Вісник ЖДТУ. Серія "Технічні науки"

Визначення раціональних умов застосування комбайнів пошарового фрезерування порід на залізорудних кар’єрах

Олег Олексійович Вусик — 2019-07-01

Удосконалено методику визначення ефективного застосування кар’єрних комбайнів фрезерного типу для використання безвибухової технології пошарового фрезерування гірських порід при веденні відкритої розробки залізорудних покладів. Безвибухова технологія є нетрадиційною, але за наявності оптимальних технологічних параметрів фрезерних комбайнів існує можливість зменшити собівартість видобутку залізорудної сировини. У роботі використано методи теоретичного і експериментального дослідження роботи комбайнів пошарового фрезерування. Методи враховують отримані результати експлуатації даного високопродуктивного виймально-навантажувального обладнання у вітчизняних і закордонних наукових роботах. Представлена методика підвищує ефективність застосування комбайнів пошарового фрезерування в складних гірничо-геологічних і гірничотехнічних умовах ведення відкритої розробки, дозволяє зменшити собівартість ведення гірничих робіт за рахунок відсутності буро підривних робіт. Здійснюється оптимізація параметрів елементів системи розробки, що дозволяє фрезерному комбайну виконувати розробку масиву гірських порід з можливістю відпрацьовувати уступ значно більшої висоти порівняно з традиційним способом розробки породного масиву, а також при безпечній і значно меншій ширині робочої площадки уступу. Що дозволяє підвищити техніко-економічні показники роботи кар’єру за рахунок підвищення кутів укосів бортів кар’єру.
Використання технології пошарового фрезерування порід гірничими комбайнами значно зменшує негативний вплив на навколишнє середовище, підвищує ефективність ведення гірничих робіт. При чому, фрезерні комбайни здійснюють відпрацювання породного масиву уступу з параметрами елементів системи розробки вже заданими діючою технологією ведення відкритої розробки з дотриманням всіх технологічних норм.

Розробка ефективних параметрів системи свердловинних зарядів для руйнування гірського масиву на рівні набивки

Анатолій Леонідович Ган — 2019-07-01

Досі мало уваги приділялося горизонтальній вільній поверхні уступу, або шару порід, який розташований в межах набивки. Разом з тим, ця частина блоку, яка також має бути ефективно зруйнована, в переважній більшості масових вибухів має більш значну площу, порівняно з бічною поверхнею, і також піддається руйнівним динамічним навантаженням від попередніх масових вибухів на верхньому уступі. Використання досить ефективного методу вибуху на непідібрану масу для значної за площею верхньої площини блоку, що підривається, не розглядається, оскільки такий спосіб нездійсненний технологічно. Тому управління якістю подрібнення в цій зоні в відомих проектних рішеннях обмежується рекомендаціями з розрахунку потужності породного шару над торцем свердловинного заряду (або довжини набивки) з відомих емпіричних співвідношень. Під час вибуху зосередженого одиночного заряду викиду утворюється конусоподібна воронка, в рамках якої енергія ВР витрачається на подрібнення, подолання гравітаційних сил породи і відрив її по контуру воронки. Оскільки окремо визначити складові енерговитрат на ці процеси досить важко, витрати енергії розраховують щодо одиниці об’єму підірваної породи. В даний час загальноприйнятим є використання в розрахунках зарядів викиду принципу подібності Борескова, згідно з яким співвідношення між масою заряду і обсягом віддаленої за межі воронки породи залежить від так званої функції показника дії вибуху. У публікації розглянуто механізм руйнування гірського масиву над торцем свердловинного заряду через врахування механізму вираження симетрії поширення поля напружень і деформацій у торцевій частині свердловинного заряду, що полягає у переході вісесиметричного процесу поширення в сферичний, характерний більш значними дисипативними втратами енергії. Встановлено способи попередження нерівномірного руйнування масиву в шарі між суміжними свердловинами на рівні набивки шляхом вибору раціональних параметрів свердловинного заряду та розташування зарядів у системі массового вибуху. Обгрунтовано параметри свердловинного заряду та застосування нової схеми багаторядного короткосповільненого підривання.

Випробування зразків крихких гірських порід при тривісному стиску у полі відцентрових сил

Марина Анатоліївна Колодій — 2019-07-01

Запропоновано спосіб вирішення складної технічної задачі з моделювання об’ємного напруженого стану для зразків крихких матеріалів, зокрема твердих гірських порід, з метою визначення границі міцності при всебічному стиску. Розглянуто основні труднощі, пов’язані з реалізацією умов всебічного стиску в лабораторних умовах, і недоліки існуючих пристроїв та апаратів, що використовуються для об’ємного навантаження зразків гірських порід. У статті приведено обґрунтування і необхідність використання пристрою для випробування зразків крихких гірських порід при тривісному стиску. Пристрій належить до випробувальної техніки і рекомендований для експериментальних досліджень гірських порід на міцність. Наведено опис пристрою для досліджень зразків крихких гірських порід на всебічний стиск та принцип його роботи. Особливістю запропонованого пристрою є використання рідини з високою щільністю та формування силового поля навантажень за рахунок відцентрових сил, що виникають при обертанні дослідної камери навколо деякої вертикальної осі. Регулювання величини навантаження здійснюється шляхом зміни частоти обертального руху.

Оцінка впливу високої температури на облицювальний камінь з міцних гірських порід

Валентин Вацлавович Коробійчук — 2019-07-01

Експериментально досліджувалися зразки з двох родовищ природного каменю, які розташовані в Україні. Випробування зразків гранітів проводилося високими температурами 300, 500, 700, 900 °С. Всі представлені зразки показують зміну кольору поверхні при температурі від 300 °С і вище. Поведінка гранітів з нагріванням залежить від їх мінерального складу, структури та текстури. Поверхні всіх дослідних зразків стали світліші, деякі зразки гранітів втратили насиченість кольорів. При нагріванні зразків до 900 °C природного каменю найбільше зростання компоненти L (зображення зразків каменю світлішає) кольорової системи CIELab відбулося у зразках Букинського габро на 44,4 %. Найменше зростання компоненти L при нагріванні зразків до 900 °C відбувається у гранодіориту на 28,6 %. В сірих гранітах при нагріванні з’являються почервоніння, які переважно сконцентровані навколо слюди та інших мінералів, які багаті Fe. Найбільша зміна кольору відбувається через фазовий перехід темноколірних мінералів (біотиту та піроксену) в поліморфні мінерали. Це надало зразкам гранодіоритів світлішого кольору, оскільки мінерали змінили колір з чорного на сірий чи білий. Відтінки білого кольору надав кварц, в якому при нагріванні з’являлися білі мікротріщини. Помітні естетичні пошкодження поверхні зразків природного каменю починаються при температурах від 300 до 500 °C. Таким чином, вогонь з температурами нижче цього порогу можна вважати «безпечним» з точки зору естетичного пошкодження, якщо врахувати тільки коефіцієнт нагріву вогню і виключити золу й гази.

