Исследования. Проектирование. Опыт эксплуатации. Рубрика в журнале - Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии
Исследование обратного канала передачи информации "заряд-устье скважины" при буровзрывных работах
Статья научная
В статье описан метод организации беспроводного канала связи между устройством активации заряда, расположенного в грунтовой скважине на глубине до 25 м, и сейсмостанцией на поверхности. Канал из скважины на поверхность грунта позволит передавать служебные данные и команды отклика на сигнал активации на приемный тракт сейсмостанции для исключения утерянных зарядов и подтверждения активации рабочих зарядов. Необходима разработка метода и определение рабочих частот канала в условиях грунтов (сухих и обводненных) с учетом ограничения передатчика и антенны линейными размерами скважины (диаметр не более 80 мм). Описана конструкция исполнительного устройства, а также приемной/передающей антенны, проведены измерения напряженности магнитного поля при удалении от нее на частотах 20- 100 кГц. Результаты измерений были использованы для оценки напряженности вертикальной компоненты магнитного поля в поглощающих средах с электрофизическими свойствами грунтов.
Бесплатно
Статья научная
В данной работе исследовано влияние механической активации политетрафторэтилена ПТФЭ на свойства наполненных композитов. Установлено, что у полимерной смеси ПТФЭ с 10 мас.% активированного ПТФЭ в планетарной мельнице в течение 5 минут повышаются деформационно-прочностные показатели и модуль упругости. Показано, что добавление 0,5-2 мас.% активированного Сибунита в полимерную матрицу не приводит к снижению деформационно- прочностных показателей по сравнению с исходным ПТФЭ, износостойкость полимерных композиционных материалов ПКМ при этом повышается в 6-56 раз. Это, видимо, связано с тем, что при активации частицы Сибунита диспергируются, а также модифицированная матрица характеризуется улучшенными значениями деформационно-прочностных характеристик, что компенсирует негативное влияние наполнителя на эти показатели при наполнении содержания Сибунита до 2 мас.%. Увеличение концентрации до 5 мас.% приводит к повышениюизносостойкости в 107 раз, но к снижению деформационно-прочностных показателей ПКМ. Таким образом, на основании проведенных исследований показана перспективность использования полимерной смеси ПТФЭ-активированный ПТФЭ, содержащий до 10 мас.% активированного полимера.
Бесплатно
Статья научная
В условиях интеграции вычислительных ресурсов в физические процессы можно говорить о киберфизических системах электроснабжения (КФСЭ). В КФСЭ, как правило, используются установки распределенной генерации (РГ). В связи с изменениями нагрузок и топологии сети необходимо проводить оптимизацию настроек регуляторов РГ для всех режимов работы. Ввиду значительной трудоемкости таких процедур более эффективный подход может быть реализован на основе регуляторов с прогнозирующим звеном. В работе представлено описание киберфизической модели установки РГ и приводится описание самонастраивающегося прогностического регулятора скорости вращения ротора синхронного генератора. Моделирование выполнено в пакете Simulink системы MatLab. Исследовалась эффективность предлагаемого регулятора в нормальных и аварийных режимах. Результаты проведенных экспериментов показали его преимущества и эффективность в сравнении с типовым: провал скорости ротора снижался в среднем на 34 %, перерегулирование уменьшалось на 32 %; при подключении мощной нагрузки перерегулирование напряжения уменьшалось на 21 %; при отключении нагрузки провал напряжения снижался на 13 %; в режиме кратковременного короткого замыкания провал скорости вращения ротора генератора уменьшался в 1,3 раза и в 2,6 раза снижалось перерегулирование этой величины.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены особенности управления (регулирования) тепловыми режимами в энергоэффективной теплице с трансформируемым корпусом для индивидуального пользования. На основе анализа существующих систем тепло-влажностной обработки воздуха гелиотеплицы и создания оптимальной влажности нами разработан алгоритм управления тепловыми режимами работы энергоэффективной теплицы с трансформируемым корпусом с многокомпонентной структурой гелиотеплицы для индивидуального пользования. Показана система управления тепловыми режимами в энергоэффективной теплице с трансформируемым корпусом в виде однокомпонентной структуры, которая может быть использована при комбинации с электрическим или твердотопливным котлом. Проведенные исследования показывают, что для рационального и экономного пользования ресурсами искусственного обогрева в гелиотеплице с трансформируемым (регулируемым) корпусом рекомендуется применение интеллектуальной системы с автоматизированным управлением.
