Рассматриваются вопросы взаимодействия между парциальными образованиями в механических системах. Показано, что вращательная система из двух твердых тел, имеющих неподвижные точки поворота, может быть приведена к эквивалентной в динамическом отношении системе с поступательными движениями парциальных составляющих. Обосновано, что такие вращательные системы являются аналогами цепных механических систем поступательного типа. Предложен метод построения адекватных математических моделей, основанный на соблюдении определенных правил симметричности свойств парциальных систем. Показано, что динамические свойства систем с парциальными образованиями вращательного типа обладают, благодаря наличию рычажных связей, большим набором особенностей движений. Предложены уравнения для выбора параметров систем, обеспечивающих статическую устойчивость. Приведены примеры определения параметров квазиупругих элементов
Современные технологии. Системный анализ. Моделирование
2014. — Выпуск 2(42)
Содержание:
Для математического моделирования плазмы применяют обычно уравнения Больцмана, Власова – Максвелла (Власова – Пуассона) и другие аналогичные уравнения и системы уравнений с частными производными. Для них требуется отыскивать аналитические решения, удовлетворяющие заданным начальным и краевым условиям, что представляет собой весьма трудноразрешимую задачу. Поэтому обычно стараются провести редукцию к более простой задаче, описываемой, например, обыкновенными дифференциальными уравнениями (ОДУ). На этом пути группой французских математиков была предложена математическая модель магнитной изоляции электронов в плоском вакуумном диоде, описываемая системой двух нелинейных ОДУ второго порядка. Для этой модели ее разработчики рассматривали задачу нахождения всех ее точных решений, т. е. задачу полного интегрирования системы нелинейных ОДУ. В данной статье мы предлагаем рассматривать обобщенную математическую модель магнитной изоляции с заменой производных второго порядка многомерным оператором Лапласа, являющуюся дальнейшим развитием модели вакуумного диода, изучавшейся французскими математиками. Установлено, что решениями обобщенной модели, описываемой системой двух нелинейных уравнений эллиптического типа, могут быть только решения линейного уравнения Гельмгольца. Доказано, что при определенных условиях (указанных явно), верно и обратное утверждение. Предложен способ конструирования частных точных решений обобщенной модели из известных решений линейного уравнения Гельмгольца. Для обобщенной математической модели рассмотрен целый ряд примеров задания плотности тока, для которых найдены параметрические семейства точных решений, заданных элементарными функциями. В том числе указаны примеры глобальных решений, которые определены на всем пространстве. Полученные в статье явные аналитические выражения точных решений могут иметь не только теоретическое, но и прикладное значение, поскольку их можно использовать для тестирования, отладки и адаптации численных методов и алгоритмов построения приближенных решений краевых задач для обобщенной модели магнитной изоляции.
Ключевые слова
Путем численного интегрирования дифференциальных уравнений описывался переходной режим автоколебаний динамической модели дисковой заглаживающей машины. Изучался релаксационный режим, когда на периоде фрикционных крутильных автоколебаний скольжение диска чередуется с длительными остановками (заклиниванием) за счет влияния скачкообразной характеристики сил сухого трения. При этом на этапе проскальзывания допускались возможности мгновенной смены направления вращения диска (перескоки). Данная неавтономная динамическая система приводится к автономной путем ввода дополнительной переменной. Строятся фазовые траектории в трехмерном пространстве и в проекции на плоскость. Результаты численного счета показали, что в зависимости от параметров системы при сделанных допущениях дисковая заглаживающая машина может входить либо в устойчивый периодический режим автоколебаний, либо в режим детерминированного хаоса. В первом случае в фазовом пространстве областью притяжения фазовых траекторий является регулярный аттрактор, а во втором – странный аттрактор. Получена новая динамическая модель, приводящая к возникновению детерминированного хаоса.
Ключевые слова
Работа посвящена проблеме формирования многомерных динамических систем по некоторым заданным критериям с ограничением на отдельные параметры этих систем. Предложены методика и алгоритм определения параметров собственных колебаний многомерных упругих динамических систем в условиях заданных ограничений, основанные на решении проблемы собственных значений. Формирование матрицы собственных векторов, полученной на основе решения обобщенной проблемы собственных значений для пучка матриц (матрицы инерционных параметров и матрицы жесткостей динамической системы), позволяет осуществить разделение исходной многосвязной динамической системы на систему раздельных одномерных осцилляторов, обладающих фиксированными собственными частотами колебаний. Переход к топологии исходной системы основан на линейных преобразованиях, обратных по отношению к преобразованиям исходной системы к несвязанным осцилляторам с предварительной корректировкой системы осцилляторов по условиям ограничений. Решение обобщенной проблемы собственных значений для пучка матриц заменено адекватным решением стандартной проблемы собственных значений для динамической матрицы жесткостей, сформированной при помощи линейных преобразований матрицы жесткостей с использованием матрицы инерционных параметров. Алгоритмические разработки реализованы в виде программного комплекса. Изложен алгоритм программы синтеза многомерных динамических упругих систем с заданными динамическими свойствами с использованием процедур пошагового сканирования в пространстве варьируемых параметров. Дано описание программы для задачи формирования параметров динамических систем, минимизирующих амплитуды колебаний по заданному направлению. Приведены примеры, иллюстрирующие работу программного комплекса. Результаты работы могут быть использованы при конструировании систем различного назначения, подверженных динамическим воздействиям, сопровождающимся процессами собственных колебаний.
