersaturated Solid Solutions // J. Phys. Chem. Sol. 1961. 19. 35-50.

[6] J. Lambert, I. Cantat, R. Delannay, R. Mokso P. Cloetens J.A. Glazier, F. Graner Experimental Growth Law for Bubbles in a Moderately “Wet” 3D Liquid Foam // Phys Rev Lett. 2007. 99. 058304(1)-058304(4).

[7] D. Georgieva, A. Cagna, D. Langevin Link Between Surface Elasticity and Foam Stability // Soft Matter. 2009. 5. 2063-2071. [8] V. Schmitt, C. Cattelet, F. Leal-Calderon Coarsening of Alkane-in-Water Emulsions Stabilized by Non-Ionic Poly (Ethylene Oxide) Surfactants: the Role of Molecular Permeation and Coalescence // Langmuir 2004. 20. 46-52.

[9] D. Georgieva, V. Schmitt, F. Leal-Calderon, D. Langevin On the Possible Role of the Surface Elasticity in Emulsion Stability // Langmuir 2009. 25. 5565-5573. [10] H. Hohler, Y. Cheung Sang, E. Lorenceau, S. Cohen-Addad The Osmotic Pressure and Structures of Monodispersed Ordered Foams // Langmuir 2008. 24. 418-425.

[11] A. Gittings, D.J. Durian Statistics of Bubble Rearrangement Dynamics in a Coarsening Foam // Phys. Rev. E. 2008. 78 . 066313(1) -066313(8). [12] S. Vincent-Bonnieu, R. Hohler, S. Cohen-Addad Slow Viscoelastic Relaxation and Aging in Aqueous Foam // Europhys. Lett. 2006. 74. 533-539. [13] J. Goyon, A. Colin, G. Ovarlez, A. Ajdari, L. Bocquet Spatial Cooperativity in Soft Glassy Flows // Nature 2008. 454. 8-87. [14] A.J. Liu, S.R. Nagel “Jamming and Rheology: Constrained Dynamics on Microscopic and Macroscopic Scales”. NY: Taylor & Francis, 2001.

[15] H. Caps, N. Vandewalle, G. Broze, G. Zocchi Foamability and structure analysis of foams in Hele-Shaw cell // Appl. Phys. Lett. 2007. 90. 214101(1)-214101(3).

[16] A. Saint-Jalmes, S. Marze, H. Ritacco, D. Langevin, S. Bail, J. Dubail, G. Roux. L. Guingot, L. Tosini, P. Sung Diffusive Liquid Transport in Porous and Elastic Materials: The Case of Foams under Microgravity Conditions // Phys Rev Lett. 2007. 98 . 058303(1)-058303(4).

Список публикаций научного руководителя, наиболее близко относящихся к тематике проекта

[1’] A.A. Sonin “The Surface Physics of Liquid Crystals”. Amsterdam-Reading: OPA-Gordon and Breach Publishers, 1995. [2’] A.A. Sonin “Freely Suspended Liquid Crystalline Films”. Chichester: John Wiley & Sons Ltd. 1998. [3’] A.A. Sonin, D. Langevin Stratification Dynamics of Thin Films Made from Aqueous Micellar Solutions // Europhys. Lett. 1993, 22(4). 271-277. [4’] A.A.Sonin, A.Bonfillon, D.Langevin Role of Surface Elasticity in the Drainage of Soap Films // Phys. Rev. Lett. 1993. 71. 2342 -2345. [5’] A.A. Sonin, D. Langevin Expansion of Stratification Domains Over the Soap Film Surfaces // Progress in Colloid and Polymer Science. Darmstadt-N.Y. Steinkopff Verlag-Springer Verlag. 1993. 93. 357. [6’] A.A. Sonin, A. Bonfillon, D. Langevin Thinning of Soap Films: Role of Surface Viscoelasticity // J. Colloid and Interface Sci. 1994. 162. 323-330. [7’] D. Langevin, A.A. Sonin Thinning of Soap Films // Advances in Colloid and Interface Sci. 1994. 51. 1-27. [8’] A.A. Sonin, A. Yethiraj, J. Bechhoefer, B.J. Frisken Temperature-Induced Orientational Transitions in Freely Suspended Nematic Films // Phys. Rev. E 1995. 52. 6260-6266. [9’] A. Saint-Jalmes, A.A. Sonin, M. Delsanti, P. Guenoun, J.Yang,J.W. Mays, D.Langevin Disjoining Pressure and Ordering in Thin Liquid Films Containing Charged Diblock Copolymers Adsorbed at the Interfaces // Langmuir 2002. 18. 2103-2110.

Научно -техническоеобоснование космического эксперимента «Формирование и. технологии МТМ-2012 Материалы Всероссийской научно -технической конференции. 20-22 ноября. технологии МТМ-2012 Материалы Всероссийской научно -технической конференции. 20-22 ноября.

продук­ции за счет внедрения научной организации труда, техническиобоснованных норм выра­ботки; в) сокращение. осуществляются по следующим направлениям: ? повышение научно -техническойобоснованности планов; ? применение прогрессивных технико-экономических.

-119. Применение ГИС-анализа для научно -техническогообоснования мелиоративных работ на внутренних водоемах. - 52 с.- № ГР 01201265028. - Инв. № 02201351871. Научно -техническоеобоснование технологий совместного выращивания форели и осетровых.

природных территорий; исследования по поиску, научно -техническомуобоснованию и внедрению новых экологически эффективных. ); – в обеспечении развития и эффективного использования научно -технического потенциала города; – в четком функционировании и.

развития Ставропольского края; 4) научно -техническоеобоснование инновационного проекта по форме. плане и научно -техническомобосновании инновационного проекта (далее – соответственно: бизнес-план, научно -техническоеобоснование. инновационный проект.