Том 17, № 4 (2016)

Задачи распознавания шаблонов в изображениях на сегодняшний день решаются во многих областях - от анализа земной поверхности спутниками до анализа лица человека в системах человеко-машинного взаимодействия. Одним из самых успешных алгоритмов по анализу и распознаванию изображений является конволюционная нейронная сеть. Алгоритм обратного распространения ошибки, используемый при обучении таких сетей, является градиентным алгоритмом, а следовательно, зачастую сходится к локальному оптимуму. Предлагается гибридный алгоритм обучения конволюционной сети, нацеленный на поиск глобального оптимума и состоящий из двух этапов. На первом этапе ведется поиск подобласти глобального оптимума с помощью генетического алгоритма, а на втором этапе используется алгоритм обратного распространения ошибки для нахождения глобального оптимума. Генетический алгоритм обладает внутренней процедурой поддержания разнообразия популяции решений, что позволяет более полно исследовать пространство поиска и находить разные удачные конфигурации конволюционной сети. Найденное генетическим алгоритмом решение исполь- зуется на втором этапе в качестве начального приближения весов сети. Далее сеть обучается с помощью алгоритма обратного распространения ошибки. Разработанный гибридный алгоритм был протестирован на задаче распознавания эмоций, было проведено его сравнение с традиционным алгоритмом обратного распространения ошибки. Сравнение проводилось по точности классификации, а также по F-мере для задачи распознавания эмоций в двух постановках: классификация, зависимая от спикера, и классификация, независимая от спикера. Гибридный алгоритм показал лучшую эффективность по обоим критериям в обеих постановках задачи по сравнению со стандартным алгоритмом обучения конволюционной нейронной сети.

В связи с развитием космической отрасли, расширением функций космических аппаратов и увеличением их срока службы все большее значение приобретает вопрос их надежности. Поэтому необходимо обеспечить не только высокое качество электронных комплектующих на космическом производстве, но и уделить большое внимание однородности их технических характеристик для обеспечения высокого уровня согласованности их работы в составе устройства. Для этого необходима комплексная система контроля, испытаний и автоматической классификации поступающих на производство деталей, имеющая целью отобрать из поступающих от поставщика электрорадиоизделий компоненты, изготовленные в рамках одной производственной партии. Кроме того, результаты выборочного разрушающего физического анализа можно распространять на всю партию электрорадиоизделий только будучи уверенными в однородности этой партии. Рассмотрен один из аспектов работы такой системы - определение предполагаемого числа производственных партий в сборной партии комплектующих. Задача определения числа групп является одним из сложнейших аспектов классификации данных. На сегодняшний день в литературе приведено значительное количество различных критериев оценки предполагаемого числа групп. Было проведено исследование эффективности различных критериев, и по его итогам был сделан вывод о том, что метод, основанный на критерии силуэта, весьма эффективен для решения задачи автоматической группировки, в частности, автоматической группировки электрорадиоизделий космического применения по однородным производственным партиям. Отдельное внимание было уделено вопросу «выбросов» - элементов, чьи характеристики далеко отстоят от характеристик основного количества классифицируемых элементов. Была проведена экспериментальная проверка метода на реальных данных. Экспериментально показано, что максимум критерия силуэта соответствует реальному количеству производственных партий в экзаменационной выборке, представляющей собой сборную партию, собранную из элементов, изготовленных в составе нескольких однородных производственных партий. Поскольку предлагаемый метод оценки числа производственных партий не требует проведения дополнительных испытаний электрорадиоизделий и базируется исключительно на данных испытаний, проводимых в специализированном тестовом центре, данный метод может быть внедрен в производственный процесс в целях повышения качества электронной продукции космического применения без значительных затрат.

