Том 21, № 1 (2020)
- Год: 2020
- Статей: 10
- URL: https://journals.rudn.ru/engineering-researches/issue/view/1365
- DOI: https://doi.org/10.22363/2312-8143-2020-21-1
Весь выпуск
Науки о земле
Выбор площадок для строительства пунктов захоронения радиоактивных отходов
Аннотация
В статье рассматриваются вопросы выбора площадок для строительства ядерных установок, пунктов захоронения радиоактивных отходов (ПЗРО) и других объектов использования атомной энергетики. Обзор современных подходов к выбору площадок для размещения приповерхностных ПЗРО показывает, что системные исследования в данной тематике представлены неполно и в основном направлены на решение задач инженерно-геологического характера для района размещения, а также выбора материалов барьеров инженерной защиты. В данной работе на примере ПЗРО выполнен обзор требований, содержащихся в нормативных документах РФ и Международного агентства по атомной энергетике в области выбора площадок. Предложены дополнения к методике по выбору площадок для строительства пунктов захоронения отходов низкой и средней активности, основанные на системном и геоинформационном (ГИС) анализах, принципах ALARA, методе взвешенных оценок критериев и их попарных сравнений. Многокритериальность задачи выбора площадок предложено описывать ГИС-анализом данных с нанесением соответствующих ограничивающих и предпочтительных условий непосредственно на карту местности, что продемонстрировано на примере выбора площадок для комплексов ПЗРО. Учет необходимых требований, предъявляемых на различных этапах жизненного цикла, и их значимость могут быть оценены методом взвешенных оценок и попарных сравнений с последующим их внесением в ГИС-анализ. Такой подход позволяет рациональным образом, с соблюдение всех необходимых нормативов проводить выбор подходящих вариантов размещения потенциальных площадок с учетом жизненного цикла объекта.
Определение последовательности образования медно-никелевых руд месторождения Кун-Манье (Амурская область)
Аннотация
Целью статьи является определение последовательности минералообразования медно-никелевых руд месторождения Кун-Манье, расположенного в Зейском районе Амурской области. В строении месторождения принимают участие три залежи. Рудовмещающими образованиями являются пластовые и пластообразные тела ультраосновного состава кун-маньенского комплекса, залегающие среди пород кристаллического фундамента раннего архея. Среди пород преобладают роговообманковые разности габбро-пироксенитов и пироксенитов. Руды содержат, кроме никеля, широкий ряд попутных компонентов. Зона окисления руд в пределах месторождения и всего рудного поля не развита. Актуальность работы обусловлена тем, что детальных исследований рудных минералов ранее не проводилось. Настоящее исследование осуществлялось с использованием поляризационного рудного микроскопа по полированным рудным образцам, характеризующим разные зоны рудного тела. Результатом стало установление минеральных парагенезисов и последовательности образования минералов. Определено, что основными рудными минералами являются пирротин, пентландит, также встречаются - пирит, халькопирит, реже - ильменит, магнетит, сфалерит, элементы платиновой группы. Рудная минерализация сформировалась в два этапа. Магматический этап представляет собой раннюю и основную стадии минералообразования, включающие пирит-магнетитовую, полиметаллическую и пентландитовую ассоциации, а гидротермальный этап - позднюю стадию, включающую пиритовую ассоциацию.
Развитие методов уравнивания нивелирных сетей
Аннотация
Статья посвящена сравнению методик расчета приближенных отметок узловых пунктов при уравнивании нивелирных сетей строгими и нестрогими методами. В ходе интенсивного освоения подземного пространства мегаполисов, строительства уникальных объектов и сооружений актуальным является обеспечение геомеханического мониторинга за взаимным влиянием возводимых и эксплуатируемых объектов. При выполнении работ по мониторингу деформационных процессов возникает задача оценки устойчивости опорных реперов в случае их попадания в зону влияния других объектов. В ходе исследования были разработаны математические модели нивелирных сетей, представленных в виде замкнутого хода и набора разомкнутых полигонов. Анализ моделирования позволяет определить возможность применения метода узлов профессора В.В. Попова вместо параметрического метода уравнивания. Установлено, что качество результатов уравнивания строгим методом полностью зависит от качества измерений, поскольку отклонения от истинных значений не превышают ошибку измерения. Выполненные исследования показали, что можно добиться упрощения обработки данных мониторинга и оценки различных вариантов конфигурации нивелирных сетей, используя алгоритмы расчета приближенных отметок узловых пунктов. Это позволяет упростить обработку результатов мониторинга и оценку различных вариантов конфигурации сетей при обеспечении требуемого уровня точности измерений.