Бесплатно
Исследование технико-экономических показателей автономных энергокомплексов
Статья научная
В работе исследованы технико-экономические показатели автономных энергокомплексов с номинальной мощностью 5 кВт, предназначенных для индивидуальных потребителей. Проведены расчеты наиболее распространенных видов энергокомплексов: автономная фотоэлектрическая станция+дизельная электростанция, автономная фотоэлектрическая станция+газовый котел, автономная фотоэлектрическая станция+электрический котел, автономная фотоэлектрическая станция+котел на твердом топливе, предназначенных для индивидуальных потребителей. Расчеты технико-экономических показателей автономных энергокомплексов, предназначенных для индивидуальных потребителей, показывают, что вполне приемлемы для их эксплуатации и создания гибридных автономных энергокомплексов. Таким образом, индивидуальным потребителям, проживающим в отдалении от линии электропередач, рекомендуется в зависимости от обеспеченности топливно-энергетическими ресурсами, использовать гибридные автономные энергокомплексы.
Бесплатно
Исследование тороидального резонатора ускорительного СВЧ-ионного двигателя
Статья научная
В работе представлены результаты исследования тороидального резонатора, прототипа ускорительного СВЧ-ионного двигателя, в части определения величины ускоряющего напряжения в ёмкостном зазоре тороидального резонатора. Для решения данной задачи были применены экспериментальные методы теплового и частотного анализа. Показано, что при энергопотреблении СВЧ-автогенератора 3 Вт в режиме работы прототипа без разряда мощность СВЧ-потерь в полости тороидального резонатора составила 1.271 Вт по частотному методу и 0.97 Вт по калориметрическому методу. Величина ускоряющего напряжения в зазоре, рассчитанная по мощности СВЧ-потерь, найденная тепловым методом, составила 436.8 В. Частотный метод показал, что мощности гармоник основной частоты в полости тороидального резонатора пренебрежимо малы по сравнению с основной частотой. При совместной работе резонаторов гармоники основной частоты служат индикаторами их резонансных областей.
Бесплатно
Статья научная
В настоящей работе приведены данные триботехнических исследований полимерных композитов на основе политетрафторэтилена и углеродных наполнителей марки УВИС-АК-П в зависимости от содержания наполнителей и технологии их получения. Рассмотрены два вида технологии получения полимерных композитов, основанные на использовании совместной механоактивации компонентов композита и технологии вальцевания порошковой композиции. Триботехнические испытания композитов проведены в режиме сухого трения и в среде жидких смазок при различных режимах трибонагружения.
Бесплатно
Исследования коэффициента трения. Вывод аналитического уравнения диаграммы Герси-Штрибека
Статья научная
В данной работе проведено исследование коэффициента трения на основе полуэмпирического уравнения для диаграммы Герси-Штрибека. Аналитическое уравнение для коэффициента трения от скорости сдвига, полностью описывающее трение трущихся поверхностей в различных условиях, в настоящее время отсутствует. В связи с этой проблемой была предпринята попытка получить аналитическое уравнение на основе соотношения с четырьмя эмпирическими константами - a, b, c, d , а также был проведен обзор полученного уравнения. С помощью вариации параметров и численного моделирования были построены графики зависимости коэффициента. Установлено, что константа a - параметр, характеризующий коэффициент трения покоя, b - характеризует такие свойства, как плотность, прочность, коэффициенты деформации, т.е. упругие характеристики трущихся тел, а также начальную степень шероховатости, c - однозначно неопределенный параметр, вероятнее всего, связан с погонной нагрузкой и способностью смазочного материала адаптироваться к нагрузкам, d - коэффициент, характеризующий установившийся или вязкостной режим трения. Таким образом, сравнительный анализ графиков зависимости полученного уравнения и диаграммы Герси-Штрибека свидетельствует об их схожести, что делает это уравнение наиболее предпочтительным, чем любые другие эмпирические соотношения, и может быть использовано для решения инженерных задач.
