Том 22, № 4 (2021)
- Год: 2021
- Статей: 6
- URL: https://journals.rudn.ru/engineering-researches/issue/view/1522
- DOI: https://doi.org/10.22363/2312-8143-2021-22-4
Весь выпуск
Статьи
Гидродинамические поверхности с мидель-шпангоутом в форме кривых Ламе
Аннотация
Общее представление о геометрических характеристиках формы корпуса судна дает метод сечения корпуса тремя взаимно перпендикулярными плоскостями, а именно вертикальной плоскостью симметрии, проходящей вдоль корпуса посередине ее ширины, горизонтальной плоскостью, делящей судно на надводную и подводную части, и вертикальной плоскостью, перпендикулярной первым двум и совпадающей с мидель-шпангоутом. Имея одну и ту же тройку наперед заданных плоских сечений теоретической формы судна этими плоскостями, можно получить три алгебраические поверхности разного порядка, названные в статье гидродинамическими. Вводя буквенные показатели степеней главных плоских кривых каркаса судна, а затем давая им разные цифровые значения, можно ввести в рассмотрение большое количество форм корпусов при наличии лишь трех явных уравнений поверхностей. Продемонстрировано, как получить уравнения, представленные другими авторами, используя только три явных алгебраических уравнения, описанные в статье. Предложенная методика проиллюстрирована на шести новых формах корпусов судов.
Анализ свойств антифризов до и после их эксплуатации в двигателе внутреннего сгорания
Аннотация
Представлены результаты диагностики показателей анти- фризов до и после их эксплуатации в двигателе внутреннего сгорания. Выбранное направление исследования актуально, так как позволяет прогнозировать не только изменение свойств антифриза в процессе его эксплуатации, но и получить свидетельства о протекании процессов коррозии металлов. Цель исследования - проведение контрольных испытаний антифризов до и после их эксплуатации в двигателе внутреннего сгорания, обеспечивающих поддержание силового агрегата в исправном состоянии. Объектами исследования были свежий антифриз AGAZ-40-G12++ (2021 года выпуска; А-21) и охлаждающая жидкость AGAZ-40-G12+ (2012 года выпуска; АЭ-12) после ее эксплуатации в течение нескольких лет. Показано, что водородный показатель, плотность, вязкость, электропроводность проб охлаждающей жидкости до и после ее эксплуатации различны. Установлено, что ход зависимостей электропроводности σ от температуры t для образцов А-21 и АЭ-12 одинаков. Зависимость σ от t описывается полиномиальной (квадратичной) моделью. Сделано предположение, что более высокие значения водородного показателя АЭ-12 могут свидетельствовать о протекании электрохимической коррозии металлов, которые в процессе контакта с антифризом образуют короткозамкнутые гальванические пары. С помощью проведенного полного факторного эксперимента продемонстрировано, что более высокие значения рН бывшего в эксплуатации антифриза могут быть отражением деградации свойств моноэтиленгликоля и протекающих процессов коррозии металлов.
Особенности моделирования высокоэффективной многоступенчатой парокомпрессионной теплонасосной установки
Аннотация
В последнее время вследствие повышения стоимости топливно-энергетических ресурсов и ухудшения экологии от сжигания традиционного органического топлива в России и за рубежом проявился большой интерес к энергосберегающей технологии путем использования вторичных энергоресурсов в тепловой энергии промышленного и жилищно-коммунального хозяйства при помощи теплонасосной установки. В работе анализируются известные двухступенчатые теплонасосные установки, раскрываются их преимущества по сравнению с одноступенчатыми. Предложено моделирование высокоэффективной многоступенчатой парокомпрессионной теплонасосной установки, представлена методика расчета многоступенчатой теплонасосной установки с высоким коэффициентом трансформации теплоты. Приведен пример расчета термодинамического цикла четырехступенчатой теплонасосной установки. Проанализировано влияние количества ступеней на прирост коэффициента преобразования по отношению к одноступенчатой теплонасосной установке, а также влияние разности температур между температурой источника высокопотенциальной теплоты и температурой источника низкопотенциальной теплоты на величину коэффициента трансформации теплоты. Изучено влияние начального значения температуры источника высокопотенциальной теплоты перед нагревом на входе теплонасосной установки на величину коэффициента трансформации теплоты для различного количества ступеней при условии постоянной разности температуры нагрева источника высокопотенциальной теплоты на выходе из теплонасосной установки и температурой источника низкопотенциальной теплоты.
