Том 23, № 1 (2015)

Рассматривается проблема контроля технического состояния фоточувствительной ПЗС-матрицы, используемой в оптико-электронном преобразователе для дистанционного зондирования Земли с борта космического аппарата. Показана зависимость тепловой картины, полученной с поверхности микросхемы, от характера и локализации дефекта. Предложена методика оценки технического состояния по тепловой картине, полученной с помощью тепловизора. Представлены особенности работы тепловизора при проведении диагностики технического состояния ПЗС-матрицы. Рассматривается способ определения предельных значений температурного диапазона с помощью метода моментов. Описана структурная схема программно-аппаратного комплекса для сбора и обработки диагностической информации.

Рассмотрена задача построения функциональной модели системы синхронизации времени информационных систем, основанной на протоколе NTP, оптимальной для решения задачи поддержания единого времени на энергообъектах региональной электросетевой компании. Введено понятие базовой модели системы синхронизации времени. Проведено математическое моделирование формирователя локальной шкалы времени на узле системы, средств сравнения шкал времени узлов базовой модели и их коррекции. Полученные результаты позволяют подбирать соответствующие средства в зависимости от предъявляемых требований по точности и стабильности работы.

Описан подход к разработке имитационных моделей современных типовых микропроцессоров. Модели позволяют оценить временные характеристики объектов. Для выявления влияния на эти характеристики важнейших факторов используется упрощенное представление структуры микропроцессоров. Они включают в себя один или несколько конвейеров. Программа, выполнение которой имитируется моделью, представлена в виде случайной последовательности команд. Среди этих команд могут быть связанные по данным или управлению, а также операции с памятью. Модели позволяют выявить наиболее эффективные структуры и режимы работы объектов, а также коллизии, снижающие их производительность. Они объединены в пакет, состоящий из четырех программ, разработанных под руководством автора.

Предлагается концепция балансировки загрузки автономных устройств в распределенной системы сбора и обработки сверхбольших массивов информации (Big Data), построенной в соответствии с концепцией Интернета вещей. Рассматривается программное обеспечение для устройств сбора информации, которые реализуют не только свое непосредственное назначение, но и участвуют в передаче информации между сторонними устройствами. В качестве постановки задачи предлагается обеспечить формирование расписания событий измерения, которое необходимо поддерживать в актуальном состоянии и адаптивно корректировать в зависимости от текущей ситуации в режиме реального времени, с учетом сокращения количества измерений, характеризующего нагрузку на сеть. Для решения поставленной задачи предлагается программная архитектура распределенной сети сбора и обработки данных, реализующей автономную посредническую деятельность диагностических устройств. В качестве примера описывается программно-аппаратная реализация распределенной системы медицинской диагностики, базирующейся на сети автономных сенсорных устройств. Реализация предложенного решения в автономной системе оптического контроля внутривенной инфузии, а также результаты ее внедрения на практике подтверждают практическую полезность описанных в статье результатов.

Предлагается методология разработки системы управления процессом изолирования кабелей связи, обеспечивающей достижение требуемого эксплуатационного качества продукции с учетом полосы частот передаваемого по кабелю сигнала. Структура проектируемой системы регулирования и ее параметры определяются на основании анализа предварительно проведенного обследования автоматизируемого технологического процесса. Анализ спектральной плотности мощности исследуемого процесса позволил сделать вывод о наличии источника гармонических нерегулярностей управляемой величины с частотой, определяемой скоростью вращения шнека экструдера. Предложена структура двухконтурной системы управления процессом наложения кабельной изоляции, качественно улучшающей показатели процесса изолирования.

Получены аналитические выражения для восстановления коэффициентов формы исходных случайных графиков электрической нагрузки, формируемых специальными промышленными установками, по известным значениям коэффициентов формы ступенчатых графиков электрической нагрузки, полученных осреднением исходных графиков на интервалах длительностью тэта. Выражения учитывают не только информацию о случайном характере изменения ординат графиков электрической нагрузки, но и позволяют дать количественную оценку расчетным значениям технических потерь электроэнергии в промышленных электрических сетях. Приведены погрешности между расчетными и реальными потерями электроэнергии, возникающие в результате потери информации о реальном случайном характере изменения ординат графиков электрической нагрузки, неравномерность которого на интервалах тэта оценивается исходным коэффициентом формы.

