Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Нові рішення у сучасних технологіях

РОЗРОБКА ДОСЛІДНОГО СТЕНДУ ДЛЯ АВТОМАТИЧНОГО ВИЗНАЧЕННЯ ШВИДКОСТІ РУХУ, ВИТРАТИ ТА ТЕМПЕРАТУРИ ДИМОВОГО ПОТОКУ

Андрій Довгополов — 2024-10-08

На сьогодні створення нових або вдосконалення існуючих систем димового маскування автомобільного транспорту є актуальною інженерною задачею, що може забезпечуватися використанням димових шашок різного хімічного складу. Натурне випробування ефективності димових шашок різного складу є вартісною процедурою, що передбачає використання великої кількості шашок для накопичення статистки. Однак у сучасних умовах визначення параметрів розповсюдження димового потоку в залежності від атмосферних умов та складу шашки, може бути виконано методами чисельного чи імітаційного моделювання, для використання яких є достатнім вимірювання обмеженої вибірки зразків на експериментальному стенді для визначення необхідних параметрів димового потоку, з метою використання цих результатів при внесені граничних умов моделі. Проведені дослідження, пов’язані із розробкою дослідного стенду для визначення швидкості руху, витрати та температури димового потоку. Описані основні етапи створення дослідного стенду та наведені результати проведених вимірювань, отримані значення швидкості димового потоку та його температури. У ході пошукового експерименту було визначено неможливість використання диференційного манометра з трубкою Піто для вимірювання параметрів диму, що привело до необхідності створення програмно-апаратного комплексу, що забезпечив можливість вимірювання швидкості, температури та витрати димового потоку з дискретністю одна секунда впродовж усього часу горіння димової шашки. При створенні апаратної частини експериментального стенду були використані схемотехнічні рішення, що дозволили синхронізувати результати вимірювання з давачів температури та частоти обертання. Таким чином, для вирішення задач дослідження було використано методику ДСТУ 8725:2017. Отримання даних було забезпечено поєднанням методу штучної термопари та частотний метод вимірювання обертання крильчатки. Запропоноване технологічне рішення дозволило отримати початкові дані про значення швидкості руху, витрати та температуру димового потоку під впливом чадного нагару.

ФАЗОІМПУЛЬСНИЙ ФЕРРОЗОНД ДЛЯ ВИМІРЮВАННЯ МАГНІТНОГО ПОЛЯ

Вадим Крикун — 2024-10-08

Розглянуто перспективний напрямок розвитку вимірювальних приладів, заснованих на фазоімпульсному принципі. Представлені результати досліджень однострижневого ферозонда, що функціонує на основі фазоімпульсного принципу вимірювання магнітного поля. Основною метою було проведення математичних досліджень для оптимізації параметрів ферозонда та визначення його робочих характеристик в умовах різних магнітних полів. Застосовані математичні моделі дозволили глибоко проаналізувати процеси, які відбуваються всередині ферозонда під час вимірювань, забезпечуючи комплексний підхід до вивчення його роботи. Окрему увагу приділено впливу зовнішніх чинників, таких як температурні коливання, наявність сторонніх магнітних полів і інших завад, на точність вимірювань. Це дозволило виявити умови, за яких точність і стабільність роботи ферозонда залишаються на високому рівні. Експериментальні дослідження підтвердили ефективність фазоімпульсного принципу вимірювання, виявивши високу чутливість і швидкодію однострижневого ферозонда. Ці характеристики роблять його перспективним для застосування в різних наукових та технічних галузях, де необхідні точні вимірювання магнітного поля. Детально описані конструктивні особливості ферозонда, методологія проведення експериментальних досліджень, а також алгоритми обробки отриманих даних. Отримані результати відкривають нові можливості для подальшого розвитку високоточних вимірювальних приладів на основі фазоімпульсного підходу, що можуть використовуватися в широкому спектрі задач сучасної науки і техніки. Було виконано порівняння отриманих результатів з іншими методиками вимірювань, що дозволило визначити переваги та недоліки фазоімпульсного принципу. Виявлені перспективи для подальшого вдосконалення конструкції ферозондів з метою підвищення їх точності, надійності та зменшення впливу зовнішніх факторів.

