Исследования. Проектирование. Опыт эксплуатации. Рубрика в журнале - Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии
Навигационное обеспечение беспилотных летательных аппаратов для организации их группового применения
Статья научная
Методом синтеза из расплава на солнечной печи может быть получен материал СоFe2O4 со структурой шпинели Fd3m сингонии с параметром элементарной ячейки a = 8,39 Å. Показано, что такой материал проявляет стойкость к воздействию водяных паров, имеет низкое водопоглощение. Выявлено, что механизм электрической проводимости перовскитового материала состава СоFe2O4 является электронным и связан с прыжками поляронов. Сделано предположение о том, что CoFe2O4 может быть использован как катализатор при получении синтез-газа. В результате проделанной работы получена зависимость выхода синтез-газа от массы катализатора. При некаталитической газификации шелухи риса выход газообразных продуктов составил 34 %, а твердый остаток образовался в количестве 37 %. В случае каталитической газификации наблюдается увеличение выхода газовой фазы до 60 %. Также наблюдается ускорение процесса газификации
Бесплатно
Статья научная
В работе представлена экспериментальная установка для литья цилиндрического алюминиевого слитка из сплава 7055 диаметром 70 мм в электромагнитный кристаллизатор (ЭМК). Рассмотрены основные узлы установки для плавления алюминия, приготовления сплавов и литья цилиндрических слитков. Особое внимание уделяется перемешиванию жидкой сердцевины кристаллизующегося слитка с целью устранения ликвации и получения однородной и дисперсной структуры по длине и сечению слитка. Сравниваются характеристики слитков, полученных с применением и без применения магнитогидродинамического (МГД) перемешивания жидкой сердцевины слитк
Бесплатно
О влиянии движения на сигнал с гиперболической частотной модуляцией
Статья научная
В данной статье рассмотрено влияние эффекта Доплера на сигнал с гиперболической частотной модуляцией. Проведен анализ эхо-сигнала на приемнике после отражения от цели, движущейся с постоянной скоростью под некоторым произвольным курсовым углом относительно гидроакустической станции.
Бесплатно
О действии хрома на демпфирующую способность сплава Mn - 40 % Cu в области малых амплитуд колебаний
Статья научная
В статье представлены результаты исследования действия хрома на демпфирующую способность марганцево-медных сплавов в области малых амплитуд колебаний. Сплавы высокого демпфирования на основе Mn - Cu можно эффективно применять для уменьшения вибрации и шума. Однако высокая демпфирующая способность этих сплавов со временем снижается. Исследований, определяющих влияние различных легирующих элементов на величину и стабильность демпфирующей способности двойных сплавов Mn - Cu в области малых амплитуд колебаний, недостаточно. В настоящей работе выяснили действие хрома в концентрациях (0,6 … 1,2) % на демпфирующую способность сплава Mn - 40 % Cu в области малых амплитуд колебаний. Марганцево-медные сплавы выплавляли в индукционной печи с последующим литьём в чугунные изложницы. Из полученных слитков механической обработкой резанием изготавливали образцы для исследований размерами (11 × 15 × 117) ± 1 мм. В ходе эксперимента исследуемые образцы подвергали старению при температуре 643 К в течение (0,5 … 40) часов. Анализировали изменение демпфирующей способности марганцево-медных сплавов (логарифмический декремент затухания колебаний) при продольных колебаниях образцов в диапазоне частот (14 … 17) кГц и амплитудах относительного сдвига (1 … 3) ∙ 10-6. Полученные данные свидетельствуют о том, что легирование сплава Mn - 40 % Cu хромом от 0,6 % до 1,2 % не повышает его демпфирующую способность в литом состоянии, а также в литом и состаренном при температуре 643 К в течение 40 часов состоянии. Установлено, что минимальные значения частот резонансных колебаний образцов марганцево-медных сплавов предшествуют максимальным уровням демпфирующей способности этих сплавов. Выявлено, что высокая демпфирующая способность литых и состаренных при 643 К в течение 40 часов сплавов Mn - 40 % Cu, Mn - (38,8 … 39,4) % Cu - (0,6 … 1,2) % Сr после естественного старения при 293 К в течение 7 месяцев снижается в (1,6 … 1,9) раза.
Бесплатно
Статья научная
В тексте обсуждается проблема переработки жидких радиоактивных отходов (ЖРО) среднего и низкого уровня активности в аппаратах, использующих технологию испарения в тонких пленках. Описываются различные типы аппаратов для переработки ЖРО. Рассматриваются их принципы работы, преимущества и недостатки, такие как зарастание греющей поверхности солевыми отложениями и сложности при работе с растворами, содержащими поверхностно-активные вещества. Отмечается, что барабанно-плёночный испаритель имеет технические преимущества перед приведенными установками благодаря более высокому солесодержанию и меньшему объему концентрата после упаривания, что делает его перспективным решением для совершенствования технологии переработки ЖРО.