Ключевые слова
Настоящая статья посвящена вопросам синтеза алгоритмов управления упругими колебаниями многомассовых мехатронных систем на основе использования концепции обратных задач динамики. Анализируются недостатки известных работ, посвященных синтезу компенсирующих воздействий с помощью задания конечных или дифференциальных уравнений колебательных движений, и рассматриваются возможности применения метода электромеханических аналогий для определения этих воздействий. Приводится обобщенная расчетная схема мехатронных систем в виде многомассовой колебательной системы, включающей массы привода, исполнительного и нескольких передаточных механизмов. Показывается, что на основе использования метода электромеханических аналогий задача управления колебаниями многомассовых мехатронных систем может быть сведена к задаче управления эквивалентной двухмассовой системой. Дается описание алгоритма вычисления значения полного комплексного сопротивления системы, и демонстрируются возможности применения данного подхода для синтеза алгоритмов управления колебаниями трехмассовой мехатронной системы. Приводятся результаты численного исследования эффективности алгоритмов управления колебаниями, возникающими при задании внешнего воздействия в виде единичного ступенчатого сигнала с нулевыми начальными условиями. Оценивается влияние частот колебаний исполнительного механизма и промежуточной массы, коэффициентов демпфирования и соотношения масс, а также допустимого значения интегральной квадратичной оценки на интенсивность и продолжительность колебаний. Показывается, что наибольшей эффективности компенсирующие воздействия достигают при небольших значениях парциальной частоты колебаний исполнительного механизма и коэффициента вязкого трения и больших величинах массы привода по сравнению с массами передаточного и исполнительного механизмов. Обсуждаются возможности применения предлагаемых алгоритмов управления колебаниями в мехатронных системах.
Ключевые слова
Рассмотрено влияние трения на высоту навала при внедрении сферы в упругопластическое полупространство. Показано, что процесс внедрения сопровождается эффектами «pile-up/sink-in», т. е. выдавливанием материала вокруг неровности (образованием навала) и упругим продавливанием материала. Упругое продавливание материала определено с учетом распределения давления на площадке контакта. На основе подобия деформационных характеристик получены выражения для определения глубины вдавливания h в зависимости от степени нагруженности. Контактная глубина c h определена на основании опубликованных результатов конечно-элементного моделирования. При этом учтено влияние характеристик упрочняемого материала – предела текучести σy и экспоненты упрочнения n . Радиальная граница навала определена из равенства вытесненного объема разгруженной лунки, находящегося ниже исходной поверхности, и объема навала выше исходной поверхности. Получены выражения для описания профиля навала для разгруженной лунки и деформации поверхности при упругом вдавливании. Полученные результаты предполагается использовать при применении дискретной модели шероховатости в виде набора сферических неровностей для определения контактных характеристик в зависимости от коэффициента трения .
Ключевые слова
Предложена методика определения механических характеристик деталей из материалов с неопределёнными свойствами прочности на основе растровых изображений сечений деталей, полученных с по- мощью компьютерной томографии. Способ позволяет моделировать объекты сложной геометрической формы, с изменением механических свойств области определения объекта (тела) в широком диапазоне. Дополнительно реализуется возможность анализировать конструкции, составленные из разнородных материалов, и, определяя реальные модули упругости материала, присваивать их, в последующем, в узлы конечно-элементной сетки модели исследуемых деталей. Методика опробована на опорно-двигательной (костной) системе человека.
Ключевые слова
Значительное число досрочных съемов авиадвигателей с эксплуатации связано с отказами межвальных подшипников. Возможными причинами таких отказов являются нарушения условий их смазки и охлаждения. В статье приведен алгоритм оценки влияния изгибных колебаний вала авиационного ГТД на параметры движения потока масла при внутрироторном расположении маслопровода. В этом случае маслопровод, размещенный внутри вала двигателя, также будет совершать изгибные колебания. При этом движение масла в маслопроводе окажется сложным. Частицы масла, перемещаясь относительно маслопровода вдоль его продольной оси, одновременно будут совершать переносное движение вместе с маслопроводом в плоскости, перпендикулярной этой оси. Переносное движение маслопровода обусловит появление дополнительных сил, действующих на поток масла в плоскости, перпендикулярной основному направлению движения масла. Под влиянием этих сил ламинарный режим течения масла в маслопроводе может перейти в турбулентный. В результате этого гидравлические потери возрастут, что может стать одной из причин нарушения условий смазки межвального подшипника.
Ключевые слова
В статье рассмотрены несколько приемов составления и преобразования структурных схем, построенных в качестве эквивалентных в динамическом отношении исходным колебательным системам. В частности, на примере двухмассовой колебательной системы рассмотрены вопросы, связанные с математическим моделированием колебательных систем путем упрощения некоторой базовой системы – «занулением» параметров типовых элементов. Показано, что, используя базовую схему колебательной системы, путем «зануления» параметров и делая соответствующие преобразования, можно получить структурные схемы и передаточные функции для упрощенных вариантов. В статье представлены структурные схемы для последовательного соединения пружин и каскадов с демпфирующим элементом. Описанный подход дает возможность построения математических моделей и преобразований в более сложных системах, содержащих последовательные соединения каскадов из пружин, демпферов и устройств динамического гашения колебаний.
Ключевые слова
Рассмотрена задача оптимального проектирования однопролетной статически определимой железобетонной балки прямоугольного сечения, формализованная в виде задачи нелинейного математического программирования. В качестве минимизируемой (целевой) функции используется вес конструкций. Варьируются геометрические параметры поперечного сечения. Ограничения, используемые в задаче, представляют собой проверки по прочности и задаются в соответствии с нормативными документами. Расчётные усилия не меняются в процессе варьирования размерами поперечного сечения и площадью арматуры (или количеством арматуры). Чис- ленный алгоритм решения задачи состоит из двух основных блоков: блока конструктивного расчета и блока решения условно-экстремальной задачи оптимизации. Использован прием, приводящий исходную постановку к задаче на безусловный экстремум при помощи функции Лагранжа, а также двух её модификаций. Алгоритмы условной и безусловной минимизации, заложенные в блок оптимизации, связаны системой уровней, на каждом из которых решается автономная задача. Рассмотрен пример подбора оптимальных параметров сечения железо- бетонной балки, который продемонстрировал робастность алгоритма оптимизации. Решение этой задачи с разных начальных проектов подтвердило единственность полученных результатов при достаточно высокой скорости сходимости. Устойчивую работу алгоритма удалось получить, применяя в качестве метода безусловной минимизации метод деформируемого многогранника. Полученные результаты дают основание продолжить работу в направлении оптимизации конструкций более сложного вида: ферм, рам, комбинированных систем, при этом варьировать не только параметрами сечений, но и координатами узлов расчетной схемы конструкции, а также задавать более сложные условия работы конструкции.
