ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК

Анализ характеристик рассеяния Мандельштама–Бриллюэна в разновидностях эрбиевых оптических волокон

Игорь Викторович Богачков — 2024-11-29

В этой работе представлены результаты тестирования параметров рассеяния Мандельштама–Бриллюэна для нескольких видов оптических волокон, легированных ионами эрбия и церия. Приведены полученные бриллюэновские рефлектограммы разных типов. Представлены частотные характеристики бриллюэновского рассеяния. Сделаны оценки начальных значений бриллюэновского частотного сдвига и поведения рефлектограмм уровня обратно отраженного сигнала для исследованных разновидностей волокон. Проведён сравнительный анализ полученных параметров различных видов эрбиевых оптических волокон.

Измерение и оптимизация индуктивных элементов в системах управления комбинированными энергокомплексами на основе возобновляемых источников энергии

Александр Викторович Волков — 2024-11-29

Эта статья о перспективах развития альтернативной энергетики, роли преобразовательной техники, существующих и разрабатываемых методах оценки потерь индуктивных элементов, работающих в импульсной или резонансной преобразовательной технике и применяемых в энергокомплексах на основе возобновляемых источников энергии. В статье рассматриваются существующие методы оценки потерь в индуктивных элементах и границы их применимости. Рассматриваются новые решения, направленные на улучшение методологии и метрологии измерений. Даются рекомендации по минимизации потерь.

Алгоритм обработки данных в задаче управления состоянием оборудования

Елена Александровна Абидова — 2024-11-29

Системы диагностики, внедренные на многих промышленных объектах, предназначены для своевременного обнаружения дефектов и тем самым предотвращения внезапных отказов с последующим простоем оборудования, сопровождающимся экономическими убытками. В основе работы большинства систем диагностики лежит принятие решения об исправности или неисправности объекта на основании сравнения диагностических параметров с пороговыми значениями. Проблемой такого подхода является то, что выход за установленные пределы фиксируется уже после того, как оборудование потеряло ремонтопригодность или требует сложного дорогого ремонта. В связи с этим ставится цель раннего и достоверного обнаружения дефектов электромеханического оборудования. Цель достигается путем разработки алгоритма обнаружения начала отклонения во временном ряде, состоящем из последовательно зарегистрированных диагностических параметров. Алгоритм базируется на последовательном применении анализа сингулярного спектра и позволяет не только своевременно выявлять отклонения, но и оценивать вероятность ошибки принятия решения. Алгоритм обработки данных исследован на наборах данных, сгенерированных в соответствии с заданными законами изменения. Также на реальном наборе диагностических данных продемонстрирована возможность своевременного и достоверного обнаружения дефектов. Внедрение алгоритма при управлении состоянием оборудования будет способствовать повышению безопасности и экономичности производственных объектов.

Преобразователь ток-частота на основе осциллисторного эффекта

Александр Иванович Чередов — 2024-11-29

Рассматривается возможность построения измерительных преобразователей постоянного тока, осуществляющих прямое преобразование тока в частоту переменного тока или напряжения. В качестве элемента, реализующего данное преобразование, используется осциллистор из электронного германия. Приводятся результаты теоретических и экспериментальных исследований зависимости частоты от тока. Показано устройство преобразователя ток-частота и приведены его характеристики.

Теоретическая оценка стабильности частоты сигнала цифрового термокомпенсированного кварцевого генератора с термодатчиком на основе двух вспомогательных кварцевых генераторов

Сергей Михайлович Кулясов — 2024-11-29

В статье дана теоретическая предельная оценка стабильности цифрового термокомпенсированного кварцевого генератора с термодатчиком на основе двух вспомогательных кварцевых генераторов. Получены результаты: 7,5 ppb (для неспокойной среды) и 0,75 ppb (для спокойной среды). Исследованы технические решения получения линейной однозначной зависимости значения разностной частоты от температуры и увеличения крутизны этой зависимости, позволяющие получать разрешение по измерению температуры до 0,001 ºС.