Бесплатно
Обзор возможности применения газовых турбин малой мощности
Статья научная
В данной статье произведен обзор представленных на рынке газовых турбин малой мощности отечественных и зарубежных производителей. Также рассмотрены сферы и опыт их применения в различных отраслях, особенности эксплуатации и дальнейшие перспективы внедрения. Проанализированы тенденции развития данной тематики в научных публикациях российских и зарубежных источников. При этом большее внимание уделено именно агрегатам отечественного производства, их особенностям и возможности применения. Выявлены проблемы и противоречия, препятствующие активному развитию газотурбинных технологий малой мощности в Российской Федерации.
Бесплатно
Обзор известных силовых способов измерения реактивной тяги ионных двигателей: вертикальные маятники
Статья научная
В работе представлен обзор большинства существующих конструкций силовых стендов на основе вертикального маятника, предназначенных для измерения тяги ионных двигателей. Представлено 22 уникальные конструкции стендов, разработанных различными научными группами. Представленные стенды охватывают диапазон установившихся тяг от 1 нН до 5 Н и импульсов тяги в диапазоне от 200 мкН·с до 800 мкН·с. Охвачен временной участок от 1991 до 2022 г. Показаны способы регистрации микроперемещений чувствительного элемента, демпфирования паразитных колебаний и калибровки стендов. Приведены данные по погрешностям измерения тяги стендами.
Бесплатно
Статья научная
В работе представлен обзор большинства существующих конструкций силовых стендов на основе качели и упругой мишени, предназначенных для измерения тяги ионных двигателей. Представлено 7 уникальных конструкций стендов качельного типа и 16 конструкций аэродинамических стендов на основе упругой мишени. Представленные качельные стенды охватывают диапазон установившихся тяг от 50 мкН до 1500 мкН и импульсов тяги в диапазоне от 1 мкН·с до 150 мН·с. Стенды на основе упругих мишеней охватывают диапазон установившихся тяг от 3 мкН до 1 Н. Охвачен временной участок с 1972 до 2023 г. Показаны способы регистрации микроперемещений чувствительного элемента, демпфирования паразитных колебаний и калибровки стендов. Представлены данные по погрешностям измерения тяги стендами.
Бесплатно
Обзор известных силовых способов измерения реактивной тяги ионных двигателей: торсионные маятники
Статья научная
В работе представлен обзор большинства существующих конструкций силовых стендов на основе торсионного маятника, предназначенных для измерения тяги ионных двигателей. Представлено 23 уникальных конструкций стендов, разработанных различными научными группами. Данные стенды охватывают диапазон установившихся тяг от 10 нН до 4,5 Н и импульсов тяги в диапазоне от 1 мкН·с до 10 Н·с. Охвачен временной участок от 1971 до 2019 г. Показаны способы регистрации микроперемещений чувствительного элемента, демпфирования паразитных колебаний и калибровки стендов. Приведены данные по погрешностям измерения тяги стендами.
Бесплатно
Обзор известных силовых способов измерения реактивной тяги ионных двигателей: шарнирные мишени
Статья научная
В работе представлен обзор большинства существующих конструкций силовых стендов на основе шарнирной мишени, предназначенных для измерения тяги ионных двигателей. Представлено 14 уникальных конструкций стендов на основе шарнирной мишени, а также дополнительно добавлены 2 конструкции аэродинамических стендов на основе упругой мишени. Представленные стенды на основе упругой мишени имеют диапазон измерения установившихся тяг от 15 мкН до 300 мН. Стенды на основе шарнирных мишеней охватывают диапазон измеряемых установившихся тяг от 0.2 мкН до 2.5 Н и диапазон измеряемых импульсов тяги от 20 мкН·с до 1 мН·с. Охвачен временной участок от 1982 г. до 2015 г. Показаны способы регистрации микроперемещений чувствительного элемента, демпфирования паразитных колебаний и калибровки стендов. Представлены данные по погрешностям измерения тяги стендами.