Ключевые слова
На базе метода дискретных вихрей рассматривается методика математического моделирования вихревых течений воздушного потока у поверхности аэродрома. Приведены результаты распределения тангенциальной скорости потока и ее градиентов по поверхности аэродрома в продольной и поперечной плоскости, влияния высоты расположения воздухозаборника над поверхностью аэродрома на склонность к вихреобразованию среды на его входе. Результаты численного эксперимента показывают, что течение потока у аэродрома сходящееся к точке мнимого стока. В силу торможения потока в окрестностях этой точки градиенты давления положительные. Их зона строго ограничена линией, внутри которой возможно появление вязкого срыва и формирование вихрей. Анализ поля градиентов тангенциальной скорости у аэродрома показывает, что при работе двигателей в области, охваченной линией максимальной тангенциальной скорости, над стягивающимся потоком совершается силовое газодинамическое торможение, подтверждаемое положительными градиентами давления. Именно эта область склонна к вихреобразованию. Влияние высоты расположения воздухозаборника над поверхностью аэродрома на склонность к вихреобразованию среды доказано материалами численного эксперимента. Уменьшение высоты сопровождается увеличением ма ксимального значения модулей относительной скорости потока у аэродрома, что ведет к у величению модуля максимального значения градиента скорости и к росту внутри зоны максимума положительных градиентов давления, к склонности этой зоны к срыву потока и к вихреобразованию.
Ключевые слова
Предложен приближённый аналитический метод расчёта напряжённо-деформированного состояния цилиндрических резинокордных оболочек, основанный на нетрадиционном подходе к линеаризации системы нелинейных уравнений теории сетчатых оболочек с растяжимыми нитями. Замкнутая система линеаризованных дифференциальных уравнений содержит на одно уравнение больше, чем исходная система нелинейных дифференциальных уравнений, что позволяет внести поправки более высокого порядка точности в аналитическое решение, получаемое в первом приближении по избыточному внутреннему давлению. Благодаря этому удаётся расширить диапазон изменения давлений, в котором обеспечивается лучшее согласование приближённых аналитических зависимостей с результатами численного решения нелинейной задачи в точной постановке. Проведено сравнение с экспериментальными данными по давлению разрушения. Расчётное значение давления, при котором происходит разрушение резинокордного патрубка с закреплёнными торцами, укладывается в доверительный интервал разброса результатов опыта.
Ключевые слова
работе рассмотрены вопросы адаптации многомерных динамических стохастических моде- лей, применяемых в задачах оценивания состояния групповых эталонов (эталонов времени и частоты). Особенность объекта состоит в том, что в результате измерений, выполняемых в процессе его функционирования, находятся разности относительных отклонений частоты опорного генератора со всеми остальными, входящими в состав группового эталона. Это не позволяет производить подстройку параметров прогнозирующих моделей, непосредственно сравнивая прогнозы вектора состояния с их «истинными» значениями. В работе рассматривается метод адаптации, основанный на использовании стохастического квазиградиента. Устойчивость адаптивной процедуры обеспечивается применением операции проектирования вектора параметров в область допустимых значений. Предложен алгоритм, позволяющий решить поставленную задачу. Приведены результаты численных экспериментов, иллюстрирующих возможности разработанного метода.
Ключевые слова
Статья посвящена одному из направлений обеспечения деятельности по поддержанию безотказности тягового подвижного состава на заданном уровне – автоматизированной информационной поддержке процессов на всех этапах жизненного цикла локомотивов, в результате чего формируется единое (интегрированное) информационное пространство. Для создания автоматизированных информационных систем необходимы методики и алгоритмы обработки информационных потоков, сформированных при эксплуатации локомотивов. В настоящее время реализации этих задач способствует широкая номенклатура разработанных и внедренных средств контроля и диагностирования основных узлов локомотива. На основе получаемой измерительной информации создаются статистические базы экспериментальных данных. Вопросы разработки, внедрения методик и программных продуктов для обработки этих данных остаются актуальными. В работе предложена методика аппроксимации данных измерительной информации бортовой системы АПК «Борт», описываемых нелинейными регрессионными моделями, на примере тока тягового генератора в режиме разгона тепловоза. Алгоритм Левенберга – Марквардта применяется при решении систем нелинейных уравнений, формируемых при использовании метода наименьших квадратов. Полученные в результате аппроксимации регрессионные модели являются основой для дальнейшего анализа статистическими методами. Результаты работы можно использовать для статистического анализа технического состояния тяговых узлов, агрегатов и локомотива в целом. Изложенная в данной статье методика ориентирована на применение в области технического диагностирования тягового подвижного состава по результатам анализа информации, получаемой от бортовых измерительных систем.