Promising systems for controlling prosthetics: a review

Ali Mirdan Samandari — 2024-11-29

People with disabilities in the enormous scientific-technological revolution hope that it will overshadow the provision of assistance and find suitable solutions for them to lead their normal lives. The intersection of sciences among themselves considered the problem of physical disabilities and, in particular, the loss of both upper and lower limbs. Modern prostheses are the product of the intersection of science and the technological revolution, which are still in the ladders of modernity and development due to they contain operators that can be controlled by brain signals according to the principle of neurainterfaces. Neuroimaging techniques such as electromyography, functional infrared spectroscopy and electroencephalography are the superior methods of controlling these modern prostheses can be modelled on two functions, namely independent work and hybrid work. In light of these data the article takes these systems in their individual and hybrid states. In addition, the article indicates which of these techniques is the most worthy in creating the preferred system. The scope of the research methodology limited to neuroimaging techniques towards scenarios of neurological rehabilitation and restoration of lost functions. The review has three axes. The first axis collects, summarizes and evaluates information from relevant studies published over the last decade. The second axis presents important results from previous experimental researches in relation to current study. The work was systematically conducted to provide a rich image and evidence of prosthetic control techniques to all experts and scientists. The third axis is to identify a wide area of knowledge that requires further investigation, and follow-up the succession of scientific events of these systems towards the possibility of integration among themselves to create the most promising system for controlling prostheses.

Повышение пропускной способности электрических сетей на основе интеграции метеорологических данных

Марк Яковлевич Клецель — 2024-11-29

Эффективное и устойчивое функционирование энергосистем является критически важным элементом для обеспечения поставки электроэнергии, необходимой для поддержания жизненных функций современного общества. В этом контексте интеграция метеорологических данных в управление электрическими сетями приобретает все большее значение. Метеорологические данные, такие как информация о погодных условиях, температуре, ветре и осадках, играют существенную роль в оперативном и стратегическом управлении энергосистемами. Их использование позволяет оптимизировать работу генерирующих и распределительных станций, использовать максимальную пропускную способность линий, а также улучшать планирование ремонтных работ и обновление инфраструктуры. Зная погодные условия, операторы электроэнергетических сетей могут принимать более обоснованные решения относительно распределения и управления энергоресурсами. Данное исследование направлено на определение роли метеорологических данных в стратегиях управления современных энергетических систем.

Математическая модель электротехнического комплекса с накопителем электрической энергии для испытания асинхронных двигателей

Виктор Васильевич Харламов — 2024-11-29

В работе отмечена проблема развития ремонтной инфраструктуры для нового подвижного состава, в том числе с асинхронными тяговыми двигателями. В соответствии с этим в качестве объекта исследований выбран электротехнический комплекс для испытаний асинхронных двигателей. Рассмотрена схема испытаний пары асинхронных машин с применением метода взаимной нагрузки. Для сглаживания бросков тока в переходных режимах в данной схеме применен накопитель электрической энергии. В результате исследований получена математическая модель рассматриваемой схемы испытаний, которая учитывает наличие накопителя энергии, подключенного к звену постоянного тока схемы испытаний. Решение тестовой задачи для проверки работоспособности рассматриваемой схемы показало ее высокую эффективность при сглаживании бросков тока в переходных режимах в схеме взаимной нагрузки.

Уточненный анализ предельных режимов воздушных линий электропередачи

Станислав Сергеевич Гиршин — 2024-11-29

В статье проанализированы предельные режимы воздушных линий электропередачи по нагреву и по потерям напряжения. Получены уравнения, связывающие между собой температуру провода, потерю напряжения, мощности нагрузки, условия охлаждения и параметры линии. Показано, что в зависимости от длины можно выделить три характерные области, в которых предельные режимы определяются либо только нагревом, либо только потерей напряжения, либо и тем, и другим фактором. Отдельно рассмотрен комбинированный предельный режим, в котором температура провода и потеря напряжения одновременно принимают максимально допустимые значения. Получены новые уточненные критерии оценки допустимости режима линии. В качестве примера рассмотрена линия АС-240 напряжением 220 кВ варьируемой длины, для которой построен ряд зависимостей, характеризующих области существования и условия возникновения предельных режимов

Проектирование и моделирование фотоэлектрических систем с помощью программного обеспечения PVsystem