Вплив бокового тиску ґрунту на гнучкі підпірні стіни

V. V. Vapnichna — 2019-07-03

Аналіз сучасних методів проектування кріплення бортів котлованів вказує на труднощі при прогнозуванні величини та розподілу навантаження на підтримуючі гнучкі стіни. Існуючі нормативні методи розрахунку підтримуючих конструкцій котлованів загалом направлені на забезпечення їх міцності і стійкості. У даних методах навантаження на огорожу, що залежать від параметрів міцності ґрунту визначають зрушення, згинальні моменти, поперечні й повздовжні сили, та розраховується параметри огорожі, необхідної для забезпечення міцності конструкції. З умови забезпечення стійкості огорожі визначається необхідна глибина закладення. Узагальнення знань в даній області, а також розробка математичної моделі для чисельної реалізації розглянутої задачі, підвищить рівень раціонального закріплення глибоких котлованів. В процесі дослідження було сформовано математичну модель із таких типів кріплення: бурові дотичні палі, бурові січні палі, шпунт Ларсена, монолітна «стіна в ґрунті» в програмному комплексі GeoWall, який знаходить широке застосування для розрахунку на міцність і стійкість підтримуючих стін котлованів різного типу. За результатами комп’ютерного моделювання, найбільші горизонтальні деформації притаманні шпунтовому кріпленню типу L4, які становлять близько 8 см, значення максимальних деформацій дотичних бурових та січних бурових паль є досить схожими між собою, відповідно вони становлять 4,1 та 3,9 см, тому для подальшого дослідження було прийнято монолітну «стіну в ґрунті», оскільки при збільшенні глибини розробки котловану горизонтальні деформації збільшуються в діапазоні від 0,3 см до максимальних переміщень, що становлять 2,6 см. Максимальні вертикальні стискаючі переміщення близько 0,5 см.

Дослідження показників очікуваних експлуатаційних втрат сировини при видобуванні блочної сировини дисковими каменерізними машинами

Василь Васильович Мамрай — 2019-07-03

Кожна технологія видобування блочного природного каменю має свої переваги і недоліки. Перспективними напрямами удосконалення технології видобування блочного каменю є поліпшення невибухових технологій, які не впливають на розвиток техногенних тріщин. У публікації розглянуто нову технологію видобування блочного каменю, яка базується на використанні дискових машин у комплексі з алмазно-канатною машиною. Про запропоновану технологію видобування блочного каменю інформація в літературних джерелах практично відсутня. Однак через низку переваг ця технологія має перспективи широкого поширення. Така технологія використовується в Китаї в умовах нагірних родовищ. В Україні ця технологія починає проходити випробування, зважаючи на це безліч аспектів залишаються не вивченими. У публікації було проведено дослідження показників очікуваних експлуатаційних втрат сировини при видобуванні блочної сировини дисковими каменерізними машинами з метою порівняння з існуючими технологіями видобування. Така технологія передбачає видобуток природного каменю підуступами висотою 1,2–1,3 м, що виключає операцію завалювання моноліту. Це суттєво впливає на техногенні втрати природного каменю, які виникають в результаті динамічних навантажень. Запропонована технологія видобутку потребує менше технологічного обладнання за рахунок виключення операції завалювання моноліту. В публікації з’ясовано, що нова технологія видобутку має менші втрати, порівняно з поточною технологією, на Покостівському родовищі гранодіоритів (ділянка «Максимова гора»).

Експериментальні дослідження отримання газових гідратів з метану вугільних шахт

Катерина Сергіївна Сай — 2019-07-03

Розглянуто проблеми енергозабезпечення гірничопромислових регіонів України, що обумовлені суттєвою імпортозалежністю від природного газу, відсутністю ефективних технологій комплексного освоєння енергетичних ресурсів газовугільних родовищ і погіршеними соціально-економічним та екологічним станами гірничопромислових регіонів. Запропоновано перспективний напрям вирішення проблеми раціонального використання метану вугільних шахт на основі впровадження газогідратних технологій у технологічний комплекс вугільної шахти.
Експериментальними дослідженнями встановлено залежності зміни гідратонакопичення від часу гідратоутворення з отриманням метаногідратів з урахуванням параметрів тиску та температури. Виявлено, що максимально швидким є час гідратоутворення при Т = 1 ºС і Р = 10 МПа, який становить 2,5 години. Встановлено експериментальні залежності формування газогідратів з метаноповітряної суміші дегазаційних свердловин від концентрації метану, параметрів тиску і температури.
Визначено, що чим більшою у суміші є концентрація метану, тим більшим має бути тиск у системі для утворення газогідрату. Цей факт має бути врахованим при подальших дослідженнях процесу гідратоутворення та розробці технологічної схеми отримання газових гідратів з метаноповітряної суміші дегазаційних свердловин та з генераторного газу при газифікації вугілля на місці його залягання. Впровадження комбінації даних виробничих циклів гідратоутворення дозволить отримувати високоякісний гідратний продукт.

Встановлення закономірностей руйнування природно порушених скельних масивів вибухом

Олександр Олександрович Фролов — 2019-07-03

Аналіз літературних джерел показав, що ефективність вибухового руйнування природно порушених і тріщинуватих скельних масивів залежить насамперед від міцнісних і структурних характеристик гірських порід та особливостей формування, взаємодії та поширення хвиль напружень в скельному середовищі.
Доведено, що одним з основних параметрів, який характеризує фізичні властивості скельних порід, є швидкість поширення поздовжніх хвиль напружень у гірському масиві. Тому в наведених дослідженнях зроблено припущення, що свою значимість ця характеристика середовища зберігає і в природно порушених гірських породах. Встановлено, що значне згасання інтенсивності хвиль напружень в сильнотріщинуватих неоднорідних порушених середовищах при зменшенні розміру природних окремостей суттєво обмежує можливість обґрунтування процесу їх руйнування на основі існуючих закономірностей поширення пружних хвиль. Це відноситься також і до розробки інженерних методів управління енергією вибуху на кар’єрах з урахуванням параметрів хвиль напружень. Однак такі ускладнення не виключають необхідності врахування хвиль напружень опосередковано, зокрема через їх швидкість поширення. Для оцінки об’єму руйнування гірських масивів порушеної структури вибухом запропоновано використовувати швидкість поширення хвиль напружень в реальному масиві, як складової в акустичному імпедансі. Встановлено, що зі збільшенням швидкості поширення повздовжніх хвиль в природно порушеному масиві гірських порід збільшується об’єм їхнього руйнування. Доведено, що зі збільшенням швидкості поширення хвиль напружень з 1000 м/с до 6000 м/с об’єм руйнувань природно порушеного масиву збільшується в 2,2...2,4 рази залежно від типу гірської породи.

Інноваційні перспективи підземної експлуатації вугільних родовищ

Андрій Олександрович Хорольський — 2019-07-03

Запропоновано новий підхід щодо оцінки інноваційних перспектив експлуатації вугільних родовищ. Для вирішення завдання застосовано комплексний підхід, який базується на впровадженні неокласичної виробничої функції у вигляді моделі Солоу щодо аналізу стану у вугледобувній галузі, а також критеріїв прийняття рішень в умовах невизначеності для розробки рекомендацій щодо підвищення техніко-економічних показників. Встановлено, що ефективність функціонування підприємства можна оцінити співвідношенням потоків вхідних (капітал) та вихідних (рівень виробництва) ресурсів, при цьому суттєве значення має інноваційна складова. Аналіз співвідношень між потоками ресурсів дозволяють обрати оптимальні сценарії розвитку виробництва та сформувати принципи щодо проектування виробництва на певному етапі розвитку. Наукова новизна роботи полягає у встановленні закономірностей формування рівня ефективності підприємства з видобутку вугілля та розробці підходів щодо проектування виробництва з урахуванням області раціональної експлуатації. Виявлено, що кінцевий об’єм виробництва залежить не тільки від засобів механізації, гірничо-геологічних умов, витрат на придбання та обслуговування засобів механізації, але і від вірогідності виникнення того чи іншого сценарію виробництва, тому для опису гірничого виробництва обґрунтовано доцільність застосування стохастичних моделей. Оцінка поточного стану виробництва та прогнозування сценаріїв розвитку дозволяють сформувати «поведінкову модель» оперативного управління підприємством. Розроблено систему підтримки прийняття рішень, яка дозволяє оптимізувати параметри експлуатації, вибрати структуру технологічного циклу з заданим рівнем продуктивності, знизити собівартість видобутку. Особливу увагу приділено розробці програмного забезпечення для впровадження описаних підходів у виробництво.