В последние годы существенно увеличилась размерность многих практических задач оптимизации. Подобные задачи глобальной оптимизации высокой размерности (large-scale global optimization, LSGO) имеют несколько сотен или тысяч переменных и являются несепарабельными. Более того, практические задачи оптимизации часто сложны для детального анализа и рассматриваются как модели типа «черный ящик», следовательно, при решении этих задач применимы только методы прямого («слепого») поиска. Наиболее эффективные подходы используют популяционные методы случайного поиска и основаны на идеях кооперативной коэволюции с декомпозицией задачи по переменным. Подобные алгоритмы в основном ориентированы на задачи с вещественными переменными и не могут быть применены к задачам с дискретными и смешанными переменными. Предложен новый подход, основанный на применении сочетания бинарного генетического алгоритма и алгоритма оценки распределения (Еstimation of distribution algorithm, EDA). Бинарный генетический алгоритм решает основную задачу оптимизации, алгоритм EDA используется для оценки статистики, накопленной по результатам прошлых этапов поиска генетическим алгоритмом, и дальнейшей декомпозиции задачи путем фиксации перспективных значений генов в хромосоме. Предложенная декомпозиция задачи на основе EDA-алгоритма обладает свойствами основных методов решения задач оптимизации высокой размерности: метода случайной группировки генов и метода анализа динамики генов. Обсуждаются обычная версия предложенного подхода и островная модель, позволяющая реализовать алгоритм на параллельных компьютерах. Представлены результаты численных экспериментов на множестве тестовых задач, используемых в соревнованиях по глобальной оптимизации высокой размерности в рамках конференций IEEE CEC. Результаты демонстрируют, что предложенный подход обладает эффективностью, сравнимой с другими известными эффективными подходами (победителями и участниками соревнований), и в то же время может применяться к задачам оптимизации с любыми переменными, так как используется бинарное представление решений.

В настоящее время имеется устойчивая тенденция снижения массогабаритных показателей космических аппаратов и, как следствие, систем электропитания, которые являются одними из основных служебных систем. Именно поэтому актуальна разработка и применение в системах электропитания силовых модулей с высокими характеристиками (массогабаритными, энергетическими и т. п.). Рассматривается построение модульной системы электропитания космического аппарата, обеспечивающей стабильные выходные параметры на время его функционирования как в стационарных, так и в аварийных режимах работы. Особое внимание уделяется исследованию нелинейности динамических характеристик комбинированного преобразователя напряжения, на основе которого может быть выполнен подобный модуль. Суть данного исследования сводится к нахождению допустимых областей изменения параметров компонентов схемы, обеспечивающих устойчивый одноцикловый режим работы устройства, а также граничных точек бифуркации, являющихся точками перехода из одноцикловых к многоцикловым режимам. При этом получена верифицируемая математическая модель комбинированного преобразователя, основанная на коммутационно-разрывных функциях и учитывающая такие нелинейные параметры, как емкости входного и выходного фильтров, а также индуктивность накопительного дросселя. Приводятся результаты как математического моделирования, так и экспериментального исследования комбинированного преобразователя, в частности, бифуркационные диаграммы выходных параметров, зависимости коэффициента пульсации от тока нагрузки и коэффициента усиления звена обратной связи, осциллограммы выходного напряжения. Расчеты проверены на макете подобного устройства, даны рекомендации по практическому применению комбинированного преобразователя в реальной системе электропитания.

Аккумулирование скрытой теплоты является одним из наиболее эффективных способов терморегулирования. В отличие от способа аккумулирования за счет обычной теплоемкости, способ аккумулирования за счет скрытой теплоты обеспечивает гораздо более высокую плотность аккумулирования с меньшей разницей температуры между процессами аккумулирования и выделения теплоты. Рассмотрена система терморегулирования космического аппарата, основанная на применении веществ с фазовым переходом «твердое тело - жидкость», для мощных тепловыделяющих узлов, которые работают с периодическим и кратковременным включением. Рассмотрены различные группы теплоаккумулирующих веществ, таких как металлы, неорганические и органические материалы. Органические материалы определены как оптимальные вещества для терморегулирования бортовой радиоэлектронной аппаратуры. Большинство органических теплоаккумулирующих веществ являются неагрессивными и химически стабильными, практически не переохлаждаются, совместимы с большинством материалов и имеют высокую скрытую теплоту на единицу веса. Их основным недостатком является низкое значение коэффициента теплопроводности. Этот недостаток применения органических теплоаккумулирующих веществ, связанный с низкой теплопроводностью, может быть успешно решен с помощью параллельно расположенных в объеме теплового аккумулятора гипертеплопроводящих пластин. Представлен анализ применения тепловых аккумуляторов с гипертеплопроводящими пластинами в качестве ребер для обеспечения оптимальных тепловых режимов блоков радиоэлектронной аппаратуры. Выполнен расчет основных параметров теплового аккумулятора. Определены масса теплоаккумулирующего вещества, количество ребер, расстояние между ребрами в зависимости от амплитуды температурных колебаний, тепловыделения радиоэлектронной аппаратуры и теплофизических свойств вещества. На основе решения уравнения теплопроводности проведен расчет эффективности теплообмена ребер в объеме теплового аккумулятора. Показана более высокая эффективность теплообмена гипертеплопроводящих пластин по сравнению медными ребрами.

