2014 год, №4

Содержание выпуска
ОРГАНИЗАЦИЯ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ АГЕНТНО-ОРИЕНТИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ БАЗАМИ ДАННЫХ В МЕТАКОМПЬЮТЕРНОЙ СРЕДЕ С ТОПОЛОГИЕЙ ТИПА «ЛОГИЧЕСКОЕ КОЛЬЦО»
Вашкевич Николай Петрович, Карамышева Надежда Сергеевна, Зинкин Сергей Александрович
Стр. 5 — 17
Актуальность и цели. Объектом исследования являются метакомпьютерные системы обработки данных и знаний, распределенные системы баз данных. Под метакомпьютером подразумевается виртуальная система с заданной архитектурой, развернутая на глобальной или локальной вычислительной сети. Предметом исследования являются процессы управления обработкой реляционных баз данных в метакомпьютерах с архитектурой логического кольца. Целью работы является разработка и проверка модели взаимодействия асинхронных процессов при обработке фрагментированных отношений реляционной базы данных для основных операций реляционной алгебры в логическом кольце узлов сети ЭВМ, образующем распределенную систему управления базой данных (СУБД). Материалы и методы. Исследование и организация процессов управления обработкой данных проведены на основе формализма асинхронных предикатных сетей с последующим статистическим моделированием выполнения множества согласованных продукционных правил. Результаты. Продемонстрирована возможность применения модели асинхронных предикатных сетей для согласования процессов и агентов при организации обработки структурированных данных. Предложенные методы и алгоритмы распределенной обработки данных также могут быть реализованы и на многоядерных процессорах, в системах кластерного типа, ориентированных не только на взаимодействия агентов, но и на передачу сообщений. Выводы. Предложены основные схемы выполнения бинарных и унарных операций реляционной алгебры, определенных над фрагментами, являющимися непересекающимися подмножествами кортежей отношений. Использованы известные определения и алгоритмы выполнения операций реляционной алгебры для нефрагментированных отношений. Показана возможность конвейерной реализации операций в логическом кольце, что повышает уровень параллельности при обработке данных в распределенной СУБД.
САМОМОДИФИКАЦИЯ ТОПОЛОГИИ И РАЗВЕРТЫВАНИЯ ОБЪЕКТОВ В ВИРТУАЛИЗИРОВАННЫХ СЕТЯХ ХРАНЕНИЯ И ОБРАБОТКИ ДАННЫХ (II. ОПЕРАЦИОННАЯ СЕМАНТИКА И ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ
Волчихин Владимир Иванович, Зинкин Сергей Александрович
Стр. 18 — 31
Актуальность и цели. Объектом исследования являются сети хранения и обработки данных с распределенной архитектурой, в которых обработка перемещаемых данных осуществляется мобильными агентами. Предметом исследования является операционная семантика и исполнительные механизмы развертывания средств обработки данных (мобильных агентов) и самих перемещаемых данных на вычислительной сети. Целью работы является разработка нового подхода к виртуализации ресурсов в условиях, когда программные модули и информационные объекты могут перемещаться по сети, создавая улучшенные условия для собственного выполнения и обработки, а также для выполнения соседних процессов. Главным образом это улучшение должно происходить за счет естественного распараллеливания процессов обработки данных. Материалы и методы. Исследование и формализация процессов развертывания мобильных объектов базируется на введении модифицированного и расширенного перечня рекомендуемых к реализации в распределенных системах и сетях хранения и обработки данных пространственных операций ( dерlоymеnt -операций, или d -операций). Результаты. Определены абстрактный и конкретный механизмы развертывания компонент, а также даны правила, позволяющие распараллелить процессы обработки данных в распределенной операционной среде. Предлагаемый подход применим к проектированию виртуализированных систем хранения и обработки данных, в частности, облачных сред, грид-систем и систем обработки данных на базе самоорганизующихся беспроводных сетей. Выводы. Предложены принципы реализации методов и средств проектирования распределенных систем хранения и обработки данных, основанные на использовании непосредственно исполняемых формальных спецификаций и обеспечивающих построение масштабируемых систем с автоматизацией процессов реконфигурации структуры и миграции данных. Эти спецификации адекватно описывают процессы управления путями доступа к ресурсам, поиска и выборки данных, копирования и репликации данных.