Бесплатно
Статья научная
Для повышения тепловой эффективности солнечных воздушных коллекторов и более действенного теплоотвода от абсорбера необходимо организовать оптимальный турбулентный режим теплоносителя. Оптимальный турбулентный режим может быть организован путем применения абсорберов различной геометрической формы, а также различных материалов абсорбера. Учитывая, что снижение экономических затрат на изготовление эффективных абсорберов солнечных воздухонагревателей является актуальной задачей, предлагается вариант использования сливных металлических стружек в качестве абсорбера солнечных воздухонагревательных коллекторов, которые являются производственными отходами, утратившими свои потребительские свойства, и способствуют снижению себестоимости нагревателей и увеличению их тепловой эффективности. Конструкция солнечного воздухонагревательного коллектора с абсорбером металлических стружек, позволяющая увеличить контактную поверхность между теплоносителем и абсорбером, сложная с точки зрения движения воздушного потока, который, многократно омывая нагретые поверхности различной конструкции абсорберов, повышает свою конечную температуру. В данной статье приведены результаты численных и экспериментальных исследований теоретического анализа характеристики воздушного потока, предназначенного для работы в качестве теплоносителя в солнечном воздухонагревательном коллекторе. Проведено сопоставление полученных расчетных и экспериментальных данных.
Бесплатно
Статья научная
Впервые предложена классификация аномальных ошибок определения частотно-временных параметров во всех основных типах приемников, используемых для широкополосного анализа сигнальной обстановки. Классификация ошибок позволила обосновать и систематизировать способы их устранения. Результаты целесообразно использовать при проектировании, отладке и эксплуатации средств широкополосного анализа. Обеспечивается возможность исходя из планируемых условий работы спрогнозировать появление потенциальных ошибок и принять меры по их устранению. Также понимание причин возникновения ошибок упрощает настройку и анализ результатов работы средств широкополосного анализа.
Бесплатно
Классификация сигналов с использованием технологии нейронных сетей
Статья научная
В настоящее время возросла угроза диверсий на гидротехнических сооружениях (мосты, плотины, буровые вышки и т.п.). В связи с этим создание эффективных систем гидроакустического мониторинга является актуальной задачей. В статье рассмотрена возможность решения задачи классификации сигналов с использованием технологии нейронных сетей.
Бесплатно
Статья научная
Представлен прототип компактного источника электронного пучка для установок электронно-лучевой сварки с расположением электронной пушки и источника высоковольтного напряжения в едином моноблоке. Размещение электронной пушки, источника высоковольтного напряжения, электроники управления пучком и питания накала катода источника электронного пучка для электронно-лучевой сварки в едином корпусе-моноблоке снижает вес и стоимость (за счёт уменьшения количества используемых материалов), объём и занимаемые производственные площади. Это существенно расширяет возможности применения представляемого типа источников электронного пучка в разнообразных областях деятельности человека, в том числе в космических технологиях в открытом пространстве космоса. Цель работы - показать целесообразность концепции компоновки источникаэлектронного пучка в едином корпусе-моноблоке на примере стендовых испытаний прототипа источника-моноблока. Спроектирован иизготовлен прототип источника-моноблока. Проведены его предварительные стендовые испытания с лазерным подогревом катода. Обсуждаются возможные применения. Получен электронный ток источника до 70 мА с энергией 90 кэВ. Данный результат демонстрирует возможность практической реализации нового способа компоновки источника электронного пучка.