Вивчення стану лісових ресурсів Житомирської області

D. V. Shomko — 2019-07-03

У роботі досліджено стан лісових ресурсів Житомирської області; вивчено структуру лісового фонду; проаналізовано обсяги лісокористування та лісовідновлення в регіоні, виявлено основні причини незадовільного стану лісів. Встановлено, що для лісів Житомирської області в цілому, а особливо соснових, характерною є диспропорція розподілу насаджень за віком. При написанні роботи було використано нормативно-правові акти та законодавчі документи України, монографії, наукові публікації, присвячені тематиці дослідження. Було здійснено аналіз статистичних даних щодо структури та стану лісового фонду Житомирської області, визначено динаміку його структури, доповнено існуючі відомості щодо представленості природних лісових культур на території регіону досліджень, окреслено основні проблеми охорони та раціонального використання лісових екосистем. Основною причиною незадовільного стану та загибелі лісів на території Житомирської області є не своєчасно проведений лісівничий догляд, що є закономірним для даного регіону, оскільки значна частина лісових ресурсів області зазнала радіоактивного забруднення після аварії на Чорнобильській АЕС.

Дослідження електродинамічних характеристик антени у вигляді відкритого кінця прямокутного хвилеводу із частковим діелектричним заповненням та штирем збудження

В’ячеслав Пилипович Манойлов — 2019-07-01

Досліджено електродинамічні характеристики антени у вигляді відкритого кінця прямокутного хвилеводу із частковим діелектричним заповненням (ЧДЗ) та штирем збудження. У антен у вигляді відкритого кінця прямокутного хвилеводу із ЧДЗ та штирем збудження є недостатнє узгодження вхідного опору штиря із хвильовим опором коаксіальної лінії живлення. Пропонується можливість зменшення впливу вказаного недоліку шляхом врахування ефективної діелектричної проникності заповнення, розмірів штиря збудження та його зміщення відносно осі хвилеводу за допомогою отриманого удосконаленого виразу для розрахунку провідності коаксіально-хвилеводного переходу зі сторони прямокутного хвилеводу. За наведеною методикою побудовано графіки залежності активного та реактивного опорів штиря збудження від його геометричних розмірів та розташування, нормовані діаграми спрямованості (ДС) антени в площинах Е та Н, які показують можливість зменшення розмірів поперечного перерізу хвилеводу за його незмінного електричного розміру, а також покращення узгодження антени у визначеній смузі частот.

Короткохвильовий цифровий широкосмуговий засіб радіозв’язку

Олександр Володимирович Андреєв — 2019-07-01

Для передачі аналогових мовних сигналів по каналах радіозв’язку у районах зі складним рельєфом місцевості широко використовується короткохвильовий діапазон. При цьому більшість засобів радіозв’язку використовують частотну модуляцію передавача при обмеженій смузі частот. Такі сигнали мають достатньо високу спектральну щільність, що дає змогу виявляти і перехоплювати повідомлення, що передаються. У статті запропоновано застосування цифрового методу передачі мовної інформації з використанням широкосмугового радіосигналу. Проведена оцінка погіршення умов виявлення випромінювання передавача широкосмугової цифрової радіолінії засобами частотного моніторингу порівняно з існуючими вузькосмуговими засобами КХ-діапазону.

Розрахунок параметрів приймачів зображення на ПЗЗ структурах при зніманні земної поверхні з літального апарата

В’ячеслав Пилипович Манойлов — 2019-07-01

Проведено аналіз шумових характеристик оптико-електронних приймачів зображення на матричних фоточутливих ПЗЗ структурах зі стрічковою адресацією і їхнього впливу на роздільну здатність оптико-електронних датчиків зображення в умовах слабкої освітленості. Розрізняльна здатність ПЗЗ на низьких рівнях освітленості обмежена головним чином шумами у фоновому заряді і шумами процесу захоплення носіїв. До матриць зі стрічковою адресацією належать ФПЗЗ з тимчасовою затримкою та накопиченням (ТЗН), використання яких дозволяє різко збільшити відношення сигнал–шум, і як наслідок реалізувати високу чутливість. Одна з основних переваг матриць з ТЗН – можливість гібридної збірки їх в суперлінійки, число елементів яких досягає десятків тисяч. Сучасні матриці ТЗН будуються за принципом секціонування. Кожна секція такої матриці дозволяє здійснювати перенесення заряду по стовпцях в сторону регістра. Оскільки секції керується незалежно (або частково незалежно), то послідовно відключаючи їх можна регулювати число рядків накопичення, а отже і чутливість ПЗЗ ТЗН. Таким чином здійснюється регулювання чутливості ПЗЗ і розширюється динамічний діапазон ПЗЗ і системи спостереження в цілому.
Для досягнення цієї мети був отриманий математичний вираз для розрахунку кількості лінійок світлочуттєвих елементів ПЗЗ, що необхідно застосовувати при зніманні земної поверхні в умовах слабкої освітленості. При цьому, кількість елементів по довжині приймача визначається досягненням необхідного відношення сигнал/шум, при якому реальна розрізняльна здатність визначається мінімальними геометричними розмірами світлочутливого елемента.

Безпосереднє збудження послідовного резонансного контуру прямокутними імпульсами напруги. Аналіз, чисельні оцінки

Юрій Вікторович Батигін — 2019-07-01

Практичні розробки електротехнічних пристроїв, де дієвість відповідних елементних складових практично можлива лише в умовах з достатнім ступенем близьких до резонансних, потребують проведення аналізу процесу при безпосередньому підключенні до резонансного електричного контуру ангармонічного джерела напруги. У статті проведений аналіз резонансного збудження послідовного активно-реактивного контуру періодичними серіями з прямокутних уніполярних або осцилюючих імпульсів напруги з резонансною частотою їх слідування і, відповідно, визначення його реакції на збудження. У результаті розв’язання відповідної задачі сформульовано диференціальні рівняння, а також за допомогою операторного методу отримані їх вирішення у вигляді виразів для струмів, що збуджуються в контурі. Визначені часові форми струму в послідовному активно-реактивному контурі при резонансному збудженні періодичними серіями з прямокутних уніполярних або осцилюючих імпульсів напруги з резонансною частотою їх слідування. Виявлено, що перша гармоніка в амплітудно-частотному розкладанні як в разі уніполярного, так і в осцилюючого збудження визначає гармонічну складову струму, що збуджується, з частотою, яка є рівною резонансній частоті, і амплітудою, що дорівнює відношенню амплітуди першої гармоніки напруги, що збуджує, і активного опору послідовного резонансного контуру. Відзначена дещо більша ефективність уніполярного збудження гармонічних процесів порівнянно зі збудженням осцилюючими послідовностями періодичних імпульсів напруги, Показано, що, як у разі уніполярного, так і в осцилюючого збудження, зі збільшенням добротності резонансного контуру внесок вищих спектральних складових незалежно від виду вхідної напруги істотно падає, а при значному збільшенні добротності струм, що збуджується, стає строго гармонічним.

Соленоїдна антена радіотехнічної системи ідентифікації металів

Антон Олексійович Абрамович — 2019-07-01

Виявлення прихованих в діелектричному середовищі металевих об’єктів здійснюють за допомогою металошукачів, побудованих за вихреструмовим принципом роботи. Потім виявлений метал ідентифікують. Для ідентифікації металів зазвичай використовують хімічні, оптоемісійні, рентгенівські методи. Але виявлення та ідентифікацію можливо зробити і одночасно використовуючи метод графічно-цифрових образів. У таких приладах використовується коаксіальна соленоїдна антена рамочного типу. Але вона має низьку чутливість, нерівномірність чутливості за глибиною зондування та значний паразитний зв’язок між приймальною та передавальною антенами. Від таких недоліків вільна антенна система DD типу, але вона не дозволяє використати графічно-цифровий метод обробки сигналу. Тому пропонується нова конструкція антенної системи, яка дозволяє використати переваги розглянутого методу обробки сигналу та DD антен. Вона відрізняється тим, що одна із антен, наприклад передавальна, складається з двох частин, які розміщені симетрично відносно другої та створює дві активні зони випромінювання як коаксіальна антена, але аналогічні до зон випромінювання антеною типу DD.

