Цель - разработка методов и средств моделирования компактных линий электропередачи повышенной пропускной способности. Применялись методы определения режимов электроэнергетических систем (ЭЭС) на базе фазных координат, в основу которых положены модели элементов в виде решетчатых схем замещения с полносвязной топологией. Эти модели и методы реализованы в программном комплексе Fazonord-АРС, обеспечивающем моделирование стационарных режимов ЭЭС, а также определение напряженностей электромагнитного поля, которое создается линиями электропередачи различного конструктивного исполнения. Представлены результаты моделирования режимов и электромагнитных полей на трассах компактных воздушных линий (КВЛ) электропередачи 220 кВ с горизонтальным расположением проводов. Для сравнения выполнены аналогичные расчеты для типовой линии электропередачи (ЛЭП) 220 кВ типовой конструкции (ТВЛ). Результаты моделирования позволили сформулировать следующие выводы: при одинаковом суммарном сечении проводов КВЛ и ТВЛ потери активной мощности в компактной ЛЭП существенно снижаются; так, например, при передаваемой мощности в 375 МВт потери в КВЛ уменьшаются на 45% по сравнению с типовой ЛЭП 220 кВ; на приемном конце компактной ЛЭП наблюдается более низкая несимметрия; КВЛ обеспечивают лучшие условия электромагнитной безопасности; напряженность электрического поля на высоте 1,8 м для оси КВЛ меньше аналогичного показателя для ТВЛ примерно в полтора раза; для магнитного поля снижение напряженности в этой же точке достигает 60%.

Приводится сравнительный анализ топологий сетей электроснабжения Италии и Восточной Сибири по нескольким параметрам: средняя степень узлов, средняя длина пути, средний коэффициент кластеризации, плотность графа, распределение степени узлов и коэффициенты корреляции мер центральностей. Для анализа сетей используется аппарат теории комплексных сетей. Выявлено, что данные сети имеют схожие характеристики и структуру. Они не описываются моделью классических случайных графов и не являются безмасштабными. Исследована корреляция мер центральностей для данных сетей. Выявлено, что характер корреляции схож для обеих сетей, это свидетельствует о похожести их топологических структур. Кроме того, это означает, что степень согласованности рангов узлов, полученных с помощью различных мер центральности, будет примерно одинакова. Следовательно, для сети Восточной Сибири можно ожидать аналогичной эффективности метода. Так как электросети Италии и Восточной Сибири имеют схожую топологию, метод выявления критически важных объектов будет эффективен для обеих сетей.

В статье рассматривается возможность использования возобновляемых источников энергии для электроснабжения механического завода. Производится оценка климатических условий местности, а также исследуется возможность установки альтернативных источников энергии на данном заводе. В качестве альтернативных источников предлагается использовать солнечные батареи. Выбирается необходимое оборудование и производится расчет количества солнечных установок и их мощности. Выполняются технико-экономические расчеты, по результатам которых оценивается эффективность установки солнечных источников энергии. Цель - оценить эффективность интеграции альтернативных источников энергии в систему электроснабжения промышленного предприятия. Расчет реальной мощности солнечных панелей производился с учетом таблицы солнечной инсоляции. Исходя из площади крыш зданий, было подсчитано количество солнечных модулей, инверторов и другого оборудования, подключаемого к ним. Для оценки экономической эффективности был рассчитан срок окупаемости установленного оборудования. В результате оценки климатических условий г. Иркутска было выявлено, что данная местность обладает сравнительно высоким потенциалом для развития солнечной энергетики, поэтому в данной работе подробно рассматривается внедрение солнечных модулей в систему электроснабжения промышленного предприятия. Произведен расчет их фактической мощности, которая напрямую зависит от солнечной активности и в среднем составляет 80% от номинальной. Расчет годового количества энергии, получаемой от солнечных панелей, показал, что возобновляемые источники энергии могут составить весомую долю в электроснабжении предприятия. Согласно полученным оценкам, экономическая эффективность их использования в настоящее время довольно низка. Однако учет тенденций снижения стоимости самих солнечных панелей и другого вспомогательного оборудования, а также повышения цен на электроэнергию, делают данные источники электроэнергии эффективными уже в ближайшей перспективе. Проведенное исследование наглядно показывает, что в систему электроснабжения промышленного предприятия вполне реально интегрировать альтернативные источники энергии, которые смогут покрыть значительную часть его электропотребления. При ожидаемом снижении затрат на оборудование и повышении цен на электроэнергию возобновляемые источники станут экономически эффективными.

