Научный архив: статьи

Современная среда отличается неоднозначностью: с одной стороны научно - технический прогресс и появление передовых производственных технологий открывают возможности для совершенствования и реинжиниринга производственного процесса; с другой экономические ограничения и социальная инерция сдерживают инвестиции в модернизацию отечественной промышленности. Дилемма между механизированным производством и автоматизацией, освоением киберфизических систем, о которых было заявлено автором концепции Индустрия 4.0 немецким экономистом, профессором Клаус Швабом, требующих коренных, системных преобразований производственной инфраструктуры и характеристик человеческого капитала организации, определяет необходимость детальных расчетов и обоснованных доводов в пользу принятия дорогостоящих инновационных решений. В этой связи статья посвящена экономической оценки целесообразности автоматизации производственных процессов ООО «Булат - Двери» - предприятия металлургической отрасли Чувашской Республики. Работа нацелена на отражение фактически полученных преимуществ и недостатков реализации проекта автоматизации на предприятии. В рамках исследования проведен анализ производственных показателей до и после внедрения автоматизированных систем, оценена экономическая эффективность инвестиций, а также исследовано влияние автоматизации на качество продукции и производительность труда. Основные результаты исследования демонстрируют увеличение рентабельности производства, повышение производительности труда, снижение уровня брака, сокращение времени простоя оборудования.

Рассматривается задача автоматического назначения рецензентов на основе исторических данных о ранее поступивших и прорецензированных рукописях. В традиционной редакционной практике подбор экспертов опирается на субъективные решения редактора, что может приводить к задержкам и снижению качества экспертизы. Цель исследования – продемонстрировать, что использование простых моделей обработки естественного языка позволяет эффективно и прозрачно автоматизировать этот процесс. В качестве исходных данных использованы тексты опубликованных и отклоненных рукописей научно-технического журнала «Вестник Концерна ВКО «Алмаз – Антей» (с 2011 по 2024 г.), сопровожденные информацией о назначенных рецензентах. Методологически подход основан на предварительной лемматизации текстов, удалении стоп-слов и знаков пунктуации, а также последующей векторизации с использованием моделей bag-of-words (BoW) и Term Frequency-Inverse Document Frequency (TF-IDF). Близость текстов оценивалось путем вычисления максимального косинусного расстояния между их векторными представлениями. Предполагается, что статья, прорецензированная ранее и демонстрирующая наибольшую близость к поступившей, была рассмотрена рецензентами, которых система может рекомендовать для оценки новой рукописи. Результаты показывают, что простые частотные модели (BoW, TF-IDF) демонстрируют более высокую точность назначения рецензентов (до 99 %) по сравнению с нейросетевыми подходами (например, моделью Doc2Vec), особенно при дополнении графом связей между экспертами. При этом модель остается интерпретируемой, не требует значительных вычислительных ресурсов и может быть реализована на компьютере офисного уровня. Показано, что модель эффективно работает в условиях дисбаланса классов и применима даже к относительно небольшим корпусам, начиная от 30 статей. Однако ее обобщение на мультижурнальные редакции требует локальной адаптации, а для решения задачи прогнозирования вероятности принятия к публикации необходимо существенно увеличить объем выборки и привлечь модели глубокого обучения. Предложенный подход может быть легко интегрирован в цифровые редакционные системы для сокращения времени принятия решений, повышения прозрачности экспертизы и снижения нагрузки на сотрудников журнала.

В условиях глобального изменения климата и стремительного роста интереса к устойчивым технологиям, электромобили рассматриваются как одно из ключевых решений для снижения негативного воздействия транспорта на окружающую среду. Настоящее исследование направлено на всестороннюю оценку экологических и экономических последствий использования электромобилей по сравнению с автомобилями, оснащёнными двигателями внутреннего сгорания. В работе проводится анализ жизненного цикла транспортных средств, включая производство, эксплуатацию и утилизацию, с учётом региональных различий в энергетическом миксе. Также рассматриваются аспекты совокупной стоимости владения, влияние на качество воздуха в городах, а также социально - политические факторы, определяющие динамику перехода к электрическому транспорту. Результаты исследования могут быть полезны для формирования эффективной государственной политики, направленной на развитие экологически устойчивой мобильности.

В статье рассмотрены глобальные и региональные тенденции развития аккумуляторного рынка с акцентом на сегмент систем накопления электроэнергии (СНЭЭ, ESS), стартерные и тяговые аккумуляторные батареи (АКБ). Особое внимание уделено оценке динамики рынка и рыночным драйверам. Отдельно рассмотрены перспективы развития рынка аккумуляторов в СНГ и Беларуси, а также стратегия перехода к инновационным и энергоэффективным решениям холдинга 1AKGROUP как крупнейшего белорусского производителя аккумуляторных батарей.