Удосконалена математична модель планування маршрутів польоту розвідувальних безпілотних літальних апаратів класу тактичні

Юрій Леонідович Бондаренко — 2019-07-01

Наведено підхід до формування удосконаленої математичної моделі планування маршрутів польоту розвідувальних безпілотних літальних апаратів класу тактичні. В основу моделі покладено розрахунки показників ефективності планування маршруту польоту. Можливість врахування умов зовнішнього середовища та факторів впливу на безпілотний літальний апарат відрізняє цю модель від інших. Визначено, що основними критеріями ефективності планування маршрутів польоту розвідувальних безпілотних літальних апаратів класу тактичні є: ймовірність ураження безпілотного літального апарату, якість розвідувальної інформації, ймовірність виявлення об’єктів розвідки (цілей), загальний час виконання розвідувального завдання з безпілотним літальним апаратом. Доведено необхідність врахування основних показників, які визначають ефективність розвідки із застосуванням безпілотного літального апарату. Досліджено функціональні залежності таких показників, льотно-технічних характеристик літального апарату та технічних можливостей цільового навантаження. Застосування цієї математичної моделі дає можливість вибору оптимального зразка розвідувального безпілотного літального апарату для вирішення конкретних завдань розвідки у заданому районі. Оскільки кожен зразок безпілотного літального апарату має свій набір льотно-технічних характеристик і характеристик навісного обладнання, то основним завданням при розробці такої моделі було оптимальне їх врахування за визначених погодних умов. Розрахунок показника, який визначає якість розвідувальної інформації, додатково дає можливість визначення оптимальної висоти польоту для заданих умов. Також із застосуванням моделі можна математично обґрунтувати дії особи, яка формує маршрут польоту.

Метод детонаційного напилення: особливості технічної реалізації процесу та технологія отримання надтонких шарів напівпровідникових оксидів

Павло Петрович Москвін — 2019-07-01

Розроблено конструкцію та модернізовано основні вузли обладнання для детонаційного напилення, що дозволяє проводити синтез напівпровідникових надтонких плівок. Модернізація установки проводилася з урахуванням особливостей термодинамічних властивостей напівпровідникових матеріалів. Наведено дані про основні елементи конструкцій адаптованих вузлів, вказано їх функціональне призначення. Особлива увага надається принципам роботи як самих модифікованих вузлів обладнання, так і їхньому функціональному взаємозв’язку при керуванні процесом синтезу шарів. Знайдено умови функціонування вузлів формування та запалювання газової воднево-кисневої суміші для отримання високоенергетичної ударної хвилі, що забезпечувала процес масопереносу речовини від джерела до підкладки при синтезі надтонких шарів оксидних напівпровідників. Особлива увага надана забезпеченню оптимальних газодинамічних умов розповсюдження зони підвищеного тиску в процесі переносу речовини від джерела до ростової підкладки. Розроблено конструкції та виготовлено системи перепускних клапанів, що забезпечують задану швидкість переключення газових потоків у процесі синтезу оксидів. Методом детонаційного напилення синтезовано надтонкі шари систем PbO та ZnO. Кристалографічні та морфологічні властивості поверхні плівок, що синтезовано методом детонаційного напилення, досліджено оптичними методами. Отримані фотографічні зображення проаналізовано методом мультифрактального аналізу. Доведено, що мультифрактальні параметри спектра площі поверхні наноформ, що формуються на поверхні росту шарів, за своєю величиною сумірні з відповідними параметрами для спектрів від поверхні шарів, які синтезовані вакуумними технологіями.

Дефібрилятори: історичний огляд та сучасний стан питання

Оксана Леонідівна Коренівська — 2019-07-01

Як відомо, основною причиною більшості летальних випадків є зупинка серця. Стаття присвячена актуальним питанням відновлення роботи серця – дефібриляції та побудови апаратури для її проведення. Описано роботу серця при процесах фібриляції та дефібриляції. Проведено ґрунтовний огляд історичних аспектів розвитку апаратури для дефібриляції в Україні та закордоном. Розглянуто внесок Львівського заводу РЕМА у розвиток техніки дефібриляції. Запропоновано ґрунтовну класифікацію дефібриляторів та описано особливості функціонування й застосування кожного виду. Розглянуто питання впливу на параметри розрядного імпульсу форми імпульсу, амплітуди та тривалості, виду та параметрів напруги дефібриляції. Проаналізовано питання підбору параметрів розрядного імпульсу для досягнення максимальної ефективності дефібриляції. Для цього описано основні форми розрядного імпульсу, схеми проведення дефібриляції та основні енергетичні дози дефібриляції залежно від віку пацієнтів. Описано новинки в техніці дефібриляції – це можливість застосування технологій телемедицини у сучасних дефібриляторах для зняття на передачі даних про серцеву активність на відстань лікареві; особливості застосування підшкірних дефібриляторів, їх відмінність від класичних імплантованих та можливості використання безпілотних літальних апаратів для доставки автоматичних дефібриляторів у віддалені та важкодоступні місця для надання невідкладної допомоги ще до приїзду швидкої допомоги. Поставлено завдання на подальші дослідження.

Взаємодія енергоматеріальних потоків у газорідинних середовищах

Анатолій Іванович Соколенко — 2019-07-01

Стаття стосується особливостей перебігу енергоматеріальних трансформацій у цукровмісних середовищах анаеробного зброджування. Ендогенні процеси – синтез діоксиду вуглецю, синтез етилового спирту та виділення теплової енергії – оцінюються як первинні з відповідним забезпеченням на основі хімічної енергії цукрів. Ці три процеси супроводжуються вторинними енергоматеріальними проявами в такому переліку: масопередача між дріжджовими клітинами і середовищем; теплопередача між середовищем і поверхнею охолодження; створення локальних охолоджених зон середовища з конвективним циркуляційним контуром; синтез диспергованої газової фази з відповідною складовою циркуляційного контуру; створення концентраційного градієнта на основі СО2 по гідростатичному тиску; створення рушійного фактора у формі Архімедових сил в дії на дисперговану газову фазу і, відповідно, на рідинну фазу; вертикальне перемішування середовища в супроводі з процесами його сатурації і десатурації в локальних зонах на рівні самопливних процесів.
Запропоновано математичні формалізації стосовно названих вторинних енергоматеріальних процесів з пропозиціями щодо удосконалення і організації їх перебігу.
В основу феноменологічного аналізу фізичної сутності формування та існування вторинних енергоматеріальних потоків покладено закони термодинаміки, механіки, гідромеханіки, розчинності газів в їх перебігу в гравітаційному полі в умовах змінних тисків. Показано, що природний перебіг перехідних процесів доцільно підсилювати додатковими організованими впливами.

Метод граничних елементів для аналізу руйнування 3D непланарних тріщин в анізотропних середовищах

Nataliia Ilchuk — 2019-07-01

Серед чисельних підходів до аналізу механіки руйнування анізотропних твердих тіл з тріщинами метод граничних елементів відрізняється високою точністю і продуктивністю завдяки своїй напіваналітичній природі та використанню тільки граничної сітки. Для аналізу 3D механіки руйнування були запропоновані різні методи граничних елементів. Проте основною проблемою цих підходів є обробка сингулярних і гиперсингулярных інтегралів, що може вимагати аналітичної оцінки коефіцієнтів при сингулярності ядра в особливій точці, а також в локальних криволінійних координатах, які створюють громіздкі рівняння у випадку неплоских геометрій.