Приведены результаты исследований гидравлических режимов теплосети Самарской ТЭЦ, выполненных с целью повышения эффективности ее работы. Разработан комплекс мероприятий, позволяющих обеспечивать заданные давления на тепловых выводах. И, в частности, показана эффективность снижения числа параллельно работающих насосов при обеспечении заданного расхода и давления на выходе в пределах рабочих диапазонов расхода согласно характеристикам насосов. Показана также эффективность замены регулирования давления на выходе насосов перепуском или дросселированием на регулирование путем изменения числа оборотов приводного двигателя. На конкретном примере теплосети Самарской ТЭЦ при использовании ее компьютерной модели построена кривая экономии мощности при использовании одного насоса с регулируемым приводом в группе пяти параллельно работающих насосов СЭ-250-130. Полученные результаты могут быть использованы для повышения эффективности работы теплосетей ТЭЦ и котельных, циркуляционных систем тепловых электрических станций, теплосетей крупных городов, водопроводных сетей и других промышленных объектов.

Математическая модель построена на основе уравнения нестационарной теплопроводности шара, эквивалентного по тепломассовым характеристикам основным тепловыделяющим элементам электрооборудования, уравнения теплообмена между воздухом внутри отсека, поверхностью шара и внутренней поверхностью корпуса отсека, а также уравнения теплового баланса между внешней поверхностью корпуса отсека и атмосферным воздухом. Уравнение теплопроводности шара аппроксимировано обыкновенным дифференциальным уравнением второго порядка методом интегральных элементов. Для определения предельных значений чисел Био, при которых требуются уточнения метода интегральных элементов, построены графические зависимости относительных значений отклонений приближенных решений от точных для разных чисел Био и показателей степени координатной функции. Разработана структурная схема отсека с электрооборудованием, которая предназначена для построения устройства ограничения температуры в отсеке посредством управления интенсивностью движения напольного транспортного средства.

Рассматриваются особенности конвективного теплообмена в топках паровых котлов в условиях сплошной шероховатости. Теплообменная поверхность в виде плотно сжатых винтовых змеевиков из круглой трубы представляет собой особый вид шероховатой поверхности. Перенос тепла между потоком продуктов горения и поверхностью нагрева относится к категории сложного теплообмена, характеризующегося одновременностью передачи тепла излучением и конвекцией. Используется гидродинамическая аналогия О. Рейнольдса для решения задачи конвективного теплообмена. Этот метод приближенного расчета теплоотдачи при турбулентном движении теплоносителя не связан с решением дифференциальных уравнений и широко применяется для решения различных прикладных задач. Результаты расчета согласуются с данными Нуннера и с экспериментом авторов.

Исследованы используемые в настоящее время принципиальные схемы обработки материалов потоком высокоскоростных порошковых частиц, разогнанных энергией взрыва заряда взрывчатого вещества и реализующих эффект сверхглубокого проникания. Показана эффективность взрывных схем метания потоков частиц на основе кумулятивного эффекта и торцевого метания с точки зрения минимизации расходной массы порошковой навески, однородности потока и площади однократной обработки заготовки. Разработана новая принципиальная схема обработки материалов в режиме сверхглубокого проникания за счет конфигурации нижнего торца заряда взрывчатого вещества в виде сферического сегмента, позволяющего осуществить метание частиц в виде расширяющегося конуса, увеличивая площадь обработки и однородность плотности потока. Метод позволяет обеспечить объемное микролегирование металлической заготовки и повысить прочностные характеристики.