Ключевые слова
В статье обозначена актуальность вопросов инвестиционной политики Российской Федерации и раскрыта возможность оценки экономической эффективности инвестиционных IT-проектов с использованием инструментария инвестиционного менеджмента на базе пакета MS Project Expert. В качестве основной проблемы разработки инвестиционных проектов обозначена субъективность выбора ставки дисконтирования, диапазон выбора которой определяет «запас прочности» проекта. В первой части статьи рассмотрены динамические методы оценки эффективности инвестиций, учитывающие стоимость денег во времени: чистый приведенный доход, индекс рентабельности, внутренняя норма прибыли, дисконтированный период окупаемости – и обозначены их критерии с целью принятия управленческих решений по реализации проектов. Во второй части статьи рассмотрены основные разделы MS Project Expert: проект, компания, окружение, инвестиционный план, операционный план, финансирование, актуализация и др. Особое внимание уделено разделам «Результаты» и «Анализ проекта». Инструментарий указанных разделов позволяет оперативно оценить доходность проекта и его состоятельность. В качестве примера рассмотрен IT-проект по разработке и реализации программного обеспечения, жизненный цикл которого включает четыре этапа: инициация, планирование, реализация и завершение проекта. В разделе «Анализ проекта» проведен анализ чувствительности чистого дисконтированного дохода и индекса рентабельности инвестиционного IT-проекта в зависимости от размера ставки дисконтирования. Исследования показали, что реализация IT-проекта целесообразна при ставке дисконтирования размером до 21 %.
Ключевые слова
Для контроля сложных технических систем в момент эксплуатации необходимо обрабатывать обширные объемы статистических данных. Часто при обработке полученных данных (определении закона распределения, нахождении функциональных зависимостей тренда экспериментальных данных) в результат вносится ошибка измерения. Наличие такой ошибки может привести не только к неточному определению коэффициентов функции, но и к неправильному выбору самой функции. Для исключения случайных факторов (ошибок измерения) предлагается метод предварительной обработки данных. Предлагаемый метод – метод пошагового сглаживания, основан на вычислении на каждом измерении некоторой фактической величины полусуммы значения этого измерения и знании прогноза, рассчитанного во время предыдущего измерения. Метод пошагового сглаживания можно рекомендовать как метод предварительного сглаживания статистических данных. Обладая точностью, сопоставимой с точностью метода скользящего среднего, метод пошагового сглаживания обеспечиивает обработку с самого первого измерения, используя всю предысторию исходного ряда, а также имеет достаточно простое выражение сглаживания для любой i-й наблюдаемой точки, что удобно при расчетах. Стоит отметить, что предлагаемый метод сохраняет вероятностные характеристики исходного ряда наблюдений при существенном уменьшении его дисперсии. На основе результатов эксперимента в статье приведено сравнение этого метода с известными методами скользящего среднего. В результате сравнения двух методов выявлено, что метод пошагового сглаживания имеет право на существование в области монотонных трендов. После предварительного сглаживания можно приступать к распознаванию состояний системы в задачах диагноза или прогноза.
Ключевые слова
Статья посвящена актуальным проблемам построения открытых систем автоматизации с обеспечением согласованного взаимодействия разнообразных конечных устройств автоматики и протоколов промышленных сетей от различных производителей. Предложен метод расчета объема данных, передающихся по промышленной компьютерной сети, в зависимости от решаемых задач и количества промышленного оборудования. Проанализированы характеристики микроконтроллеров, являющихся основой для управляющих вычислительных систем на производстве. Получены математические зависимости, позволяющие рассчитать объем данных, передаваемых по промышленной компьютерной сети, и ее требуемую пропускную способность. Даны рекомендации по выбору пропускной способности сегментов промышленной компьютерной сети, производительности процессоров и объема памяти микроконтроллеров при выборе конфигурации управляющих вычислительных систем в промышленных компьютерных сетях. Предложен метод расчета объема данных, передающихся по промышленной компьютерной сети в зависимости от решаемых задач и количества промышленного оборудования, формализующий процедуру выбора сетевой технологии, пропускных способностей сегментов промышленной компьютерной сети.
Ключевые слова
При анализе работы систем электрической тяги используются различные модели – аналоговые, физические, математические, имитационные. Недостаточно высокий уровень развития универсальных цифровых вычислительных машин в прошлом не позволял выполнить имитационные модели на ПК, поэтому реализовывались идеи их создания на принципах физического моделирования. Существенным преимуществом физических моделей по сравнению с моделями, реализованными на ПК, является достаточно быстрое решение задач токораспределения, какой бы сложной ни была схема системы тягового электроснабжения. Однако это преимущество по мере роста быстродействия ПК утрачено. Важной задачей при имитационном моделировании является проблема длительности машинного эксперимента при решении задач вероятностного характера. Так известны имитационные модели NORD и СИБИРЬ, первая из которых разработана во ВНИИЖТ, а вторая в МИИТ. Эти модели предполагают остановку имитационного моделирования по усмотрению исследователя. При этом не исключается ошибка в выборе продолжительности эксперимента в силу субъективной ее оценки. Использование имитационных моделей для анализа систем тягового электроснабжения продолжает ставить вопросы, требующие своего разрешения. Ряд из них решен, другие решаются, апробируются и обсуждаются через научные публикации. В настоящей статье рассматриваются задача о масштабировании параметров входных и выходных величин, которыми оперирует имитационная модель.
Ключевые слова
За последние годы разработка программных продуктов стала многомиллиардной индустрией, а создание качественного программного обеспечения (ПО) стало приоритетной задачей, которая реализуется при использовании различных методов, языков программирования и инструментов. К инструментам можно отнести UML-диаграммы для моделирования систем и математический аппарат сетей Петри, способный проанализировать полученные диаграммы. Предлагается методика совместного использования UML-диаграмм и сетей Петри, которая получена при анализе рекомендаций и правил совместного использования этих двух сущностей. Поскольку рекомендации, предложенные ранее, не имели чёткой логической последовательности либо имели избыточность, что влияло на временные ресурсы при проектировании, была разработана методика проектирования ПО. Данная методика состоит из семи этапов и включает использование диаграммы вариантов, диаграммы классов и объектов, а также диаграммы деятельности. Диаграмма деятельности анализируется при помощи пространства состояний, полученного из соответствующей сети Петри. Работоспособность данной методики демонстрируется на примерах различной сферы деятельности: передвижение манипулятора в замкнутом пространстве, система «Умный светофор», взаимодействие пользователя с банкоматом, что доказывает возможность её применения для широкого круга задач.