Представлен метод расчета теплового состояния камеры жидкостного ракетного двигателя малой тяги (ЖРДМТ). Рассмотрена физическая картина процессов, протекающих в ЖРДМТ на режиме запуска и останова двигателя. Выявлены трудности при моделировании процессов запуска и останова ЖРДМТ из-за наличия сопряженных внутрикамерных процессов, протекающих при работе смесительных элементов на нерасчетных режимах при изменяющемся давлении в камере сгорания. Представлена математическая модель, позволяющая прогнозировать тепловое поле конструкции камеры на различных режимах работы двигателя. Для моделирования процессов запуска и останова двигателя применяется квазистационарный подход, заменяющий неустановившийся процесс набором установившихся процессов с изменяемыми по времени рабочими параметрами. Исходные данные для математической модели соответствуют параметрам ЖРДМТ тягой 200 Н, разработанного в МАИ, работающего на компонентах азотный тетроксид + несимметричный диметилгидразин. Двигатель оснащен съемной смесительной головкой, которая содержит двухкомпонентную центробежную форсунку и щелевой пояс завесы из горючего, обеспечивающий защиту стенки камеры сгорания. Представлены результаты математического моделирования работы рассматриваемого ЖРДМТ в импульсных установившихся режимах работы. Рассмотрены режимы при импульсе 0,05 с и паузе 0,05 с, при импульсе 1 с и паузе 1 с, а также режим, состоящий из наборов импульсов разной продолжительности. Получены температуры стенки камеры в характерных сечениях, зависимости температуры стенки по времени для внешней и внутренней поверхностей стенки камеры. Показано, что в импульсных режимах работы между импульсами присутствует большой температурный градиент на внутренней поверхности стенки камеры.

Увеличение энерговооруженности и срока активного существования современных телекоммуникационных космических аппаратов до 15 лет значительно актуализирует проблему повышения надежности крупногабаритных трансформируемых солнечных батарей (КТ БС). Надёжность любого оборудования для применения в составе космических аппаратов определяющим образом зависит от качества их наземной экспериментальной отработки (НЭО). Для обеспечения высокого качества НЭО важно принять правильную концепцию подтверждения надежности БС с учётом специфики построения БС и реальных возможностей экспериментальной базы. Предлагаются составляющие концепции для подтверждения надёжности КТ БС при НЭО. Получена система дифференциальных уравнений раскрытия БС на стенде обезвешивания, и в результате её решения приведена оценка погрешностей, вносимых стендовым оборудованием в динамику движения элементов БС. Выполнен расчет надёжности МС БС космического аппарата «Ямал-401». Определены силовые факторы, действующие на элементы МС БС в процессе раскрытия в невесомости, использованные при расчётах и проектировании БС космического аппарата «Ямал-401». Разработанные методики численных испытаний позволили подтвердить надёжность всех составных частей крупногабаритных конструкций БС при воздействии всех экстремальных ситуаций, применительно к имеющейся экспериментальной базе. Такой подход позволяет проводить экспериментальную отработку любых разрабатываемых крупногабаритных БС для новых перспективных космических аппаратов на существующей экспериментальной базе и оборудовании. Результаты исследований использованы в АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва» при наземных экспериментальных отработках крупногабаритных трансформируемых конструкций БС космических аппаратов класса «Экспресс-АМ5», «Ямал-401» и других типов.