Бесплатно
Статья научная
В статье представлен всесторонний обзор и классификация возможных компоновочных решений гибридных систем на основе интеграции твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ) и газовых турбин (ГТ). Большинство гибридных систем ТОТЭ/ГТ используют в качестве топлива метан в связи с его доступностью и простотой в обращении в отличие от водорода. Важным элементом конструкции установки является подсистема переработки топлива. Системы ТОТЭ/ГТ направляют часть энергии, вырабатываемой топливным элементом, для осуществления процесса парового риформинга метана. Пар производится в анодном отсеке топливного элемента либо альтернативно во внешнем парогенераторе с использованием тепла выходящих с топливного элемента газов. Большинство проектов гибридных систем ТОТЭ/ГТ, представленных в литературе, работают под давлением, установки в них связаны герметично, что позволяет достичь высокой и сверхвысокой энергоэффективности с относительно низкими капитальными затратами. В гибридных системах с атмосферным давлением установки связаны с помощью системы теплообменников, что обеспечивает их независимость и более простой процесс управления. В статье также исследуются более сложные конфигурации ТОТЭ/ГТ с использованием органического цикла Ренкина, с несколькими топливными элементами и газовыми турбинами, с паровой турбиной, системой охлаждения и др. Устройство и характер взаимосвязей между компонентами гибридной системы оказывают значительное влияние на достижения целевых показателей эффективности по результатам численного моделирования предлагаемых схемных решений.
Бесплатно
Обзор технологий декарбонизации производства тепловой и электрической энергии
Статья научная
В статье представлен обзор зарубежных и отечественных технологий декарбонизации тепловой и электрической энергии. За рубежом данные технологии развиваются более прогрессивно. Технологическим лидером по сокращению выбросов углекислого газа являются США. Наиболее перспективное решение в данном направлении - использование кислородно- топливных энергетических установок нового поколения, среди которых реализуется Allam Cycle, а также циклы SCOC-CC, E-MATIANT, NET Power cycle, Graz cycles, CES cycle. Существуют технологии ССUS, которые включают методики по улавливанию углекислого газа, его транспортировке на судне или по трубопроводу, использованию в качестве ресурса для создания ценных продуктов, а также захоронению глубоко под землей в геологических формациях. Из 27 реализуемых в мире проектов CCUS 78 % связаны с методами увеличения нефтеотдачи, а 67 % - проекты с прямым государственным участием или стимулированием. Перспективным направлением по снижению выбросов углекислого газа является использование топливных элементов. Компания Fuel Cell Energy (США) выступает практически монополистом по крупносерийному производству расплав-карбонатных топливных элементов. Их активные разработки идут в Японии, Южной Корее, США. На территории Российской Федерации технологии декарбонизации с полным выводом углекислого газа не реализованы. Политика декарбонизации осуществляется лишь с помощью внедрения процессов улавливания углекислого газа различными материалами. В статье представлена сводная таблица технологий декарбонизации, реализуемых как за рубежом, так и на территории России. Указаны основные преимущества технологий, их недостатки, реализация и пути финансирования.
Бесплатно
Статья научная
В статье приведены результаты поиска подземных коммуникаций, в частности, канализационных труб, колодца и бетонного лотка с кабельной линией на заасфальтированном участке одной из улиц г. Якутска Республики Саха (Якутия) с помощью метода георадиолокации. Известно, что поиск действующих коммуникаций с помощью данного метода является достаточно сложной задачей для условий старой городской застройки, с погребенными остовами прежних строений, брошенными неисправными трубопроводами и неравномерно распределенными свойствами обследуемых грунтов. В качестве поискового прибора использовался георадар серии«ОКО-2» (группа компаний «ЛогиС-Геотех», Россия) с антенным блоком АБ-250 (центральная частота 250 МГц). Для обработки георадиолокационных данных применено программное обеспечение ПО «GeoScan32», в процессе обработки радарограмм использовали полосовой и режекторный (полосно-заграждающий) фильтры. Наблюдение за изменением времени задержки сигналов, их амплитудой, а также прослеживание осей синфазности позволило выявлять в толще грунтов различные объекты и границы. Отмечено, что все радарограммы насыщены гиперболами - отражениями от локальных объектов и от пересечений различных линейных объектов. Их присутствие, возможно, связано с заброшенными подземными коммуникациями, остатками фундаментов старых строений и прочим техногенным мусором, накопившимся за долгие годы развития города. Положение подземных коммуникаций, выявленных методом георадиолокации, местами подтверждается визуальным наблюдением на местности по проседанию асфальта в окрестности погребенного колодца и по присутствующим на поверхности люкам.