В работе предложен сопряженный алгоритм, представляющий собой комбинацию метода конечных элементов (МКЭ) и метода блочных элементов (МБЭ), для моделирования механического поведения массивов горных пород в окрестности глубоких подземных сооружений. МКЭ используется для расчета напряженно-деформированного состояния (НДС) вмещающего массива горных пород и выявления зон предельного состояния (ПС) в окрестности подземного сооружения посредством использования комплексного критерия предельного состояния. В таких зонах в дальнейшем применяется МБЭ для моделирования механического состояния области массива дискретной структуры с использованием деформируемых блочных элементов, что позволяет точно описывать локализованные зоны нарушения сплошности в массиве (разрушения, сдвигов и вывалов породных масс). Эффективность алгоритма подтверждена численным решением двух классических задач геомеханики: задачи об устойчивости одиночной выработки и задачи моделирования обрушения породных масс при ведении горных работ лавами применительно к месторождениям калийных солей Беларуси. Верификация результатов моделирования данными натурных замеров показала погрешность 5–17 % в количественных показателях при адекватном качественном повторении исследуемых геомеханических процессов. Среди преимуществ разработанного алгоритма учет неоднородности породных массивов (за счет использования методов механики дискретных сред), экономия вычислительных и временных ресурсов при проведении численных расчетов.

Выполнены расчеты и проведен анализ их результатов для случаев изо- и неизотермического вязкоупруго-вязкопластического и вязкоупругопластического изгибного деформирования цилиндрических панелей из стеклопластика, имеющих прямоугольную удлиненную форму в плане. Сравниваются пологие оболочки с традиционной 2D-структурой армирования и с пространственной 4D-структурой при одинаковом расходе волокон. Стеклопластиковые конструкции жестко закреплены по всей кромке и фронтально нагружаются избыточным кратковременным давлением высокой интенсивности со стороны вогнутой или выпуклой лицевой поверхности. Продемонстрировано, что в процессе осцилляций при отсутствии внешних источников тепла немеханического происхождения температура достигает таких пиковых значений, которые всего на 8–17 °C больше температуры естественного состояния композитной панели. Стабилизированные максимальные значения температуры (после затухания осцилляций конструкции) всего на 3–10 °C превосходят температуру естественного состояния. Пологие оболочки с 4D-структурой армирования нагреваются несколько больше, чем конструкции с 2D-структурой. Показано, что, несмотря на столь незначительный нагрев, расчет неупругой динамики таких панелей обязательно нужно проводить, учитывая не только чувствительность пластических свойств их компонентов композиции к скорости деформирования, но и температурный отклик. Продемонстрировано, что при динамическом нагружении искривленной панели со стороны любой из лицевых поверхностей в процессе осцилляций она прощелкивает в сторону вогнутости. В результате чего после затухания колебаний удлиненная цилиндрическая стеклопластиковая панель приобретает гофрированную форму со складками, ориентированными в продольном направлении. Показано, что в относительно тонкой пологой оболочке замена 2D-структуры армирования на пространственную 4D-структуру является неэффективной.

В данной работе представлены результаты новаторского исследования, направленного на повышение эффективности жидкостных подшипников скольжения путем применения кавитационно-волновой технологии обработки смазочной среды. Описана уникальная методика создания газогидродинамического потока в специально разработанном модельном устройстве, имитирующем гидродинамическую канавку упорного подшипника скольжения. Эта модель позволила детально изучить процессы, происходящие в подшипнике при воздействии кавитации. В ходе экспериментов были установлены важные закономерности, характеризующие изменения структуры газожидкостных потоков, распределение статического давления (разряжения) вдоль канала, расход смазки и интенсивность звуковых колебаний. Исследовано влияние таких параметров, как входное давление, расход балластной жидкости и подача воздуха в систему. Проведенный анализ позволил определить оптимальные значения этих параметров для достижения наилучших характеристик смазочного слоя. Результаты показали, что существует определенный, оптимальный для данной конструкции уровень входного давления, расхода балластной жидкости и воздуха, при котором статическое давление газожидкостной среды в канале модельного устройства распределено наиболее равномерно по длине, а звуковые колебания, отражающие эрозионное воздействие кавитации, достигают минимальных значений. Важным наблюдением стал эффект отсутствия снижения расхода жидкости при возникновении кавитации и введении балластной воды и воздуха. Это открывает перспективы применения искусственной кавитации и воды в качестве смазки для повышения работоспособности жидкостных подшипников скольжения, что может превзойти традиционные методы смазывания и материалы. Полученные данные являются основой для дальнейших исследований в области разработки подшипников с улучшенными характеристиками