АЛГОРИТМ ВЫБОРА ОПТИМАЛЬНЫХ ТРАЕКТОРИЙ ОБУЧЕНИЯ В ДВУХУРОВНЕВОЙ СИСТЕМЕ ОБРАЗОВАНИЯ
Лушников Алексей Владимирович
Стр. 32 — 40
Актуальность и цели . С переходом системы высшего профессионального образования на двухуровневую модель обучения «бакалавриат - магистратура» появилось несколько проблем, одна из которых - сложность определения оптимальных траекторий обучения в двухуровневой системе образования. Целью работы является решение этой проблемы путем разработки формализованного алгоритма, позволяющего найти оптимальные с точки зрения временных затрат траектории обучения на более высоком уровне образования. Решение данной проблемы позволит своевременно и с минимальными затратами выпускать профессиональные кадры перспективных направлений подготовки для удовлетворения кадровых потребностей рынка труда. Материалы и методы. Задача поиска оптимальных образовательных траекторий по своей сути является задачей переподготовки профессиональных кадров. Рассмотрен существующий метод решения данной задачи, основанный на определении частично изоморфных графов учебных планов. Предложен алгоритм поиска целесообразных траекторий в системе двухуровневого высшего образования, базирующийся на вычислении расстояния Левенштейна между названиями перечня дисциплин сравниваемых направлений подготовки. Результаты . Разработан формализованный алгоритм поиска оптимальных с точки зрения временных затрат траекторий обучения на более высоком уровне образования. Проведена экспериментальная проверка, в результате которой определены целесообразные траекторий обучения в системе «бакалавриат - магистратура». Данный алгоритм также может быть применен для выполнения схожей задачи в системе среднего профессионального образования. Выводы. Подход, основанный на вычислении расстояния Левенштейна между названиями перечня дисциплин сравниваемых направлений подготовки, дает возможность определить оптимальные траектории обучения с приемлемой точностью. Он является более быстрой альтернативой подходу, основанному на выделении частично изоморфных графов учебных планов.
НЕЙРОСЕТЕВАЯ МОДЕЛЬ ФОРМИРОВАНИЯИ РАЗВИТИЯ ЛИЧНОСТИ РЕБЕНКА В ПРОЦЕССЕ ЕГО ОБУЧЕНИЯ В СРЕДНЕЙ ШКОЛЕ
Шептунов Сергей Александрович, Соломенцев Юрий Михайлович, Кабак Илья Самуилович, Суханова Наталия Вячеславовна, Дробышева Татьяна Ивановна
Стр. 41 — 52
Актуальность и цели. Проблема разработки средств и методов для формирования и развития личности ребенка, с одной стороны, относится к области педагогики и психологии, а с другой стороны - к области кибернетики и искусственного интеллекта. Вопросы педагогики достаточно полно отражены в специальной литературе, в то время как применение искусственного интеллекта, а именно искусственных нейронных сетей, не нашло достаточного освещения в специальной литературе. Материалы и методы. В основе работы лежит применение искусственных нейронных сетей, спроектированных по особой технологии МОДУС-НС. Результаты. Разработана модель формирования и развития личности ребенка при его обучении, в основе которой лежат искусственные нейронные сети особого способа реализации - технологии МОДУС-НС. Приведено описание основ технологии МОДУС-НС и ссылки на литературе с полным описанием этой технологии. Выводы. Предложена модель формирования и развития личности ребенка в процессе его обучения. Модель использует методы искусственного интеллекта, в частности, большие искусственные нейронные сети. Предложено устройство для реализации нейросетевой модели, которое может быть использовано для определения текущего и целевого уровней интеллектуального эмоционального, физического развития ребенка, для разработки мер по формированию и развитию у него определенных личностных качеств, с ориентацией на последующее профессиональное обучение. Получена модель личности с принципиально новыми свойствами: масштабируемость нейронной сети; простота переноса и копирования результатов предшествующего обучения; возможность реализации различных моделей личности на одном аппаратном комплексе. Все перечисленные новые свойства позволяют создавать новое поколение интеллектуальных систем, которые могут не только моделировать, но и прогнозировать развитие личности ребенка в процессе его обучения в средней школе.
