Праці Одеського політехнічного університету

Кількісний аналіз зв’язку між структурою та критичними властивостями індивідуальних органічних сполук

2025-08-26T10:01:22+00:00

У роботі представлені розроблені та проаналізовані адекватні QSPR моделі щодо критичних властивостей (тиск, температура, об’єм) для бази даних, яка містить 399 органічних сполук таких класів, як насичені та ненасичені вуглеводні, ароматичні вуглеводні, гетероциклічні сполуки, спирти, прості та складні етери та їх похідні. В даній базі представлені карбон-, галоген-, оксиген-, нітроген та сульфуровмісні сполуки. На попередньому етапі роботи всі молекулярні структури сполук бази даних були змодельовані, стандартизовані, перевірені щодо зв’язності і унікальності. Розрахунок структурних дескрипторів проводився на 2D рівні моделювання молекулярної структури у рамках симплексного підходу. Для диференціації вершин симплексів використовувалися не тільки мітки, що відображали природу атомів, але й інші атомні характеристики, зокрема, ван-дер-ваальсові взаємодії із параметрів універсального силового поля, величини потенціалів інформаційних полів, які зважувалися за різними атомними характеристиками (частковий заряд, поляризуємість, електронегативність, ліпофільність). Для кожної молекули разом з симплексами (чотирьохатомними фрагментами) були розраховані менші за розміром фрагменти − двійки, трійки. Всього було розраховано 4939 2D структурних параметрів. Для встановлення зв’язку між структурними дескрипторами і величинами критичних властивостей використовувався метод випадкового лісу (Random Forest − RF). Побудовані 2D RF QSPR моделі мають високу якість апроксимації (R2 =0,99) і прогнозуючу здатність (R2oob = 0,9…0,97). В результаті фізико-хімічної інтерпретації побудованих моделей показано, що найбільший вплив на критичні властивості мають електростатичні чинники. Для сполук бази, для яких відсутня інформація щодо експериментальних значень досліджуваних властивостей, приведені результати прогнозу і оцінено область застосовності розроблених QSPR моделей.

Лабораторна технологія вилучення та аналізу рослинних олій

2025-08-26T09:49:14+00:00

Розроблено технологію холодного віджиму, екстракції та аналізу олії з кісточок льону, чорного кмину, винограду, шипшини, обліпихи та гранату. Визначено кислотне і йодне числа, досліджено молекулярну структуру та жирнокислотний склад екстрагованих зразків із застосуванням інфрачервоної спектроскопії та газорідинної хроматографії. Гексан і хлористий метилен залишаються найефективнішими екстрагентами для лабораторної екстракції в апараті Сокслета. Попередня мацерація подрібненої сировини сприяє збільшенню виходу ліпідів, що чітко простежується при екстрагуванні олії з насіння шипшини та обліпихи. Характеристики кислотного та йодного чисел свідчать про високий вміст ненасичених жирних кислот і низький ступінь гідролізу досліджуваних зразків. У складі виноградної, шипшинової, обліпихової та кминної олій переважає лінолева кислота, вміст якої становить від 41,2 ± 0,17% до 72,7 ± 0,06%. У лляній олії домінує ліноленова кислота (49,3 ± 0,04%), а у гранатовій – пунікова кислота (86,1 ± 0,28%). Водночас у складі лляної олії кількість лінолевої кислоти сягає лише 15,2 ± 0,04 %. Значна кількість ліноленової кислоти також виявлена у зразках олії з насіння шипшини (25,9 ± 0,11%) та кісточок обліпихи (27,8 ± 0,16%). Вміст олеїнової кислоти коливається від 4,3 ± 0,16% в олії з кісточок гранату до 25,1 ± 0,12% в олії з насіння чорного кмину. У досліджених зразках також виявлено пальмітинову (2,7 ± 0,07%...11,8 ± 0,00%), стеаринову (1,7 ± 0,03%...5,9 ± 0,01 %), арахінову (0,1 ± 0,00%...1,0 ± 0,03%) та цис-11-ейкозенову кислоти (0,1 ± 0,00%...0,7 ± 0,04 %). В інфрачервоних спектрах зразків олій спостерігаються піки, характерні для валентних і деформаційних коливань С–Н зв’язків метильних, метиленових і метинових груп; валентних і деформаційних коливань подвійних зв’язків С=С; валентних коливань карбонільних зв’язків С=О; і ефірних зв’язків С–О. Наявність характеристичних піків у діапазонах 938 см⁻¹ і 989 см⁻¹ в інфрачервоному спектрі олії з кісточок гранату свідчить про присутність кон’югованих подвійних зв’язків пунікової кислоти, яка є основною складовою цієї олії.

Моделювання якісних характеристик на фінішних операціях деталей за показниками вібростійкості

2025-08-23T09:33:02+00:00

Розглядається визначення якісних характеристик оброблюваних поверхонь деталей на фінішних операціях за показниками вібростійкості елементів системи «верстат − пристосування − інструмент − деталь». Поверхня деталі після обробки на фінішних операціях не є гладкою, а завжди має мікроскопічні нерівності, що формують шорсткість та мікродефекти. На операціях, що передують шліфуванню, шорсткість обробленої поверхні впливає на концентрацію напружень, вібраційну активність та утворення теплових дефектів, які під дією термомеханічних явищ, що супроводжують фінішні операції, формують на оброблюваних поверхнях припіки, тріщини та сколи. Процес різання супроводжується інтенсивною вібрацією інструмента, деталі, самого верстата та стружки, що знімається. Поставлена задача та наведений її розв’язок спрямовані на дослідження коливань оброблюваної поверхні деталі під дією сили різання. Результати розрахунків дозволяють оцінити за збігом амплітуд та періоду коливань вібростійкість усієї системи «верстат − пристосування − інструмент − деталь». Запропонований метод визначення зони резонансів силових коливань системи «верстат − пристосування − інструмент − деталь» дає можливість керувати процесом шліфування за умови застосування конкретного інструменту. Це управління здійснюється шляхом вибору швидкостей різання, призначення оптимальних глибин різання або підбору маси оброблюваної деталі. Наведений метод рекомендовано для впровадження у практику оптимальних технологічних процесів шліфування матеріалів, схильних до утворення теплових дефектів. Експериментальна перевірка моделі проведена на деталях зі сталей 102Cr6, X12CrNiTi18-9 та титанових сплавів, що підтверджує точність прогнозування вібростійкості з відхиленнями менше 10 %. Отримані результати дозволили розробити рекомендації щодо вибору режимів і параметрів шліфування, конструкції кріплення та інструменту, що забезпечують стабільність процесу і зменшують утворення теплових і вібраційних дефектів.

