УДК 621.317.3

Обоснование выбора стабилитронов и режимов электропитания эталонных установок высокого напряжения постоянного тока Бржезицкий В.А., Вендичанский Р.В., Га­ран Я.А., Десятов О.М. – 4 – 1 –  7–13

Рассмотрены вопросы выбора стабилитронов для использования в эталонных установках высокого напряжения постоянного тока, расчета пульсаций высокого напряжения при различных режимах работы таких установок и определения методов уменьшения их амплитуды. Проанализированы вопросы обеспечения стабильного электропитания эталонной установки в зависимости от выбора характеристик источника переменного напряжения и схемы преобразования этого напряжения. Выполнены исследования режимов питания эталонной установки в диапазоне рабочих напряжений от 1 до 180 кВ. Установлено, что амплитуда и характер пульсаций напряжения могут влиять на точность масштабного преобразования высокого напряжения, а коэффициент пульсаций ∆п существенно зависит от рабочего режима эталонной установки. Полученные результаты показали, что при увеличении значения сопротивления фильтра происходит практически пропорциональное уменьшение амплитуды пульсаций. Предложены мероприятия для уменьшения амплитуды пульсаций и повышения требований к стабильности отдельных элементов эталонных установок.

Ключевые слова: эталон высокого напряжения постоянного тока, стабилитрон, пульсация напряжения, стабильность электропитания.

И 7 Табл. 1. и и 7

УДК 621.317.789

Новый способ определения симметричных составляющих трехфазного напряжения Маков Д.К. – 4 – 1 – 14–19

Статья посвящена цифровому определению трехфазных показателей качества электроэнергии – коэффициента асимметрии по обратной последовательности, отклонения и колебания напряжения основной частоты. Эти показатели характеризуются напряжением обратной (НОП) и прямой (НПП) последовательности основной частоты. Для определения НОП, после аналого-цифрового преобразования с подстраиванием частоты измерения мгновенных значений межфазного напряжения, можно воспользоваться двумя линейными операциями: выделением межфазного напряжения основной частоты и выделением измеряемой последовательности. Традиционный подход определения НОП использует именно такую последовательность выполнения операций. При этом требования к точности выделения межфазного напряжения основной частоты очень высоки. В полученных кодах межфазного напряжения доминирующей и неинформативной является НПП основной частоты. Далее по достаточно сложному алгоритму с многоразрядными вычислениями получают НОП основной частоты. Поэтому для определения НОП основной частоты предлагается после аналого-цифрового преобразования сначала ослабить доминирующую и неинформативную НПП, используя сложение со сдвигом кодов мгновенных значений межфазных напряжений. При этом упрощается алгоритм, в 20–50 раз снижаются требования к точности последующего выделения напряжения основной частоты, практически исчезают НПП основной частоты и большинства высших гармоник, НОП основной частоты увеличивается в 3 раза по сравнению с ним в межфазных напряжениях. Дальше выделяется НОП основной частоты. Предлагаемый способ определения напряжения симметричных составляющих характеризуется простотой и повышенной точностью.

Ключевые слова: показатели качества электроэнергии, коэффициент несимметрии, напряжение прямой, обратной последовательностей.

УДК 621.311.003.13

Выбор математической модели для построения “стандартов” энергопотребления производственных объектов на ос­нове многокритериального подхода Находов В.Ф., Бориченко О.В., Иванько Д.О. – 4 – 1 – 2 –28

Проанализирована необходимость усовершенствования под­ходов по контролю эффективности использования топ­лив­но-энергетических ресурсов (ТЭР), которые применяються на сегодняшний день в Украине и основываются на сис­теме нормирования удельных расходов топлива и энергии. С этой целью показана возможность применения систем оперативного управления эффективностью использования ТЭР, которые представляют собой совокупность так на­зываемых систем контроля и планирования энерго­по­треб­ления. Рассмотрены несколько методов математического моделирования объема расходов энергоресурсов, которые могут быть применены для установления “стандартов” энер­гопотребления в системах оперативного контроля эф­фективности использования топлива и энергии. Пред­ло­жен подход к выбору математической модели по ряду количест­вен­ных критериев их адекватности с учетом до­пол­­ни­тель­ных “качественных” критериев, которые позволяют при­ни­­мать во внимание другие преимущества и недостатки рас­смотренных моделей. Приведена методика определения чис­ловых значений “качественных” критериев с помощью математического аппарата нечеткой логики. С целью вы­бора метода моделирования за несколькими критериями одновременно рассмотрена воз­можность применения ме­то­дики ранжирования критериев по “важности”, а также метода анализа среды функ­цио­ни­ро­вания (DEA-анализ).

