Том 20, № 3 (2019)
- Год: 2019
- Статей: 6
- URL: https://journals.rudn.ru/engineering-researches/issue/view/1311
- DOI: https://doi.org/10.22363/2312-8143-2019-20-3
Весь выпуск
Авиационная и ракетно-космическая техника
Моделирование охлаждения процессора в наноспутнике с помощью контурных тепловых труб
Аннотация
Одной из ключевых проблем при проектировании наноспутников является обеспечение заданного температурного диапазона работы радиоэлектронной аппаратуры, мощность тепловыделения которой может составлять десятки ватт. Традиционные для больших космических аппаратов системы терморегулирования не подходят для наноспутников из-за ограничений на массогабаритные характеристики. Заданный тепловой режим наноспутников можно обеспечить с помощью систем с удаленным стоком теплоты - миниатюрных контурных тепловых труб. В последние годы в России налажено их серийное производство, однако они еще не нашли широкого применения в наноспутниках. Целью работы является обоснование возможности использования миниатюрных контурных тепловых труб для отведения избыточной теплоты от процессора бортового компьютера на углепластиковый корпус наноспутника. В программе ANSYS проведено параметрическое моделирование влияния геометрических размеров и значений эффективного коэффициента теплопроводности контурных тепловых труб на температуру процессора. Расчеты показали, что использование контурных тепловых труб позволит снизить температуру процессора до допустимых значений. Анизотропия коэффициента теплопроводности в плоскости армирования композиционного материала корпуса наноспутника может оказывать существенное влияние на температуру процессора. Это открывает перспективы применения анизотропных композиционных материалов для обеспечения теплового режима наноспутника.
Анализ энергетических затрат на поддержание конфигурации спутниковой группы типа TerraSAR-X - TanDEM-X
Аннотация
Рассмотрено поддержание заданной конфигурации спутниковой группы типа TerraSAR-X - TanDEM-X. Предполагается, что ведущий спутник выполняет только маневры поддержания рабочей орбиты, а ведомый спутник совершает идентичные маневры для поддержания рабочей орбиты и дополнительно выполняет маневры, обеспечивающие поддержание заданной относительной конфигурации группы. Для рабочей орбиты ведущего спутника исследована зависимость затрат суммарной характеристической скорости на поддержание в заданных диапазонах большой полуоси, эксцентриситета, наклонения и их различных сочетаний от точности поддержания. Установлены минимальные границы точности поддержания по каждому из элементов, при которых маневрирование не требуется. Данное исследование носит общий характер и позволяет спланировать будущие миссии, обеспечив необходимый компромисс между точностью поддержания и затратами суммарной характеристической скорости, которые растут при повышении точности поддержания. Также проведено исследование затрат на относительное поддержание при условии, что двигатели у ведущего и ведомого спутников работают практически одинаково. Показано, что относительное поддержание требует существенно меньших затрат топлива, даже при точностях, требуемых в проекте. Разработанный для данного исследования программный продукт имеет универсальное применение и будет использован для исследования затрат на поддержание более сложной системы из четырех спутников, в которой три спутника вращаются относительно базового спутника.
Науки о земле
Влияние сырой нефти на разрушение металлов
Аннотация
Сырые нефти являются основным ресурсом для использования в промышленных целях в различных формах, а их переработка - ключевой процесс разделения смеси сырых нефтей. В проведенном исследовании предполагалось изучить влияние солей, органических кислот, меркаптанов и элементарной серы сырых нефтей на скорость коррозии семи различных типов черных металлов как в качественном, так и в количественном отношении. Химические составы отобранных черных металлов и вышеупомянутые коррозионные свойства двух различных типов сырой нефти измерялись с помощью стандартных приборов и методик. Набор металлических купонов одинакового размера был приготовлен из семи различных типов металлов, скорости коррозии металлов определялись методом относительной потери веса. Кроме того, под микроскопом анализировались корродированные металлические поверхности, измерялись концентрации распадающихся металлов и вычеты начальной твердости металлических купонов. Согласно полученным результатам, наблюдаются более низкие скорости коррозии купонов из нержавеющих сталей с содержанием хрома и никеля не менее 12 %, более высокое коррозионное воздействие - со стороны солей, образования FeS, Fe2O3, коррозионных трещин и питтинговой коррозии.