Експериментальне визначення впливу дисбалансу шпинделя із борштангою на точність обробки

2025-08-23T09:55:27+00:00

В роботі вивчено вплив параметрів пружної системи оздоблювально-розточувального верстата на статичні деформації, коливання та точність тонкого розточування. На основі експериментальних досліджень впливу дисбалансу шпинделя з борштангою на точність обробки було розроблено методику розрахунку відхилень від круглості, викликаних дією сил різання та відцентрових сил на пружні системи з анізотропною жорсткістю. Також вивчено статичні похибки та особливості деформації у замкнутій динамічній системі верстата. Повне відхилення від круглості, спричинене пружними деформаціями, обчислюється як сума статичних та динамічних складових. Наведено середні значення дисбалансу me, середні квадратичні відхилення χ та відхилення максимальних значень дисбалансу memax до допустимих [me]. Встановлено вплив неврівноваженості на шорсткість обробленої поверхні. Оскільки збільшення відхилень від круглості викликається овалізацією отвору, то причиною порушення точності форми поперечного перерізу зі збільшенням поперечної сили є анізотропність радіальної жорсткості пружної системи верстата. При випробуваннях вузлів одного і того ж типорозміру в однакових умовах овалізація отворів не залишається постійною, тому анізотропність пружних властивостей пов’язана з індивідуальною якістю шпиндельного вузла, а саме, з точністю окремих деталей вузла та їх збіркою.

Структурний аналіз десятиланкового механізму третього класу з двома складними ланками

2025-08-23T10:13:16+00:00

Основою технологічної машини є механізм, головною задачею якого є перетворення наперед відомого механічного руху рухомої ланки початкового механізму в необхідний для виконання технологічної операції рух веденої ланки, в певній точці якої розташований робочий орган машини. Якщо в структурі машини використовується складний механізм з двома та більше початковими механізмами, то рух кожної з ведучих ланок впливає на закон руху точки розташування робочого органу машини, що може призвести, наприклад, до його технологічної зупинки та знаходження в нерухомому стані певний проміжок часу, який обумовлений виконанням технологічної операції. Особливу увагу необхідно приділяти тим технологічним операціям де виконується операція «передачі» робочого матеріалу від одного до іншого робочого органу, які працюють синхронно. Надійне виконання такої технологічної операції можливо при зупинках одного з робочих органів або мінімізації їх відносних швидкостей. Наявність в структурі механізмів двох, трьох та більше ведучих ланок з одного боку дозволяє отримати позитивний результат для якісного виконання технологічної операції, а з іншого − значно ускладнює проведення задач аналізу та синтезу таких механічних систем. При дослідженні багатоланкових систем з декількома ведучим ланками виникає необхідність розробки та реалізації плану досліджень в кожному конкретному випадку таких складних механізмів з урахуванням їхніх структурних особливостей. Для механізму третього класу з двома складними ланками та трьома ведучими початковими механізмами розроблено та реалізовано план його структурного аналізу для визначення послідовності проведення подальших, наприклад, кінематичних досліджень. Десятиланковий механізм третього класу було структурно досліджено за допомогою розробленого поетапного аналізу структурно умовних механізмів з однією ведучою ланкою. Результати проведення аналізу в такій послідовності дозволили додатково визначити миттєві кінематичні параметри абсолютного руху ланки, рух якої обумовлений її кінематичним приєднанням до нерухомої ланки механізму, що остаточно дозволило виконати аналіз механізму третього класу з трьома ведучими ланками в спосіб притаманний для дослідження механізмів другого класу. Запропонований спосіб аналізу механізму третього класу може бути корисним для проведення аналогічних досліджень механічних систем вищого класу.

Управління режимом фрезерування тонкостінної консольної пластини за непрямими показниками

2025-08-23T10:29:19+00:00

У статті представлено теоретичне дослідження зміни прогину тонкої прямокутної пластини в залежності від положення точки застосування сили, що імітує навантаження від фрези. Моделювання проведено для двох
характерних траєкторій обробки – вздовж довжини та вздовж ширини пластини. Розраховано прогини та відповідні їм значення жорсткості, отримано залежності та інтерпретовано їх особливості. Встановлено, що прийнятий алгоритм проведеного розрахунку аналогічний до алгоритмів розрахунку, які застосовуються в існуючих CAE системах. Виходячи з цього запропоновано використовувати дані, зокрема величину прогину пластини, як непрямий показник для управління режимом фрезерування. Прийняті як вихідні непрямі показники апроксимовані у вигляді статечного полінома з певною достовірністю апроксимації R2. Запропоновано використовувати отримані поліноми для створення відповідних зворотно пропорційних поліномів, що визначають один з основних показників режиму фрезерування  лінійну подачу шпинделя. Проведено програмну реалізацію запропонованого рішення з
використанням розширеного G-коду, що передбачає застосування запропонованого рішення для широкої номенклатури фрезерних верстатів з ЧПУ. Проведено практичну апробацію отриманих програмних рішень, що підтвердили їхню повну працездатність. Результати досліджень дозволяють підвищити стійкості фрезерного процесу при обробці маложорстких, консольно закріплених деталей на верстатах без активної системи управління, що включає активний зворотний зв’язок «деталь - інструмент - верстат». Такий підхід дозволяє використовувати більш дешеві верстати отримуючи при цьому прийнятну якість оброблених поверхонь, що, у свою чергу, визначає зниження собівартості продукції, що випускається, і підвищує ефективність виробництва.