АРХИТЕКТУРА И ПРИНЦИПЫ САМООБУЧЕНИЯ КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЭКСПЕРТНЫХ СИСТЕМ, ОСНОВАННЫХ НА ЗНАНИЯХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МОНИТОРИНГА СЕТИ ИНТЕРНЕТ
Аверченков Андрей Владимирович, Леонов Евгений Алексеевич
Стр. 53 — 61
Актуальность и цели. Большая часть современных интеллектуальные систем, основанных на знаниях, базируется на использовании онтологий. Качество работы таких систем во многом зависит от качества используемых онтологий - их актуальности, целостности и непротиворечивости. Составление и расширение таких онтологий является чрезвычайно трудоемким процессом, требующим максимальной автоматизации. Рассматриваются подходы к построению конструкторско-технологических экспертных систем, базирующихся на знаниях и способных наращивать собственные знания о предметной области за счет информации из сети Интернет. В рамках подхода предлагается использовать замкнутый цикл, в котором система самостоятельно обучается находить качественные документы в рамках предметной области, используя онтологию и предпочтения эксперта, а также дополняет эту онтологию знаниями, извлеченными из найденных документов. Материалы и методы. Предлагаемый концепт системы базируется на использовании подходов к построению многоагентных систем. Для описания алгоритмов обучения подсистем метапоиска и особенностей его использования при обучении онтологий используется общая теория множеств и математика кортежей. Результаты. Разработана концептуальная архитектура самообучающихся систем на основе знаний из сети Интернет. Предложен алгоритм обучения подсистем метапоиска с использованием активного контроля. Рассмотрены особенности применения методов обучения онтологий в рамках самообучающихся систем, взаимодействующих с Интернет через подсистемы метапоиска, а также предложена архитектура многоагентных интеллектуальных экспертных систем, основанных на знаниях из сети Интернет. Выводы. Предлагаемые подходы позволят создавать системы, способные постоянно наращивать собственные знания, исследуя документы сети Интернет, и решать поставленные задачи с использованием актуального состояния области знания.
ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ И КАЧЕСТВА ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИМ СТЕНДОМ УПРАВЛЯЮЩИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ
Пинишин Алексей Владимирович, Мясникова Нина Владимировна, Пинишин Владимир Николаевич
Стр. 62 — 70
Актуальность и цели. Объектом исследования являются системы подвижности авиационного тренажера. Предметом исследования являются передаточные функции гидроприводов динамического стенда. Цель работы - обеспечение равенства передаточных функций гидроприводов динамического стенда, их частотных характеристик и переходных процессов при любых статических и динамических изменениях неуравновешенности нагрузки. Материалы и методы. Исследования системы подвижности авиационного тренажера выполнялись путем анализа контура регулирования с применением имитационного моделирования. Результаты. Введение вычислителя системы подвижности обеспечивает идентичность передаточных функций гидроприводов, равенство и апериодический характер переходных процессов. Выводы. За счет введения коррекции по скорости, ускорению или дифференциалу ошибки повышается точность отработки задаваемых параметров движения подвижной платформы, устраняются фоновые движения, улучшается качество воспроизведения динамическим стендом управляющих воздействий и, соответственно, увеличиваются обучающие возможности тренажера в целом.
ОЦЕНКА КООРДИНАТ ИСТОЧНИКА РАДИОИЗЛУЧЕНИЯ НА ОСНОВЕ РЕШЕНИЯ ЛИНЕАРИЗОВАННОЙ СИСТЕМЫ УРАВНЕНИЙ РАЗНОСТНО-ДАЛЬНОМЕРНОГО МЕТОДА
Гринь Илья Владимирович, Ершов Роман Александрович, Морозов Олег Александрович, Фидельман Владимир Романович
Стр. 71 — 81
Актуальность и цели. Одним из наиболее распространенных методов определения координат источника радиоизлучения в пассивных системах местоопределения является разностно-дальномерный метод. В качестве навигационного параметра разностно-дальномерного метода используется разность расстояний от источника до разнесенных в пространстве синхронизированных приемников, определяемая по взаимной временной задержке принятых сигналов. Определение координат источника излучения производится на основе решения системы нелинейных уравнений и требует значительных вычислительных затрат. Применение разностно-дальномерного метода в спутниковых системах местоопределения связано с необходимостью измерения навигационных параметров в условиях изменения частотных характеристик принятых сигналов вследствие влияния эффекта Доплера, возникающего при распространении сигнала в спутниковой системе, и низкого отношения сигнал/шум. Основной целью работы является повышение вычислительной эффективности метода определения координат источника радиоизлучения разностно-дально­мерным методом, что достигается за счет начальной оценки координат, полученной из решения линеаризованной системы уравнений, и применения вычислительно эффективного алгоритма определения взаимных временных задержек принятых сигналов при наличии доплеровского смещения спектров сигналов в условиях низкого отношения сигнал/шум. Материалы и методы. Результаты, представленные в работе, получены путем компьютерного моделирования обработки сигналов в пассивной спутниковой системе местоопределения источника излучения на процессорах общего назначения и с использованием технологии распараллеливания вычислений на графических процессорах. Результаты. Разработан алгоритм местоопределения источника излучения, использующий начальную оценку координат источника на основе решения линеаризованных уравнений разностно-дальномерного метода для применения в спутниковой системе местоопределения. Исследованы характеристики предложенного алгоритма. Выводы. Показано, что при использовании предложенного подхода достигается значительный прирост производительности расчета координат источника радиоизлучения. Важной особенностью предложенного алгоритма является возможность его использования при обнаружении и определении местоположения источников радиоизлучения в режиме реального времени.