Актуальность проблем выработки и накопления энергии на борту космических аппаратов повышается очень быстро. При этом постоянно повышаются требования к космическим аппаратам: увеличение информационной пропускной способности и сроков активного существования, снижение времени разработки и изготовления, уменьшение стоимости спутников. Имеющиеся публикации по данной тематике носят обзорный характер или посвящены отдельным частным вопросам, таким как повышение эффективности солнечных батарей. Система генерирования электроэнергии - одна из важнейших бортовых систем космических аппаратов. Конструкция и характеристики системы во многом определяют конструктивный облик, срок активного существования спутника на орбите, его функциональные возможности, надежность, массогабаритные и экономические показатели. Масса бортовой системы электропитания отечественных спутников составляет до 25 % от массы, объема и стоимости космического аппарата. Выход из строя данной системы влечет за собой выход из строя всего аппарата. Представлен краткий обзор состояния современных систем электропитания космических аппаратов с позиции энергообеспечения и надежности. Рассмотрены факторы, влияющие на бесперебойное снабжение электроэнергией потребителей на борту аппарата. Анализируется состояние разработок по литий-ионным аккумуляторам в части улучшения их удельных характеристик, а также увеличения циклов заряда-разряда. Для повышения энерговооружённости космических аппаратов предложено устройство, включающее в себя химический и кинетический накопители энергии. Данный комбинированный накопитель совместно с системой электропитания спутника позволит поддержать необходимое электропитание бортовой аппаратуры и компенсировать пиковое потребление энергии на борту спутника. Описан принцип работы данной установки в режиме накопления энергии и в режиме отдачи ее в систему потребителям. Кинетическая энергия вращающихся масс с помощью вентильного электродвигателя, работающего в режиме генератора, и блоков электроники преобразуется в электрическую энергию.

Описывается создание программного обеспечения для подготовки и проведения испытаний бортовой аппаратуры командно-измерительной системы космического аппарата. Командно-измерительная система выполняет информационный обмен между наземным и бортовым комплексами управления при помощи двух типов данных: телекоманд и телеметрии. Программное обеспечение решает задачи передачи команд и контроля их отработки по значениям телеметрических кадров. Оно расширяет возможности внедренного в АО «ИСС» программно-аппаратного комплекса контрольно-проверочной аппаратуры. Выполнена постановка задачи и выделены основные функции подготовки и проведения испытаний, которые требуют программной поддержки. Для этого построена имитационная модель функционирования бортовой аппаратуры командно-измерительной системы в процессе приема-передачи команд. Имитационная модель содержит набор программных имитаторов подсистем, демонстрирующих логику работы командно-измерительной системы и алгоритмы информационного взаимодействия с бортовыми системами и наземным комплексом управления. Описана реализация функций программного обеспечения, выделенных на основе исследования имитационной модели: формирование базы команд и структур телеметрии, задание способов отображения полей, создание списка команд, контрольных значений и параметров передачи, проведение испытаний и выполнение анализа отработки команд по телеметрическим кадрам. Созданное программное обеспечение позволяет выполнять подготовку и проведение испытаний. Для подготовки испытаний конструктор бортовой аппаратуры в графическом редакторе формирует базу команд, на основе созданной базы команд создает различные испытательные процедуры, выбирая команды, выполняя настройки передачи, задавая коммутационные интерфейсы, время ожидания реакции на команды, количество повторений, способы передачи, контролируемые поля и значения телеметрии. Программное обеспечение выполняет сформированные испытательные процедуры как в автоматическом, так и в ручном режиме. При проведении испытаний программное обеспечение ведет контроль параметров телеметрии по заданным граничным условиям и отображает результаты анализа. Для визуализации хода выполнения испытаний авторы разработали окно мониторинга приема-передачи команд. Окно показывает перечень команд, время отправки и получения реакции на их отработку, а также контрольные значения заданных параметров телеметрии. Данные в окне мониторинга непрерывно обновляются в соответствии с текущим состоянием испытательных действий и поступающих пакетов телеметрии. Разработанные программные подсистемы обеспечивают наглядность построения сложных последовательностей испытательных процедур приема-передачи команд, а также удобство и корректность отображения результатов.

Представлены результаты экспериментального определения характеристик электрических полей от источника ЭСР на диэлектрических материалах космического аппарата. С этой целью были рассмотрены различные виды воздействий, вызванных ЭСР, такие как электромагнитные помехи, помехи, вызванные емкостными связями, и прямая токовая инжекция в корпус бортовой аппаратуры. Каждый из рассмотренных факторов ЭСР имеет свои физические основы, вызванные взаимодействием диэлектрических материалов космических аппаратов с магнитосферной плазмой. Для обеспечения необходимых уровней воздействия авторы использовали специализированый генератор с газоразрядным устройством. Это устройство может быть оснащено различными типами антенн-излучателей, которые соответствуют всем видам воздействия ЭСР, рассмотренным в данной работе. Генератор также обеспечивает необходимые характеристики первичного разряда, такие как временной фронт, амплитуда, длительность и частота разрядного импульса. С помощью рабочего места, оснащенного регистрирующими устройствами, а также средствами позиционирования для обеспечения проведения измерений в сферической системе координат, авторами были получены обширные статистические данные о флуктуациях электрического поля, вызванных протеканием электростатического разряда. Из результатов работы следует, что наибольшие изменения электрического поля вызваны протеканием токовой инжекции. Полученные характеристики электрических полей от ЭСР могут быть полезны в обеспечении излучательной электромагнитной совместимости космических аппаратов ввиду их потенциального влияния на работоспособность бортовой аппаратуры.