Підвищення продуктивності обробки деталі корпус бойка методом автоматизованого підбору

2025-08-23T10:56:59+00:00

В дослідженні розглянуто питання підвищення продуктивності обробки деталі «корпус бойка» димової аерозольної системи АЕК-902 «Хмара». Система Хмара активно застосовується Силами оборони України для створення щільних димових завіс, в тому числі при евакуації особового складу з поля бою. Підтримання працездатності системи «Хмара» є актуальним питанням. Деталь корпус бойка є важливою складовою частиною пуску димових гранат. Запропоновано з використанням метода автоматизованого підбору підвищити продуктивність обробки шляхом підбору ріжучого інструменту та режимів різання. Було виконано порівняння рішень від трьох провідних виробників ріжучого інструменту: Walter, Sandvik Coromant та Isсar. Підбір виконано з використанням програмного забезпечення від виробників Walter “GPS”, Sandvik Coromant “ToolGuide” та Isсar “ToolAdvisor”. Порівняння проводилось за показником продуктивності обробки та часу стійкості ріжучого інструменту. Для обробки деталі запропоновано наступне технічне рішення для операції 010 використовувати − різець прохідний DSSNL2020K12 пластина SNMG120416-PR4335, різець прохідний CP-25BL-2020-12 пластина CP-B1216D-M7 4425, різець прохідний DCLNL 2525M 19 пластина CNMG 190612-PR 4425, Свердло − 462.1-1020-051А1-ХМ-Х2ВМ, різець розточувальний A08H-SCLCL06 пластина CCMT 060208-UM 1125, приводний інструмент Свердло − 862.1-2500-225А1-GM X2BM, приводний інструмент Мітчик T300-PM100JA-M3 P1PM, відрізний різець QD-NN2F33-25A пластина QD-NF-0250-0003-CH 1225. Для операції 020 − різець прохідний DSSNL 2020K 12 пластина SNMG 120416-PR 4425, різець розточувальний A08H-SCLCL06 пластина CCMT 060208-UM 1125, різець розточний A16PR-SSKCL09 пластина SCMT 09T312-PR 4425, приводний інструмент Свердло 462.1-0650-020А1-ХМ Х2ВМ. Застосування запропонованого набору ріжучого інструменту дозволяє провести повноцінну і продуктивну обробку деталі корпус бойка.

Метод створення цифрового атласу 3D-моделей анатомії людини для протезування

2025-08-25T11:37:35+00:00

Сучасні методи 3D-моделювання та комп’ютерної графіки відіграють ключову роль у медицині, зокрема у створенні персоналізованих протезів та імплантатів. Використання технології 3D-сканування дозволяє спеціалістам з високою точністю оцінювати ступінь пошкоджень людського тіла та створювати деталізовані цифрові моделі уражених ділянок. Це відкриває нові перспективи у діагностиці, хірургічному плануванні та виробництві індивідуальних протезів і імплантатів. Застосування 3D-реконструкції дає змогу лікарям проєктувати медичні пристрої, які ідеально відтворюють анатомічні структури конкретного пацієнта. Впровадження таких методів дозволяє обирати оптимальні варіанти терапії, прискорюючи відновлення хворих та підвищуючи ефективність лікувального процесу. На сьогодні існує безліч цифрових атласів тіла людини, проте більшість з них не спеціалізовані для завдань протезування, що ускладнює процес реконструкції кінцівок з урахуванням індивідуальних анатомічних особливостей пацієнтів. Метою роботи є розробка методики створення цифрового атласу 3D-моделей анатомії людини для підтримки прийняття клінічних рішень у протезуванні. Цифровий атлас забезпечує ефективну систему керування анатомічними 3D-моделями з можливістю приведення типів даних для 3D-друку або реконструкції. Цифровий атлас також надає можливість зберігати точні анатомічні характеристики у структурованому вигляді, зокрема як опис моделей еталонних кінцівок із прив’язкою до спеціалізованої бази даних, що забезпечує зручність доступу та обробки даних. Завдяки цьому значно підвищується точність 3D-реконструкції, спрощується процес проєктування протезів, покращується якість діагностики та планування хірургічних втручань, а також забезпечується ефективний доступ лікарів до необхідних анатомічних 3D-моделей і супровідної інформації.

Підхід на основі сегментації для виявлення об’єктів

2025-08-25T11:46:07+00:00

У цьому дослідженні запропоновано підхід виявлення об’єктів на основі сегментації, розроблений для аналізу поведінки водних організмів у контрольованих лабораторних умовах. Робота спрямована на вирішення труднощів, що виникають під час тривалих відеозаписів бичків у закритих акваріумах - зокрема, нестабільність фону, перенесення осаду та часткові перекриття особин, які ускладнюють застосування традиційних методів трекінгу. Для цього було запропоновано підхід на основі вдосконаленого в роботі методу сегментації SLIC Superpixel. Базовий метод SLIC було вдосконалено шляхом включення багатошарових контрастних ознак і перевірок однорідності пікселів у межах локального оточення. Запропонований підхід містить наступні етапи: попередня обробка, сегментація, кластеризація, постобробка. Етап попередньої обробки включає двосторонню та медіанну фільтрацію, нормалізацію контрасту й яскравості та за потреби − масштабування зображення для покращення чіткості. Подальше віднімання фону і порогове значення пікселів у межах сегментованих областей дозволяють усунути хибні спрацьовування, спричинені візуальними артефактами та оклюзіями. На етапі кластеризації застосовується уточнена метрика відстані для оцінки узгодженості пікселів у багатошаровому просторі ознак (LAB, нормалізоване зображення у відтінках сірого, результати субтракції), що підвищує точність сегментації. На етапі постобробки фрагментовані області об’єктів об’єднуються для покращення просторової когерентності. Експериментальна перевірка на відеокадрах з бичками продемонструвала підвищення точності виявлення об’єктів понад 6% у порівнянні з підходом на основі базового методу SLIC. Модульність і простота запропонованого підходу дозволяють легко розширювати його застосування на інші біологічні об’єкти − зокрема, на поведінковий аналіз гризунів - без потреби використання глибокого навчання чи ресурсоємних архітектур, що робить його придатним для задач етології, нейронауки та прецизійної аквакультури. Подальші дослідження будуть присвячені реалізації підходу в режимі реального часу та розширеному аналізу траєкторій.