ПОСТРОЕНИЕ ИНТЕРФЕЙСА ЧЕЛОВЕК-КОМПЬЮТЕР ДЛЯ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ СЛОЖНЫМИ ОБЪЕКТАМИ
Косников Юрий Николаевич
Стр. 82 — 92
Актуальность и цели. Объектом исследования являются человеко-машинные интерфейсы для систем управления многопараметрическими объектами. Предметом исследования являются научные принципы эффективного взаимодействия оператора с системой управления сложным объектом. Целью работы является представление научных принципов построения интерфейса человек-компьютер на основе совмещения интегрального и детального отображения параметров сложных объектов. Материалы и методы. Общими принципами проектирования интерфейсного пространства являются: эргономичность, иерархичность, комплексность, объектная направленность и когнитивность. Результаты. Применение предложенных принципов построения интерфейсного пространства позволяет оператору сложного объекта для решения каждой прикладной задачи выбрать подходящий по детальности уровень пространственной иерархии интерфейса. В области вывода создается информационное пространство, включающее как элементы виртуальной реальности, так и элементы на основе других способов инженерно-психологического кодирования. Иерархия трехмерных моделей объектов интерфейса повышает его информативность и не требует дополнительного пространства в области вывода. Применение перечисленных принципов позволяет строить эргономичные интерфейсы для систем управления техническими, социально-экономическими, медико-биологическими и иными объектами. Выводы. Предлагаемый подход позволяет в рамках одного интерфейса сочетать интегральную индикацию состояния многопараметрического объекта, необходимую для оперативной оценки его состояния в целом, с детальным отображением процессов, необходимым для их количественного регулирования.
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО ПЬЕЗОКЕРАМИЧЕСКОГО ПЕРВИЧНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ДЛЯ МАССОВОГО РАСХОДОМЕРА ЖИДКОСТЕЙ
Шикина Виктория Евгеньевна
Стр. 93 — 101
Актуальность и цели. В настоящее время измерение расхода (массового и объемного) занимает второе место после температуры и составляет 15 % от всех измерений в промышленности. Массовые расходомеры являются более точными по сравнению с объемными и становятся необходимыми в ряде отраслей. Измерительные преобразователи для массовых расходомеров, как правило, выполняются из нержавеющей стали, титана или сплавов на основе никеля. В рамках данной работы интерес представляет использование в качестве материала измерительной трубки пьезокерамики цирконата-титаната свинца типа ЦТС-19 и определение массового расхода, исходя из свойств пьезоэлектриков на основе обратного пьезоэффекта. Целью является определение возможности изготовления подобного преобразователя с заданными характеристиками на производстве. Результаты. Рассмотрены изгибные колебания полой цилиндрической пьезокерамической трубки, которая является первичным преобразователем массового расходомера. Определена схема подключения преобразователя и направление поляризации трубки для получения требуемых колебаний. Представлена технология изготовления преобразователей на производстве, состоящая из пяти основных этапов, начиная от создания материала пьезокерамики и заканчивая нанесением выходных электродов на внешнюю поверхность трубки для регистрации ее колебаний. Описан состав проливной установки для проведения первичных экспериментов. Выводы. Разработанные и изготовленные опытные образцы подтверждают возможность использования пьезоэлектрического материала в качестве основы для первичного преобразователя массового расходомера. Технология их изготовления может быть улучшена и уменьшена по времени при условии проведения полной поляризации образца в едином цикле (при наличии данной возможности на производстве). Следует отметить, что подобная работа проводилась в производстве впервые.