Цель - повышение эффективности механической обработки деталей из авиационных материалов путем применения специализированных и специальных конструкций концевых фрез с напайными пластинками твердых сплавов винтовой формы. В ходе работы применялись экспериментальные и теоретические методы исследования повышения работоспособности специализированных и специальных конструкций фрез с напайными пластинками твердых сплавов для обработки авиационных материалов на стадиях их проектирования и изготовления. Разработана методика проектирования специализированных и специальных конструкций концевых фрез с напайными пластинками винтовой формы для фрезерования авиационных материалов как для черновой, так и чистовой обработки. Приведены рекомендации по их изготовлению. Применение расчетных методов позволяет исключить влияние субъективных факторов на качество проектирования и снижает его трудоемкость. Применение специализированных и специальных фрез с напайными винтовыми пластинками твердых сплавов винтовой формы в диапазоне их диаметров от 20 до 60 мм обеспечивает эффективность как черновой, так и чистовой механической обработки деталей из авиационных материалов. Особенно они эффективны при чистовой обработке, так как формируют обработанную поверхность без искажения формы по сравнению с фрезами, оснащенными неперетачиваемыми пластинками, расположенными в несколько рядов по высоте. Для черновой обработки наиболее пригодны фрезы с переменными схемами резания, они создают меньший уровень динамических нагрузок на технологическую систему, что особенно важно при обработке нежестких деталей из материалов с низкими значениями модулей упругости.

Показано, что для получения прецизионных микроотверстий в наилучшей степени разработан и нашел применение электроэрозионный способ. Для высокопроизводительной прошивки микроотверстий с нежесткими требованиями к точности и качеству поверхности отверстий нецелесообразным является применение лазерного и электронно-лучевого методов. Для получения сверхглубоких микроотверстий глубиной 100 и более диаметров применяют методы литья и сборки. Методической основой исследований является сравнительный научно-технический анализ мировых промышленных технологий получения микроотверстий в историческом развитии. Описаны физико-техническая сущность десяти методов получения микроотверстий, применяемое оборудование и технологические возможности методов, дана количественная и качественная оценка технологических процессов. Определены рациональные области использования десяти методов получения микроотверстий. Разработаны перспективные направления совершенствования технологии прецизионных микроотверстий.

Цель - установить закономерности влияния параметров обработки радиальными и торцевыми полимерно-абразивными щетками на интенсивность износа их ворсин при скруглении кромок деталей. Исследования проводились экспериментально на радиальных BB-ZB Type C и Type А, а также торцевых щетках BD-ZВ компании 3М различной зернистости, путем взвешивания щеток до обработки и после обработки. В статье рассмотрено влияние скорости резания и деформации щетки на интенсивность их износа. Установлено, что с увеличением этих параметров растет и износ щеток. Это коррелирует с такими же закономерностями изменения сил резания от скорости и деформации щетки. Получены уравнения регрессии в виде полиномов второй степени зависимости износа от скорости резания и деформации инструмента для радиальных и торцевых щеток. Предложены таблицы и графики для определения изношенной длины ворсины с учетом фактического состояния изношенности щетки, удобной для использования в практических целях. Полимерно-абразивные щетки очень эффективны при скруглении острых кромок на деталях из различных материалов. Особенно при обработке длинномерных деталей, как, например, в самолето- и вертолетостроении. При оптимизации процесса обработки кромок по критерию «минимум себестоимости» одним из факторов, влияющим на выбор оптимальных параметров обработки, является стоимость изношенного инструмента на выполнение данной операции. Знание закономерностей интенсивности износа инструмента позволяет успешно решить задачу по оптимизации процесса.