Приведены результаты сравнительных исследований процесса стружкообразования в процессе точения титанового сплава ВТ8 твердосплавными инструментами с покрытием из карбида ниобия и без покрытия. Натурными экспериментами установлено, что покрытие оказывает значительное влияние на шаг элементов стружки, толщину контактного слоя, угол сдвига, относительный сдвиг и длину контакта стружки с передней поверхностью режущего инструмента. Результаты исследований показывают, что при резании инструментом с покрытием уменьшается степень адгезионного и диффузионного взаимодействия на длине контакта инструмента со стружкой.

Экспериментально исследовано влияние поверхностного пластического упрочнения на предел выносливости цилиндрических деталей различного диаметра (10 - 50 мм) из стали 20 с концентраторами напряжений в условиях изгиба. Рассматривались полукруглые надрезы с радиусами 0,3; 0,5 и 1 мм. Распределение остаточных напряжений в гладких образцах определялось экспериментально методом колец и полосок, а в образцах с надрезами - путём суммирования дополнительных остаточных напряжений за счёт перераспределения остаточных усилий после опережающего упрочнения и остаточных напряжений гладких образцов. Приведены распределения осевых остаточных напряжений в гладких образцах и в наименьшем сечении образцов с концентраторами. Установлено, что при прогнозировании предела выносливости поверхностно упрочнённых цилиндрических деталей в условиях концентрации напряжений наиболее оправдано использование критерия среднеинтегральных остаточных напряжений. Показано, что после обработки поверхности микрошариками и обкатки роликом в образцах с концентраторами напряжений наблюдается увеличение величины предела выносливости на 30÷100 % по сравнению с неупрочнёнными образцами. Приводятся экспериментальные и расчётные значения пределов выносливости.

Рассматриваются вопросызащиты резервуаров от электрохимической коррозии с помощью протекторов. Создана экспериментальная установка, с помощью которой исследовано распределение электрического потенциала в лабораторном резервуаре с протектором. Установлено, что по мере удаления от протектора величина потенциала снижается и начиная с определенного расстояния становится практически постоянной. Для теоретического описания предложена эквивалентная электрическая схема, состоящая из источника напряжения и системы делителей напряжения. Предложены формулы для оценки параметров элементов эквивалентной схемы. Путем расчета эквивалентной схемы построено теоретическое распределение потенциала в резервуаре. Произведено сравнение результатов экспериментов и теоретических расчетов,сделан вывод об адекватности модели.

Рассмотрены подходы к проектированию индукционных нагревательных установок (ИНУ). Отмечено, что расчет конструкции индуктора надо проводить с учетом параметров нагреваемой заготовки и деформирующего оборудования. При этом описание электромагнитного поля возможно в трех эквивалентных формах, а именно в виде дифференциальных и интегральных уравнений и вариационных принципов. Проведен сравнительный анализ аналитических и численных методов и методов физического моделирования. Указано, что преимущество аналитического решения заключается в возможности применения хорошо разработанного аппарата эквивалентных преобразований. Рассмотрены возможные аспекты постановки задач проектирования и их влияние на конечный результат проекта. Отмечается, что многие проблемы решаются путем создания специализированной САПР ИНУ.

Рассмотрены особенности математического моделирования процесса нагрева медных проводников при реализации операции их отжига в общем технологическом процессе. Такая операция характерна для производства различных видов кабеля. Она совмещается с работой различных единиц оборудования в общей структуре автоматических линий. При таком совмещении время пребывания провода в активной зоне нагрева ограничено. Это не позволяет описывать процесс нагрева традиционными математическими моделями в виде передаточных функций. Показано, что для подобных условий нагрева математическая модель этого процесса сведется к простому усилительному звену с переменным коэффициентом передачи. Для устранения такого параметрического возмущения в общем процессе нагрева предложена простая структура алгоритма управления.

Рассмотрены некоторые вопросы применения химической кинетики и химической физики при изучении проблем, стоящих в биологии, медицине и сельском хозяйстве. Особое внимание уделено лечению онкологических заболеваний, старению организма и замедлению процессов старения, влиянию стресса на живые организмы, радиационному поражению и эффекту супермалых доз действия радиации и регуляторов роста на живые организмы.