В настоящее время в ракетно-космической технике существуют три основных конструктивно-технологических концепции - подкрепленная, трехслойная и сетчатая. Принципиальная особенность первых двух концепций заключается в том, что нагрузка в основном воспринимается обшивкой, а ребра или заполнитель обеспечивают изгибную жесткость и сопротивляемость потере устойчивости. В сетчатых же конструкциях основными несущими элементами являются ребра, которые обеспечивают одновременно мембранную и изгибную жесткость конструкции и изготавливаются из однонаправленного углепластика, обладающего высокой удельной жесткостью и прочностью. Композитные сетчатые цилиндрические оболочки широко применяются в качестве корпусов космических аппаратов. В процессе эксплуатации в составе космического аппарата такие оболочки подвергаются комплексным воздействиям статических и динамических нагрузок. Действие этих нагрузок приводит к возникновению отличающихся в разных частях оболочки напряжений в ребрах сетчатой структуры. Рассматриваемая конструкция имеет дополнительные продольные ребра в зонах действия осевых нагрузок. В зависимости от величины этих нагрузок можно регулировать распределение продольных ребер по периметру, а также их количество и длину. Показана эффективность внесения в сетчатую структуру оболочки продольных ребер: решена задача определения первой частоты продольных и поперечных колебаний сетчатой цилиндрической оболочки со спиральными и кольцевыми ребрами, а также оболочки переменной жесткости. Выполнен анализ влияния количества пар спиральных ребер и их угла захода на величину первой частоты колебаний. Для оболочки переменной жесткости показано влияние данных параметров на её деформативность от действия поперечной изгибающей силы, а также произведена оценка поперечной устойчивости.

Объектом исследования являлись почва и грунт в зоне хранения компонентов ракетного топлива (КРТ) воинской части 12313 (Техническая ракетная база), которая располагалась в 11 км юго-западнее поселка Памяти 13 Борцов Емельяновского района Красноярского края. Установлено, что уровни радиации (мощность экспозиционной и эквивалентной доз внешнего гамма-излучения, уровни альфа- и бета-полей, удельная активность радионуклидов, в том числе техногенного цезия-137) на объекте соответствуют фоновым показателям. Содержание КРТ в грунте составляет 0,001 мг/л, что соответствует уровню «Опасно» по показаниям войскового прибора химической разведки. Биоиндикация с использованием Pinus sylvestris L., а также биотестирование с использованием Lepidium sativum L. показало, что после ликвидации воинской части в районе поселка Памяти 13 Борцов из-за попадания в почву значительного количества КРТ сложилась неблагоприятная экологическая обстановка, что нашло своё отражение в сохранении высокого уровня фитотоксичности грунта. Остались бесхозным специальные сооружения, строительный мусор, остатки емкостей, топливной арматуры с химическими загрязнениями. В этой связи требуется проведение рекультивации данной территории. При проведении работ по детоксикации и реабилитации почв необходимо учитывать ярко выраженную пространственную неравномерность уровня остаточной загрязнённости. Для расчета объёма и технологии работ рекомендуется провести микробиологический анализ грунта и составить детальную карту фитотоксичности. При составлении карты фитотоксичности рекомендуется учитывать следующий комплекс показателей: энергию прорастания тест-культуры, митотический индекс, длину проростков на 5-й день культивирования.