Косарева-Володько Ольга Владимировна — 2024-11-29

Солнечная фотоэлектрическая энергия является одним из наиболее существующих и быстро растущих возобновляемых источников энергии, который имеет практическое применение в нескольких областях благодаря своей высокой доступности, огромному потенциалу и экологической совместимости. По сравнению с другими источниками энергии наблюдается значительный рост использования фотоэлектрической энергии в мире. Такое массовое использование фотоэлектрической энергии обусловлено простотой процесса преобразования, поскольку солнечное излучение напрямую преобразуется в электрическую энергию с помощью фотоэлектрических элементов. Кроме того, фотоэлектрические системы производят чистую энергию и не загрязняют окружающую среду, тем самым способствуя борьбе с глобальным потеплением. Фотоэлектрическая энергия требует меньшего обслуживания, поскольку из-за отсутствия механических компонентов ее можно легко интегрировать в электрическую сеть. Фотоэлектрические модули предназначены для выработки максимальной мощности при воздействии солнечного излучения. Но на их производительность влияют многие параметры, такие как температура и солнечное излучение. На производительность фотоэлектрических систем также влияют внешние факторы окружающей среды, такие как загрязнение. Для оптимизации производства энергии используются солнечные трекеры MPPT (Maximum Power Point Tracking).

Целью данного исследования является предложение эффективного метода проектирования и моделирования фотоэлектрической электростанции мощностью 11 МВт, подключенной к национальной сети Нигера, с использованием программного обеспечения PVsyst. Метод: выбор типа системы (системы, подключенной к сети), географического расположения места установки с использованием базы данных программного обеспечения. Затем следует ориентация фотоэлектрической системы, выбор технологии фотоэлектрической системы (фотоэлектрические панели, инверторы, трансформаторы и т. д.) и их калибровка, изучение детальных потерь (потери системы, потери в проводах и потери массива) и выполнение команды для моделирования системы.

Результаты: разработана проектно-имитационная модель фотоэлектрической электростанции мощностью 11 МВт, состоящая из 29120 фотоэлектрических панелей мощностью 385 Вт каждая, 133 трекера MPPT и инвертора мощностью 66 кВт переменного тока каждый, и трансформатора среднего напряжения мощностью 11 МВт. Проект был смоделирован, и полученные результаты проанализированы. Практическая значимость исследования заключается в том, что полученные результаты уже отправлены в кабинет президента Нигера (департамент энергетики) для проверки и практического внедрения. Проектирование и моделирование фотоэлектрической системы с использованием программного обеспечения PVsysts позволяет инженерам, ученым и исследователям приобрести навыки проектирования и моделирования фотоэлектрических систем.

Наблюдатель расхода жидкости асинхронного электропривода центробежного насоса

Олег Александрович Лысенко — 2024-11-29

Статья посвящена разработке системы идентификации объемной подачи жидкости в насосных установках. Актуальность работы обусловлена растущими требованиями к автоматизации управления насосными системами. Ключевым элементом системы является наблюдатель, который позволяет оценивать основные параметры работы установки, такие как скорость вращения насоса и момент сопротивления. Для электропривода насоса используется асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, частота вращения которого регулируется. Давление в нагнетательном трубопроводе создается центробежным насосом. В основе наблюдателя лежит модель асинхронного двигателя в неподвижной системе координат, а для оценки скорости вращения и момента сопротивления насоса применяется наблюдатель Люенбергера. Для идентификации объемного расхода используется модель центробежного насоса, параметризованная полиномом второй степени. Авторы приводят результаты моделирования, показывающие высокую точность работы разработанного наблюдателя, с погрешностью не более 3 % в установившемся режиме. Полученные результаты демонстрируют эффективность предложенного подхода к построению системы мониторинга насосных установок.

Оценка износостойкости модифицированной конструкции радиального подшипника с учетом сжимаемости и вязкости микрополярного смазочного материала

Мурман Александрович Мукутадзе — 2024-11-29

Данное исследование включает разработку и анализ математической модели течения микрополярного смазочного материала в рабочем зазоре модифицированной конструкции бесконечного радиального подшипника скольжения с учетом сжимаемости и влияния давления на реологические свойства смазочного материала. Рассматривая сжимаемость смазочного материала, авторы учитывали зависимость вязкости и плотности смазочного вещества от высокого давления. В условиях, типичных для радиальных подшипников, значительные нагрузки могут вызывать изменения в свойствах смазочного материала, что, в свою очередь, влияет на его способность к формированию устойчивой смазывающей пленки. Поэтому введение параметров сжимаемости в модель позволяет более точно предсказать поведение смазочного вещества и эффективность смазки в различных режимах работы. Новая модель разработана общеизвестными уравнениями течения микрополярного смазочного вещества, уравнением неразрывности и уравнением состояния. Проведен сравнительный анализ численного результата теоретических моделей и экспериментального исследования. Таким образом, данная работа может представлять весомый вклад в область исследования радиальных подшипников. Полученные результаты могут быть использованы для дальнейшего совершенствования конструкций подшипников, позволяющего увеличить их надежность и долговечность.