Побудова критерію вибору рівня вейвлет-декомпозиції для QRS-комплексів в ЕКГ-сигналах з використанням енергії та ентропії

2025-08-25T11:59:23+00:00

Аналіз електрокардіографічних (ЕКГ) сигналів є одним із ключових напрямів сучасної біомедичної інженерії, що забезпечує можливість раннього виявлення порушень серцевої діяльності, таких як аритмії, ішемія та інші серцево-судинні патології. Найбільш інформативним фрагментом ЕКГ-сигналу вважається QRS-комплекс, який відображає електричну активність шлуночків серця і є важливим маркером для медичної діагностики. У цій роботі запропоновано підхід до вибору оптимального рівня вейвлет-декомпозиції, заснований на кількісному аналізі енергетичних та ентропійних характеристик сигналу на кожному рівні. Метою дослідження є побудова формалізованого критерію інформативності рівнів розкладу та оцінка ефективності різних типів материнських вейвлетів для задачі виділення QRS-комплексів у сигналах ЕКГ. У межах дослідження проаналізовано сигнали з відкритої бази даних MIT-BIH Arrhythmia Database, обчислено значення енергії, ентропії та їх відношення для кожного рівня дискретного вейвлет-перетворення. Отримані результати свідчать, що рівні з високим енергетичним вкладом та низькою ентропією найкраще відображають локалізацію QRS-комплексів. Показано, що вибір типу материнського вейвлета істотно впливає на розподіл цих характеристик. Найбільш ефективним для задачі автоматизованої QRS-детекції виявився вейвлет Daubechies, зокрема на рівнях d3–d5. Наукова новизна роботи полягає в інтеграції енергетично-ентропійного підходу до процесу автоматизованого вибору рівня декомпозиції без участі експерта. Практична значущість полягає у можливості впровадження цього методу в системи комп’ютерної діагностики з метою підвищення їхньої точності, надійності та адаптивності до різних типів біомедичних сигналів.

Формування сигналу з амплітудно-фазовою модуляцією Хартлі як суми двох сигналів з амплітудною модуляцією Хартлі

2025-08-25T12:05:39+00:00

У роботі наводиться результат проведених досліджень, в результаті якого розроблено теоретичне обґрунтування нового виду модуляції – амплітудно-фазової модуляції Хартлі. Цей тип модуляції має додаткову несучу, яка є ортогональною по відношенню до відомої амплітудно-фазової модуляції. За такої умови, синфазна та квадратурна складові амплітудно-фазової модуляції Хартлі є амплітудними модуляціями Хартлі, причому, амплітудна модуляція Хартлі квадратурного каналу (квадратурна складова) є ортогональною амплітудною модуляцією Хартлі відносно синфазного каналу. Це також дозволяє сформувати сигнал амплітудно-фазовой модуляції Хартлі з квадратним сузір'ям – квадратурною модуляцією Хартлі. В роботі розглянуто також спосіб демодуляції сигналу з амплітудно-фазовою модуляцією Хартлі з використанням синхронного детектора. Показано, що сигнал з амплітудно-фазовою модуляцією Хартлі має підвищену завадостійкість до шуму в каналі зв'язку у порівнянні з відомою амплітудно-фазовою модуляцією. У роботі також наведено порівняння властивостей сигналів з квадратурною модуляцією Хартлі і відомого сигналу із квадратурною модуляцією. Показано, що енергетичний виграш сигналу з квадратурною модуляції Хартлі у порівнянні з квадратурною модуляцією, становить 6 дБ. Крім того, квадратурна модуляція Хартлі має таке ж саме значення середнього значення енергії, що припадає на один символ як і сигнали з КАМ модуляцією. У роботі наведено висновок аналітичного виразу для розрахунку відношення сигнал-шум для сигналу з квадратурної модуляції Хартлі. Показано, що отримані теоретичні результати для обчислення похибки помилково прийнятого символу добре погоджуються з отриманими результатами імітаційного моделювання. Наводиться порівняння одержаних результатів імітаційного моделювання при обчисленні значень для обчислення похибки помилково прийнятого символу для сигналів з квадратурною модуляцією Хартлі и відомою квадратурною модуляцією.

Особливості інтеграції ВІМ-технологій на підприємствах будівельної галузі України

2025-08-25T12:16:43+00:00

У статті розглянуто актуальність інтеграції ВІМ-технологій у діяльність будівельних підприємств України як стратегічного інструменту цифровізації в умовах післявоєнного відновлення країни. Обґрунтовано, що цифрове інформаційне моделювання забезпечує комплексне оновлення підходів до управління проєктами, сприяє підвищенню ефективності рішень, прозорості взаємодії між учасниками та зменшенню витрат при реалізації будівельного процесу. Проаналізовано етапи еволюції категорії «Building Information Modeling» у міжнародній практиці та визначено його значення для трансформації управлінських і проєктних процесів у будівництві. Уточнено сучасні підходи до визначення сутності поняття «BIM» і уточнено його основні характеристики. Окреслено ключові проблеми та бар’єри, які гальмують масштабне впровадження ВІМ у будівельній галузі, зокрема: нестачу інвестиційних ресурсів, дефіцит кваліфікованих фахівців, низький рівень уніфікації стандартів та інституційної підтримки. Запропоновано алгоритм імплементації ВІМ-технологій на рівні підприємства, що враховує технічні, організаційні та економічні чинники, а також передбачає апробацію на пілотних проєктах, розвиток інфраструктури цифрових платформ та формування нормативно-правового середовища. Проведено аналіз потенціалу використання ВІМ у процесах реконструкції та модернізації пошкоджених об’єктів інфраструктури, що фінансуються за рахунок міжнародної допомоги, зокрема у межах програм підтримки Світового банку та ЄС. Доведено, що впровадження BIM-технологій сприятиме підвищенню конкурентоздатності українського будівельного сектору у контексті його адаптації до світових стандартів цифрового управління. Обґрунтовано перспективність подальших досліджень у напрямі синергії BIM та інструментів штучного інтелекту, що дозволить автоматизувати процеси, мінімізувати помилки та підвищити якість управлінських рішень у будівництві.