Ключевые слова: системы оперативного контроля энерго­эф­фективности, “стандарт” энергопотребления, критерии адекватности математических моделей, нечеткая логика, метод ранжирования критериев по “важности”, DEA-ана­лиз (Data Envelopment Analysis).

И 2 Табл. 7. и и 14

УДК 66.041.491

Особенности использования сланцевого газа во вращаю-щихся печах промышленности стройматериалов Щерби­-на В.Ю. – 4 – 1 –  29–34

Анализируется возможность использования сланцевого газа в действующих вращающихся печах промышленности строительных материалов. Рассматриваются вопросы по определению условий тепловой работы печей для обжига цемента при использовании природного и сланцевого газов. Для более полного моделирования применяется математическая модель, в которой, по сравнению с известными, дополнительно учитываются такие факторы, как температура отходящих газов и условия износа огнеупора футеровки в процессе работы. Сделаны выводы о возможности работы конструктивных элементов печи при использовании сланцевого газа: 1) существенно увеличивается количество топлива, что требует установки двух или даже трех горелок в печном агрегате; 2) температура газового потока в рабочем пространстве печи повышается на ~ 300 °C, что требует выбора соответствующего типа огнеупора; 3) температура корпуса печи повышается на 35–45 °С; 4) при использовании сланцевого газа количество вторичного воздуха уменьшается, поэтому его подогрев не существенно скажется на уменьшении расхода топлива. Вследствие этого возникает необходимость в переналадке холодильника, вентиляторов и воздуховодов, используемых в технологической схеме. Таким образом, непосредственное применение сланцевого газа требует замены аппаратов или узлов в конструкции машин. Другим вариантом является создание комбинированного газа с четко определенным химическим составом за счет перемешивания сланцевого и природного газов.

Ключевые слова: сланцевый газ, вращающаяся печь, температура, поток газов, теплообмен, математическая модель.

УДК 519.766.4

Адаптивное кратковременное прогнозирование выбранных финансовых процессов Бидюк П.И., Коновалюк М.М., Кузнецова Н.В., Пудло И.В. – 4 – 1 – 35–41

Предложена компьютерная система для адаптивного моделирования и прогнозирования финансово-экономических процессов, построенная с использованием принципов системного анализа. При этом учитывалась иерархическая структура процесса принятия решений при оценивании прогнозов, а также использовались методы описания неопределенностей структурного, параметрического и статистического характера. Использование взаимодополняющих методов оценивания структуры и параметров математических моделей, а также оптимального оценивания состояний динамических систем позволяет учитывать некоторые типы структурных и статистических неопределенностей. Методы вероятностного моделирования дают возможность учитывать неопределенности вероятностного типа. Рассмотрена задача краткосрочного прогнозирования цены на золото с помощью множества построенных регрессионных моделей и фильтра Калмана. Лучшие оценки прогнозов получены с помощью оптимального фильтра и авторегрессионных моделей с трендами. Построены модели для условной дисперсии, обеспечивающие приемлемые по качеству оценки прогнозов дисперсии (волатильности), которые можно использовать для построения правил принятия решений при выполнении торговых операций на бирже.

Ключевые слова: адаптивное прогнозирование, системный подход, нелинейные нестационарные процессы, оценивание структуры и параметров модели, комплексный критерий.