Представлен план эксперимента по исследованию карданных передач, основные расчетные формулы, выбрана определяющая функция - крутящий момент приводного электродвигателя, факторы эксперимента: тормозной момент устройства торможения, частота вращения двигателя, длина карданной передачи, угол излома карданной передачи. Дано краткое описание используемого оборудования, которое представляет собой стенд, включающий в себя электродвигатель, технологическую передачу, карданную передачу, устройство нагружения, которые последовательно соединены, а устройство нагружения выполнено гидравлическим, включающим в себя гидронасос, дроссель, фильтр, манометр, предохранительный клапан, бак, теплообменник. Конструкция предложенного стенда позволяет исследовать карданные передачи разных типоразмеров при различных углах излома карданной передачи. Стенд отличается простотой конструкции, большим диапазоном параметров нагружения и легкостью настройки, благодаря подвижной раме и нониусу, отградуированному в единицах угла излома карданной передачи. Стенд имеет ряд преимуществ: испытание карданных передач при исключении перегрева системы торможения за счет охлаждения рабочей жидкости, улучшение условий эксплуатации за счет обеспечения плавности регулирования тормозного момента. Для контроля заданных параметров режимов испытаний использовалась измерительная аппаратура: тензорезисторы в качестве измерителей крутящего и тормозного моментов, в качестве регистрирующего устройства использовался двухканальный осциллограф. Тензорезисторы были тарированы в единицах крутящего и тормозного моментов опытным путем с использованием технологического приспособления. Задача эксперимента состоит в поиске оптимальных условий функционирования карданной передачи, а именно, определении максимального коэффициента полезного действия карданной передачи в зависимости от выбранной длины и угла излома карданной передачи. Приведенная методика планирования экспериментов предназначена для экспериментальных исследований различных карданных передач с разнообразными типами подшипников. Получение полиномиальной регрессионной модели целевой функции - крутящего момента от выбранных конструктивно-режимных параметров карданной передачи - позволит в дальнейшем использовать методы поиска минимальных значений целевой функции, а следовательно, и коэффициента полезного действия передачи и соответствующих этим значениям конструктивно-режимных параметров, позволяющих в дальнейшем на этапе проектирования подобных передач обоснованно их назначать, что позволит сократить сроки проектирования при одновременном повышении качества принимаемых проектных решений, а в эксплуатации значительно экономить энергозатраты при одновременном повышении ресурса передачи.

Исследование ударного взаимодействия имеет первостепенное значение для решения задач как теоретической направленности (изучение внутренних закономерностей ударных процессов, исследование физико-механи- ческих свойств материалов при динамическом нагружении), так и практической, прикладной направленности (повышение надежности и работоспособности деталей машин, использование ударного взаимодействия в различных технологических процессах поверхностно-пластического деформирования, упрочнения, маркирования и т. д.). Данные исследования актуальны и востребованы в машиностроении, а особенно в авиа- и ракето- строениии, двигателестроении, автомобилестроении и т. д. Рассмотрены вопросы исследования ударного взаимодействия на установке с линейным электродинамическим приводом. Цель работы - оценка возможности использования линейных электроприводов для исследования ударных процессов. Приведен сравнительный анализ различных ударных устройств (гидравлических, пневматических, электрических). Рассмотрены преимущества и особенности работы линейного электродинамического привода, приведена математическая модель динамики работы привода в ударном режиме. Результаты математического моделирования динамики работы для различных типоразмеров линейного электродинамического привода показали высокую сходимость с данными реальных образцов. Показан вариант использования исследовательского стенда в качестве калибратора датчиков удара и вибрации - электродинамический калибратор, приведена его схема, особенности расчета калибровочных установок методом удара, основные технологические и конструктивные параметры, а также показаны результаты экспериментов по калибровке датчика вибрации, которые позволяют после соответствующей модернизации и настройки использовать электродинамический калибратор в метрологии.

В производстве деталей летательных аппаратов используются электрохимические и химические процессы с применением рабочих жидкостей повышенной температуры. Для нагрева жидкостей используют горячую воду, пар, при этом энергозатраты значительны из-за больших объёмов ванн и повышенной теплоёмкости воды и водных растворов. Затраты энергии можно снизить применением прямого нагрева. Об этом свидетельствуют работы, проводимые в Кубанском государственном аграрном университете и в Дальневосточном государственном техническом университете. Представлен обзор работ, проводимых в СибГАУ по исследованию прямого нагрева воды и водных растворов переменным электрическим током при электрическом напряжении, меньшем напряжения разложения жидкостей. В результате экспериментального исследования установлено, что при малых удельных мощностях генерируемая тепловая энергия превышает затраченную электрическую, вводимую в нагреваемую жидкость. Определены физические и химические явления и оценён их вклад в тепловыделение, который позволяет повысить эффективность преобразования электрической энергии в тепловую энергию. Показана экспериментальная установка для нагрева воды и водных растворов переменным током промышленной частоты. Описана методика проведения опытов и даны выражения для расчётов затраченной удельной электрической энергии и полученной удельной тепловой энергии. Подтверждена особенность нагрева воды при малой удельной мощности и отсутствии газообразования на поверхностях электродов. Установлена зависимость эффективности преобразования электрической энергии в тепловую от отношения объёма нагреваемой жидкости к площади поверхности границы раздела фаз «жидкость-воздух». Обозначены области применения исследуемого метода нагрева, который позволит сократить энергозатраты при генерации тепла из электрической энергии, используя водонагреватели прямого действия.