Цель - рассмотреть современные тенденции развития инженерного анализа нежестких элементов на примере принципов работы ANATOLEFLEX со сборками, в состав которых входят компоненты из композиционных материалов. Собираемость сборок из нежестких компонентов требует моделирование комплексных статистических задач на разных уровнях сборки для автоматизации контроля и регулирования зазоров. В ходе обзора выявлены преимущества применения платформы ANATOLEFLEX, которая способствует принятию во внимание последовательности сборки типовых соединений, свойств композиционных или иных типов материалов, тип производственного процесса и контактного моделирования, используемого для построения полной и реалистичной модели сборки. На практике результаты применения данного решения можно наблюдать в авиационных сборках Airbus с использованием анализа результатов симуляции. Установлено, что применение реалистичной симуляции моделей сборок, таких как анализ симуляции допусков или расчет карты зазоров для процесса регулировки прокладками, в значительной мере делает возможной автоматизацию проектирования сборки с компонентами из композиционных материалов.

Цель - разработка опытного образца бескрейцкопфной поршневой энергетической машины, обладающей улучшенным охлаждением компримируемого газа и улучшенными значениями массогабаритных показателей. Используются современные методы проектирования конструирования поршневых компрессоров и насосов. На основе анализа существующих конструкций поршневых гибридных энергетических машин, предназначенных для одновременного сжатия и перемещения газа и капельных жидкостей, разработана новая перспективная конструкция бескрейцкопфной поршневой энергетической машины, обладающей улучшенным охлаждением компримируемого газа и улучшенными значениями массогабаритных показателей. При использовании основных подходов к проектированию поршневых компрессоров и насосов определены конструктивные размеры деталей и узлов бескрейцкопфной гибридной энергетической машины. Предложена новая конструкция поршневой бескрейцкопфной энергетической машины, обладающей улучшенным охлаждением компримируемого газа и массогабаритными показателями. Используя основные положения методик проектирования поршневых компрессоров и насосов, определены основные конструктивные размеры машины. Для разработки сборочных чертежей использовался пакет прикладных программ «Solid Works». Проведенные динамический и прочностной расчеты основных деталей и узлов подтвердили правильность выбранных материалов и размеров.

Пространственные отклонения, возникающие в механических узлах, являются результатом изменения формы, ориентации или месторасположения геометрических элементов сборочных единиц. Если такие отклонения возникают между сопрягаемыми поверхностями компонентов сборки, то они влияют на конечный результат сборки. Учет этих отклонений уже на стадии проектирования сборочных единиц является одним из условий успешной сборки и обеспечения собираемости. Цель настоящей статьи - представление общего подхода к формализованному описанию допустимых пространственных отклонений геометрических элементов сборочных единиц. При исследовании использовалось математическое моделирование с применением теории бикватернионов. Разработан новый подход к формализованному представлению полей геометрических допусков сборочных единиц с использованием математического аппарата бикватернионов. Построены конфигурационные многообразия допусков ориентации и месторасположения, и дана их классификация. Использование бикватернионов для описания пространственных допустимых отклонений геометрических элементов сборочных единиц позволяет комплексно описывать эти отклонения и учитывать взаимосвязи между ними. Построенные конфигурационные многообразия позволяют учитывать пространственные допустимые отклонения сборочных единиц уже на стадии геометрического проектирования.

Цель - исследование возможности снижения утечек в уплотнениях с герметизирующим металлическим кольцом (на примере вакуумного фланцевого соединения стандарта ConFlat) путем нанесения на поверхность кольца покрытия из мягкого металла ионно-плазменным способом. Покрытие наносилось при помощи оригинального ионно-плазменного источника с жидким анодом. Уплотнительные кольца для соединения CF40 испытывались на герметичность на сверхвысоковакуумном стенде с масс-спектрометрическим квадрупольным газоанализатором XT-100M, настроенным на контроль натекания гелия в вакуумную камеру стенда. Экспериментально установлено, что при повторном использовании уплотнительного кольца с нанесенным на его поверхность медным покрытием уменьшается величина натекания. Получены микроснимки поверхности кольца на сканирующем электронном микроскопе. Нанесение слоя мягкого металла на контактные поверхности однократно использовавшегося металлического кольца не только восстанавливает ее герметизирующие свойства, но и уменьшает натекание по сравнению с новой прокладкой. Эффект обеспечивается формированием плотного контакта твердого металла фланцевых клиньев с выровненной поверхностью пластичного покрытия по всей длине окружности, восстановленной благодаря сглаживанию впадин на кольце, которые образовались при предшествующей затяжке фланцевого соединения.

