Том 19, № 1 (2018)

На протяжении всей истории освоения людьми космического пространства, ведутся работы по снижению стоимости вывода грузов в космос. Одним из технически реализуемых решений для достижения этой цели является использование малоразмерных многоразовых аэрокосмических аппаратов. Для обеспечения тепловой защиты конструкции многоразовых аэрокосмических аппаратов применяются современные термостойкие композитные покрытия. В данной работе представлена оценка возможности выполнения кромки крыла из термостойкой пористой керамики на основе волокон Al2O3. В связи с пористой структурой подобной теплозащиты, показана необходимость принимать во внимание влияние внешнего давления воздуха на теплопроводность материала. Предложена расчетная математическая модель, позволяющая учитывать зависимость теплопроводности пористого теплозащитного материала передней кромки крыла аэрокосмического аппарата от температуры и давления, при его спуске в атмосфере. На основе анализа поля температур внутри кромки крыла определена минимальная толщина теплозащитного покрытия исходя из максимально допустимой рабочей температуры силовой конструкции. Показано, что термостойкая пористая керамика на основе волокон Al2O3 способна обеспечить необходимую тепловую защиту силовой конструкции, температура которой не превышала 250 °С на всей траектории полета.

В статье рассмотрены условия надежного закрепления заготовок в приспособлениях, которые являются одним из основных элементов технологической системы. Для расчета погрешности закрепления заготовок в приспособлениях в настоящее время используются эмпирические зависимости, имеющие нелинейный характер. Значения входящих в них коэффициентов приводятся только для заготовок из стали и чугуна. В статье разработана методика расчета погрешности закрепления заготовок при установке на опоры приспособления со сферической головкой, позволяющие достигнуть наибольшей точности базирования. Данная методика предоставляет возможность выполнять расчет указанной погрешности практически для различных условий закрепления заготовок. Получены математические зависимости для расчета погрешности закрепления при обработке заготовок из любых современных машиностроительных материалов. Сравнительный анализ полученных зависимостей для типовых условий силового контакта опорных элементов с заготовкой показал, что погрешность закрепления, рассчитанная по полученным зависимостям с учетом сил трения в области контакта опор приспособления с поверхностью заготовки для заготовок из стали практически совпадает с погрешностью, определенной по приводимым в справочной литературе формулам. Показано, что с уменьшением сил закрепления упругие перемещения в стыке незначительны, и расчет погрешности закрепления можно проводить по упрощенной зависимости.

В последнее время в практике гидротехнического строительства применяются водосбросы с продольно-циркуляционным течением. Отмеченные свойства продольно-циркуляционных течений служат уникальным примером совместимости типа течения с технологическим назначением водосбросного сооружения. Гидравлические характеристики течения (пропускная способность, распределение скорости, распределение давления, прогноз кавитации и др.) определяются на основе использования методов расчета, разработанных в упомянутых исследованиях, а именно: для продольно-осевого течения используются известные стандартные методы расчета; продольно-циркуляционного течения, взаимодействующие с твердыми границами водосброса; продольно-циркуляционного течения, в виде закрученной струи в водной среде или в воздухе; течение, возникающее при взаимодействии однонаправленных продольно-циркуляционных потоков; течение, возникающее в результате взаимодействия противоположно закрученных коаксиальных потоков. В данной работе авторы рассматривают продольно-циркуляционное течение вязкой несжимаемой жидкости в закрытом канале и в струе с использованием вурфа скоростей, связывающего между собой три компоненты скорости U , V и W . Вурф позволяет не только проследить принадлежность некоторого параметра тому или иному процессу, характер его изменения, но и определить «полноту» ряда показателей, относящихся к нему.

Работа посвящена численному методу для решения задачи оптимального управления. Основным подходом к численному решению задачи оптимального управления является редукция задачи оптимального управления к задаче нелинейного программирования и ее решение классическими градиентными методами оптимизации. Для данной цели задачу оптимального управления, как задачу поиска функции времени, заменяют поиском значений управления в дискретные моменты времени. Увеличение количества точек дискретизации, увеличивает точность аппроксимации функции, но и увеличивает размерность пространства поиска в задаче нелинейного программирования. В сложных задачах нелинейного программирования при неизвестной топологии целевой функции утверждение, что использование классических градиентных методов обеспечивает нахождение решения, - не оправдано. Часто задача оптимального управления в результате дискретизации и других особенностей преобразуется в задачу нелинейного программирования с не унимодальной целевой функцией, для которой не применимы градиентные методы. В работе предложено решать задачу оптимального управления эволюционными алгоритмами, которые не используют вычисление градиента и способны находить решение задач с не унимодальной целевой функцией. В работе представлен современный эволюционный алгоритм «серого волка». Рассмотрена прикладная задача оптимального разворота самолета. В задаче математическая модель объекта управления описана системой из семи обыкновенных дифференциальных уравнений и заданы ограничения на величину и скорость изменения управления. Экспериментально показано, что эволюционный алгоритм «серого волка» успешно решает данную задачу оптимального управления.