Ключевые слова
Статья посвящена математическому моделированию процессов высокочастотной электротермии термопластов применительно к технологической системе в виде пятислойной пластины, включающей электроды, изоляторы, обрабатываемый материал, и исследованию влияния термоизоляторов на разогрев термопластов. В данной статье представлены математическая модель в виде системы нестационарной теплопроводности с учетом внутренних источников тепла с соответствующими граничными условиями и реализующее ее программное обеспечение. Представленный в статье программный комплекс позволяет изучить взаимовлияние геометрических и электрофизических параметров технологической системы высокочастотного нагрева термопластов. Опираясь на проведенные расчеты, представленные в числовом и графическом виде, автор выделил следующие зоны нагрева полимера: зоны равномерного нагрева, краевые зоны термического влияния контактируемых с полиамидом поверхностей. В данной статье приведены результаты исследования влияния различных по толщине термоизоля- торов на распределение температурного поля термопласта. Определено, что можно смещать зону максимального нагрева полимера, изменяя параметры изолирующих слоев, что позволяет повысить качество сварки полимерных деталей. По результатам исследований сделан вывод о необходимости построения технологического процесса электротермической сварки полимеров с учетом возможности смещения зоны максимального нагрева (расплава) полимера за счет изменения толщины термоизоляторов. Созданное программное обеспечение дает возможность по-новому подойти к исследованию режимов высокочастотного нагрева, решению практических задач повышения качества сварных соединений деталей из термопластов.
Ключевые слова
При рассмотрении задач о перевозках обязательно присутствует такое понятие, как прогнозирование. Исходные данные для задач управления запасами (спрос, цены, временные задержки, ограничения) подвержены заметному влиянию случайных факторов и, кроме того, могут меняться во времени на интервале планирования. Для решения реальных задач управления запасами необходимо прогнозирование перечисленных данных. В статье представлены результаты моделирования на примере работы автотранспортного предприятия. Рас- смотрены основные методы прогнозирования, которые используются в задачах о перевозках. Доказано, что эф- фективность работы подвижного состава зависит от условий эксплуатации и, в первую очередь, от условий перевозок, которые определяются обслуживаемой клиентурой и характеристикой грузопотоков. Выявлены важнейшие данные для перевозчиков – сведения об интервалах поступления заявок на перевозку и величине партии груза заявленного на перевозку. Рассмотрены методы изучения грузопотоков: транспортно-экономический баланс, нормативные показатели и прямой учет. С помощью метода прямого учета было проведено изучение двух показателей грузопотоков – интервалов поступления заявок на перевозку грузов и величин партий перевозок по городу Ангарску. В результате обработки статистической информации о величине партии груза, заявленного на перевозку, и интервалах поступления заявок определены основные характеристики распределения и законы распределения. Величина партии груза, заявленного на перевозку, подчиняется нормальному распределению. Интервалы поступления заявок на перевозку подчиняются распределению Эрланга с коэффициентом k = 2–4. В результате проведения эксперимента по разработанной модели перевозочного процесса были получены регрессионные модели ожидания автомобилей, ожидания погрузки, ожидания разгрузки и общее время ожидания для специализированного и неспециализированного парка.
Ключевые слова
Флуктуирующая асимметрия (ФА) листьев растений рассматривается как неспецифический показатель стресса, возникающего в антропогенных условиях среды. Определение ФА относится к биоиндикации, которая, наряду с традиционной методологией, может использоваться для оценки качества атмосферного воздуха урбанизированных территорий. В работе флуктуирующая асимметрия моделируется на основе измерений системы из пяти морфометрических признаков листа. По результатам измерения отдельных признаков по алгоритму нормированной разности рассчитывался интегрированный показатель флуктуирующей асимметрии (ИПФА). Исследования ИПФА проводили на листьях березы повислой в 2002 г. в 13, а в 2011–12 гг. – в 22 точках на территории селитебной зоны г. Ангарска, расположенного в междуречье р. Ангары и ее притока р. Китой. Статистическая обработка результатов измерений выполнена с использованием программы Statistica v5.5. Качество атмосферного воздуха городской среды зависит от ветровой активности, которая для г. Ангарска характеризовалась преобладанием ветров северо-западного и юго-восточного направлений. Этими потоками с территории промышленной зоны выносится основная часть загрязнений в селитебную зону города. В рамках традиционной методологии качество воздушной среды г. Ангарска соответствует нормативному загрязнению. Исследование флуктуирующей асимметрии листьев березы и сравнение отдельных морфологических признаков и ИПФА с квалиметрической шкалой показало, что качество воздушной среды селитебной зоны характеризовалось во все годы наблюдений различными степенями категории «сильное загрязнение».