И 1 Табл. 3. и и 7

УДК 669.184

Влияние параметров оборудования конвертера на себе­стоимость стали Богушевский В.С., Сухенко В.Ю., Кадигроб С.В., Шульга А.А. – 4 – 1 – 42–46

Исследованы влияние технологических и человеческих факторов, усовершенствование процесса и организация производства на себестоимость стали. К технологическим факторам относятся основность шлака, стойкость футеровки, интенсивность подачи кислорода, изменение содержания азота в металле, чистота дутья, условия шлакообразования. Получена статистическая зависимость между стойкостью футеровки и основностью шлака. Установлено, что самыми важными факторами, которые влияют на стойкость футеровки, являются температура ванны, химический состав шлака, длительность продувки и простой оборудования. Получена статистическая зависимость влияния среднего количества повалок конвертера за плавку на стойкость футеровки. В результате исследования установлено, что автоматизированная система управления технологическим процессом позволяет реализовать основные резервы снижения себестоимости конвертерной стали, что связанны с повышением части лома в металошихте, стойкостью футеровки агрегата и выходом годного, уменьшением расхода материалов, совершенствованием технологического процесса и организации производства, что позволяет сократить длительность продувки и плавки в целом. Приведены показатели получения с первой повалки основных параметров плавки – содержания углерода и температуры ванны, а также одновременного достижения этих параметров.

Ключевые слова: конвертер, параметры плавки, себестоимость стали, АСУ ТП.

УДК 669.715 ¢721¢782¢74–143/–126.4::669.017.16

Естественное старение литейного сплава AlMg5Si2Mn Бойко В.В., Прач О.Л., Трудоношин О.И., Михаленков К.В. – 4 – 1 – 47–53

Представлены литая структура и структура после гомогенизации отливок из сплава AlMg5Si2Mn, полученных литьем в кокиль и с помощью литья под высоким давлением. Образцы были исследованы методами дифференциальной сканирующей калориметрии, трансмиссионной электронной микроскопии, энергодисперсионного рентгеновского анализа и определения микротвердости. Внутри зерен a-Al в обоих сплавах были обнаружены изогнутые пластинчатые выделения. Исследование этих выделений выявило ряд особенностей, а именно: 1) их состав очень близок к стехиометрическому составу Mg2Si; 2) включение распределяются вдоль дислокаций; 3) плотность включений значитель­но выше для отливок, отлитых под высоким давлением, так как в них матрица a-Al содержит больше дислокаций, чем в отливках, полученных литьем в постоянную форму; 4) включения случайным образом распределены в середине зерен a-A, между ламелями Mg2Si включений не наблюдалось; 5) гомогенизация сплава приводит к полному растворению включений, и при искусственном старении формируются новые игольчатые выделения.

Ключевые слова: алюминиевые литейные сплавы, упрочняющие включения, распределение элементов, дисперсионное упрочнение.

И 5 Табл. 3. и и 10

УДК 621.923.6:621.318.4:621.002.1

Мгновенные контактные температуры при тонком алмазном шлифовании деталей из композитных материалов на основе отходов инструментальных сталей / Гавриш А.П., Роик Т.А., Киричок П.А., Вицюк Ю.Ю. // Наукові вісті НТУУ “КПІ”. – 2014. – № 1. – С. 54–57.

Приведены результаты экспериментальных исследований мгновенных контактных температур, возникающих на вершине режущей кромки алмазного зерна при тонком алмазном шлифовании деталей трения из новых композиционных материалов на основе утилизированных и восстановленных шлифовальных отходов инструментальных сталей 86Х6НФТ, 5Х3В3МФС и 7ХГ2ВМФ. Исследовано влияние структуры алмазного круга и режимов резания на уровень температур. Показано, что тип алмазных зерен, структура инструмента, зернистость и материал связи алмазного круга существенно влияют на температурное поле при тонком шлифовании поверхностей деталей. Доказано, что для формирования высоких параметров качества рабочих поверхностей деталей из новых композитов необходимо применять алмазные шлифовальные круги на базе синтетических алмазов зернистостью 14–20 мкм на эластичной связке. Экспериментально показано, что уменьшение в 2–2,5 раза зернистости алмазного круга обусловливает существенное снижение уровня контактных температур. Установлено, что минимизировать температурное поле в режущей зоне при тонком алмазном шлифовании новых композитных сплавов на основе шлифовальных отходов инструментального производства возможно применением мелкозернистых алмазных инструментов.