ВЛИЯНИЯ ТЕМПЕРАТУРНЫХ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ НА ПАССИВНУЮ БЕЗОПАСНОСТЬ ВАХТОВЫХ АВТОБУСОВ
Вашурин Андрей Сергеевич, Орлов Лев Николаевич, Чегуров Михаил Константинович
Стр. 102 — 111
Актуальность и цели. Известно, что одним из наиболее опасных видов ДТП с автобусами является опрокидывание. К силовой структуре кузовов многоместных пассажирских транспортных средств предъявляются требования, регламентированные Правилами ЕЭК ООН № 66. Отдельную специфическую группу составляют вахтовые автобусы на шасси грузовых автомобилей, предназначенные для эксплуатации в жестких природно-климатических условиях. Поэтому возникает актуальная задача оценки их пассивной безопасности во всем температурном диапазоне эксплуатации автобусов. В работе обоснован выбор диапазона температурных условий эксплуатации автобусов данного типа. Материалы и методы. Расчетные исследования по оценке пассивной безопасности кузовов автобусов выполнены методом конечных элементов. Экспериментальные зависимости получены на современном поверенном оборудовании. Результаты. Получены экспериментальные зависимости прочностных характеристик применяемых в кузовах материалов от температуры. Разработаны подробные конечно-элементные модели кузовов рассматриваемых вахтовых автобусов. Получены результаты исследования пассивной безопасности их кузовов в диапазоне температур эксплуатации автобуса. Выводы. Доказана необходимость проведения оценки пассивной безопасности во всем температурном диапазоне эксплуатации автобуса.
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ КОНФИГУРАЦИИ УПРОЧНЯЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ НА ПРОЧНОСТНЫЕ СВОЙСТВА МОДЕЛЕЙ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ СИСТЕМЫ ТИТАН-АЛЮМИНИЙ
Крюков Дмитрий Борисович, Прыщак Алексей Валерьевич, Гуськов Максим Сергеевич
Стр. 112 — 119
Актуальность и цели . Описывается проблема получения композиционных материалов, обладающих повышенным комплексом физико-механи­ческих свойств. Также раскрывается актуальность модернизации существующих схем упрочнения материалов системы титан-алюминий. Материалы и методы . Для изучения влияния геометрических параметров упрочняющих элементов на свойства композиционного материала было принято решение о разработке математической модели материала. Создание модели и задание граничных условий производилось в программе SоlidWоrкs, а моделирование проводилось с использованием интегрированного пакета прикладных программ СоsmоsWоrкs. Исследуемые образцы слоистого композиционного материала подвергали моделированию процесса одноосного разрушения. Результаты . Полученные результаты и эпюры напряженно-деформиро­ванного состояния подтвердили предположения, выдвинутые в начале исследования. Наиболее важные из которых: использование перфорированных пластин в качестве упрочняющего слоя является предпочтительнее, чем использование пластин без перфораций; величина прочности слоистого композиционного материал с перфорированным армирующим слоем с коническими отверстиями составила 591 МПа, что на 19 % выше, чем у технически чистого титана аналогичной толщины. Выводы . На основании результатов можно сделать вывод о необходимости проведения дальнейших исследований, связанных с проверкой полученных результатов компьютерного моделирования на натурных образцах.
ИЗМЕРИТЕЛЬ МГНОВЕННОГО МАССОВОГО РАСХОДА ВОЗДУХА ДЛЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ АВТОМОБИЛЯ
Ашанин Василий Николаевич, Мельников Анатолий Аркадьевич, Цуриков Сергей Александрович
Стр. 120 — 129
Актуальность и цели. Объектом исследования являются датчики массового расхода воздуха для электронных систем управления двигателем автомобиля. Предметом исследования является микропроцессорный измеритель мгновенного массового расхода воздуха, в котором реализован ультразвуковой способ измерения. Целью работы является расширение функциональных возможностей и повышение точности измерителя мгновенного массового расхода воздуха за счет использования способа измерения фазового сдвига ультразвуковых волн, распространяющихся по и против воздушного потока. Материалы и методы. Исследования метрологических характеристик разработанного средства измерения с реализацией натурного макета чувствительного элемента и схемотехнического решения на основе виртуального лабораторного комплекса NI ЕLVIS. Результаты. Разработаны конструкция ультразвукового датчика, структурная и принципиальная схемы электронного микропроцессорного блока обработки информации и алгоритм функционирования измерителя массового расхода воздуха в штатном и внештатном режимах. Устройство может быть использовано в составе электронных систем автоматического управления бензиновым двигателем внутреннего сгорания транспортного средства. Выводы. Микропроцессорный измеритель мгновенного массового расхода воздуха обеспечивает возможность измерять массовый расход воздуха в двух направлениях с повышенной точностью, используя результаты измерений мгновенного значения температуры и плотности воздушной среды.