Цель исследования - сравнение компьютерных программ, используемых для моделирования литейных процессов - литья заготовок из сплавов металлов. Для сравнительного анализа были использованы следующие компьютерные программы: Magmasoft, Poligon, SolidCAST, PROCAST. При моделировании использовалось несколько объектов (образцов) литья разной степени сложности. В результате проведенного компьютерного моделирования в системе PROCAST были автоматически устранены дефекты чертежей, выявленные в начальной модели. Были построены двухмерная (2D) и трехмерная (3D) сетки, которые сделали форму для литья более качественной и многофункциональной как для самой отливки, так и для формы литья. Получены результаты моделирования литья в программе PROCAST. На основе полученных результатов было показано, что программный комплекс PROCAST является наиболее профессиональной компьютерной программой для моделирования литейных процессов из принятых для сравнения программ.

При производстве строительных материалов применяют шаровые мельницы. В процессе эксплуатации оборудование приходит в негодность, основные узлы мельниц - цапфы - изнашиваются, теряя цилиндричность рабочей поверхности. Для восстановления цапф применяют приставной станок с ротационным резцом, позволяющий производить обработку на месте эксплуатации. Разработана математическая модель, представляющая собой совокупность технических ограничений. Описаны входные параметры и целевая функция. Найдены оптимальные значения режимов резания на основе метода линейного программирования. Найдены рациональные значения режимов резания при обработке цапфы в период ее ремонта для оптимизации процесса восстановления. Используется метод линейного программирования. Получена область оптимальных значений технологических параметров ротационной обработки цилиндрических поверхностей цапфы с применением приставного станка при восстановлении мельницы.

Рассматриваются переходные процессы синхронной машины при учете насыщения ее магнитной системы. Предложен метод численного моделирования переходных процессов синхронной машины с возможностью учета несимметрии обмотки статора и насыщения магнитной системы. Появление несимметрии возможно при повреждении синхронной машины, в частности, при межвитковых коротких замыканиях в обмотке статора. Непосредственное решение дифференциальных уравнений равновесия ЭДС и падений напряжений в обмотках в фазных координатах совместно с уравнением движения ротора. При этом контур каждой фазной обмотки статора описывается отдельным уравнением, и могут быть учтены отличающиеся параметры фаз. Математическая модель синхронного генератора, работающего на активно-индуктивную нагрузку, реализована в программном пакете MATLAB. В модели учтен один из возможных видов несимметрии - неодинаковое число витков в фазных обмотках, что позволяет моделировать межвитковые короткие замыкания без учета появления дополнительных короткозамкнутых контуров. Выполнен учет влияния демпферных обмоток на переходной процесс, вызванный внезапным коротким замыканием в системе, и произведено сравнение с моделью, где отсутствуют демпферные обмотки. Проведен анализ результатов моделирования при учете насыщения магнитной системы машины. Полученные результаты позволили сделать вывод об адекватности реализованной модели.

Цель - разработка математической модели автоматического задатчика давления, построенного на основе грузопоршневого манометра как измерительная основа автоматизированной грузопоршневой системы контроля качества датчиков абсолютного давления. Исследования включают теории автоматического управления и моделирования систем, а также основные законы и положения газовой динамики. Результаты теоретических исследований процессов течения воздуха с постоянными перепадами давлений через дросселирующие участки автоматического задатчика давления представлены в математической модели, установлены основные параметры газодинамических процессов, протекающих в замкнутом объеме, в котором задается абсолютное давление воздуха. Установлено, что величина задаваемого абсолютного давления в основном зависит от конструктивных особенностей автоматического задатчика давления, т.е. от параметров неуплотненного поршня, который с автоматического задатчика давления выполняет функции как регулирующего органа, так и чувствительного элемента системы автоматического регулирования давления. Это позволило с автоматического задатчика давления реализовать фундаментальный принцип измерения давления. Учитывая результаты теоретических исследований вопросов течения воздуха и конструктивные особенности автоматического задатчика давления, разработана математическая модель автоматического задатчика давления, позволяющая с точностью необходимой при проектировании автоматизированных систем контроля описывать динамические процессы в замкнутом объеме. Математическая модель приведена к расчетному уровню и может быть использована для решения задач проектирования автоматизитрованных грузопоршневых систем контроля качества датчиков абсолютного давления, в которых могут быть реализованы современные методы контроля.