Бесплатно
Статья научная
Актуальность адаптации феноменологического эвристико-эволюционного подхода (метода) оптимизации проф. Г. Е. Каневца (ФЭЭМО.ГЕК) заключается в освоении высокоэффективного метода оптимизации, разработанного для сложных энерготехнологических систем (ЭТС) и позволяющего учитывать особенности работы, режимные параметры объекта (применительно к теплоизоляционным конструкциям стекловаренных печей - ТКСП), а в широком смысле и плавильных агрегатов схожего со стекловаренными печами принципа действия, для которых характерна достаточно высокая вариативность в случае компоновки таких теплоизоляционных конструкций (десятки тысяч вариантов комбинаций) из-за наличия широкой номенклатуры выпускаемых теплоизоляционных и огнеупорных материалов. Возникающая при этом гибкость тепловых режимов направлена в сторону интенсификации процессов плавления. В таких условиях выбор оптимальной ТКСП становится сложной технико-экономической задачей, для решения которой разработан и используется в исследовании аддитивный критерий эффективности.Цель: получение инструментария проведения оптимизационных расчѐтов ТКСП для повышения тепловой эффективности стекловаренных печей, продления срока службы огнеупорных материалов в условиях непрерывного роста стоимости энергоносителей и необходимости повышения качества выпускаемой продукции.Объекты: высокопроизводительные ванные пламенные стекловаренные печи непрерывного действия.Методы: использование теории тепломассообмена; использование вычислительного эксперимента для моделирования процесса коррозионного износа огнеупорных брусьев бокового ограждения печи и работы системы принудительного воздушного охлаждения, методы математического моделирования и анализа.Результаты: адаптирована обобщѐнная схема реализации феноменологического эвристико- эволюционного подхода (метода) применительно к стекловаренным печам, в процессе работы которых происходит коррозионный износ теплоизолированных боковых ограждений и других элементов, контактирующих с высокотемпературным расплавом. Выполнено обоснование использования ФЭЭМО.ГЕК для случаев оптимизации ТКСП.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматривается математическая модель движения одиночных частиц по наклонным полкам пневматических сепараторов. Отмечается, что в практике подобных аналитических расчетов сила аэродинамического сопротивления воздушного потока движению частиц по наклонной плоскости считается пренебрежительно мала по сравнению с силой трения о поверхность полки. Анализируются результаты имитационных экспериментов расчета конечной скорости схода частиц с полки при варьированных значениях их размеров и коэффициента трения. Проводится обоснование учета силы аэродинамического сопротивления для описания движения частиц в сепараторах не только в свободном потоке, но и при движении их по наклонным полкам. Делается вывод, что для инженерных расчетов можно пренебрегать аэродинамическим сопротивлением среды только для частиц крупнее определенного размера.
Бесплатно
Статья научная
В работе приводятся результаты исследования увеличения адгезионного взаимодействия бутадиенового эластомера с армирующей тканью на основе углеволокна. Повышения адгезии эластомера с углеволокном добивались путем поверхностной обработки армирующей ткани, растворенной резиновой смесью в толуоле и клеем Хемосил. В результате исследования высокомодульных материалов на расслоение эластомера от углеволокна наблюдается повышение прочности адгезии. При обработке хемосилом армирующей ткани разрушение происходит по эластомеру, прочность соединения с углеволокном превышает когезионную прочность эластомера. Увеличение адгезии между армирующим наполнителем и бутадиеновой матрицей приводит к изменению упругопрочностных свойств полученных высокомодульных материалов, происходит увеличение прочности при разрыве, твердости, снижение относительного удлинения и абразивостойкости. Методом электронной микроскопии установлено, что поверхностная обработка углеткани приводит к образованию плотного контакта с эластомерной матрицей. При помощи термомеханического анализа показано, что данные материалы могут эксплуатироваться при отрицательных температурах.
Бесплатно
Определение взаимного местоположения беспилотных воздушных судов, действующих в составе группы
Статья научная
В статье рассматриваются вопросы навигационного обеспечения беспилотных воздушных судов (БВС) для их применения в составе организованных групп. Для реализации синергетического эффекта при групповом применении БВС требуется высокая точность позиционирования каждого члена в составе группы. Анализ точностных характеристик существующих бортовых навигационных систем свидетельствует, что ни одна из них в полном объеме не удовлетворяет современным требованиям для организации совместных действий нескольких БВС в составе организованной группы. Целью данной работы является разработка нового подхода к определению местоположения БВС в группе относительно БВС‑лидера, основанного на высокоточном измерении расстояний и пеленгов между БВС. Для измерения расстояний между БВС предложен метод симметричного двустороннего двунаправленного измерения, который отличается высокой точностью и не требует синхронизации опорных генераторов аппаратов в группе. Этот метод основан на измерении времени распространения радиосигнала между приемо-передатчиками, которыми оснащены БВС, в ходе симметричной двусторонней передачи сигнала. Определение азимута β и угла места α источника сигнала, излучаемого БВС‑лидером, осуществляется при помощи антенной решетки, размещенной на БВС. Достижение требуемых показателей точности измерения угловых координат и разрешающей способности предлагается за счет применения методов сверхразрешения MUSIC. По результатам работы предложен способ совместного использования метода симметричного двустороннего двунаправленного измерения расстояния и метода сверхразрешения MUSIC, который позволяет с высокой точностью определять местоположение одного БВС относительно другого.