Ключевые слова
Представлены постановка и решение задачи исследования нестационарного течения жидкости и теплообмена при свободной конвекции в ограниченном объеме цилиндра. Система дифференциальных уравнений переноса импульса, энергии и неразрывности движения жидкости в частных производных записана в цилиндрической системе координат и консервативной форме. Уравнения движения Навье – Стокса записаны в приближении Буссинеска. Разработан алгоритм численной реализации решения дифференциальных уравнений в частных производных при нестационарном конвективном тепломассопереносе методом конечных разностей. Получены конечноразностные аналоги дифференциальных уравнений в консервативной форме. В конечноразностные аналоги дифференциальных уравнений введен дополнительный коэффициент, позволяющий уменьшить схемную вязкость для сохранения монотонности схемы. Проанализированы условия на границах заданного пространства в каждый момент времени. Решение системы дифференциальных уравнений нестационарного конвективного тепломассопереноса в частных производных проводилось по явной схеме. Рассчитаны нестационарные поля температур в заданном объеме цилиндра. Произведен расчет функции тока и вихря скорости в узлах пространственной сетки для различных моментов времени. Представлены расчетные изолинии для функций тока и вихря скорости при разных значениях безразмерного времени. По результатам расчета проанализировано возникновение вторичных течений и циркуляции движения жидкости внутри ограниченного объема цилиндра при наличии источника тепла. По результатам расчетов определена устойчивая область с интенсивным движением жидкости при стабилизации течения. Приведено сравнение результатов численного моделирования с данными физического эксперимента для однотипного течения.
Ключевые слова
В статье проведен системный анализ человека – оператора сложной автоматизированной системы управления (АСУ). С учетом исходных условий, дефицита времени и возмущающих факторов на основе теоретико-множественных представлений выполнена декомпозиция функционирования, входных воздействий и процесса принятия решения оператором АСУ. Исследованы особенности выбора режима функционирования и формирования управляющих воздействий. Представлены модели человека-оператора и направления повышения надежности его функционирования в АСУ. Показано, что существует объективная необходимость разработки методов контроля состояния человека-оператора АСУ в реальном масштабе времени и технических средств реализации этих методов. Для математического описания состояния оператора в реальном масштабе времени применен векторно-множественный анализ с применением элементов нечеткой логики.
Ключевые слова
Аннотация. В статье представлены результаты статистического анализа хрупких разрушений металлоконструкций фронтальных погрузчиков L-1100. Установлено, что наиболее часто выходящим из строя узлом яв- ляется ковш. Максимальное количество отказов ковшей приходится на конец зимы и весну. Характер распределения доли отказов по месяцам является идентичным по каждому погрузчику. Для периода максимального количества отказов характерно увеличение суточного градиента температуры и скорости ветра в сочетании с отрицательными температурами. С целью определения степени влияния погодно-климатических факторов проведён корреляционно-регрессионный анализ. При проведении анализа выполнялось определение степени влияния на надёжность ковша погрузчика погодно-климатических факторов по отдельности и при их взаимодействии. Установлено, что относительная частота отказов увеличивается по мере роста величины суточного градиента и среднесуточной скорости ветра. Высокие коэффициенты корреляции подтверждают сильный уровень связи погодно-климатических факторов с относительной частотой отказов. Увеличение относительной частоты отказов в зависимости от величины абсолютно минимальной суточной температуры выражено не явно. Увеличение относительной частоты отказов отмечается при температурах ниже –45 °С и на диапазоне от –30 до 0 °C. Уравнения регрессии, описывающие комплексное влияние погодно-климатических факторов, хорошо поясняют вариацию величины относительной частоты отказов и обладают высокой степенью значимости. Полученные уравнения могут служить основой для обоснования метода ограничения предельно допустимой нагрузки в целях повышения ресурса рабочего оборудования фронтальных погрузчиков.
Ключевые слова
Современный этап развития электроэнергетики характеризуется переходом на новую технологическую платформу, основанную на использовании технологий интеллектуальных электрических сетей (smart grid). Эти технологии можно эффективно применять и в системах электроснабжения железных дорог переменного тока. Одним из элементов интеллектуальных электрических сетей являются накопители электроэнергии, позволяющие наиболее полно использовать энергию рекуперации и выравнивать графики электропотребления на тяговых подстанциях. В системах электроснабжения железных дорог могут применяться емкостные, инерционные и индуктивные накопители энергии. В статье представлены результаты исследований, направленных на разработку методов моделирования систем электроснабжения, оснащенных накопителями энергии. Сформулирована задача оптимального размещения этих устройств в системах тягового электроснабжения. Предложен эвристический алгоритм ее решения, основанный на имитационном моделировании в фазных координатах. Разработана методика имитационного моделирования систем тягового электроснабжения с накопителями энергии. На основе компьютерного моделирования показано, что за счет применения накопителей энергии возможно выравнивание графиков нагрузки тяговых подстанций. В расчетном примере коэффициент максимума снижается на 10 %, коэффициент неравномерности уменьшается на 24 %, а коэффициент формы – на 0,4 %. На основе совместного применения накопителей энергии и устройств FACTS возможна стабилизация уровней напряжения на токоприемниках электроподвижного состава; в расчетном примере дисперсия напряжений снижается втрое.
Ключевые слова
В настоящее время для дирекции инфраструктуры проблема регламентации взаимодействия между структурными подразделениями аппарата управления по учету и движению основных средств стала весьма актуальной. Все это предполагает внесение коррективов в действующие регламенты взаимодействия по данному вопросу в целях повышения эффективности работы с основными средствами. В статье проведена оценка процесса планирования и начисления амортизации на примере Дирекции инфраструктуры. Выявлены основные проблемы несоответствия сумм планируемой и начисленной амортизации. Разработан алгоритм процесса планирования и расчета амортизационных отчислений Дирекции, включающий: формирование бюджета; процесс расчета фактической базы и корректировку исполнения бюджета. Внесение дополнений в действующие регламенты взаимодействия аппарата управления дает ответы на вопросы кто, когда, как и в какой последовательности и на основании чего, что позволяет более четко и результативно управлять всеми процессами планирования и назначения амортизационных отчислений.