Перспективы добычи вязкой жидкости установками скважинных электроприводных лопастных насосов (УЭЛН)
Аннотация
В статье рассмотрены вопросы перспективы освоения значительных мировых запасов высоковязкой нефти (ВВН). Для ее добычи требуются специфичное оборудование и технологии, подбор эффективного оборудования, а также особый подход при его эксплуатации. При этом следует учитывать влияние повышенной вязкости на основные характеристики насосов и условия эксплуатации оборудования в скважине. Описаны причины нестабильной работы установок скважинных электроприводных лопастных насосов (УЭЛН) при запуске после длительных остановок. Предложены методики пересчета характеристик насосов для добычи нефти распространенной конструкции. Приведены некоторые результаты исследований таких насосов на вязкой жидкости, в том числе рекомендации по расчету проточной части. Определены возможности насосов со ступенями с открытыми рабочими колесами и повышенными частотами вращения вала. Указаны дополнительные причины снижения характеристик насоса на вязкой жидкости, продемонстрированы результаты испытания сборки ступеней с измерением осредненных окружных составляющих скоростей потока при разных вязкостях перекачиваемой жидкости. Рассмотрена также возможность использования гелико-осевых насосов. Рекомендовано применение современных программ и методик подбора оборудования и его эксплуатации, регулирование частоты вращения ротора УЭЛН и температуры жидкости в НКТ, автоматизация всего процесса добычи нефти. Представлены возможные конструктивные изменения УЭЛН при добыче ВВН с целью повышения их эффективности по сравнению с серийными. Статья может быть полезной специалистам по проектированию, подбору и эксплуатации оборудования для добычи высоковязкой нефти.
Машиностроение и машиноведение
Автоматизированное проектирование профиля насоса с эпициклоидальным зацеплением с использованием средств MathCad
Аннотация
В статье рассматривается способ определения относительного эксцентриситета χ, используемого при расчете теплового баланса подшипника скольжения двигателя внутреннего сгорания (ДВС). При проведении указанного расчета задается ряд значений температур в масляном слое подшипника. Для каждой заданной температуры определяется величина вязкости моторного масла μ и коэффициент нагруженности подшипника Ф. Для определения относительного эксцентриситета в качестве исходных данных используются графические зависимости коэффициента нагруженности от относительного эксцентриситета. Тепловой расчет подшипника скольжения показал, что имеет большое значение точность определения величины относительного эксцентриситета χ. Ее неточное определение приводит к невыполнению теплового баланса в подшипнике. Кроме того, способ определения величины χ по принятому значению отношения рабочей длины подшипника к диаметру шатунной шейки коленчатого вала (графическим способом) для проведения указанного расчета достаточно трудоемкий. По этой причине графический способ определения χ был заменен на аналитический. Относительные эксцентриситеты получены с использованием метода наименьших квадратов. Разработан алгоритм для автоматизированного построения поперечного и продольного профилей масляного насоса с эпициклоидальным зацеплением.
Применение водорода в двигателях внутреннего сгорания
Аннотация
Предложено техническое решение, способствующее снижению расхода основного углеводородного топлива, улучшению технико-экономических и экологических показателей двигателей внутреннего сгорания воздействием на процесс сгорания топливовоздушной смеси минимальной эффективной массовой долей добавки водорода в топливовоздушную смесь. Высокая скорость сгорания водородовоздушной смеси оказывает положительное влияние на повышение эффективности рабочего процесса. Воспламенение водорода происходит при достаточно широких пределах концентрации в воздухе. Пределы воспламенения: для водорода α = 0,15-10; для бензина α = 0,27-1,7; для метана α = 0,65-2,0. Низкий предел воспламенения делает возможной работу двигателя на различных режимах с широким изменением состава смеси. Вопросы, связанные с аккумулированием водорода на борту автомобиля, его хранением, взрывобезопасностью и многие другие, существенно тормозят развитие серийного производства автомобилей, работающих на водородном топливе. В связи с чем в качестве реальной альтернативы предложен метод применения малых добавок водорода в топливовоздушную смесь. Описанное техническое решение позволяет вырабатывать на борту автомобиля водород и без аккумулирования использовать его как добавку к основному топливу в двигателях внутреннего сгорания. Техническим результатом является снижение расхода углеводородного топлива (нефтяного происхождения) и повышение экологичности автомобиля вследствие снижения выброса вредных веществ в отработавших газах.