Рассмотрены важные аспекты инновационной деятельности. Актуальность работы заключается в востребованности инноваций и инновационного процесса в машиностроительной отрасли. Во введении обозначены основные тенденции развития мировой экономики и выбор вектора развития российской экономики, а именно, выход на траекторию опережающего развития национальной экономики. Даны характеристики главным участникам инновационной деятельности - новатору, инноватору и инвестору. Установлено, что субъектами инновационной деятельности являются предприятия, организации и отдельные лица, непосредственно участвующие в разработке нововведений и создании опытных образцов новой продукции, а также те, кто оказывает финансовые, информационные, маркетинговые, патентно-лицензионные, лизинговые, сбытовые и иные виды услуг. Особо отмечено, что для реализации наукоёмких и сложных инноваций в таких отраслях, как ракетно-космическая промышленность, формируются объединения предпринимательских организаций - консорциумы, концерны, холдинги, финансово-промышленные группы и т. д. Используя эффект масштаба и располагая большим капиталом, крупное корпоративное предпринимательство способно осваивать стратегические технологии, имеющие приоритетное значение для достижения национальной экономики научно-технического прогресса. Среди организационных структур инновационного процесса особая роль принадлежит малым предприятиям. Эффективность их деятельности определяется качеством инновационной среды. В связи с необходимостью развития инновационной инфраструктуры именно бизнес-инкубаторы рассматриваются как основной инструмент для развития и поддержки малых инновационных предприятий. В заключение подчеркивается необходимость развития коммуникаций между участниками инновационного процесса, а также ключевая роль инновационной инфраструктуры для функционирования экономики, основанной на знаниях.

В современных экономических условиях предприятиям Российской Федерации для обеспечения конкурентоспособности на российском и международном рынках необходимо реализовывать стратегии, направленные на высокотехнологичное и инновационное развитие. В связи с этим предприятию, выпускающему продукцию для нескольких отраслей экономики, например нефтяной и оборонно-промышленного комплекса, необходимо одновременно соответствовать различным нормативным требованиям, предъявляемым к их системе управления. В связи с этим целью настоящего исследования является рассмотрение требований международных и национальных стандартов, а также определение подхода к их реализации на предприятиях высокотехнологичных отраслей. Рассмотрено нормативное обеспечение систем управления предприятием и отражены тенденции по его изменению. Особое внимание уделено международному стандарту ISO 9001:2015, устанавливающему требования к системе менеджмента качества, который может стать одним из важнейших инструментов в инновационном развитии предприятий высокотехнологичных отраслей. Принятая в 2015 году новая версия данного стандарта содержит значительные изменения в требованиях к системам управления организациями, в связи с чем является актуальным их рассмотрение. Проведен анализ изменений и представлены отличия от стандарта ISO 9001 версии 2008 года. Также отмечено, что международный стандарт ISO 9001:2015 ориентирован на использование современных подходов в менеджменте. В связи с тем, что к предприятиям высокотехнологичных отраслей заинтересованные стороны все чаще предъявляют требования по подтверждению соответствия их систем управления международным и/или отраслевым нормативным документам, определен механизм их реализации. Проведен анализ требований стандартов ISO 9001:2015 (ГОСТ Р ИСО 9001-2015), ГОСТ РВ 0015-002-2012 и спецификации API Q1 (9 версия). Анализ позволил выявить легко интегрируемые области, а также специфичные области, требующие дополнительных разработок и внедрения в деятельность предприятий высокотехнологичных отраслей. Результаты проведенного исследования позволят предприятиям привести в соответствие систему управления, ориентированную на обеспечение качества.