Тому в роботі представлено нове формулювання методу граничних елементів для 3D-аналізу механіки руйнування анізотропних твердих тіл з неплоскими тріщинами. Формулювання одного граничного елемента певної області розширено декількома новинками, які дозволяють точний аналіз неплоских геометричних параметрів. Це модифіковані чисельні квадратури Кутта з вузлами Чебишева для точної оцінки сингулярних і гіперсингулярних інтегралів; поліноміальні відображення для згладжування інтеграла на фронтальній лінії передньої тріщини; та спеціальні функції форм, які враховують особливість напруги квадратного кореня на фронтальній тріщині і дозволяють точно визначити фактори інтенсивності напруги. Ядра граничних інтегральних рівнянь оцінюються з використанням експоненціально-збіжної квадратури, що дозволяє вивести метод швидких граничних елементів. Розроблено методику точного чисельного визначення коефіцієнтів інтенсивності напруг у довільній точці фронтальної тріщини. Наведені чисельні приклади, що показують високу точність запропонованого методу граничних елементів. Показано, що неплоскі тріщини проявляють режим зсуву, що відкривається поряд з нормальним режимом через свою геометричну природу і напрямком прикладеного навантаження.

Цей підхід може бути об'єднаний з критерієм щільності енергії деформації для вивчення поширення 3D-тріщин в анізотропних пружних тілах при втомному навантаженні, що є напрямом майбутніх досліджень.

Алмазне доведення керамічних куль з карбіду бору

Сергій Васильович Сохань — 2019-07-01

Експериментально досліджено вплив режиму обробки на процес алмазного доведення керамічних куль з карбіду бору, показниками якого є швидкість знімання припуску, швидкості зменшення/збільшення відхилення від сферичної форми куль і різнорозмірності діаметра куль у партії. Для виокремлення частки, обумовленої саме впливом режиму обробки, застосовано метод графічної апроксимації змінювання у часі середніх значень показників точності у партії куль. Встановлено, що виокремлені частки можуть змінюватися як у бік зростання, так і у бік зниження залежно від значень параметрів режиму обробки, як-от: сила притиснення довідного диска, час обробки куль між подачею алмазної суспензії і основа алмазної суспензії (масло або вода). В результаті проведення повного факторного експерименту типу 23 визначено найбільш ефективне для виправлення відхилення від сферичної форми і зменшення різнорозмірності діаметра куль у партії поєднання досліджуваних факторів.

Теоретичне обґрунтування робочого органу для вирівнювання ґрунту

Микола Миколайович Корчак — 2019-07-01

Проведено теоретичне обґрунтування вирівнювального ґрунтообробного робочого органу, зокрема його динамічний аналіз, та обґрунтовано основні технологічні параметри, розглянуто динаміку коливальних рухів і визначено його оптимальну конструкцію з умови максимального осідання пилової фракції.
Вихідними даними для теоретичних досліджень були прийняті наступні: розміри рядка і фрезерної секції, ширина міжряддя, відстань між вирівнюючими робочими органами, механіко-технологічні властивості грунту і агротехнічні вимоги до подрібненої маси.
Визначено основні конструктивно-технологічні параметри робочого органу, а саме: висота hпл = 0,4 м, довжина робочої поверхні lпл = 0,43 м, ширина bпл = 0,6 м, кут нахилу до поверхні ґрунту: αпл. max = 40°, αпл. min = 25°.
Обґрунтований антиерозійний вібраційний робочий орган якісно вирівнює ґрунтову поверхню та забезпечує екологічно чисту технологію обробітку ґрунту. Теоретично доведено, що вібраційні технології обробітку ґрунту є екологічно чистими, оскільки пилова фракція осідає в нижні шари оброблюваного ґрунту.
Досліджений робочий орган, що виконує технологічний процес вирівнювання поверхні поля при запропонованій технології, дасть змогу в подальшому більш детальніше обґрунтувати математичну модель комбінованого способу обробітку поля, засміченого рослинними залишками та визначити конструктивно-технологічну структуру подрібнювача.
Отримано подальший розвиток теоретичних основ вирівнювання ґрунту, зокрема вирівнювальних робочих органів, що використовуються в комбінованих агрегатах.

Дослідження напружено-деформованого стану торцевої фрези для чистової обробки площин

Георгій Миколайович Виговський — 2019-07-01

За даними аналізу опублікованих робіт авторів, що досліджували процес фінішної обробки деталей торцевим фрезеруванням, встановлена доцільність використання процесів торцевого фрезерування для фінішного формування поверхневого шару деталей, що оброблюються. При цьому значні переваги мають технологічні процеси з використання торцевих фрез косокутного різання, оснащених надтвердими матеріалами, зі спірально-ступінчастим розташуванням різальних елементів. Разом з тим, нестаціонарність процесу різання, яка властива процесам торцевого фрезерування, призводить до змінних деформацій технологічної системи, що негативно впливає на якісні характеристики обробки. Виконані авторами дослідження напружено-деформованого стану торцевої фрези (одної зі складових технологічної системи) дозволила визначити процес деформації корпусу фрези, що призводить до зміни положення формоутворюючих різальних кромок, а це, у свою чергу, до зміни умов формоутворення оброблених поверхонь. Встановлені величини осьових переміщень формоутворюючих різальних ножів дозволяють прогнозувати якість оброблених поверхонь та розробити заходи з мінімізації деформацій інструмента в умовах нестаціонарного процесу торцевого фрезерування.

Вплив параметрів сепаратора вібраційного типу з горизонтальним нашаруванням сит на інтенсивність процесу сепарування

Зіновій Антонович Стоцько — 2019-07-01

Для проведення досліджень обрано сепаратор вібраційного типу з горизонтальним нашаруванням сит, який має нескладну конструкцію, просте обслуговування, характеризується незначною чутливістю до параметрів суміші, що піддається сепаруванню, різноманітністю форм коливань, можливістю автоматизованого вивантаження одержаних складових фракцій суміші та автоматизацією процесу сепарування. Насамперед побудована нелінійна математична модель для опису динаміки сепаратора з горизонтальним нашаруванням сит із застосуванням асимптотичних методів нелінійної механіки та рівняння Лагранжа. Модель являє собою систему аналітичних залежностей функцій координат точок системи сит сепаратора від його кінематичних, геометричних та силових параметрів. Ці залежності дали можливість дослідити рівень впливу вказаних параметрів сепаратора на чинники інтенсивності процесу сепарування, зокрема на амплітуду коливного руху горизонтально нашарованих сит. Результати досліджень доцільно застосовувати як на етапах проектування вібраційного сепаратора з горизонтальним нашаруванням сит, так і при виборі параметрів та режимів його експлуатації.

Обґрунтування розмірів захисних частинок при їх нанесенні на мікродефекти резервуарів та трубопроводів

Лілія Сергіївна Дерев’янкіна — 2019-07-01

Висвітлено один зі способів підтримання належного технічного стану об’єктів сфери питного водопостачання задля підвищення їх надійності та поліпшення якості води. Обрана проблематика досліджується шляхом теоретичного обґрунтування переваги напилювання захисних покрить на пошкоджені ділянки споруд та обладнання, що утворені поверхневими дефектами. В дослідженні приділено увагу до пошкодження як поверхні на мікрорівні. Резервуар є кінцевим об’єктом у сфері водопостачання, а саме водопідготовки, трубопровід – є об’єктом, безпосередньо через який виконується транспорт води до споживача. Тому підтримання належного технічного стану саме цих об’єктів є необхідним та вагомим. Адже саме ці технічні об’єкти слугують причинами вторинного забруднення води. Створення якісного покриття на пошкоджених ділянках цих об’єктів потребує вирішення ряду завдань, одним з яких є обґрунтування розмірів захисних частинок та їх співвідношення із геометричними параметрами дефектів. У результаті даного дослідження було встановлено необхідність проведення оцінки співмірності захисної частинки і дефекту на мікрорівні. Тобто виявлено вплив масштабного фактора та враховано деформаційні властивості захисної частинки і кромок дефекту, а саме отримано співвідношення початкового розміру захисної частинки і вже деформованої захисної частинки для заповнення об'єму порожнини співмірного дефекту та встановлено, що початковий діаметр захисної частинки варто обирати в діапазоні 1,0…1,1 від розкриття кромок дефекту для оптимального заповнення його порожнини. Враховуючи деформаційні властивості захисної частинки та оцінку висоти заповнення нею співмірного дефекту на мікрорівні, виявлено значний вплив на шорсткість поверхні, зокрема сталевих трубопроводів, встановлено зниження мінімумів шорсткості поверхні трубопроводів.