Ключевые слова: композиционные сплавы, мгновенные контактные температуры, алмазные инструменты, режимы шлифования.

Табл. 4. Библиогр.: 11 назв.

УДК 621.791.763

Определение механических свойств сварных соединений, выполненных точечной контактной сваркой с применением внешних электромагнитных воздействий / Кочубей В.В., Рыжов Р.Н., Сидоренко П.Ю. // Наукові вісті НТУУ “КПІ”. – 2014. – № 1. – С. 58–63.

В работе определяются механические свойства соединений, полученных точечной контактной сваркой с применением внешних электромагнитных воздействий (ЭМВ). Приведены результаты исследований влияния внешних ЭМВ на механические свойства сварных соединений из конструкционных и нержавеющих сталей, а также соединений из разнородных материалов при точечной контактной сварке. Проведен анализ и предложены типы образцов, которые целесообразно использовать при статических испытаниях точечных соединений для минимизации искажения экспериментальных данных. Приведены результаты испытаний на срез и на отрыв образцов различной толщины из конструкционной стали Ст3, нержавеющей стали 12Х18Н10 и разнородных соединений из указанных материалов. Определены тенденции изменения механических свойств соединений из конструкционных и нержавеющих сталей, а также соединений из разнородных материалов различной толщины при различных значениях индукций управляющего магнитного поля. На основе анализа данных статических испытаний определен диапазон значений величины магнитной индукции, при которых воздействие на механические свойства указанных сварных соединений является максимальным. Применение внешних ЭМВ при точечной контактной сварке с оптимальным значением индукции магнитного поля конструкционных и нержавеющих сталей и соединений из разнородных материалов различной толщины позволяет увеличить разрушающее усилие на срез до 10 %, а разрушающее усилие на отрыв – до 50 %.

Ключевые слова: точечная контактная сварка, внешние электромагнитные воздействия, статические испытания, механические свойства соединений.

Ил. 5. Табл. 1. Библиогр.: 6 назв.

УДК 621.6.078

Особенности течений во внутренних каналах шестеренных насосов с внешним эвольвентным зацеплением Стричек  Я., Костюк Д.В., Яхно О.М. – 4 – 1 – 64–7

Представлены результаты исследования шестеренного насоса с внешним зацеплением шестерен с эвольвентным профилем зуба, целью которого являлось получение картины потоков в камерах всасывания и нагнетания, а также в области зацепления шестерен, и изучение влияния на них рабочих параметров насоса. Картины течения были получены путем визуализации потока жидкости с применением высокоскоростной видеосъемки процесса работы насоса с крышкой, выполненной из прозрачного материала. В результате анализа видеосъемки было обнаружено появление каверн в жидкости, заключенной в отсеченной полости. Рассмотрен процесс появления кавитационного пузырька, его роста и схлопывания. Приведены расчетные зависимости, связывающие размеры кавитационных пузырьков и давление в окружающей жидкости. Определены изменение размеров отсеченной полости для данного насоса и характер изменения давления в ней. С использованием π-теоремы получены зависимости в безразмерном виде, проведен критериальный анализ полученных результатов, который показал зависимость давления в отсеченной полости от ряда комплексов, например от центробежного числа Рейнольдса. Выявлено, что в отсеченной полости возникают компрессия жидкости и кавитация, интенсивность которых зависит от условий работы насоса.

Ключевые слова: шестеренный насос, визуализация потока, отсеченная полость, кавитация.

И 8 Табл. 1. и и 7

УДК 535.51; 537.5

Поляризационные характеристики электролюминесценции, сопровождающей электрический пробой p–n-структур на карбиде кремния Генкин А.М., Генкина В.К.,  Гермаш Л.П.   – 4 – 1 – 71–78