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПЛАНЕТАРНОЙ ШЛИЦЕНАКАТКИ
Кондрашов Алексей Геннадьевич, Фасхутдинов Айрат Ибрагимович
Стр. 130 — 136
Актуальность и цели. Объектом исследования является технология накатки шлицев на наружных поверхностях деталей автомобиля, преимущественно на валах. Предметом исследования является процесс формообразования шлицев методом планетарной шлиценакатки двумя шлиценакатными головками, работающими в комплекте. Целью работы является повышение качества поверхности шлицев и производительности шлиценакатки за счет применения в одной головке двух роликов различного профиля. Материалы и методы. Разработка теоретических взаимосвязей между размерами чернового и чистового накатных роликов и режимами обработки. Определение теоретических зависимостей между параметрами обрабатываемой поверхности и наладочными параметрами. Результаты. Разработана конструкция комплекта шлиценакатных планетарных головок, каждая из которых оснащена черновым и чистовым роликом. Она позволяет значительно повысить производительность обработки при сохранении стойкости инструмента. Выводы. Применение в одной шлиценакатной головке двух роликов, размеры которых связаны с режимом обработки, позволило исключить из работы вершину чистового ролика и снизить нагрузку на его боковые стороны, что положительно сказалось на качестве поверхности шлицев при повышении осевой подачи заготовки.
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ УТИЛИЗАЦИИПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ МЕТОДОМ ПИРОЛИЗА
Авдеева Татьяна Петровна, Розен Андрей Евгеньевич
Стр. 137 — 145
Актуальность и цели . На земном шаре ежегодно на каждого жителя земли приходится около 20 т отходов. Проблема утилизации отходов является важнейшей международной задачей. В настоящее время в различных странах разрабатываются и используются установки пиролиза, которые позволяют наряду с бытовыми отходами обезвреживать и производственные отходы. Общим для всех установок пиролиза характерно практически полное отсутствие загрязнения воздушной и водной сред. В Пензенском государственном университете изготовлен опытный образец пиролизной установки. Целью данной работы является исследование эффективности утилизации различных отходов на данной установке. Материалы и методы . Измерения концентрации газообразных загрязняющих веществ и пыли выполнялись лабораторией охраны окружающей среды и промышленной санитарии Государственной корпорации по атомной энергии «Росатом» ФГУП ФНПЦ «ПО «СТАРТ» им. М. В. Проценко». Комплекс биологических исследований по определению степени уничтожения высокотоксичных отходов из исходной смеси в экологически безопасные компоненты методом высокотемпературного пиролиза выполнен Государственным научно-исследова­тельским институтом промышленной экологии на базе Регионального центра государственного экологического контроля и мониторинга по Пензенской области. Определение класса опасности отходов проводили экспериментальным методом в соответствии с приказом Министерства природных ресурсов от 15 июня 2001 г. № 511 «Об утверждении критериев отнесения опасных отходов к классу опасности для окружающей природной среды». Экспериментальный метод основан на биотестировании отходов. Опыты проведены на дафниях, пресноводных водорослях и по изменению интенсивности бактериальной люминесценции. Результаты . Получены результаты эффективности процесса пиролиза для четырех типов промышленных отходов. Проведены исследования класса опасности отхода и показателя безопасности разведения для исходного вещества и вещества, полученного после пиролиза. Проведен химический анализ веществ, поступающих в атмосферный воздух после процесса пиролиза. Измерены концентрации взвешенных частиц после каждой ступени очистки. Дана оценка эффективности очистки пиролизных газов пылеобеспылевающими аппаратами, которыми укомплектована установка. Получены результаты процесса пиролиза по времени и масса убыли вещества для всех исследуемых отходов Выводы. Проведены промышленные испытания опытного образца пиролизной установки, предназначенной для утилизации отходов. Установлено, что опытный образец установки обеспечивает утилизацию разных твердых промышленных отходов. Дана оценка эффективности метода пиролиза для четырех типов отходов. Выполнены исследования состава газообразных загрязняющих веществ, поступающих в атмосферный воздух, измерены их концентрации и проведено сравнение с предельно допустимой концентрацией. Дана оценка примененным в установке конструкций устройств, предназначенных для очистки пиролизных газов от взвешенных частиц. Установлена эффективность протекающего процесса пиролиза отходов по времени и по убыли массы. На основании проведенных исследований установлено, что установка отвечает современным требованиям в решении проблемы переработки и утилизации отходов.
МОДЕЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ СЛОИСТЫХ СТРУКТУР РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ ПРИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ
Литвинов Александр Николаевич, Хади Одей Шакер, Юрков Николай Кондратьевич
Стр. 146 — 157
Актуальность и цели . Математическое моделирование напряженно-дефор­мационного состояния слоистых структур радиоэлектронных средств является весьма актуальной проблемой, которая позволяет на ранних этапах проектирования выявить наиболее нагруженные конструктивные элементы радиоэлектронных средств при технологических и экспериментальных воздействиях. Целью работы является повышение надежности и обеспечение тактико-техни­ческих характеристик изделий конструкторско-технологическими способами. Материалы и методы . Предложена классификация моделей, описывающих напряженно-деформированное состояние слоистых структур. Моделирование состояния слоев структуры выполнено численными методами с использованием разработанного пакета прикладных программ. Результаты. Разработан комплекс моделирующих программ и выполнен численный анализ распределения термомеханических напряжений по поверхности многослойной платы микросборки при тепловом воздействии. Определены зоны оптимального размещения тензорезистивных элементов на поверхности платы. Выводы. Проведенные численные исследования показали, что для обеспечения стабильности метрологических характеристик слоистых плат необходим обязательный контроль толщины клеевого шва, применение более мягких клеев и выбор оптимальных геометрических размеров плат для обеспечения более равномерного распределения термомеханических напряжений в зонах расположения тензорезистивных элементов.
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ МИКРОСТРУКТУРЫ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ПОДШИПНИКОВ СКОЛЬЖЕНИЯ ИМПУЛЬСНЫХ ТЕПЛОВЫХ МАШИН
Богомолов Алексей Иванович, Голощапов Владлен Михайлович, Савицкий Владимир Яковлевич, Муйземнек Александр Юревич, Зиновьев Радий Сергеевич
Стр. 158 — 176
Актуальность и цели. Объектом исследования является цапфенный узел трения импульсной тепловой машины (ИТМ). Предметом исследования является влияние микроструктуры полимерного композиционного материала на прочность конструкции подшипника скольжения (ПС), работающего в условиях реверсивного трения при граничной смазке и циклического импульсного нагружения. Целью работы является формирование общего подхода к оценке прочности гетерогенных полимерных ПС ИТМ на этапе проектирования. Материалы и методы. Для изготовления ПС использован армированный реактопласт на основе эпоксифенолоформальдегидного связующего, полученный послойной намоткой тканного наполнителя. Напряженно-деформирован­ное состояние ПС оценивалось методом конечных элементов. Результаты. Исследовано влияние микроструктуры полимерного композиционного материала на несущую способность ПС, идентифицированы параметры математической модели; с использованием компьютерной модели репрезентативной ячейки и конструкции ПС проанализировано поведение конструкции подшипника под действием импульсной нагрузки. Достоверность полученных результатов подтверждается полигонными испытаниями ИТМ. Выводы . Предложенный подход к моделированию температурного и напряженно-деформированного состояния ПС из полимерного композиционного материала путем гомогенизации гетерогенных структур в виде элементарных репрезентативных ячеек эквивалентными однородными материалами, несущими адекватную информацию о физико-механических свойствах, позволяет избирательно управлять эксплуатационными свойствами узлов трения импульсного нагружения и производить эффективную замену латунных и бронзовых ПС.
РАБОТОСПОСОБНОСТЬ ИНСТРУМЕНТА ИЗ СМЕШАННОЙ КЕРАМИКИ С НАНОДИСПЕРСНЫМ МНОГОСЛОЙНЫМ ПОКРЫТИЕМ ПРИ ОБРАБОТКЕ ЗАКАЛЕННОЙ ИНСТРУМЕНТАЛЬНОЙ СТАЛИ
Верещака Анатолий Степанович, Сотова Екатерина Сергеевна, Верещака Алексей Анатольевич
Стр. 177 — 184
Актуальность и цели. В работе исследуется влияние свойств смешанной режущей керамики с нанодисперсными многослойными покрытиями на обрабатываемость закаленной инструментальной стали ХВГ. Специфика обработки резанием лезвийным инструментом из смешанной керамики материалов повышенной твердости является в настоящее время предметом широких исследований, так как подобная обработка позволяет не только повысить качество поверхностного слоя, но и существенно снизить затраты, исключив финишную операцию шлифования. Материалы и методы. В соответствии с разработанными положениями, была сформулирована методология и архитектура трехкомпонентного нанодисперсного многослойно-композиционного покрытия для керамического инструмента. Результаты. Рассмотрено влияние скорости резания на износостойкость инструмента из смешанной керамики с различными покрытиями. Рассмотрена также методология выбора оптимальной архитектуры и состава покрытия в приложении к инструменту из смешанной керамики. Построены математические модели, устанавливающие зависимость стойкости инструмента из смешанной керамики с покрытием от скорости резания. Выводы. В работе показано, что режущий инструмент, оснащенный смешанной режущей керамикой с разработанным нанодисперстным многослойно-композиционным покрытием Тi-ТiN-(ТiСrАl)N, обеспечивает повышение стойкости при увеличении производительности обработки, снижении интенсивности изнашивания, уменьшении микровыкрашиваний и хрупких сколов режущей кромки.
АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СИСТЕМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
Терехов Максим Владимирович, Колякин Владислав Валерьевич, Леонов Юрий Алексеевич
Стр. 185 — 191
Актуальность и цели. Объектом исследования являются гидравлические домкраты с пружинным возвратом. Предметом исследования являются эффективные алгоритмы расчета и построения геометрических моделей составляющих гидравлических домкратов. Цель работы - разработка концепции автоматизации проектирования гидравлических домкратов и ее реализация в виде автоматизированной системы. Материалы и методы. Алгоритмы расчета деталей, составляющих гидравлический домкрат, основываются на стандартах и рекомендациях по расчету соответствующих гидравлических элементов. Результаты. Разработаны эффективные алгоритмы расчета параметров деталей, параметрические геометрические модели составляющих гидравлического домкрата с пружинным возвратом, а также сборочная модель домкрата. Разработана узкоспециализированная система автоматизированного проектирования гидравлических домкратов с пружинным возвратом, позволяющая производить расчет параметров домкрата, а также построение его геометрической модели. Выводы. Разработанная узкоспециализированная система автоматизированного проектирования позволяет ускорить процесс проектирования гидравлических домкратов и сократить время, затрачиваемое на оформление конструкторской документации.
ПУТИ СНИЖЕНИЯ ТЕПЛОНАПРЯЖЕННОСТИ РЕЖУЩЕГО КЛИНА ПРИ КОЛЕСОТОКАРНОЙ ОБРАБОТКЕ
Куликов Михаил Юрьевич, Попов Алексей Юрьевич, Флоров Алексей Вадимович, Сан Маунг
Стр. 192 — 199
Актуальность и цели. Технологический процесс колесотокарной обработки не предусматривает применения смазочно-охлаждающих технологических сред (СОТС), что существенно увеличивает температуру резания и ухудшает стойкость инструмента. Поэтому в работе рассматриваются методы повышения стойкости инструмента путем снижения температуры резания, исключающие применение СОТС. Актуальность данного исследования также подтверждается тенденциями экологически чистого резания «Зеленое резание» без применения СОТС. Материалы и методы. Исследования проводили при обработке катальной части колесных пар на токарных станках типа «Rаfаmеt» модели UDА-112. Объектом исследования были токарные резцы, оснащаемые сменными режущими пластинами формы LNМХ 301940 и ВNМХ (ISО 513), часть из которых составила контрольную группу без покрытия, на другие наносили специально разработанные для этих целей нанодисперсные многослойно-композиционные покрытия (NМСС). Использовали режущие пластины, которые крепили в державки, при этом между опорной и режущей пластиной формировали специальный интерфейс, улучшающий теплоотвод в режущий инструмент. При проведении стойкостных испытаний критерием отказа инструмента служил предельный износ задней поверхности режущей пластины h 3 = 0,6-0,8 мм. Измерение фаски износа задней поверхности проводили на инструментальном микроскопе БМИ-1Ц. Оценку шероховатости обработанной поверхности производили при использовании профилографа-профилометра модели Наnd-hеld Rоughnеss Теstеr ТR 200 (Япония). Результаты. Установлена высокая эффективность твердосплавных режущих пластин формы LNМХ 301940 из твердого сплава АТ15S с теплопроводным интерфейсом и разработанными НМСС на основе трехслойной системы Ti-ТiN-(Тi,Аl)N по сравнению с стандартными аналогами при тяжелой восстановительной обточке катальной поверхности колесных пар. В частности, отмечено не только более высокое среднее значение стойкости (88,1 мин) и коэффициента стойкости КСТ (103,12), но и снижение коэффициента вариации стойкости (υ = 3,25). Отмеченное свидетельствует о существенном повышении работоспособности и надежности инструмента, оснащенного тангенциальными пластинами LNМХ 301940 из сплава АТ15S с повышенной теплопроводностью твердого сплава и покрытия на основе системы Тi-ТiN-ТiАlN, разработанными для обточки поверхности катания колесных пар. Выводы. Рассмотрено тепловое состояние режущего инструмента в процессе колесотокарной обработки, которое определяет его работоспособность. Предложены способы улучшения теплоотвода от режущей пластины в процессе обработки. Их применение позволяет снизить теплонапряженность режущего клина и, соответственно, увеличить стойкость инструмента при колесотокарной обработке.