Ключевые слова
Приведена и проанализирована методика расчёта условий безотказности инициирования электровзрывных цепей на основе протекания энергетических процессов в них. Составлено уравнение энергетического баланса электровзрывной цепи. Предложена эквивалентная схема электровзрывной цепи с дополнительными источниками энергии, моделирующая реальное влияние блуждающих токов и токов утечки на электровзрыв-ную цепь. Проведён расчёт энергетических процессов в электровзрывных цепях при инициировании их от источника постоянного напряжения и от конденсаторного взрывного прибора. При этом были рассмотрены возможные случаи протекания энергетических процессов, учитывающие полярность включения сторонних источников энергии относительно основного источника энергии, инициирующего электровзрывную цепь. Разработан машинно-ориентированный алгоритм расчёта протекания энергетических процессов в электровзрывной цепи, позволяющий автоматизировать и упростить расчёт процесса инициирования с помощью ЭВМ. Проведен анализ распределения импульса тока в группах электродетонаторов при их смешанном соединении. Определено влияние полярности включения сторонних источников энергии на изменение импульса в группах электродетонаторов при их смешанном включении при питании электровзрывной цепи от источника постоянного напряжения. Графически представлено распределение импульса в группах электродетонаторов при инициировании электровзрывной цепи от конденсаторного взрывного прибора. Даны практические рекомендации по учёту влияния сторонних источников энергии на электровзрывную цепь и процесс её инициирования и определены основные направления совершенствования расчёта энергетических процессов в электровзрывных цепях на основе анализа вероятностных моделей данных цепей.
Ключевые слова
Статья посвящена обоснованию преимущества использования терморадиационного метода капсулирования изоляции перед конвективным с экономической точки зрения. В статье представлены необходимые расчёты: капитальных вложений, необходимых для создания установки по капсулированию изоляции лобовых частей обмотки якоря тягового электродвигателя (далее ТЭД) типа НБ-514Б электровозов серии «ЕРМАК»; годовой экономии денежных средств; срока окупаемости при внедрении установки по капсулированию лобовых частей обмотки якоря ТЭД типа НБ-514Б по методу дисконтирования.B предыдущих работах была экспериментально доказана выдвинутая в теоретическом плане гипотеза о том, что в случае капсулирования электроизоляционных пропиточных материалов с использованием ИК-энергоподвода вместо конвективного эффективность процесса увеличится многократно. Это научное предположение было выдвинуто не только на базе классических законов теплообмена, но и на основании принципов взаимодействия различных методов теплообмена с электроизоляционными пропиточными материалами в процессах нагрева: при запекании теплым воздухом (конвективным) высыхающий вначале верхний слой затрудняет удаление растворителя; кроме того, сравнительную замедленность конвективной технологии определяет несовпадение потока тепла и потока удаляемых паров растворителя; а ИК-энергоподвод отличается распределением энергии по слою покрытия, так как большая часть доставленной инфракрасным излучением энергии поглощается пропитанным материалом и превращается в нём в тепло. По результатам расчётов, представленных в статье, можно сделать следующий вывод: технико-экономический эффект от применения в процессе деповского ремонта терморадиационного метода капсулирования изоляции обмоток ТЭД типа НБ-514Б вместо конвективного позволит значительно снизить затраты электроэнергии на ремонт; капитальные вложения, составляющие 97,8 тысяч рублей, окупятся в течение 2,2 месяца при общей экономии денежных средств 530 тысяч рублей.
Ключевые слова
В результате проведенного анализа работы абсорбционных колонн установки 71/72 цеха 39/71 Химического завода Ангарской нефтехимической компании для очистки технологических газов от аммиака и аминов предложены мероприятия по повышению эффективности работы колонн, а также новые технологические схемы для проведения процесса абсорбции. Для совершенствования процесса получения метиламинов предлагается новая технологическая схема с десорбционной колонной, позволяющая экономить абсорбент. Альтернативным вариантом может быть технологическая схема, предусматривающая использование в качестве абсорбента конденсата водяного пара. Использование в качестве абсорбента конденсата водяного пара позволит уменьшить количество накипи, образующейся на поверхностях технологического оборудования в теплообменниках и абсорбционных колоннах. Для абсорберов произведены расчеты по определению высоты слоя насадки, которые доказывают, что существующего слоя насадки в колоннах достаточно при условии полной смоченности насадки.
Ключевые слова
Обозначена коммерческая и общественная значимость объектов региональной транспортной системы на приграничной территории. Участниками проекта могут выступать заинтересованные структуры (лица) – представители транспортного бизнеса, административной системы, частные инвесторы, а также элементы объекта. Каждый элемент наделен ресурсом, способен оказывать влияние на эффективность реализации проекта. Деятельность элементов состоит из реализации собственной задачи и достижения конкретной коллективной цели при реализации проекта. Различие организационно-правовой формы, целевых функций и задач элементов объекта создают сложность выработки их согласованных действий при реализации проекта. Для достижения компромиссного решения по определению доли ресурса, выделяемой элементом на достижение конкретной коллективной цели, предлагается использовать математическую модель, в основе которой лежит класс систем теории исследования операций Ю.Б. Гермейера и И.А. Вателя. Проект модернизации железнодорожного пункта пропуска Забайкальск – Маньчжурия региональной транспортной системы Забайкальского края направлен на сокращение технологического времени пропуска им- портного груза, минимизацию нарушений законодательства при пропуске груза через государственную границу. Основан на формировании Единого Информационного Пространства межведомственного взаимодействия федеральных органов исполнительной власти, а также иных участников доставки внешнеторговых грузов и применении штрихового кода для ускоренного информационного обмена между ними. Ожидаемый коммерческий эффект равен 372819,39 тыс. рублей в год, общественный эффект в виде налоговых поступлений в бюджеты различных уровней – 56498,49 тыс. рублей в год. Определены основные условия достижения высокого уровня коммерческого и общественного эффекта реализации проекта.