Бесплатно
Определение особенностей горения углей методами термогравиметрического анализа и ИК-спектроскопии
Статья научная
Определены особенности химического состава углей тувинских месторождений и установлены соответствующие возможности их энерготехнологической переработки. Методами ИК-спектроскопии установлено, что в образцах углей Ж1, Ж2, ГЖ количество ароматического углерода (индекс ароматичности AR 1) наиболее высокое, что влияет на воспламеняемость. Угли марок ГЖ и Ж2 имеют высокий показатель конденсированности (fc). Спекаемость образцов углей в ряду Ж1-ГЖ-Ж2-Д-Б закономерно уменьшается. Большей спекаемостью из тувинских месторождений обладают угли Межегейского и Каа-Хемского месторождений. В образцах углей Ж2, Б, Д наблюдаются «плечи» в области ≈ 1730 см-1, которые характерны для C=O валентных колебаний, что свидетельствует о некоторой природноокисленности данных углей и снижении их энергетической ценности. При окислении углей происходит разрушение ароматических структур с образованием низкомолекулярных углеводородов, что, в свою очередь, снижает температуру максимального разложения угля и низшую теплоту сгорания, но увеличивает температуру воспламеняемости топлива из- за кислородсодержащих соединений. Термогравиметрический анализ и дифференциальная сканирующая калориметрия показали, что из тувинских углей образец угля марки ГЖ имеет высокую активность в процессе горения (снижение конечной температуры выгорания и достаточно узкий температурный интервал горения). Угли Ж1, Ж2 менее реакционноспособны.Полученные результаты исследования образцов угля разной стадии метаморфизма говорят о том, что существует возможность управлять технологическим процессом пиролиза или газификации таких углей с учетом особенностей этих углей. Также следует учитывать химический состав и структуру тувинских углей при сжигании их слоевым способом в топках малого объема. Полученные результаты могут быть использованы при проектировании оборудования для энерготехнологической переработки тувинских углей.
Бесплатно
Статья научная
В свете отказа ряда стран от атомной и угольной генерации и роста зависимости от природного газа, приводящего к удорожанию сырья, уголь рассматривается как перспективное сырье для химической промышленности. В данной работе проведен комплексный анализ некондиционных бурых углей месторождений Итатское, Караканское, Сарыкольское, Мунайское и Черногорское с целью оценки их пригодности для углехимической переработки. Исследование включало технический и элементный анализы, термогравиметрический анализ (ТГ/ДСК) в инертной (аргон) среде, ИК‑спектроскопию. Определены технические характеристики углей, а также такие параметры, как атомное отношение Н/С, соотношение алифатических и ароматических структур, относительная максимальная скорость пиролиза и энергия активации процесса терморазложения, на основании которых высказано предположение о применимости рассматриваемых углей к углехимическому использованию. Установлено, что бурые угли Итатского и Мунайского месторождений обладают наименьшей термической стабильностью (наиболее низкие температуры максимума скорости разложения), наибольшими потерями массы при пиролизе в инертной среде (47,3 и 38,7 %), высокими значениями Н/С (0,93 и 1.01) и соотношением алифатических и ароматических структур 0,68 и 0,42, что указывает на их наибольшую перспективность из рассматриваемых углей для получения жидких продуктов. Уголь Сарыкольского месторождения признан наименее пригодным для гидрогенизационной переработки и рекомендован к рассмотрению в технологии получения газообразного топлива.
Бесплатно
Статья научная
Отмечено, что спиновый магнитный поток электрона, являясь основой собственного магнитного поля ферромагнетиков, до сих пор не установлен. Считается, что квант магнитного потока создается исключительно куперовскими парами, что он вдвое меньше кванта Ф. Лондона и со спинами электронов не связан. Цель исследования заключается в установлении спинового магнитного потока электрона. Проблема при этом заключается в том, что общепринятая концепция спина электрона не позволяет его вычислить, что связано с неопределенностью структуры электрона. Задача работы поэтому состоит в принятии дополнительных временных (рабочих) допущений.
Бесплатно