Повышение эффективности работы жидкостно-газового эжектора
Аннотация
Предлагаемое в статье решение относится к струйной технике и может быть использовано, например, в добыче нефти и газа, сборе и подготовке нефти, газа и воды, извлечении метана из метаноугольных пластов, нефтепереработке. Техническим результатом является повышение эффективности жидкостно-газового эжектора путем обеспечения его работы в области рациональных концентраций и состава солей, в которой достигается интенсификация энергообмена между рабочей жидкостью и эжектируемым газом. Сущность предлагаемого решения: способ работы жидкостно-газового эжектора включает нагнетание рабочей жидкости силовым насосом в сопло эжектора, откачку газа эжектором, создание, диспергирование и повышение давления газожидкостной смеси эжектором с использованием в качестве рабочей жидкости водных растворов солей. Значения концентрации и состава солей в рабочей жидкости поддерживают в пределах области рациональных концентраций и состава солей, в которой достигаются повышенные величины коэффициента полезного действия эжектора. В слабоминерализованные водные растворы добавляют соли, а сильноминерализованные водные растворы разбавляют пресными водами. В качестве рабочей жидкости используют являющиеся водными растворами солей пластовые и/или попутно добываемые воды нефтяных, газовых, газоконденсатных и метаноугольных месторождений, если состав и концентрация солей в них находятся в пределах области рациональных концентраций и состава солей, в которой обеспечивается повышение коэффициента полезного действия эжектора. Границы области рациональных концентраций и состава солей предварительно определяют путем проведения лабораторных стендовых исследований.
Машиностроение и машиноведение
Уменьшение влияния процесса очистки пирса при использовании устройства Strip Guide Flow Panel
Аннотация
С целью изучения эффекта использования устройства Strip Guide Flow Panel (SGFP) для уменьшения влияния процесса очистки вокруг пирса был проведен ряд лабораторных экспериментов. Применялись три цилиндрических пирса разного диаметра и три различных устройства SGFP. Каждое устройство SGFP моделировалось с 2 рычагами, соединенными на одном из их краев под прямым углом. Длина каждого рычага была выбрана таким образом, чтобы покрыть диаметр пирса. Каждое устройство SGFP устанавливалось на восходящей поверхности соответствующего диаметра цилиндрического пирса на уровне желоба. В качестве основного материала выступал осадок однородного размера. На основании экспериментальных данных получен приемлемый диапазон снижения влияния очистки (35,71-66,67 %) и высокие коэффициенты гидравлической безопасности при использовании устройства SGFP. Также установлено, что глубина очистки при использовании SGFP мала по сравнению с соответствующими потенциальными и максимальными значениями глубины очистки. Следовательно, устройство SGFP может работать как рассеиватель кинетической энергии турбулентности, уменьшая риск размыва вокруг пирса в течение срока службы мостовой конструкции
Применение интеллектуальных систем на транспорте
Аннотация
В статье рассматривается применение интеллектуальных транспортных систем на транспорте. Целями разработки интеллектуальных транспортных систем на железнодорожном транспорте являются неукоснительное выполнение требований по обеспечению безопасности перевозок, сокращение уровня влияния на окружающую среду, существенное повышение эффективности производственной деятельности. На основе полученных данных программное обеспечение производит автоматический учет, контроль и анализ расхода топливно-энергетических ресурсов. При этом на экране монитора наглядно в режиме реального времени отражается динамика изменения показателей топливоиспользования, фактические и расчетные затраты дизтоплива. В случае необходимости система поможет выявить причины несостыковки этих параметров и оперативно связаться с локомотивной бригадой для оказания квалифицированной помощи по их устранению. Важно, что конструкция аппаратной части и структура программного обеспечения предусматривает расширение ее функциональных возможностей, в том числе за счет организации непрерывного видеонаблюдения за действиями локомотивных и ремонтных бригад, увеличения количества измеряемых параметров, создания замкнутой системы контроля расхода топлива в локомотивном хозяйстве. Применение данных систем позволяет получить интегральную оценку теплотехнического состояния локомотива с дальнейшей научно-обоснованной коррекцией межремонтных пробегов, проконтролировать его местонахождения и решить множество других задач, что способствует увеличению межремонтных пробегов и сроков эксплуатационной работы локомотива.