Бесплатно
Материал для водородной энергетики на базе кобальтита бария-стронция Sr0,5Ba0,5Сo1-xFexO3-z
Статья научная
Исследованы анион-дефицитные структуры на основе состава Sr0,5Ba0,5Со1-xFexO3-z, синтезированные из расплава на солнечной печи в потоке концентрированного солнечного излучения плотностью 100-200 Вт/см2. Брикеты формы таблеток на базе стехиометрической смеси карбонатов и оксидов соответствующих металлов (SrСО3 + BaСО3 + Со1О3 + Fe2O3) расплавлялись на фокальном пятне Большой солнечной печи. Капли расплава стекали в воду, охлаждаясь со скоростью 103град/с. Отливок подвергали измельчению до тонины 63 мкм, сушили при 400 оС, формовали в виде таблеток (образцы) (диаметром 20 мм и высотой 10 мм). Образцы материала спекали в интервале температур 1050-1250 оС. На образцах изучены структура, водопоглощение и деградация в среде углекислого газа. Кристаллическая решетка материала имела перовскитовое строение с параметром элементарной ячейки a = 4,04Å. Образцы материала проявили возрастающее водопоглощение с увеличением температуры спекания. Также наблюдается зависимость стойкости структуры материала к воздействию углекислого газа и водяных паров от температуры спекания. Наблюдаемые значения структурных параметров свидетельствует о том, что материал на основе перовскитовых структур Sr0,5Ba0,5Со1-xFexO3-z может быть использован как катализатор при получении водорода и синтез-газа посредством риформинга и окисления метана. Установлено, что механизм электрической проводимости перовскитового материала Sr0,5Ba0,5Co0.8Fe0.2O2.78 состава связан с прыжками поляронов. Показано, что с увеличением температуры скорость успешных прыжков увеличивается, что, в свою очередь, приводит к увеличению проводимости. Показано, что повышение температуры также стимулирует увеличение количества вакансий, которые априори ответственны за увеличение проводимости по модели скачкообразной релаксации. Кроме того, такие материалы могут быть использованы для создания СВЧ-управляемых приборов.
Бесплатно
Статья научная
В данной статье приведена методика выбора наилучшей конфигурации наземных базовых станций локальной навигационной системы. Локальные навигационные системы активно применяются для навигационно-временного обеспечения наземных и воздушных объектов, точность определения координат которых зависит от значения геометрического фактора. Взаимное расположение наземных базовых станций напрямую влияет на значение геометрического фактора, а следовательно, на точность определения координат в навигационной аппаратуре потребителей. Однако необходимо учитывать, что на выбор взаимного расположения (конфигурации) наземных базовых станций влияют энергетическая доступность сигналов от наземных базовых станций в зоне навигации, особенности рельефа местности на трассах«наземная базовая станция - навигационная аппаратура потребителей», требуемый размер зоны действия локальной системы навигации, размеры зоны, в которой возможно размещение базовых станций, наличие прямой радиовидимости от базовых станций до потребителя, ослабление сигналов на трассе распространения радиоволн. Данная методика учитывает приведенные выше факторы и в качестве показателя эффективности предлагает использовать среднее арифметическое значение геометрического фактора в зоне навигации.
Бесплатно
Статья научная
Методика выбора маховичных накопителей энергии в качестве источника автономного питания
Статья научная
Выбор электромаховичных накопителей как готовых устройств сводится к определению числа накопителей и схем их включения при разряде. В статье предложена методика выбора электромаховичных накопителей согласно принципам баланса мощности и энергии системы. Получены основные выражения условий выбора в общем виде. Рассмотрены численные примеры выбора накопителей при каскадной и параллельной схемах разряда. Решение для каскадной схемы работы сведено к задаче оптимизации, определены целевая функция, граничные условия и система ограничений. Численное решение получено с помощью инструмента «Поиск решения» пакета MS Excel.