Математична модель теплопереносу в системі «заморожена ливарна форма – протипригарне покриття – метал» на основі клітинних автоматів

2025-08-26T09:18:10+00:00

Розроблено математичну модель теплопере-носу в системі «заморожена ливарна форма – протипригарне покриття – метал» на основі клітинних автоматів. Моделювання пере-носу теплової енергії здійснюється на базі спеціальної модифікації методу стохастичних збудливих клітинних автоматів (Stochastic Excitable Cellular Automata – SECA). На підставі математичної моделі проведено розрахунки теплопереносу в системі «заморожена ливарна форма – протипригарне покриття – метал». Для визначення температур клітинних автоматів на нульовому кроці чисельно-го експерименту для кожного з них задаються початкові значення температури, величини теплопровідності, теплоємності. Потім на кожному n-му часовому кроці обчислюється нове значення температури автомата з урахуванням теплових потоків з боку кожного сусіднього автомата.При аналізі тепломасопереносу необхідно враховувати витрати тепла на плавлення та випаровування води, а також виділення тепла при конденсації вологи. Теплоту плавлення льоду та випаровування води враховували шляхом збільшення питомої теплоємності форми в інтервалі температур плавлення.Проведені дослідження дозволили експериментально підтвердити адекватність математичної моделі теплопереносу в системі «заморожена ливарна форма – протипригарне покриття – метал» на основі клітинних автоматів. Дослідження проводилися за допомогою сплаву АК5М2 при литті в заморожени ливарні форми з про-типригарним покриттям.Представлена номограма для визначення мінімальної товщини замороженого стрижня залежно від товщи-ни стінки виливки та температури охолодження форми. Описано метод вибору параметрів за номограмою. Отримана математична залежність глибини прогріву форми (стрижня) до -5,0 °С від товщини стінки виливка. При цій температурі міцність замороженої форми (стрижня) порівнюється з міцністю піщано-глинистої форми.

Гібридна система інтелектуального адаптивного оптоволокна для зменшення нелінійних ефектів у системах WDM з метрологічними аспектами

2025-08-26T09:26:17+00:00

Нелінійні оптичні ефекти, зокрема самофазова модуляція (SPM), перехресна фазова модуляція (XPM) та чотирихвильове змішування (FWM), суттєво обмежують продуктивність сучасних оптоволоконних систем з мультиплексуванням за довжиною хвилі (WDM), що призводить до деградації якості сигналу, зростання показника бітової помилки (BER) та скорочення максимальної дальності передачі. Для подолання цих обмежень у статті запропоновано інноваційну гібридну інтелектуальну адаптивну оптоволоконну систему (IAF), яка поєднує електрооптичне та акустооптичне керування показником заломлення в фотонно-кристалічних волокнах з рідкими кристалами (LC-PCF). Використання прозорих індій-тін-оксидних (ITO) електродів та п’єзотрансд’юсерів дозволяє забезпечити високу точність і швидкість динамічної модуляції нелінійного коефіцієнта n2 та ефективної площі моди Aeff. Це дає змогу в реальному часі адаптувати оптичні властивості середовища, мінімізуючи нелінійні спотворення і покращуючи якість передачі. Ключовим елементом системи є інтеграція сучасних методів штучного інтелекту, зокрема глибоких нейронних мереж (DNN) та алгоритмів посиленого навчання (RL), які здійснюють оптимізацію параметрів управління на основі безперервного моніторингу сигналу. Таке інтелектуальне керування дозволяє враховувати мінливі умови експлуатації, виявляти та коригувати нелінійні ефекти з високою точністю. Особливу увагу приділено метрологічним аспектам системи: розроблено комплексні методи калібрування сенсорів і оцінки похибок, що забезпечують достовірність і стабільність вимірювань. Завдяки цьому підвищується надійність адаптивної системи, а також її здатність підтримувати оптимальні параметри протягом тривалого часу. Результати чисельного моделювання демонструють значне покращення параметрів системи: зниження нелінійного коефіцієнта γ на 25…50%, зменшення BER на 20…35% та збільшення максимальної дальності передачі на 15…25% у високошвидкісних WDM системах із пропускною здатністю 400G та 800G. Запропонована гібридна інтелектуальна адаптивна система має великий потенціал для застосування у магістральних, підводних і довготривалих оптоволоконних мережах, забезпечуючи підвищену ефективність, надійність та адаптивність сучасних телекомунікаційних інфраструктур.

Дослідження режимів повторного ввімкнення асинхронного електропривода відцентрового насоса

2025-08-24T10:21:31+00:00

Виконано дослідження динамічних режимів повторного ввімкнення асинхронного двигуна відцентрового насосу для заданої схеми електропостачання. Дослідження проводилися в умовах поставлених технічних вимог та наявності технічних даних елементів системи електропостачання, електроприводу та механізму. Застосовувалися авторські математичні моделі асинхронних двигунів на базі узагальненої машини, що описується у трифазній нерухомій системі координат з урахуванням нелінійностей двигуна – втрат у сталі, ефектів витіснення струму ротора та насичення по шляхах розсіювання та головного магнітного потоку. Дано оцінку якісних та кількісних показників перехідних процесів електроприводу – струмів, напруг, моментів двигуна. Аналізовано динаміку напруг і струмів у фазах двигуна. Розглянуто вплив ненульових початкових електромагнітних умов на характер перехідних процесів. Показано, що перенапруги, які виникають при повторному включенні двигунів, у колі з глухопідключеними конденсаторами, несприятливо позначаються на діючому електрообладнанні. Наводиться вирішення проблеми – необхідність впровадження роздільної комутації двигуна та секцій конденсаторів, застосування тиристорних пристроїв для забезпечення сприятливих умов ввімкнення, що дозволяє знизити напруги та струми, мінімізувати пікові значення моментів і забезпечити стабільну роботу системи, а також вказано на переваги використання керованих пускових пристроїв, які дозволяють досягти сприятливих умов комутації двигунів як при пуску, так і при повторних увімкненнях.