Рассматривая сжимаемость смазочного материала, авторы учитывали зависимость вязкости и плотности смазочного вещества от высокого давления. В условиях типичных для радиальных подшипников значительные нагрузки могут вызывать изменения в свойствах смазочного материала, что в свою очередь влияет на его способность к формированию устойчивой смазывающей пленки. Поэтому введение параметров сжимаемости в модель позволяет более точно предсказать поведение смазочного вещества и эффективность смазки в различных режимах работы.

Новая модель разработана общеизвестными уравнениями течения микрополярного смазочного вещества, уравнением неразрывности и уравнением состояния.

Проведен сравнительный анализ численного результата теоретических моделей и экспериментального исследования. Таким образом, данная работа может представлять весомый вклад в область исследования радиальных подшипников. Полученные результаты могут быть использованы для дальнейшего совершенствования конструкций подшипников, позволяющего увеличить их надежность и долговечность машиностроения.

Математическая модель формообразования циклической и каналовой поверхностей на основе нелинейного вращения

Константин Леонидович Панчук — 2024-11-29

Настоящая статья является продолжением цикла работ авторов по вопросам формообразования поверхностей нелинейного вращения. Геометрическая схема формообразования поверхностей этого класса включает в себя: ось нелинейного вращения, представляющую собой гладкую, в общем случае пространственную кривую, и образующую линию, также гладкую пространственную кривую. При вращении образующей линии относительно криволинейной оси каждая точка образующей описывает окружностную траекторию в соответствующей нормальной плоскости оси вращения. В результате формируется поверхность нелинейного вращения, представляющая собой нормальную циклическую поверхность. В настоящей работе, с целью развития ранее полученных авторами результатов исследования в области формообразования поверхностей нелинейного вращения, рассмотрено решение обратной задачи формообразования и дано математическое обоснование возможности формообразования каналовой поверхности на основе решений прямой и обратной задач. В работе приведены числовые примеры формообразования рассматриваемых поверхностей, сопровождаемые математическими моделями поверхностей, их компьютерной реализацией. Результаты исследований могут быть полезными при разработке САПР, предусматривающих проектирование поверхностных форм изделий на основе циклических и каналовых поверхностей в машиностроении, строительстве, архитектуре и других практических областях.

Изменение напряженно-деформированного состояния элементов опорно-поворотного устройства кранов при эксплуатации

Любовь Александровна Сладкова — 2024-11-29

Несмотря на высокий технический уровень закупаемой за рубежом грузоподъемной техники, катастрофический отказ опорно-поворотных устройств этих кранов происходит через 3…5 лет срока службы вместо регламентированных 15. Наиболее характерными из них являются: повышенный износ кассет, выполненных из полиамида 6, сепараторов, зубьев шестерни и поворотного круга; выпадение тел качения (материал — подшипниковая сталь) из поворотного круга; выдавливание уплотнительной ленты. Для выявления скрытой причины преждевременного выхода из строя опорно-поворотного устройства кранов фирмы «Liebherr», работающих в средней полосе России, был выполнен натурный эксперимент при проведении погрузочноразгрузочных работ, на основании проведения которого была установлена тенденция нагрева элементов опорно-поворотного устройства с учетом цикличности работы крана. Установлено, за 5 циклов нагружения тела качения прогреваются на глубину 40 мм до температуры порядка 40…45° С. Учитывая цикличность работы опорно-поворотного устройства крана и происходящее циклическое изменение температурного режима элементов опорно-поворотного устройства проведены теоретические исследования по изменению напряженно-деформированного состояния, например, контактирующих между собой кассет и тел качения изнашивания, работающих в условиях перепада температур. Установлено, что между торцевой поверхностью ролика и кассеты возникают напряжения, действующие в направлении плоскости касания и являющиеся причиной их повышенного изнашивания из-за возникающего внешнего трения.