Цель - разработка программного комплекса для расчета и анализа функционирования крупных систем централизованного теплоснабжения при управлении режимами. Использованы методы: теория гидравлических цепей; теория графов; системные исследования в энергетике; многоуровневое моделирование; метод узловых давлений для расчетов гидравлических режимов; вычислительная математика; линейная алгебра; методы нелинейного программирования; информационные технологии. Выполнен анализ направлений развития централизованных теплоснабжающих систем в России и в ряде стран Северной Европы. Классифицированы типы режимов работы теплоснабжающих систем, а также цели и задачи их расчета на разных стадиях управления. Предложена адаптация математической модели для решения задачи наладочного расчета и анализа теплогидравлических режимов и особенности ее реализации. Описаны функции и свойства разработанного информационно-вычислительного комплекса «АНГАРА-ТС» и проанализированы его отличия от аналогов. Рассмотрены вопросы актуальности построения многоуровневых компьютерных моделей теплоснабжающих систем иерархической структуры для задач расчета режимов и исследованы возможности графического анализа априорной информации и результатов расчета средствами разработанного инструмента. Автоматизация управления, повышение надежности, экономичности и качества работы теплоснабжающих систем требуют внедрения современных методов математического моделирования и информационных технологий. Расчет теплогидравлических режимов является необходимым элементом оценки реализуемости решений, принимаемых на всех стадиях управления. Разработан информационно-вычислительный комплекс «АНГАРА-ТС» четвертого поколения для решения традиционных и новых задач из области анализа и управления режимами крупных ТСС.

Целью работы является выбор оптимального метода принятия решений при различных условиях и его программная реализация. Для достижения поставленной задачи был проведен сравнительный анализ методов принятия решений: метода анализа иерархий, метода Делфи, метода мозгового штурма. Требовалось найти универсальный метод принятия решений с возможностью обобщения мнений независимых экспертов, выявления противоречий в суждениях и учета влияния «человеческого фактора». В ходе проведения анализа были выявлены и обобщены достоинства и недостатки каждого метода. Наименее удовлетворяющим всем требованиям определен метод мозгового штура в силу большого влияния на решения экспертов внешних и внутренних факторов. Оптимальным методом принятия решений, соответствующим большинству требований, признан метод анализа иерархий. Этот метод уникален тем, что является одновременно и качественным и количественным, подтвержден теоретически и практически, подходит для решения как простых, так и сложных задач и учитывает «человеческий фактор». Метод анализа иерархий обоснован аксиоматически и подтвержден необходимым и достаточным числом теорем, которые превращают его в математически обоснованный подход для получения шкал предпочтений при решении сложных и важных проблем. Приведено математическое описание метода анализа иерархий и этапы программной реализации. Математический аппарат метода анализа иерархий позволяет декомпозировать исследуемую проблему на составляющие, разложив их по уровням, а также позволяет логически упорядочить суждения (параметры сравниваются попарно с определением степени предпочтения одного параметра над другим) и дать им количественную оценку в форме ответа, представляющего набор приоритетов относительной значимости альтернатив.