Впервые получена спектральная зависимость степени линейной поляризации электролюминесценции, сопровождающей электрический пробой сплавных p–n-структур, изготовленных на основе политипов SiC–4Н, 6Н, 15R, а также кубического карбида кремния, в диапазоне 1,4–3,8 еВ. Структуры размещали на гранях кристаллов, параллельных и перпендикулярных кристаллографической оси С. Излучение выводили со стороны тонкой р-области перпендикулярно, а также под острым углом к рабочей грани кристалла. Выявлены компоненты излучения, линейно поляризованные в плоскости, параллельной и перпендикулярной кристаллографической оси С (Е||С, Е^С), а также параллельной вектору F напряженности электрического поля в p–n-переходе (Е||F). Спектральное положение и интенсивность компонент, связанных с направлением оси С, имеют существенные отличия в разных политипах. Общей чертой для всех политипов является наличие поляризации (со степенью 0,3–0,4) в плоскости Е||С в области фундаментального поглощения и прилегающей области. Соответствие поляризационных характеристик излучения данным по оптическому поглощению имеет место лишь в отдельных случаях. Поляризация Е||F достигает степени 0,5 и имеет тенденцию к возрастанию в сторону увеличения энергии фотона.

Ключевые слова: карбид кремния, электрический пробой, пробойная электролюминесценция, линейная поляризация.

УДК 528.7:629.78

Теория формирования поля освещенности на внутренней поверхности интегрирующей сферы фотометров для измерения светового потока светодиодов Михеенко Л.А., Кова­ленко А.В. – 4 – 1 – 79–84

Предложены упрощенные математические модели формирования поля освещенности на внутренней поверхности шарового фотометра для трех общепринятых схем конструктивного размещения светодиода. Модели основаны на сочетании метода последовательных отражений с интегрированием освещенностей элементарных колец вокруг сегмента, осесимметрично освещенного светодиодом. Каждая модель учитывает основные конструктивные параметры фотометра, которые влияют на уровень освещенности, коэффициент отражения внутреннего покрытия, а также направленность пространственной индикатрисы излучения светодиода. Сравнительный анализ расчетов схем с типичными параметрами показывает высокую информативность результатов. Показано, что при значении коэффициента отражения более 0,98, а также диаметра сферы менее 0,6 м значительно увеличивается влияние нестабильности этих параметров на общую погрешность фотометра. При сужении индикатрисы светодиода суммарная освещенность уменьшается при размещении его на стенке сферы и растет при размещении в центре. Результаты расчетов можно использовать для выбора оптимальной схемы фотометра при заданных параметрах СД и подбора оптимальных значений параметров его конструкции.

Ключевые слова: метрология, оптическая радиометрия, фотометрия, измерения потока светодиодов.

УДК 615.47

Биоуправляемая система магнитофонотерапии на основе оценки физиологических показателей человека Рудик В.Ю., Терещенко Н.Ф., Тымчик Г.С. – 4 – 1 – 85–92

На современном этапе развития медицинского приборостроения актуальное значение приобретает разработка аппаратов магнитотерапии с обратной связью, которые автоматически корректируют параметры лечебного воздействия соответственно физиологическим параметрам пациентов во время сеанса магнитотерапии. В работе исследуется влияние магнитного поля на изменение физиологических показателей человека для разработки системы магнитофонотерапии с алгоритмом контроля параметров влияния магнитного поля и ультразвука на биологическую ткань. Проанализированы современные клинические исследования изменения физиологических показателей человека при магнитотерапии. Проведены экспериментальные исследования изменения пульса, насыщения гемоглобина кислородом (сатурации), артериального давления, температуры до, во время и по окончании сеанса магнитотерапии верхних конечностей. Рассмотрены адаптивные возможности формирования адекватных воздействий системы магнитофонотерапии на основе анализа контролируемых физиологических показателей пациента и регулирования параметров магнитного поля. Предложены принципы построения автоматизированного многофункционального аппарата маг­нитофонотерапии с алгоритмом контроля влияния магнитного поля и ультразвука на биологическую ткань.

Ключевые слова: магнитное поле, магнитотерапия, аппарат магнитофонотерапии.

И 4 Табл. 1. и и 21

УДК 535(075)

Метод определения аметропии  и длины фокусной области глаза человека / Чиж И.Г., Голембовський А.А. // Наукові  вісті НТУУ “КПІ”. – 2014. – № 1. – С. 93–98.