Обчислювальний аналіз явищ підвищення температури в електричних асинхронних двигунах

Денис Юрійович Зубенко — 2019-07-01

При розробці електричних машин в цілому, а також асинхронних двигунів зокрема граничні значення температури є ключовими факторами, що впливає на ефективність загальної конструкції. Оскільки звичайне навантаження асинхронних двигунів часто відбувається в різних режимах роботи, отже, оцінка зростання температури за допомогою інструментів математичного моделювання та обчислювальних експериментів стає все більш важливою. У цій роботі розробляється та перевіряється експериментально модель обліку втрат та опис теплових явищ в асинхронних двигунах. Розроблена модель була впроваджена у MATLAB і була застосована для прогнозування підвищення температури в повністю замкнутому вигляді для вентилятора охолодження асинхронних двигунів. Проведено порівняння з експериментальними результатами, отриманими для двигунів 1,5 кВт. Математична модель двигуна показує ефективність розробленої моделі в прогнозуванні підвищення температури для ряду умов експлуатації, зокрема для різних частот і напруг. На основі SIMULINK була розроблена теплова модель.

Порівняльний аналіз ефективності моделей прогнозування часових рядів за допомогою багатокритеріальної процедури на прикладі фінансових показників

Олег Григорович Байбуз — 2019-07-01

У процесі виконання дослідження був розроблений програмний комплекс для прогнозування часових рядів з використанням моделей з різних класів та аналізу їх ефективності. Були побудовані та налаштовані відомі моделі часових рядів, такі як нейронні мережі, нечіткий логічний вивід, адаптивне прогнозування, моделі авторегресії-ковзного середнього, групового урахування аргументів, сингулярного спектрального розкладання. Для повної оцінки придатності моделі до прогнозування конкретного ряду важливо оцінити модель за декількома параметрами, а саме, точністю побудованих прогнозів, складністю математичних обчислень та адекватністю результатів. Неприйняття до уваги певного критерію може спричинити втрату зниження якості прогнозів відносно майбутньої поведінки процесу. Недостатньо точні моделі будуть давати занадто високе значення похибки прогнозу. Ігнорування складності моделі може призвести до використання надмірної кількості параметрів або вибору моделі з необґрунтовано складною архітектурою. Адекватність моделі пояснює, наскільки добре модель описує досліджуваний процес. Розроблена авторами процедура дозволяє враховувати усі перераховані вище фактори. Оцінка точності проводиться шляхом обчислення значень загальної квадратичної та загальної абсолютної похибок прогнозів. Складність моделі оцінюється з використанням інформаційних критеріїв якості. Адекватність визначається за допомогою обчислення значення скорегованого коефіцієнта детермінації, проведення тесту Фішера та аналізу залишків. Запропонований алгоритм дозволяє проводити аналіз ефективності побудованих моделей прогнозування. Результати його роботи можуть бути використані як для безпосереднього прогнозування значень майбутніх рівнів ряду, так і для подальших досліджень в області аналізу часових рядів. Наприклад, як попередній етап при побудові ансамблів моделей прогнозування або ідентифікації викидів у часовій послідовності.

Побудова автоматизованої інформаційної системи управління підприємства легкої промисловості на прикладі швацького виробництва

Анна Іванівна Синько — 2019-07-01

Наведено опис автоматизованої інформаційної системи управління підприємством легкої промисловості, яке займається пошиттям товарів. Проаналізовано попит на виготовлення української продукції та конкурентоспроможність такого виробництва на ринку. Побудована інформаційна система використовується з метою підвищення ефективності виробничо-господарської діяльності фірми за рахунок опрацювання, збереження інформації та автоматизації робіт, які виконуються на підприємстві. За допомогою системного підходу, який є основоположний при розробці автоматизованих інформаційних систем, побудовано дерево цілей: визначено головну мету, її аспекти, підаспекти та критерії (якісні і кількісні), які дозволяють дати характеристику та оцінку поставленої мети і виявити ефективність аспектів для її вирішення.
Для графічного представлення руху і обробки інформації застосовано діаграми потоків даних. Для наочного представлення роботи системи обрано швацьке підприємство «Єва-Текстиль-Україна» та створений веб-сайт. Також наведена архітектура інформаційної системи та параметри роботи веб-ресурсу. Система дозволяє змінювати, доповнювати та переглядати інформацію щодо роботи підприємства, накладати обмеження доступу до системи.

Застосування нейронної мережі в якості основи системи прогнозування оціночної вартості об’єктів нерухомості

D. S. Shybaiev — 2019-07-01

Автоматизація робочих процесів користувачів є невід'ємною частиною розвитку сучасних інформаційних і програмних систем. Багато фахівців в різних предметних областях виконують більшість повсякденних завдань з використанням комп'ютерних технологій. Це дозволяє поліпшити зв'язок, автоматизувати частину робочих процесів, забезпечити єдине сховище даних. Метою роботи є розробка мобільного програмного забезпечення для прогнозування оціночної вартості нерухомості на основі використання штучних нейронних мереж. Науково-практична значимість роботи полягає в дослідженні алгоритмів штучних нейронних мереж в області прогнозування і формування оціночної вартості об'єктів нерухомості та практичне застосування таких алгоритмів у рамках концепції мобільних додатків. Загальна методика роботи включає використання багатошарової архітектури перцептронів і алгоритму зворотного поширення помилок в якості методу навчання нейронної мережі, а також методів і навичок проектування і розробки мобільних програмних рішень для автоматизації діяльності ріелторів. Особливістю розробленого програмного рішення є система прогнозування оптимального значення ціни об'єкта нерухомості. Взаємодія програмних компонентів здійснюється з використанням критеріїв пошуку і бази даних нерухомості. Отримані значення є вхідними даними для роботи моделі штучної нейронної мережі. Результати проведеного дослідження забезпечують високий рівень точності підсумкової розрахунків при рішенні задач прогнозування оціночної вартості об'єктів нерухомості з використанням багатошарової штучної нейронної мережі. Результатом роботи є розробка мобільного додатку для прогнозування фінансової оцінки нерухомого майна. Середня точність прогнозу вартості нерухомості становить 95,7%, що є найвищим значенням для використання системи на практиці.

Відновлювальне дизельне паливо та синтетичне паливо як альтернатива для дизельного палива

Руслана Віталіївна Колодницька — 2019-07-03

Найбільш розповсюдженим дизельним альтернативним паливом є дизельне біопаливо (біодизель). Велика в’язкість біодизельного палива та збільшення викидів оксидів азоту, порівняно з дизельним паливом, обмежують використання його в двигунах автомобіля. До багатообіцяючої перспективи належать відновлювальне дизельне та синтетичне паливо. Був зроблений детальний аналіз властивостей, параметрів розпилювання та викидів для різних видів альтернативних палив для дизельних двигунів, виходячи з експериментальних даних. Результати моделювання параметрів розпилювання альтернативних палив показують, що формули, які були запропоновані для біодизельного палива, можна використовувати для відновлювального дизельного та синтетичного палив. Виходячи з характеристик розпилювання, найближчим паливом до дизельного можна вважати відновлювальне дизельне паливо.