Работа посвящена анализу возможностей развития транспортных систем крупных городов и городских агломераций. Основное внимание уделяется инструментарию формирования оптимальной топологии транспортной сети агломерации. В работе сформулирована последовательность формирования графа транспортной сети крупного города, функционирующей на основе взаимодействия рельсового транспорта, скоростных городских автомобильных магистралей и традиционного общественного транспорта. Цель работы - разработка теоретических основ формирования оптимального графа транспортной сети города в условиях высокого уровня автомобилизации, функционирующей на основе взаимодействия рельсового и колесного транспорта. Использовались следующие методы научного анализа: диалектический, сравнительный экономический и статистический, системный, системно-функционального и историко-генетического анализа, экономико-математическое моделирование, теории управления организационно-экономическими системами и метод научной абстракции. Комплексное их применение позволило обеспечить достоверность проведенного исследования. Сформулирован алгоритм формирования графа транспортной сети агломерации. Разработаны, раскрыты и обоснованы критерии квазиоптимального графа городской транспортной системы. Показана необходимость многоуровневых структур в интегральной топологии транспортной системы и их роли в формировании комплексной эффективности функционирования транспортной системы крупного города. Автором сформулированы, обоснованы и раскрыты особенности формирования транспортных кластеров агломерации и установления связей между ними. Особенностью современного этапа развития транспортных систем городов и агломераций является тенденция существенного превышения потока заявок на коммуникации (как со стороны автомобилистов, так и со стороны пользователей общественного транспорта) над пропускной способностью системы, что обуславливает необходимость кардинального решения, заключающегося в трансформации топологии транспортной сети города и построение ее оптимального графа, формируемого с учетом имеющегося и перспективного взаимодействия колесного, рельсового и иного возможного транспорта. При этом формирование центров тяжести мест в сочетании с имеющейся застройкой и наличествующей инфраструктурой будет формировать систему транспортных кластеров агломерации. Таким образом, формирование эффективного многоуровневого графа транспортной сети агломерации необходимо с точки зрения обеспечения оптимальности всего агломерационного развития.

В данной статье описано, каким образом пешеходные переходы влияют на пропускную способность кольцевых пересечений. В последние годы существует тенденция отдавать предпочтение кольцевым пересечениям вместо перекрестков со светофорным регулированием, так как кольцевое пересечение обладает значительными преимуществами, особенно в периоды времени между часами пик. Сбалансированность транспортных потоков оказывает существенное влияние на производительность кольцевого пересечения. В ходе проведения натурных обследований были зафиксированы заторовые ситуации, концентрация которых была особенно велика на въездах и на выездах наблюдаемого кольцевого пересечения. Сравнение эмпирических данных со значениями, приведёнными в нормативной документации по проектированию кольцевых пересечений, показало необходимость конструирования двухуровневой кольцевой развязки. Информация о корреспонденциях на исследуемом пересечении была обработана для дальнейшего её применения в имитационной модели. Для оценки транспортной ситуации и влияния на неё пешеходных потоков, была построена модель кольцевого пересечения. Основным параметром, по которому оценивалась эффективность работы данного участка улично-дорожной сети, было выбрано время задержки транспортных средств при проезде по пересечению. Моделирование проводилось по трём различным сценариям: кольцевое пересечение со светофорным регулированием и без него, а также при полном отсутствии пересекающихся пешеходных и транспортных потоков. Результаты компьютерного моделирования кольцевого пересечения подтвердили наличие больших задержек транспорта на данном участке улично-дорожной сети, которые были вызваны, в том числе, расположенными в непосредственной близости от въездов и выездов кольцевого пересечения пешеходных переходов.

Рассмотрено положительное и отрицательное влияние установки искусственных дорожных неровностей на дорогах в населенных пунктах. В настоящее время искусственные дорожные неровности получили широкое распространение как элементы принудительного ограничения скорости транспортного потока на улично-дорожной сети с целью повышения безопасности дорожного движения. Их устанавливают в основном возле пешеходных переходов, в местах притяжения большого количества людей: школы, детские сады, больницы, магазины, рынки, торговые центры, а также во дворах и жилых зонах. Использовался метод наблюдений и статистики, в которой предоставлен обзор по искусственным дорожным неровностям, включающий историю, эксплуатацию, влияние на скорость транспортного потока, влияние на экологию и общее сравнение цен. Исследования, проведенные по искусственным дорожным неровностям, выявили зависимость стиля вождения автомобиля, негативного влияния искусственных дорожных неровностей на скорость транспортного потока и на экологические показатели. Из полученных данных можно сделать вывод, что искусственные дорожные неровности имеют большее количество минусов, чем плюсов. Применение их на дорожной сети населенных пунктов приводит: к повышенному выбросу отработанных газов и, следовательно, содержащих в них токсичных веществ; к более интенсивному износу шин и тормозных накладок транспортных средств; продукты износа долгое время могут оставаться во взвешенном состоянии. Кроме того, установка искусственных дорожных неровностей приводит к сокращению сроку службы многих деталей и узлов автомобиля. Альтернативами им являются камеры с видео фиксацией, светофоры, оборудованные кнопкой, подземные и надземные пешеходные переходы.