Моделювання теплових режимів абсорбційного термотрансформатора з тепловими трубами

2025-08-24T10:30:59+00:00

Запропоновано методику моделювання теплових режимів абсорбційного термотрансформатора з тепловими трубами, яка дозволяє за рахунок раціонального компонування конструкції покращити його температурно-енергетичні характеристики. Розроблено математичну модель теплової схеми «випарник абсорбційного термотрансформатора – теплова труба – об’єкт охолоджування», що дозволяє проводити чисельний експеримент з оцінки впливу на температурно-енергетичні характеристики абсорбційного термотрансформатора, а саме короба об’єкта охолоджування, наступних геометричних та режимних параметрів: глибини, ширини та висоти короба об’єкта охолоджування; товщини матеріалу короба об’єкта охолоджування; типу матеріалу короба; типу використаної теплової труби з урахуванням величини теплового опору; товщини теплоізоляційних перегородок. В основі методики розрахунку теплових режимів лежить рівняння теплового балансу, яка враховує холодопродуктивність випарника абсорбційного термотрансформатора, надходження теплоти з навколишнього середовища через стінки шафи, через двері та перегородки, а також надходження тепла від продуктів. Варійованими параметрами були: товщина коробу – 0,003 м та 0,001 м; висота коробу – 0,160 м, 0,200 м, 0,280 м; глибина коробу – 0,225 м, 0,325 м, 0,425 м; термічний опір теплових труб – 0,01 К/Вт, 0,1 К/Вт, 1 К/Вт. Базовими конструкціями для аналізу є короби з Г-подібними, П-подібними та традиційними тепловими трубами. В результаті чисельного експерименту доведено, що для розміру об’єкта охолоджування: висота – 0,160 м, ширина – 0,385 м, глибина 0,225 м, встановлення теплової труби вирівнює температури до 0,2 °С. Вихід на режим здійснюється швидше приблизно на 20%. Зростання глибини коробу від 0,225 м до 0,425 м знижує ефективність застосування теплових труб на 45%, а збільшення висоти з 0,160 м до 0,280 м знижує ефективність використання теплових труб на 2,6%. Для розробників абсорбційних термотрансформаторов з корисним об’ємом об’єкта охолоджування 12...30 дм3 та 100...180 дм3 можливо рекомендувати конструкцію коробу з габаритами 0,160×0,225×0,385 мм, і з тепловими трубами Г-подібного або П-подібного типу. Теплоносій теплових труб – аміак.

Автономна гібридна система комбінованого енергозабезпечення з відновлювальними джерелами енергії

2025-08-24T10:41:16+00:00

Запропоновано конфігурацію ГСЕВДЕ щодо автономного забезпечення електро та теплопостачання домогосподарств з урахування енергетичного потенціалу вітрової та сонячної енергії в Одеському регіоні. Виконано узагальнення експериментальних кліматичних даних, щодо сонячної інсоляції та швидкості вітру, що отримано з метеостанції національного університету «Одеська політехніка». Отримано параметри розподілу швидкості вітру за функцією Вейбула: параметр форми, параметр масштабу та математичне очікування швидкості вітру. Отримано вирази щодо інтегральної функції повторюваності та функції щільності розподілу швидкості вітру. Розроблено методику щодо визначення конфігурації та оптимальних параметрів ГСЕВДЕ для індивідуальних домогосподарств за критерієм мінімізації вартісної складової, що включає витрати на експлуатацію, ремонт, технічне обслуговування та капітальні витрати у генеруючі потужності системи. Розв’язання задачі оптимізації здійснено в електронних таблиць Excel за опцією «Пошук рішення». Результатом розв’язання є оптимальні значення загальної площі перетину лопатей вітроустановки та загальної площі фотоелектричних панелей, що задовольняють умовам задачі. Досліджено залежність конфігурації та параметрів ГСЕВДЕ від ефективності використання встановленої потужності та економічних показників системи. При автономній роботі ГСЕВДЕ надлишковий енергетичний потенціал вітру та сонця не використовується, бо це потребує сезонного акумулювання електрики, що економічно недоцільно, та технічно малоефективне. Включення до конфігурації ГСЕВДЕ системи автономного теплопостачання зумовило значне зростання частки генеруючої потужності ВЕС в порівнянні з часткою СЕС. Підтверджено, що сезонна зміна енергетичного потенціалу вітрових та сонячних ресурсів може бути взаємокомпенсована шляхом інтеграції до єдиної системи двох різних за природою ВДЕ та оптимізації їх генеруючих потужностей.

Теплогідравлічний розрахунок парогенератору типу Delta 125 для енергоблоку з реактором AP1000

2025-08-24T10:50:37+00:00

Енергоблоки AP1000 мають великі переваги перед популярними в Україні енергоблоками з реакторами типу ВВЕР-1000. Вони оснащені пасивними системами безпеки, які дозволяють значно зменшити ризики техногенних аварій, навіть за умов екстремальних зовнішніх впливів. Крім того, їхня конструкція забезпечує значну економію ресурсів під час будівництва та експлуатації. Впровадження реакторів AP1000 є не лише кроком до відновлення енергетичного потенціалу країни, але й стратегічною інвестицією у майбутнє. У цьому контексті теплогідравлічний розрахунок парогенератора Delta 125, який є ключовим компонентом енергоблока AP1000, є надзвичайно актуальним і важливим для обґрунтування доцільності використання таких установок в умовах української енергосистеми. Проведено порівняльний аналіз вертикальних та горизонтальних парогенераторів. Описано парогенератор Delta 125 та його принципову теплову схему. Виконано теплогідравлічний розрахунок: визначено теплову потужність економайзерної та випарної ділянки, витрати теплоносія, побудовано (t-Q)-діаграму парогенератора, розраховано товщину стінок труб теплопередаючої поверхні та довжина труб, коефіцієнт теплопередачі, площа теплопередаючої поверхні економайзерної та випарної ділянки, масу труб парогенератора, визначено гідравлічний опір першого та другого контурів, достатність парового простору для сепарації пари, жалюзійний сепаратор, розміри та маса основних вузлів корпусу. Розраховано вартість парогенератора, розрахункові витрати та залежність приведених витрат від швидкості теплоносія.