Актуальность работы объясняется возможностью вовлечения в отработку запасов, представленных бедными рудами, чему препятствует недостаточная изученность процесса выщелачивания. Подготовка руд производится без учета всех свойств полезного ископаемого и режима движения растворов, что удорожает горные работы, увеличивает потери полезных компонентов и ухудшает технико-экономические показатели. Целью работы является систематизация теория и практики использования технологий с выщелачиванием с оптимизацией по критерию полноты использования недр, накопленные в ураново-добывающей отрасли СССР. Сформулировано принципиальное отличие технологии выщелачивания металлов из руд как изменение фазового состояния металла непосредственно на месте залегания руд. Описаны особенности проектирования расположения и использования подготовительных и нарезных выработок из условия их повторного использования в процессе, дробления по условию обеспечения проникновения раствора реагента вглубь рудного куска, орошения как определяющего экономическую целесообразность применения технологии процесса, сбора растворов и предупреждения утечек для промышленной санитарии и жизнедеятельности. Обозначены особенности интенсификации процесса выщелачивания буровзрывным способом посредством деформирования массива выщелачиваемых руд работой взрывных газов и волны. Описана практика контроля полноты выщелачивания путем проходки выработок по выщелачиваемой руде. Отмечено, что подземное выщелачивание может занять приоритетные позиции при добыче полезных ископаемых, поэтому разработка научных основ его осуществления является одной из важнейших задач горнодобывающего производства, от решения которой зависит создание высокопроизводительных и безотходных схем извлечения полезных ископаемых из недр.

Проблема рентабельной добычи нефти из карбонатных коллекторов с каждым годом приобретает все более актуальное значение в связи с уменьшением запасов нефти в терригенных коллекторах. Извлечение нефти из карбонатных коллекторов всегда связано с низкими фильтрационными свойствами матрицы породы и наличием густой сети трещин. К одному из наиболее эффективных методов на данном этапе разработки для карбонатных коллекторов можно отнести технологию нестационарного дренирования. Разработка технологии нестационарного дренирования продуктивных пластов путем определения эффективного времени воздействия с различными периодами работы и накопления скважины, за счет деформаций в трещинной системе, позволит снизить процент обводнения скважин. В результате перераспределения потоков жидкости в пласте вовлекаются не выработанные участки за счет капиллярной пропитки. Важным этапом при применении нестационарного воздействия является исследование оптических свойств нефти. Для оценки качества запасов вовлеченных в разработку в работе проводились лабораторные исследования эффективности нестационарного отбора 303-й залежи Ромашкинского нефтяного месторождения. Исследования проводились на спектрофотометре и хроматографе. Было установлено влияние нестационарного отбора на динамику работы скважин и на конечный КИН.

Дефицит хромитового сырья в России в настоящее время послужил толчком к использованию методов, ранее не использовавшихся при поисках и прогнозировании рудных тел. Хромитовые месторождения Урала характеризуются очень сложным строением. Для прогноза склонения рудных тел можно использовать наблюдающуюся связь между структурными элементами гипербазитов и преимущественной ориентировкой осей оптической индикатрисы оливина. В подавляющем большинстве случаев оси Ng индикатрисы статистически параллельны линейности хромшпинелида. Важным структурным элементом является линейность, которая представляет собой субпараллельные цепочки изометричных зерен хромшпинели или удлиненные зерна хромшпинели, ориентированные в одном направлении. Результаты проведенных работ по микроструктурному анализу вмещающих пород и измерению преимущественной ориентировки осей оптической индикатрисы оливина на Южнопогурейском рудопроявлении позволили авторам спрогнозировать склонение хромитовых рудных тел. Получены данные, помогающие предполагать склонение рудных тел, где есть дуниты, но не видна их полосчатость. Информация о пространственном положении и морфологии рудных тел крайне важна на этапе поисков слабоизученных рудопроявлений, и позволяет с максимальной достоверностью сделать вывод о целесообразности дальнейшего проведения геолого-разведочных работ, а также оптимально планировать разведочные работы.