Топологическая оптимизация детали «Серьга»
Аннотация
Последние десятилетия активного развития компьютерных технологий и программного обеспечения, к примеру системы автоматизированного проектирования (САПР), инновационные машиностроительные предприятия уменьшают вес и трудоемкость изготовления деталей, а также поднимают надежность и качество своих изделий. Учитывая различные требования спроса потребителей, передовые компании при проектировании используют технологию топологической оптимизации. Популярность данного метода для эффективного проектирования изделий быстро растет благодаря непрерывно увеличивающимся вычислительной мощности компьютеров и возможностям программ. В настоящее время некоторые программы имеют модуль топологической оптимизации, который позволяет проектировать модель изделия с нуля, указав лишь параметры рабочих поверхностей детали. С помощью этого модуля также можно оптимизировать конструкцию, снизив вес исходного тела в рамках граничных условий (при этом сохранить деформацию, прочность исходной детали и т. д.). На выходе чаще всего образуется сложная объемная конструкция. В настоящем исследовании на примере детали «Серьга» топологическая оптимизация применялась для решения следующей задачи: при сохранении прочностных характеристик уменьшить массу изделия относительно прототипа и после проведения проверочного расчета выполнить анализ проделанной работы, дав оценку данной методике.
Моделирование эффективного решения утилизации вторичных энергоресурсов ПГУ на примере ПГУ-420Т
Аннотация
В настоящее время большое внимание уделяется повышению эффективности работы энергетических установок путем использования вторичных энергоресурсов (ВЭР). В качестве базовой энергетической установки рассмотрен энергоблок ПГУ-420Т, где отвод тепла от основного и вспомогательного оборудования происходит в охладителях и направляется в систему циркуляционного водоснабжения через теплообменники замкнутого контура (ТЗК). В результате переданное тепло в количестве Q тзк ≈ 6,4 МВт утилизируется через градирню в окружающую среду. Предложено моделирование эффективного решения способа утилизации тепла замкнутого контура посредством применения многоступенчатой парокомпрессионной теплонасосной установки (ТНУ). Кроме того, проведен расчет эффективности использования ВЭР в зависимости от количества ступеней ТНУ. Рассматривались несколько вариантов модели, например с двух-, трех- и четырехступенчатой ТНУ, были получены коэффициенты преобразования. Более того, установлены необходимые мощности для каждого варианта модели. Наконец, обсуждены экономические преимущества использования многоступенчатой ТНУ вместо традиционной одноступенчатой в течение годовой эксплуатации энергоблока ПГУ-420Т.
Обзор высокопрочной винтовой арматуры, применяемой в предварительно напряженных конструкциях
Аннотация
В статье делается обзор мировых и отечественных образцов винтового высокопрочного арматурного проката для предварительного напряжения в бетонных конструкциях. В первую очередь анализируются их технические характеристики, влияющие на скорость монтажа зданий и сооружений, а также на металлоемкость применяемых в них железобетонных конструкций. Рассматриваются индивидуальные особенности профиля арматурных прокатов, присущих отдельным странам, с последующей оценкой их поведения в железобетонных конструкциях. Особое внимание уделяется отечественным разработкам в этом направлении для оценки конкурентоспособности инновационных профилей как внутри России, так и на мировом рынке. Одной из самых главных разработок за последние годы в нашей стране является арматура класса Ав1000П, история появления которой описана во второй части обзора. Причиной создания данного профиля стали значительные проблемы, связанные с трещиностойкостью, распорностью и выносливостью предшествующих видов винтового и периодического профилей высокопрочного арматурного проката. Помимо арматурных профилей частично изучен скоростной способ стыковки и анкеровки при помощи муфтовых резьбовых соединений, возможный только на арматуре винтового профиля без трудоемкого нарезания резьбы на стержни.
Баритсодержащие радиационно-защитные строительные материалы
Аннотация
Благодаря активному развитию отраслей, использующих ядерные технологии, все больший интерес вызывает создание высокоэффективных и экономически выгодных строительных материалов для защиты от опасных ионизирующих излучений. Широкое распространение в области радиационно-защитных строительных материалов получили баритсодержащие бетоны. Целями данной работы являются установление перспективности их применения на объектах атомной промышленности, а также поиск способов улучшения их технических и эксплуатационных характеристик. Для этого был проведен анализ актуальной литературы и научных исследований в области радиационно-защитных материалов и, в частности, баритсодержащих бетонов. Среди преимуществ баритсодержащих бетонов отмечают высокие радиационно-защитные свойства, экологичность, высокую плотность, экономические показатели. Из недостатков выделяют высокую подверженность усадочным деформациям и слабую устойчивость к циклическим температурным воздействиям. Добавление барита в состав бетона позволяет увеличить коэффициент линейного поглощения γ-лучей материала, а при грамотном подборе состава такой материал может обладать прочностными характеристиками равными или превосходящими характеристики бетонов стандартных составов. Баритсодержащие материалы имеют широкую область применения и могут использоваться как для производства тяжелого бетона при устройстве несущих и ограждающих конструкций, так и при создании отделочных радиационно-защитных покрытий стен и полов.