Ключевые слова
В статье рассмотрены вопросы об эффективности тепловой защиты наружных ограждающих конструкций зданий в эксплуатационных условиях. Действующие нормативные документы требуют повышения тепловой защиты наружных ограждений зданий в целях энергосбережения и обеспечения нормативного микроклимата внутри помещения. Повышение теплозащитных свойств стеновых ограждающих конструкций заключается в увеличении их сопротивления теплопередаче до нормативных значений, что достигается проектированием стен в трехслойных конструкциях с утеплителем в качестве среднего слоя. В строительной практике имеют место случаи замены проектных решений и возведения стен в однослойном варианте без утеплителя на основании недостаточной изученности долговечности и экологичности теплоизоляционных материалов. Предлагаются результаты нестационарного расчета тепловой защиты трехслойных и однослойных ограждающих конструкций (наружных стен) зданий, эксплуатируемых в климатических условиях Забайкальского края. Расчет выполнен с целью сравнения эффективности тепловой защиты наружных стен из силикатного кирпича, выполненных в однослойном и трехслойном (с утеплителем в качестве среднего слоя) вариантах, в условиях эксплуатации зданий. На основе полученных результатов сделаны выводы о неэффективности тепловой защиты однослойных кирпичных ограждающих конструкций, подтвержденные результатами натурного тепловизионного обследования наружных стен эксплуатируемого в течение года жилого дома в п. Забайкальский. Показана необходимость моделирования нестационарных тепло-влажностных процессов, протекающих в ограждающих конструкциях зданий во время эксплуатации, в предпроектных исследованиях и на стадии проектирования.
Ключевые слова
С развитием конкуренции во всех областях жизнедеятельности человека возрастает интерес к вопросам управления конкурентоспособностью предприятий. В нашей стране уже давно назрела острая необходимость развития конкуренции, совершенствования методов оценки и управления конкурентоспособностью различных объектов. Конкурентоспособность предприятия представляет собой его преимущество по отношению к другим предприятиям данной отрасли внутри страны и за ее пределами. Данная работа посвящена вопросам инновационной активности в условиях современного этапа развития экономики, характеризующегося усилением конкуренции и возрастанием влияния инновационной деятельности на темпы экономического роста. Законом Российской Федерации «Об инновационной деятельности и государственной инновационной политике в Российской Федерации» инновации трактуются как нововведения в той или иной сферах народного хозяйства, общества, использование результатов интеллектуальной (научно-технической) деятельности, направленных на совершенствование процесса деятельности или его результатов. Крупный бизнес в России относится к одним из самых незаинтересованных участников инновационных процессов. Вместе с тем, российские территории продолжают создавать инновационную инфраструктуру и собственные институты развития. В статье рассмотрены основные причины появления инноваций, вопросы методологических подходов к определению конкурентоспособности предприятия, выявлены характеристики оценки конкурентного преимущества фирмы по сравнению с другими фирмами, отражена роль инновационной деятельности в получении конкурентных преимуществ, представлены классификационные признаки инноваций, влияющих на конкурентоспособность предприятий, определены эффекты от внедрения инноваций на предприятии с точки зрения его конкурентоспособности.
Ключевые слова
Работа посвящена исследованию проблемы несоответствия требований, предъявляемых работодателем к выпускникам вуза, набору навыков, умений и личностных качеств, которыми он обладает. Выводы составлены на основании исследования запросов работодателей и выпускников вуза. Определена тенденция созревания представлений студентов об их будущей трудовой деятельности и необходимых параметрах, которыми они должны обладать. У них формируется мнение о том, что качество профессиональной деятельности зависит не только от количества его знаний в той или иной области науки, но и от уровня развития личностной сферы и творческих способностей. Однако учебная программа неспособна предоставить условия для развития таких навыков и личностных качеств. Данная проблема может быть решена за счет предоставления студентам систематических дополнительных образовательных услуг. Такая система обязана обладать динамической структурой в силу непрерывно изменяющихся требований рынка труда.
Ключевые слова
Проанализированы основные проблемы проектирования, изготовления и сборки трубопроводов морских объектов. Представлено аналитическое решение задачи влияния погрешностей изготовления (погиба, разворота, продвижения, резки) на отклонения координатных размеров труб. Найдены решения по уменьшению отклонений, возникающих под влиянием погрешностей резки и гибки. Предложены направления развития изготовления и сборки судовых трубопроводов. Представлены различные варианты для сборки труб. Проведен анализ зарубежных фирм, занимающихся разработкой аналогичных стендов. Выяснилось, что они ни в чем не превосходят российские стенды, а по некоторым возможностям даже уступают. Предполагается не только усовершенствовать работу стенда, но и использовать его для сборки труб по проектной информации и в задел. Реализация проекта по стенду для сборки труб позволит существенно сократить трудоемкость и цикл изготовления и монтажа судовых систем. Поставлены задачи исследования методов изготовления и монтажа труб, позволяющих уменьшить отклонения координатных размеров трасс трубопроводов.
Ключевые слова
Замедление темпов экономического роста в России в последние годы ставит перед российской экономической наукой проблему поиска путей дальнейшего развития в условиях быстро меняющегося мирового хозяйства. Централизация финансовых ресурсов на федеральном уровне, актуальная в начале XXI века, в настоящее время является негативным фактором, который существенно тормозит дальнейшее социально-экономическое развитие. Недооценка роли регионов в развитии страны и существующий подход к формированию программ и стратегий их развития требуют формирования новой парадигмы финансирования, которая будет отвечать требованиям глобальной экономики. В этих условиях важно переосмыслить роль и место Сибири в социально-экономическом развитии страны. Использование традиционных подходов к финансированию развития неэффективно в рыночных условиях, следовательно возникает необходимость опробовать новые финансовые технологии.