Бесплатно
Методика определения оптимальных параметров рабочего состояния атмосферного газогенератора из угля
Статья научная
В данной статье описана методика определения оптимальных параметров работы атмосферного угольного газогенератора, когда известен состав полученного генераторного газа. Атмосферный газогенератор представляет собой устройство для получения синтез-газа для топлива в энергетике, внутри которого ведутся сложные физико-химические процессы, поэтому определить оптимальные параметры затруднительно. Было проведено исследование для определения оптимальных параметров путем расчета рабочих параметров на основании данных состава элементного анализа угля и состава полученного генераторного газа и сравнения их с текущими рабочими параметрами для достижения наилучших условий. В результате был рассчитан расход воздуха, расход пара, эффективность преобразования энергии газогенератора, состав газа, который должен быть в текущем рабочем состоянии, и уточнены рабочие параметры путем сравнения и анализа с фактическими значениями. Результаты исследования были успешно внедрены в тестовый атмосферный газогенератор и могут быть распространены на другие типы газогенераторов.
Бесплатно
Методы и средства определения динамической прочности воды
Статья научная
В настоящей работе представлены результаты исследований с целью определения кавитационной прочности воды. Предложено использовать изменение зависимости скорости сдвига от сдвигающих напряжений в качестве критерия, позволяющего определить момент перехода от сплошного потока к кавитационному. Для обработки экспериментальных результатов проведены численные расчеты с использованием метода локальной полиномиальной регрессии. Обработка данных методами аппроксимации позволила продемонстрировать, что коэффициент динамической вязкости воды, в области однофазного течения являющийся константой при постоянной температуре, снижается при начале нарушения сплошности потока, т.е. кавитационных процессах в жидкости.
Бесплатно
Статья научная
В статье представлена система методов оптимизации параметров сигнально- кодовых конструкций с ортогональными сигналами и кодами Рида-Соломона, а также режимов их обработки при приеме с мягким декодированием в условиях неопределённости сигнально- помеховой обстановки при одновременном действии на канал с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты двух помех - заградительной и сосредоточенной в части полосы частот. При оптимизации учитываются граничное и наихудшее для канала значения части полосы псевдослучайной перестройки рабочей частоты, в которой действует сосредоточенная помеха.
Бесплатно
Модальное управление асинхронным электроприводом тележки мостового крана с наблюдающим устройством
Статья научная
Цель работы: разработка системы модального управления для электропривода перемещения тележки мостового крана с демпфированием колебаний груза. В качестве объекта исследования рассмотрена система, состоящая из асинхронного управляемого электропривода, тележки мостового крана, подвески и груза. Методы исследования: для достижения поставленной цели использовались методы теории автоматического управления, в том числе методы операторного исчисления и модального управления. Численные исследования процессов в разрабатываемой системе управления выполнены в вычислительной среде MATLAB (пакет прикладных программ SIMULINK). Результаты работы: предложены метод и структура системы автоматического подавления колебаний груза, свободно подвешенного на канате, на основе модального регулятора скорости и наблюдающего устройства. Разработаны модальный регулятор и наблюдатель скорости перемещения груза. Приведены графики переходных процессов, которые показывают эффективность работы системы управления.
Бесплатно
Статья научная
Эффективности очистки сточных вод предприятий ТЭК в прудах-отстойниках недостаточно для применения очищенной воды в оборотном водопользовании. Модернизация прудов-отстойников с целью получения высокой эффективности очистки сточных вод оборотного водопользования ТЭК является главной задачей достижения высокой степени очистки сточных вод, а также минимизации антропогенного воздействия на окружающую среду от сточных вод предприятий ТЭК. Применение высокоселективных сорбентов в габионных фильтрационных кассетах, установленных в пруде-отстойнике предприятия ТЭК, позволяет добиться высокой эффективности очистки стока с удалением из состава сточной воды ранее не извлекаемых, эмульгированных нефтепродуктов и галогенопроизводных органических веществ, негативно воздействующих на работу инженерных коммуникаций и теплосилового оборудования.
Бесплатно