Дослідження та застосування технології блокчейн у транспортній логістиці

Юрій Ярославович Тільняк — 2019-07-03

Сьогодні в інформаційно забезпеченому світі легко знайти будь-яку інформацію про технологію блокчейн: блоги, форуми, доповіді конференцій та статті в наукових журналах. Безперервний розвиток технології блокчейн та цифровий бум криптовалюти зацікавлює людей у різних галузях, тому науковці провели глибокі дослідження використання технологій блокчейн у промисловості та в інших аспектах нашого життя.
У статті досліджується застосування технології блокчейн у системі сучасної транспортної логістики. Сьогодні, попри загальну доступність Інтернет мережі, процес вантажоперевезень залишається далеким від ідеалу через складнощі взаємодії між ланками ланцюжка, до якого належать логісти, замовники, одержувачі, державні та посередницькі структури та ін. Впровадження технологічних інновацій для підвищення рівня прозорості в транспортній галузі підтримується низкою логістичних компаній. Під час дослідження було знайдено близько 17 міжнародних компаній, що успішно застосовують технологію блокчейн у транспортній логістиці. Дослідження довело, що технологія блокчейн може ефективно розв’язувати проблеми ризику довіри посередників у торговому ланцюгу, знижувати трансакційні витрати і підвищувати ефективність синергії в середовищі з багатьма агентами. У роботі обговорюється доцільність застосування технології блокчейн для транспортної логістики, а також досліджено вплив технології блокчейн на систему, що існує у транспортній логістиці.

Фактор людини у питанні підвищення ефективності експлуатації міського громадського транспорту

Олександр Петрович Кухарчук — 2019-07-03

Визначено основні напрями у методах підвищення ефективності експлуатації громадського транспорту. Сформульовано ергатичну транспортну систему та вказано фактори, що впливають на ефективність її функціонування. Наведено аналіз факторів впливу з їхніми характеристиками та особливостями. Проведено експериментальні дослідження параметрів ефективності експлуатації транспортного засобу категорії М2 за рівномірністю руху в умовах різної щільності транспортного потоку. Представлено графічне відображення впливу транспортного потоку на манеру керування водія маршрутного транспортного засобу на міському маршруті. За результатами експериментальних досліджень визначено частки прискорень та сповільнень автобуса на ділянці міського маршруту. Представлена схема розташування базового набору обладнання для покращення інформаційного забезпечення водія. Визначено список основних індивідуальних особливостей водія, які відіграють важливу роль під час керування транспортним засобом. Сформульовано напрями для подальших теоретичних та експериментальних досліджень.

Дослідження аеродинамічних показників автопоїзда методом фізичного моделювання

Євгеній Григорович Опанасюк — 2019-07-01

Проаналізовано актуальність теми дослідження, визначено мету, завдання, предмет та об’єкт дослідження. Наведено аналіз відомих досліджень, що пов´язані із вивченням особливостей формування сили опору повітря при русі таких автотранспортних засобів, як магістральні автопоїзди. На основі аналізу стану вивченості питання про фактори впливу геометричних параметрів автопоїздів на аеродинамічний опір обгрунтовано актуальність досліджень, сформульовано їх мету і завдання.
В результаті аналізу методів і засобів відомих досліджень визначено, що найбільш доцільним з точки зору вартості і трудомісткості є використання методу фізичного моделювання. Створено експериментальну установку у складі вентилятора, вирівнювача потоку повітря і масштабної моделі автопоїзда, змонтованих на пристосованій для цього рамі, а також пристрій для вимірювання сили опору повітря. Проведені аналітичні дослідження показали, що наявність зазорів між елементами автопоїзда (напівпричепа і причепа, тягача і причепа) суттєво впливають на величину сили опору повітря, а значить і на енерговитрати для їх подолання. Зазначено, що існуючі методи розрахунку величини сили опору повітря не враховують цієї особливості. Отримані результати експериментальних досліджень підтвердили необхідність усунення цих проміжків. Запропоновано заходи зі зниження сили опору повітря автопоїздів.

Дискретна математична модель екструдера з варійованими потужностями нагрівачів та динамічним фазовим розподілом полімеру

Андрій Олександрович Данькевич — 2019-07-01

Постійний ріст і розвиток суспільства сприяє збільшенню споживання, що призводить до розвитку виробництва, але також зростає конкуренція і вимоги до продукції. Товар високої якості можна отримати лише з використанням сучасних цифрових систем. Для синтезу яких необхідно проводити велику кількість експериментів на обладнанні, що призводить до значних збитків. Найкращим рішенням є створення моделей, що дозволяє отримувати результати швидко та без значних витрат на виробництві. У роботі отримано дискретну модель екструдера з варійованими потужностями нагрівачів у циліндричній системі координат з урахуванням розподілу температури по довжині для кожного з елементів, а також розподілу температури по радіусу корпусу і шнека. Модель дозволяє врахувати вплив теплового потоку кожного окремого нагрівача на зміну загального теплового поля. Враховано зміни теплоємності та густини відповідно до фазового складу полімеру. Також забезпечена динаміка фазового складу полімеру залежно від діючих теплових та матеріальних потоків. Розроблено алгоритм розрахунку фазового складу полімеру в залежності від попереднього значення та його температури. Отримана модель може бути використана для прогнозування якості готового полімерного виробу та синтезу системи керування з урахуванням дії різнорідних збурень.

Модель термічної обробки вуглецевої сировини в електрокальцинаторі

Олексій Анатолійович Жученко — 2019-07-01

Висока якість системи керування процесом термічної обробки вуглецевої сировини дозволяє зменшити вихід бракованої продукції на наступних етапах виробництва вуглецевих виробів та підвищити якість готової продукції. Синтез таких систем можливий лише за умови докладного дослідження процесів, що протікають на даному етапі виробництва. Враховуючи, що проведення досліджень на реальних об’єктах практично неможливе, єдиною альтернативою залишається метод математичного моделювання. Враховуючи значний час розрахунку повної математичної моделі процесу з’являється необхідність у пошуку і реалізації методів її спрощення.
У цьому дослідженні на основі аналізу існуючих методів спрощення математичних моделей об’єктів з розподіленими параметрами обґрунтовано вибір методу Фур’є для спрощення математичної моделі процесу термічної обробки вуглецевої сировини в електрокальцинаторі. Розроблено спрощену математичну модель вказаного процесу. Визначено оптимальні структури спрощених математичних моделей. Проведено їх параметричну ідентифікацію. Досліджена відповідність результатів розрахунків за спрощеною та початковою математичними моделями. В результаті отримано модель, що досить точно відображає температурні поля, отримані за допомогою повної моделі та має досить незначний час розрахунку (декілька секунд).
У подальших дослідженнях планується провести перевірку на адекватність отриманої моделі експериментальним даним. Після цього модель може бути використана як для подальшого дослідження температурних полів робочої зони електрокальцинатора в процесі термічної обробки вуглецевої сировини, так і для синтезу системи керування цим процесом у реальному часі.

Моделювання та дослідження процесу біологічної очистки води з урахуванням температурного режиму

Андрій Петрович Сафоник — 2019-07-01

Побутові стічні води відрізняються від промислових, як за складом, так і за концентрацією залежно від області. Але незалежно від типу всі стічні води потребують обов’язкового очищення, оскільки містять забруднюючі речовини, які значно перевищують допустимі норми концентрації. Незважаючи на велику кількість досліджень відповідних процесів, актуальною проблемою дослідження залишається взаємодії активного мулу з забруднення під впливом зовнішніх факторів, таких як різна температура тощо. Також важливою задачею є прогнозування параметрів технологічного процесу очищення стічних вод на основі інформації при неповних даних на етапі проектування очисної системи. Автоматизація процесів, що протікають у реакторі, зокрема: використання бактерій з оптимальним віком, створення умов для максимальної поглинаючої здатності активного мулу, мінімізація економічних витрат є невід’ємними складовими сучасних систем.
Розроблено математичну модель аеробного очищення стічних вод, яка описує процеси, що відбуваються на очисній споруді з урахуванням взаємних впливів характеристик процесу на характеристики середовища. Враховано вплив зовнішніх факторів для температурного розрахунку на основі рівняння теплового балансу та законів термодинаміки. Знайдено розв’язок відповідної модельної задачі з використанням м-функції pdepe програмного середовища Matlab. Наведені результати розрахунків розподілу концентрації забруднення та температури протягом часу очистки рідини. Досліджено вплив температури водного середовища, концентрації кисню на поглинаючу здатність активного мулу. Показано залежність активності бактерій від температури води, що дає можливість більш детально та комплексно спрогнозувати та автоматизувати технологічні процеси біологічного очищення стічних вод.