Аналіз енерогоефективності роботи газових конденсаційних котлів системи водяного опалення

2025-08-24T11:13:02+00:00

Питання застосування енергозберігаючих технологій стають дедалі актуальнішими. Це пов’язано із збільшенням споживання енергоносіїв, запаси яких обмежені. Значну роль споживанні тепла в теплоенергетичної області займає система теплопостачання. Основним споживачем теплової енергії із системи теплопостачання є система водяного опалення. Будь-яка система опалення складається з трьох основних елементів: джерела тепла, трубопроводів і нагрівальних приладів. У приватному житловому будинку, найбільш часто використовується в якості джерела тепла газовий опалювальний котел, де внаслідок спалювання палива здійснюється нагрівання теплоносія. Згідно з нормами, прийнятими для визначення ККД котлів, вважається, що максимально можлива теплопродуктивність котла дорівнює нижчій теплоті згоряння палива. Причиною такого положення була відсутність технічної можливості використання прихованої теплоти конденсату без шкоди для конструкції котла. У 80-ті роки минулого століття почала розвиватися кондесаційна котлова техніка. Конденсаційні котли здатні досягати додаткової ефективності, використовуючи енергію конденсації атмосферної вологи в димових газах. Таким чином, поява конденсаційної техніки вплинула на зміну норми розрахунку ККД і склала більше 100%. Конструкція конденсаційних котлів із застосуванням додаткового теплообмінника та відведенням конденсату дозволяє отримати додаткову теплову енергію, що вивільняється при фазовому переході. На відміну від звичайних котлів, в конденсаційних агрегатах застосовується більшість прихованої теплоти пароутворення. Для ефективної роботи використовується не нижча, а найвища теплота згоряння, яка для газу вище на 10…11 %. Ефективність використання палива конденсаційними котлами буде вищою під час роботи в конденсаційному режимі. Цей режим можливий при нагріванні теплоносія до температури не вище 57 °С. Якщо температура теплоносія, що нагрівається, буде вищою, то водяна пара не буде конденсуватися з продуктів згоряння і ефективність роботи конденсаційного котла знизиться. Таким чином, максимальна ефективність роботи конденсаційного котла досягається при режимі низькотемпературного опалення. При використанні даного котла в режимі 80…60 °С (нормальний режим водяного опалення) період експлуатації становить лише трохи більше 30% опалювального сезону − ККД значно знижується, для підвищення ефективності роботи застосовують бойлери непрямого нагріву або пластинчасті теплообмінники та баки-акумулятори. Однак, при такому режимі експлуатації площа поверхні опалювальних приладів збільшується у 2 рази. Економія газового палива під час роботи конденсатного котла проти традиційного на 1 кВт теплової енергії становить 0,023 м3/год, що становить на 19% менше споживання газу.

Визначення ймовірності відмов в роботі елементів систем міського теплопостачання в екстремальних умовах експлуатації

2025-08-25T10:23:04+00:00

Сучасні централізовані міські чи районні системи опалення багатоквартирних житлових будинків, а також адміністративних та промислових будівель мають доволі складну інфраструктуру. Основними елементами є системи генерації тепла, системи транспорту, а також відповідно абонентські вводи споживачів. Вказана складність системи, яка визначається необхідною життєдіяльністю багатьох елементів впливає на надійність роботи інфраструктури теплопостачання в цілому. В роботі визначено основні причини екстремальних умов експлуатації систем теплопостачання в східній Європі та в теперішніх України. Наведено основні проблеми експлуатації систем під час військового стану, що включають в себе: пошкодження інфраструктури через бойові дії, перебої з постачанням палива, води та електрики, складнощі доступу до ремонтних робіт у зонах враження. Обґрунтовано застосування теорії ризиків для складних систем в яких широко використовується побудова дерева відмов чи дерева подій. Перевагою вказаних методів є можливість визначення ймовірності відмови чи справної роботи системи в цілому при відомій величині ймовірності відмови окремих елементів в екстремальних умовах. В роботі розглянуто метод збору та обробки статистичн6их даних, а також доволі перспективний універсальний метод експертних оцінок. На прикладі, ймовірності відмови в підключені резервного електрогенератора, в разі відключення чи руйнування основної системи електроживлення для аналізу використано метод експертних оцінок. В результаті дослідження отримано: напрацювання енергоустаткування в годинах з роками від введення в експлуатацію; зміну аварійних зупинок енергоблоку з роками. Аналіз наведених даних свідчить про наявність періоду підвищення надійності енергоустаткування по мірі його освоєння після введення в експлуатацію, далі наступає, після деякої стабілізації, інтенсивне зменшення надійності, особливо після відпрацювання розрахункового ресурсу. Отримана закономірність є характерною для більшості технічних систем.

Підвищення ефективності експлуатації теплових насосів із відведенням теплоти від ґрунту на основі даних режимів експлуатації споживачів

2025-08-25T10:37:41+00:00

Впровадження відновлювальних джерел енергії в системи теплопостачання комунальної теплоенергетики відповідає сучасним політикам переходу на «зелену енергетику» та декарбонізації як промисловості так і різних галузей енергетики. В роботі проведено аналіз сучасних практик інтеграції теплових насосів автономних систем теплопостачання з відведенням теплоти від ґрунту, виявлені основні труднощі впровадження та експлуатації геотермальних теплонасосних систем. На основі проведеного аналізу визначено актуальний напрямок дослідження підвищення ефективності роботи автономних систем теплопостачання на базі геотермальних теплових насосів. Для проведення аналізу роботи систем теплопостачання обрано математичну модель, що дозволяє описати процеси теплозабезпечення споживачів різних видів за рахунок роботи системи теплопостачання на основі геотермальних теплових насосів та акумуляторів теплоти. Для окремого об’єкту проведено експериментальні дослідження роботи системи теплозабезпечення на основі теплового насосу за перший опалювальний сезон. На основі отриманих даних проведено узагальнення режимів роботи споживачів в залежності від періоду доби та температури навколишнього середовища. Доведено актуальність корегування режимів роботи теплонасосної установки на основі отриманих експериментальних даних за перший період експлуатації системи. Узагальненні данні роботи геотермальних теплових насосів дозволили запропонувати рішення підвищення енергоефективності системи теплопостачання та надійності роботи основних елементів системи генерації теплоти. Проведено математичне моделювання режимів роботи системи теплопостачання об’єкту на базі геотермальних теплових насосів впродовж доби з урахуванням наявних даних режимів роботи основних споживачів тепла. Запропоновано імпульсний режим генерації теплоти тепловими насосами. На основі отриманих результатів моделювання отримано діаграму роботи системи теплопостачання протягом доби. Для вирівнювання режимів роботи теплогенераторів запропоновано використання акумуляторів теплоти здатних зменшити максимальне розрахункове теплове навантаження теплових насосів у піки споживання, та забезпечення мінімальних потреб споживачів у спади теплових навантажень.