ЕНЕРГЕТИЧНИЙ ТА ОПЕРАЦІЙНИЙ АНАЛІЗ СИСТЕМ БЕЗПЕРЕРВНОГО СПОСТЕРЕЖЕННЯ НА ОСНОВІ БАГАТОРОТОРНИХ БПЛА

Андрій Лось — 2024-10-08

Дрони застосовуються у багатьох сферах, зокрема для систем безперервного спостереження та моніторингу. Вони можуть бути використані у випадках, коли час розгортання такої системи спостереження має бути максимально швидким та зазвичай коли централізована електрична мережа недоступна: гасіння пожеж та ліквідація надзвичайних ситуацій, цілодобове спостереження за прикордонною зоною, моніторинг заходів під відкритим небом. Вони також можуть бути використані як стаціонарні відеокамери, носій засобів радіоелектронної розвідки, розвідки погодних умов у районах аеропортів, моніторингу посівів, тощо. Оптимальне рішення для спостереження за великими територіями, такими як об’єкти критичної інфраструктури (АЕС, греблі), так і військових об’єктів (польові бази, склади боєприпасів), є застосування груп дронів, коли один дрон буде спостерігати за своїм сектором. Розробка таких систем та аналіз умов безперервного спостереження з урахуванням обмежень батарей дронів потребує глибоких досліджень енергоспоживання дронів у різних режимах роботи. У статті запропоновано комплексне дослідження режимів роботи системи безперервного спостереження на основі дронів з електроприводом та оптимізація її параметрів. У ході дослідження було проведено комплексний аналіз енергетичних потреб дронів і знайдено умови для постійного спостереження. На основі параметрів дрона DJI Mavic 2 Enterprise та з використанням регресійного аналізу введено оптимальний профіль польоту, для якого розраховано максимально досяжну відстань до точки спостереження для «ідеального» випадку. Було досліджено випадок збільшення кількості дронів для збільшення досяжної відстані до точки спостереження та знайдено оптимальну кількість дронів для кожної відстані. Було проведено серію експериментів з польотами дронів, щоб оновити та покращити прогноз споживання енергії дроном під час польоту. Нарешті було зроблено висновок, що зовнішні параметри, такі як швидкість і напрямок вітру, можуть значно зменшити досяжну відстань до точки спостереження

РОЗРОБКА ШТУЧНОЇ НЕЙРОННОЇ МЕРЕЖІ З МОЖЛИВІСТЮ ДОНАВЧАННЯ, ЗБЕРІГАННЯ Й ВІДНОВЛЕННЯ ЗІ СВОЄЇ ПАМ’ЯТІ МНОЖИН АСОЦІАТИВНИХ ЗОБРАЖЕНЬ

Олександр Заковоротний — 2024-10-08

Створено нову багатонаправлену штучну нейронну мережу, яка може використовуватися у автоматизованих системах керування для управління складними технічними об'єктами. Описано структуру та принципи функціонування розробленої штучної нейронної мережі. Архітектура мережі заснована на перебудові багатонаправленої нейромережевої пам’яті через інтеграцію в його структуру N модулів, заснованих на дискретних нейронних мережах адаптивної резонансної теорії та проміжного шару нейронів, в якому елементи зв'язані парами двонаправлених зважених зв'язків, що містить відповіді елементи розпізнавальних шарів N одноакових модулів, які функціонують паралельно, причому кожний модуль є дискретною нейронною мережею АРТ-1У. Кожен модуль складається з шарів інтерфейсних елементів, нейронні структури яких пов'язані з відповідними сенсорними елементами через бінарні двонаправлені зв'язки, організовані у пари. Модулі також мають розпізнавальні шари елементів, нейрони яких встановлюють зв'язок з відповідними їм інтерфейсними шарами через пари двонаправлених зважених зв'язків з безперервними ваговими коефіцієнтами. У складі модулів також присутні вирішуючі нейрони, які зв'язані гальмуючими й збудливими зв'язками з усіма елементами інтерфейсних, розпізнавальних та сенсорних шарів. Крім того, є керуючі нейрони, які також зв'язані гальмуючими й збудливими зв'язками з усіма елементами шарів (сенсорних, інтерфейсних й розпізнавальних) та додатково, вони зв'язані з керуючими нейронами, які мають зв'язки зі всіма нейронами в проміжному шарі елементів нейронної мережі.. Підтверджено, що додаванням перерахованих вище елементів в структуру нової штучної нейронної мережі досягається можливість роботи пристрою багатонаправленої нейромережевої пам’яті з асоціативними зображеннями та можливістю донавчання в процесі функціонування. Проведено порівняльний аналіз з існуючою мережею для розпізнавання образів. Зазначені переваги та недоліки багатонаправленої нейромережевої пам’яті. Визначені удосконалені алгоритми розпізнавання й класифікації образів, завдяки яким багатонаправлена нейромережева пам’ять здатна донавчатися під час своєї роботи, а також зберігати та відтворювати множини асоціативних зображень зі своєї пам’яті.