Обоснована потребность осуществления измерений величины объема псевдоаккомодации (или длины фокусной области оптической системы глаза) при имплантации в глаз обычного искусственного или аккомодирующего хрус­талика. Указано на необходимость определения влияния аберраций элементов системы измерителя и диаметра зрачка глаза на погрешность измерений величины аметропии глаза и объема псевдоаккомодации методом, который был предложен авторами. Использованный в работе метод исследования – компьютерное моделирование оптической системы измерителя и аметропического глаза с диффузно-рассеивающей сетчаткой. При моделировании оптической системы измерителя использовались параксиальные анаберрационные или реальные аберрационные компоненты. Результаты моделирования подтвердили несущественное влияние аберраций реальных компонентов измерителя на погрешности измерений имеющейся в глазу аметропии. Длина фокусной области рассчитывалась с использованием RMS спот-диаграмм изображения светового микропятна на сетчатке, сформированного оптической системой глаза в обратном ходе лучей. Доказано незначительное влияние обратного хода лучей на погрешность измерений аметропии глаза и определения объема псевдоаккомодации. Показана зависимость объема псевдоаккомодации от диаметра зрачка глаза, утратившего функцию аккомодации.

Ключевые слова: фокусная область глаза, объем псевдоаккомодации.

Ил. 5. Табл. 2. Библиогр.: 8 назв.

УДК 615-65

Многокритериальная оптимизация процесса дубления модифицированным методом Хука Дживса Брановицкая С.В., Бондаренко С.Г., Данилкович А.Г., Сангинова О.В., Червин­ский В.А. 4   1                99 105

Решена задача многокритериальной условной оптимизации хромового дубления кожевенного полуфабриката с использованием модифицированного метода Хука Дживса. Критерий оптимальности сформулирован в виде обобщенной аддитивной целевой функции. Локальные критерии целевой функции нормируются и приведены к безразмерному виду. Весовые коэффициенты получены на основе экспертных оценок. Алгоритм модифицированного метода Хука Дживса положен в основу программного модуля, который реализован с помощью объектно-ориентированного языка программирования Visual Basic for Application. В программном модуле предусмотрена возможность работы с яв­ными и неявными ограничениями. Разработанный программный модуль использован для поиска оптимальных значений обобщенной целевой функции. Для малоотходной технологии дубления кожевенного полуфабриката с использованием сухого хромового дубителя получено ее математическое описание и определены ограничения на технологические параметры процесса. Предложенный метод может быть использован для оптимизации аналогичных технологических процессов.

Ключевые слова: оптимизация, критерий оптимальности, алгоритм, кожевенный полуфабрикат, дубление.

И 2 Табл. 2. и и 12

УДК 546.18+54.183

Сорбция фосфатов оксигидратами железа (ІІІ) разной модификации Лесничая Т.В., Териковская Т.Е., Зыкова О.П., Ходаковская Т.А., Вислогузова Н.М., Кириллов С.А. 4   1

Методами осаждения синтезированы FeOOH  (аморфный оксигидрат железа), a-FeOOH (гетит) и g-FeOOH (лепидокрокит). Физико-химические параметры синтезированных соединений были охарактеризованы с использовани­-ем рентгеновских исследований, порометрии, рН-метрии. С помощью рентгенограмм установлено, что a-FeOOH и g-FeOOH имеют кристаллическую структуру, тогда как FeOOH    аморфен. Изучена сорбционная активность оксигидратов железа различной модификации по отношению к фосфат-ионам. Синтезированные оксигидраты железа обладают мезопористой структурой с преобладающими раз­мерами пор 2 нм для FeOOH  (аморфного), g-FeOOH и  16 нм для a-FeOOH. рН-метрические исследования по­казали, что  (аморфный) является амфолитом с максимальной обменной емкостью 3 ммоль/г в кислой и 3,5 ммоль/г щелочной средах. Сравнительная оценка сорбционной способности оксигидратов железа разной мо­дификации по отношению к фосфат-ионам выявила, что наилучшие показатели имеет FeOOH  (аморфный), сорбционная емкость которого достигает 237,5 мг/г в кислой и 104,5 мг/г в щелочной средах.

Ключевые слова: сорбция, фосфаты, осаждение, оксигидрат железа (III).

И 5 Табл. 1. и и 10