Кваліфікація стратегій модернізацій періодичності щодо випробувань систем безпеки ядерних енергоустановок підвищеної тривалості паливних кампаній

2025-08-25T10:47:09+00:00

Розроблено ризик-орієнтований метод кваліфікації (обґрунтування) стратегій збільшення періодичності випробувань пасивних систем безпеки в режимах підвищення тривалості паливних кампаній ядерних енергоустановок. Критерій кваліфікації – імовірність відмови систем управління аваріями для груп вихідних аварійних подій зі «щільним» та «нещільним» реакторним контуром. Умови кваліфікації – не перевищення ймовірності відмови систем управління аваріями модернізованої стратегії випробувань щодо проектної стратегії випробувань. На базі розробленого методу встановлено, що обґрунтоване збільшення періодичності випробувань пасивних систем безпеки в загальному випадку залежить від модернізації показників надійності та періодичності випробувань активних систем безпеки на потужності реактора. На основі отриманих результатів кваліфікації встановлено, що найбільш обґрунтованою стратегією збільшення періодичності випробувань пасивних систем безпеки є підвищення надійності системи аварійного підживлення парогенераторів. Це може забезпечити аварійний живильний насос з пароприводом від парогенераторів, який надає потрібні для ефективного управління аваріями умови підживлення парогенераторів на всіх етапах аварії при тиску в парогенераторах не менше 0,3 МПа. Розроблений метод кваліфікації стратегій періодичності випробувань пасивних систем безпеки в режимах підвищення тривалості паливних кампаній ядерних енергоустановок може бути реалізовано за допомогою достатніх експлуатаційних даних щодо надійності систем безпеки за повний термін експлуатації.

Прогнозування транскордонного забруднення атмосферного повітря і ґрунтів Одеської області летючою золою Молдавської ДРЕС

2025-08-25T11:05:20+00:00

Оскільки у даний час через брак газу велике енергетичне підприємство Молдавська ДРЕС повернулося до використання твердого палива (кам’яного вугілля), проблема забруднення летючою золою території Одеської області стала актуальною. У статті запропонувано метод розрахунку розсіювання по поверхні ґрунту твердих частинок за формою близькою до сферичної на прикладі транскордонного забруднення Одеської області летючою золою енергетичних котлів Молдавської ДРЕС. На відміну від діючого нормативу ОНД-86, метод використовує загальні закони аеродинаміки і полягає у визначення швидкості осідання твердих частинок. Показано, що хоч летюча зола пиловугільних котлів і складається з великої кількості різних речовин, основну її масу складають діоксид кремнію, оксиди алюмінію, заліза та кальцію. Вони відрізняються за фракційним складом і густиною матеріалу. Запропонований метод враховує цю відмінність та дозволяє прогнозувати координати випадіння частинок летючої золи того чи іншого матеріалу та певного розміру на ґрунт. Розрахунки засвідчили, що хімічний склад забруднення ґрунту змінюється вздовж лінії димового факелу – у північній частині Одеського району переважають оксиди заліза, а у безпосередній близькості та у місті Одеса – діоксид кремнію. Через брак достовірних даних про фракційний склад летючої золи Молдавської ДРЕС можливою виявилася тільки приблизна оцінка розсіювання. Але навіть такі оціночні розрахунки дозволили зробити висновок про те, що золові частинки поширюються значно глибше у територію Одеської області ніж за результатами ОНД-86. Це є підставою для перегляду цієї методики у частині розрахунку розсіювання летючої золи теплових електростанцій.

Особливості формування параметрів при порівнянні ефективності електроприводів пасажирських ліфтів

2025-08-25T11:20:53+00:00

Сучасний стан ліфтового господарства у житлово-комунальному секторі являє собою доволі важливу актуальну проблему. Більшість машин наявного парку вже відпрацювали свій ресурс на 60 % та більше. Проведено аналіз сучасного стану парку пасажирських ліфтів, як в житлових будинках так і в спорудах різного типу комунально-житлового сектору. Виявлено, що висновки щодо значного підвищення енергоефективності електроприводів нових типів часто робляться на основі їх порівняння з технологічно застарілими лебідками з двошвидкісними двигунами та черв’ячними редукторами. Визначено, що технічні рішення реалізуються за рахунок ряду компромісів, а саме: збільшення кратності поліспаста; відмова від противаги; збільшена довжина канатів при малій площі перерізу. Доведено, що для проведення об'єктивного техніко-економічного порівняння ліфтових електроприводів в умовах нестачі даних про їх конструктивні характеристики необхідне коректне застосування як нових, так і вже існуючих методів оцінки. Показано - перед проведенням техніко-економічного аналізу обов’язковим є збір статистичних даних щодо експлуатації ліфта та його основних систем. Усі параметри, що підлягають аналізу, поділяються на загальні, параметри підйомного механізму та електроприводу. З практичного досвіду показано − техніко-економічні показники ліфтового електроприводу значною мірою залежать від наявності або відсутності редуктора, типу лебідки та використовуваної системи керування, а також від режимів роботи цих елементів. На основі обраних математичних моделей роботи ліфту у визначних умовах отримано оптимальні діаграми руху кабіни ліфта при різних відстанях її переміщення, а також розрахункові кінематичні схеми підйомних механізмів ліфтів із прямою підвіскою та з поліспастною підвіскою. Також визначено параметри елементів типової ліфтової підйомної установки та статичні зусилля на ободі канатоведучого шківа та моменти навантаження під час підйому залежно від номера зупинки. Отримані результати дослідження дозволяють надалі виділити основні варіант популярних ліфтових систем, які підлягають техніко-економічному порівнянню та відрізняються між собою конструкцією.