Розробка багатофункціонального пристрою для інформаційно-управляючого телемеханічного комплексу

Serhii Oleksandrovych Fomenko — 2019-07-01

У статті представлено розробку багатофункціонального пристрою для інформаційно-управляючого телемеханічного комплексу із застосуванням сигнального мікроконтролера. Багатофункціональний пристрій забезпечує виконання трьох телемеханічних функцій: телеуправління, телевимірювань поточних значень параметрів, телесигналізації. Тим самим пропонований пристрій поєднує в собі три найбільш важливі функціональні модулі інформаційно-управляючого телемеханічного комплексу – модуль приймання команд телеуправління, модуль введення телевимірювань поточних значень параметрів, модуль введення дискретних сигналів. Це має важливе значення у випадках, якщо кількість датчиків, виконавчих механізмів, розміщених на пристрої контрольованого пункту телемеханічного комплексу, є невеликою. Замість застосування декількох повноцінних функціональних модулів різних типів з’являється можливість застосування одного багатофункціонального модуля. Описано структурну схему, алгоритм роботи розробленого пристрою. Основу схеми пристрою становить сигнальний мікроконтролер STM32F407VET6. Окрім багатофункціональності, розроблений пристрій відрізняється високою надійністю, низькою потужністю споживання, широким діапазоном робочих температур.

Гравіметр з двовимірною цифровою фільтрацією та компенсацією похибок вимірювальної інформації про механічні величини

Олена Миколаївна Безвесільна — 2019-07-01

Розглянуто методи двовимірної цифрової фільтрації вихідного сигналу гравіметра, що входить до складу авіаційної гравіметричної системи. Результатом фільтрації є підвищення точності вимірювання прискорення сили тяжіння внаслідок усунення впливу вертикального прискорення, поступальних і кутових віброприскорень літака. Проблему фільтрації та компенсації похибок вимірювальної інформації про механічні величини вирішено шляхом алгоритмічної обробки вихідного сигналу гравіметра. Двовимірна цифрова фільтрація вимірювальної інформації виконується на основі формування двовимірного масиву цифрових відліків гравіметричної вимірювальної інформації про аномалії прискорення сили тяжіння з урахуванням прив’язки до координат точок поверхні Землі, в яких ці відліки були отримані. Цей масив відповідає ряду сусідніх ліній польоту авіаційної гравіметричної системи. Після цього виконують фільтрацію сформованого масиву за допомогою двовимірного цифрового фільтра нижніх частот. У процесі фільтрації додатково враховують двовимірні кореляційні зв’язки, наявні у корисному сигналі про аномалії прискорення сили тяжіння. Така фільтрація може бути виконана в ході післяпольотної обробки результатів гравіметричних вимірювань. Використання двовимірної цифрової фільтрації вимірювальної інформації про механічні величини дозволяє підвищити точність визначення аномалій прискорення сили тяжіння до 2-х разів (порівняно з одновимірною фільтрацією) та у 3…5 разів (порівняно з вихідним сигналом інтегруючого гравіметра).

Про системи дистанційного моніторингу за технічним станом транспортних споруд

Володимир Павлович Квасніков — 2019-07-01

У час нестабільності економічних процесів в країні виникає необхідність у впровадженні ефективних інноваційних ідей. Розглядаючи дорожню галузь, на дорогах і вулицях міст функціонує велика кількість транспортних споруд, що потребують невідкладного ремонту або реконструкції. Кількість цих споруд з кожним роком зростає. Для запобігання руйнації таких транспортних споруд потрібно виконувати вимірювання, які пов’язані з оцінкою і прогнозуванням їх технічного стану. Вирішенням цієї проблеми може бути масове впровадження ефективних систем для дистанційного безперервного їх моніторингу. Для розбудови дорожньої інфраструктури у містах, що розміщені на берегах судноплавних рік, є актуальним будівництво нових великих мостів. При реалізації проектів з використанням нових конструкційно-технологічних рішень виникає потреба у їхньому науково-технічному супроводі, реалізувати який можна за допомогою впровадження систем безперервного дистанційного моніторингу. Отримання додаткової інформації про роботу транспортної споруди, на кожному етапі її життєвого циклу, дає можливість виконати прогноз, щодо технічного стану і цим самим попередити руйнування. Як приклад, розглянуто реалізовані системи дистанційного моніторингу за технічним станом великих мостів, які реалізовано на будівельних об’єктах в Азії. Сформульовано завдання, щодо необхідності розроблення для масового впровадження типових систем безперервного моніторингу мостових конструкцій дорожньої інфраструктури України.

Прецизійний контактний вимірювач переміщення

Анатолій Леонтійович Передерко — 2019-07-01

Сучасне машинобудування, приладобудування, робототехніка, оптичне виробництво, авіабудування та інші галузі промисловості, де виробляються та застосовуються механічні прилади, тісно пов’язані з необхідністю точного вимірювання переміщення об’єктів і вимірюванням їхніх лінійних розмірів. Різноманіття областей використання приладів для вимірювання лінійних переміщень і відстаней, постійне зростання вимог до точності датчиків, діапазону вимірюваних величин, а також спрямованість на вирішення конкретних практичних завдань дозволяють говорити про те, що розробка і дослідження нових вимірювачів лінійних переміщень і вимірювачів відстаней, а також удосконалення існуючих датчиків є важливим і актуальним завданням. Практичними прикладами завдань, що вирішуються існуючими вимірювачами лінійних величин, є контроль і вимірювання геометричних характеристик виробу (вимір габаритів, вимір відхилення форми і розташування поверхонь); забезпечення точного позиціонування окремих вузлів складальних одиниць при їх складанні у точному приладобудуванні; точне позиціювання рухомих елементів тощо. Серед різноманітних технічних рішень створення високоточних приладів вимірювання переміщення варто виокремити вимірювачі з контактним методом вимірювання та використанням індуктивних перетворювачів з цифровим відліком результату вимірювання. Контактним вимірювачам переміщення, які використовують індуктивні датчики, притаманна простота виготовлення та застосування. Вони не вибагливі до середовища застосування і мають доволі високі метрологічні характеристики.

Оперативне тестування Q-фактора імпульсних трансформаторів

Сергій Михайлович Цирульник — 2019-07-01

У процесі експлуатації комп’ютерної та телекомунікаційної техніки в ній виникають несправності. Сучасна комп’ютерна та телекомунікаційна техніка має достатньо складну схемотехніку, тому процес пошуку несправності є складним та трудомістким. Багато спеціалістів вважає діагностику несправності імпульсного блоку живлення, до складу якого входить імпульсний трансформатор, найбільш складним тестуванням.
Запропоновано метод швидкого тестування імпульсних трансформаторів комп’ютерних блоків живлення та інверторів моніторів, який дозволяє оцінити наявність короткозамкнених витків та знайти місце локалізації несправності й несправний радіоелемент.
Проведено аналіз особливостей застосування методу оцінки добротності та наведено підходи до практичної реалізації пристрою оцінки якості імпульсних трансформаторів і котушок індуктивності на мікроконтролері AVR.
Оцінювання добротності розглядається як відносна величина, яка дозволяє прийняти рішення про справність або несправність імпульсного трансформатора блоку живлення.