МОДИФІКАЦІЯ ФРИКЦІЙНИХ ПОВЕРХОНЬ ПІДШИПНИКІВ ШЛЯХОМ ДОДАВАННЯ КОМПОЗИЦІЙ НАНОЧАСТИНОК ДО МАСТИЛ

Олена Любченко — 2024-10-08

Надані результати дослідження впливу присадок до мастил на зміну структури поверхні тертя і, як наслідок, трибологічних характеристик пари тертя «сталь - сталь». Експерименти проводилися з використанням стандартної схеми «диск-диск» на машині тертя при двократних циклах ступінчастого навантаження. Матеріалом дисків була підшипникова сталь ШХ-15 твердістю 61-63 HRC. Зміни структури поверхні контролювали за допомогою бінокулярного мікроскопа. Детальне дослідження поверхонь тертя проводилося за допомогою растрового електронного мікроскопа. Також вимірювалася мікротвердість поверхонь тертя до та після навантаження. Кількісні зміни поверхневого рельєфу визначалися за допомогою профілометра. Вивчення поверхні тертя, виконане за допомогою рентгенівського флуоресцентного аналізу, дозволило виявити зміни у складі поверхневого шару, яка може бути пояснена утворенням поверхневої сервовітної плівки, до складу якої входять елементи з добавки до мастила (кремній, магній, марганець, алюміній, сірка). Збільшення мікротвердості поверхні тертя при роботі з добавкою з 4.1 ГПа до 6,6 ГПа, що позитивно позначається на трибологічних характеристиках, також пояснюється утворенням сервовітної плівки, яка дозволяє суттєво покращити умови тертя, а також зменшити пошкодження та зношування поверхонь. За допомогою растрової електронної мікроскопії було виявлено поверхневу хвилястість, орієнтовану під великими кутами (близькими до нормалі) до напрямку деформації при терті. Було припущено, що причиною формування такого поверхневого рельєфу є мікропластична деформація під дією зсуву напруги, що виникає в поверхневих шарах пари тертя. Зміни структури, які виявляються при терті з використанням добавки до мастила, підтверджують припущення про утворення керамічної (сервовітної) плівки, яка має значно більший запас пластичності порівняно з поверхнею з оксидною плівкою, яка зазвичай присутня на поверхні при терті з мастилом без присадки.

ВІДХОДИ ВИРОБНИЦТВА ЦУКРУ ТА ЇХ РАЦІОНАЛЬНЕ ВИКОРИСТАННЯ

Анастасія Безпала — 2024-10-08

У процесі переробляння сільськогосподарських культур утворюється велика кількість відходів. Більшість з них можна використати як джерела енергії, добрива, складові кормів, сировину для харчових, фармацевтичних та інших виробництв тощо. Таким чином одним з найбільш перспективних напрямів розвитку агропереробного сектору України є впровадження технологій перетворення відходів на продукти з високою доданою вартістю. Одержання цукру з цукрових буряків супроводжується утворенням великої кількості різноманітних лігноцелюлозних відходів, утилізація яких становить велику екологічну проблему. Для формулювання подальших шляхів впровадження ресурсоощадних технологій виробництва бурякового цукру детально вивчено перспективні методи використання його відходів. В статті наведені методи валоризації цукрового виробництва за рахунок використання меляси, бурякового бадилля та жому. Розвиток агропромислового комплексу України буде пов'язаний з біопереробкою різноманітних відходів, біотехнологічні методи сьогодні є потужним способом підвищення рентабельності багатьох харчових виробництв, у тому числі цукрового. Окремою важливою проблемою зменшення навантаження на навколишнє середовище є розроблення технологій використання поновлювальних джерел енергії, в статті показано перспективність використання відходів виробництва цукру як джерел чистих, ефективних технологій одержання енергії, цінних хімічних речовин, у тому числі біопалива. Продемонстрована можливість одержанням на базі цукрових відходів етилового спирту, харчових кислот, ферментів, білку, пекарських дріжджів, пектину, харчових добавок, біодобрив, цінних кормових компонентів тощо. Висвітили деякі нещодавні дослідження щодо очищення водойм за рахунок гідрогелей та фотокаталізаторів, а також біопластику на базі бурякового жому. Всі ці технології базуються на здатності відходів виробництва цукру досить легко зброджуватися з утворенням великого різноманіття кінцевих та побічних продуктів, більшість з яких є корисними в різних видах діяльності людства. Більш детального вивчення потребує економічна оцінка доцільності впровадження цих технологій з оглядом на українські реалії.