Разработка композитной конструкции биомеханического назначения
Аннотация
Разработка новой конструкции протеза нижней конечности представляет интерес для обеспечения нового уровня комфорта для людей с ограниченными возможностями при взаимодействии с пересеченной местностью и наклонными поверхностями. На основе существующих аналогов и современных работ в области протезирования предложены три концепта конструкции протеза стопы из композитного материала (углепластик), созданы пространственные модели поверхностей, твердотельные модели и фотореалистичные визуализации. Для подтверждения работоспособности и функциональности конструкций, а также для определения напряженно-деформированного состояния, возникающего при взаимодействии с поверхностью, имеющей наклон 15° относительно горизонтальной плоскости, используется метод конечных элементов на пространственных моделях четырех вариантов конструкций. Посредством компьютерных симуляций взаимодействия протезов с наклонной поверхностью проведен сравнительный анализ различных вариантов конструкции протеза нижней конечности в одинаковых условиях. Полученные результаты показали, что данное конструкторское решение работоспособно и как минимум на 14,4 % эффективнее стандартных конструкций, имеющих одну прорезь в пружинном элементе, и на 44,5 % эффективнее конструкций, не имеющих прорезей в пружинных элементах, при взаимодействии с пересеченной местностью и наклонными поверхностями.
На пути к автономному судоходству
Аннотация
Рассматриваются национальные аспекты готовности и задачи внедрения автономного (беспилотного) судоходства в ближайшей перспективе. Цель исследования - определить экономические выгоды и риски, проблемные места внедрения технологий автономного судоходства. Экономическая выгода базируется на снижении затрат на оплату экипажа судна, его проживания на борту, сокращения убытков от аварий. Если на вопрос «что?» уже дан ответ - установка систем автономного судовождения доступна для морских судов уже сегодня, то вопрос «зачем?» пока не решен. При условии, что основная выгода предполагается от сокращения экипажа, заметное сокращение возможно только для вновь строящихся и относительно современных судов с уровнем автоматизации не ниже АUT2, доля которых под флагом морского коммерческого флота РФ составляет около 15 %. Вместе с тем модернизация существующих судов внутреннего водного плавания в автономные доступна сегодня для менее чем 2 % речного транспортного флота (суда с уровнем автоматизации А1), следовательно, автономный внутренний водный транспорт лишь предстоит построить. К рискам стоит отнести медленный темп постройки новых судов, а также переучивание и дальнейшее трудоустройство при массовом сокращении экипажей судов. Проанализирован зарубежный и отечественный опыт начального этапа внедрения автономного судоходства.
Общепланетарное транспортное средство и космическое ожерелье «Орбита» как альтернатива ракетному освоению околоземного пространства
Аннотация
Представлена альтернатива ракетам - общепланетарное транспортное средство и космическое ожерелье «Орбита» (КИО «Орбита»), которые являются единым комплексом, необходимым для безракетного освоения ближнего космоса. Проанализирована концептуальная конструкция ОТС и КИО «Орбита», приведены их основные характеристики, сравнено воздействие ОТС и ракет-носителей на экологию Земли. Принцип движения общепланетарного транспортного средства основан на центробежных силах, возникающих при разгоне ОТС в плоскости экватора. Это основное отличие от ракетных двигателей, принцип действия которых базируется на использовании реактивного движения. Разница в принципах его работы и ракет-носителей приводит к серьезным различиям в затратах энергии, необходимой для подъема общепланетарного транспортного средства на околоземную орбиту и, соответственно, к разности стоимости тонны полезной нагрузки. Описана концепция КИО «Орбита». Комплекс должен послужить основой для выноса вредного производства на околоземную орбиту и стать стартовой площадкой для активной экспансии в космос. Заключено, что общепланетарное транспортное средство и КИО эффективны для комплексного и прогрессивного решения экологических проблем на Земле и для плодотворной реализации космического направления.