Интервальные множества в инженерной геометрии

Виктор Юрьевич Юрков — 2024-11-29

Описывается конструктивный подход к геометрическому моделированию интервальных множеств многомерного пространства. Под интервальными множествами понимаются линейные множества k-плоскостей с неопределенными, интервальными параметрами. Рассматривается задание таких множеств интервальным базисом, под которым понимается базис с неопределенностью координат вершин базисного k-симплекса. Геометрические модели таких множеств имеют комбинаторную структуру в виде областей пространства, ограниченных кусочно-линейными гиперповерхностями. Аналитические модели строятся в виде систем интервальных уравнений или в виде систем уравнений и интервальными параметрами. Каждое интервальное множество описывается интервальной функцией, связывающее параметры множества. Множество интервальных функций образует область в пространстве параметров. Анализ взаимного положения областей для нескольких интервальных множеств позволяет судить об их взаимном положении в пространстве. Описанный подход может быть применен к решению ряда теоретических и прикладных задач инженерной геометрии, примеры которых приведены. Теоретический материал статьи иллюстрируется интервальными множествами прямых, некоторые свойства которых описываются аналитически.

Теоретическое исследование кинематических пар «тор с тором» на основе геометрической кинематики

Айдар Харисович Шамутдинов — 2024-11-29

В данной статье представлено теоретическое исследование кинематических пар, известных как «пары катания», используемых во многих областях машиностроения, в частности в механизмах. Данное исследование касается таких тел (звеньев), как геометрические торы, представляющих собой хорошо известные тела вращения. С точки зрения геометрической кинематики, описаны новые представления механических движений тора в соединении «тор с тором» без связи с причинами, которые вызывают это движение. Проанализированы два варианта соединения двух торов: оси торов параллельны и перпендикулярны. По аналогии анализ кинематических пар данного вида расширяет элементы теории кинематических пар и даёт возможность разрабатывать их новые варианты во многих механизмах, используемых в различных областях машиностроения.

Снижение травматизма при внедрении автоматизированных систем управления производственных процессов на энергетических предприятиях

Роза Наилевна Пигилова — 2024-11-29

В работе изучен ряд мероприятий по предотвращению аварийных ситуаций на промышленных предприятиях. С этой целью изначально проведено исследование наиболее вероятных опасных и вредных производственных факторов и статистический анализ аварийных ситуаций в энергетической сфере промышленности за последние семь лет. Исследование показало, что автоматизированная система управления технологическим процессом является наиболее эффективным средством: обеспечивает получение оперативной информации о процессе, состоянии оборудования и средствах управления, существенно сокращает непроизводственные расходы и потери энергоресурсов. Предложено усиление автоматизированной системы управления технологическим процессом путем интеграции модулей оперативно-диспетчерского управления и сопровождения производственного процесса с целью снижения травматизма по причине человеческого фактора.

Построение систем управления затратами по обеспечению качества на российских оборонных предприятиях

Анна Сергеевна Балдина — 2024-11-29

В статье исследуются вопросы системного управления затратами по обеспечению качества на российских оборонных предприятиях. Актуальность работы определяется повышенными требованиями к экономии ресурсов, которые предъявляются в настоящее время к предприятиям оборонно-промышленного комплекса. Цель исследования — разработать рекомендации по построению системы управления затратами на качество на российских оборонных предприятиях на основе процессного подхода. Автором предложена обобщённая модель системы формирования затрат по обеспечению качества продукции. При управлении затратами на качество предлагается изначально отталкиваться от цен на проектируемую продукцию. На их основе рассчитывается оптимальная (с учётом существующих условий) производственная себестоимость продукции. Данные по себестоимости используются в качестве ориентира при проведении НИОКР. Особое внимание в работе уделено формированию центров ответственности в системе управления затратами на качество.

Методические рекомендации оценки качества процесса управления научно-техническим проектом на этапе научных исследований на базе вуза

Ксения Алексеевна Бражникова — 2024-11-29

Проведен анализ существующего инструментария, позволяющего обеспечить качество процесса управления научно-техническими проектами на всех стадиях жизненного цикла, реализуемыми на базе вуза. Исследован жизненный цикл проекта от научной идеи до конечного производства или продажи лицензии и выделен этап НИР, для которого рассматриваются предлагаемые рекомендации. Сформированы концептуальные основы качества процесса управления научно-техническим проектом с целью успешной коммерциализации научно-технического продукта на примере разработки нефтепродуктовой тары. Приведены методические рекомендации по управлению рисками научно-технического проекта. Представленные материалы могут быть использованы при разработке в вузах методических рекомендаций оценки качества процесса управления научнотехническим проектом, позволяющих получить соответствующий экономический эффект.