В данной работе представлена математическая модель для анализа работы модифицированного радиального подшипника скольжения, функционирующего на истинно-вязком смазочном материале. Модифицированная конструкция подшипника отличается нестандартным профилем опоры подшипниковой втулки и наличием полимерного покрытия с осевой канавкой на поверхности вала. Разработанная математическая модель учитывает ключевые факторы, влияющие на работу подшипника: вязкость смазочного материала, параметры конструкции подшипника (включая геометрические характеристики полимерного покрытия с канавками и форму опорного профиля втулки), а также влияние тепловых и механических нагрузок на величину рабочего зазора. Для моделирования гидродинамических процессов в смазочном слое использованы методы вычислительной гидродинамики и численные методы, позволившие получить детальные данные о распределении давления и скорости. В основе математической модели лежат уравнение движения жидкого смазочного материала в приближении «тонкого слоя» и уравнение неразрывности. Валидация модели проведена путем сопоставления результатов расчетов с данными лабораторных испытаний, что подтверждает ее адекватность и применимость для анализа и оптимизации характеристик подобных подшипниковых узлов. Результаты исследования подчеркивают значительную роль ширины канавки в полимерном покрытии и адаптации профиля опорной поверхности под реальные условия эксплуатации. Полученные данные могут быть использованы для проектирования и оптимизации подшипниковых узлов с улучшенными характеристиками трения.

Для повышения эффективности методов электролитно-плазменной обработки разработаны режимы, основанные на использовании управляемых импульсов. Режимы реализуются за счет чередования импульсов высокого напряжения, соответствующего электролитно-плазменной области, и бестоковых пауз между ними. В начальный момент включения импульса высокого напряжения действует электрохимический процесс (в стадии формирования парогазовой оболочки). Повышение эффективности импульсного процесса достигается за счет интенсивного съема металла при протекании электрохимического процесса и оптимизации продолжительности электролитно-плазменного процесса, при котором обеспечивается высокое качество поверхности. По результатам исследований установлено, что разработанный импульсный метод за счет совмещения преимуществ как электролитно-плазменного, так и электрохимического процессов обеспечивает формирование поверхности с более гладким и пологим профилем микронеровностей по сравнению с традиционной электролитно-плазменной обработкой на постоянном токе. Наличие электрохимической составляющей приводит к преимущественному растворению высоких выступов и интенсивному сглаживанию неровностей, что способствует снижению угла наклона профиля и уменьшению количества выступов на единицу длины (параметр HSC). Акцентированное растворение выступов в импульсном процессе, по сравнению с обработкой на постоянном токе, подтверждается динамикой изменения параметра Rsk, определяющего асимметричность профиля (преобладание выступов или впадин) — для импульсного режима параметр Rsk выше, что свидетельствует о более интенсивном сглаживании выступов.

В данной научно-теоретической работе представлена концепция модульной тормозной системы низкого давления для железнодорожного подвижного состава. Эта система предназначена для эффективного регулирования скорости движения и надежного удержания состава на месте в течение длительного времени. Проведен анализ существующих тормозных систем, используемых в современных грузопассажирских перевозках. Рассмотрено их историческое развитие, выявленные недостатки и современные подходы к модернизации, применяемые различными производителями. Разработанная тормозная система получила название «модульная тормозная система» (МТС). Она отличается использованием для создания тормозного нажатия мощной сжатой пружины, а ее поворотом достигается плавное изменение тормозной силы. Существенное преимущество МТС — работа при пониженном давлении. Это не только снижает интенсивность износа компрессорного оборудования, что приводит к уменьшению эксплуатационных расходов, но и способствует существенной экономии энергоресурсов, что полностью соответствует современным мировым тенденциям в области энергосбережения. Модульная конструкция системы обеспечивает возможность интеграции в существующие системы как грузового, так и пассажирского подвижного состава. При этом сохраняется важная функция автоматического срабатывания в случае несанкционированного расцепления вагонов, что гарантирует высокий уровень безопасности.

В статье предложена и верифицирована концепция системы типа Component-in-the-Loop (CiL), предназначенной для лабораторных виртуально-физических испытаний автомобильных комбинированных (гибридных) энергоустановок (КЭУ). Особенностью концепции является модульная архитектура с унифицированными способами взаимодействия между физической и виртуальной частями системы, а также между виртуальными компонентами. Основу виртуальной части CiL-системы составляет модель трансмиссии, тип которой может быть выбран в зависимости от схемы исследуемой энергоустановки. Взаимодействуя с установленными на стенде силовыми агрегатами посредством динамометров, модель согласует их нагрузочные режимы в соответствии с имитируемыми режимами функционирования КЭУ и движения автомобиля. Данный подход позволяет строить масштабируемые CiL-системы для энергоустановок с произвольным числом агрегатов. Верификация концепции выполнена посредством вычислительных экспериментов с математической моделью CiL-системы на основе КЭУ Toyota Hybrid System с двухпоточной бесступенчатой трансмиссией. Результаты моделирования показывают, что CiL-система адекватно воспроизводит работу КЭУ в заданных режимах движения автомобиля, а ее управляющая структура функционирует в соответствии с заложенными принципами и является устойчивой.

Рассматриваются математические и компьютерные модели, которые могут быть использованы при анализе долговечности элементов тормозных систем железнодорожного подвижного состава и систем «токоприемник - контактный провод». Представлена теоретическая модель, позволяющая оценивать значения температур, возникающих в элементах конструкции колодочного тормоза при длительном торможении. Выполнен конечно-элементный анализ пластических деформаций, возникающих в деталях дискового тормоза при его включении. Разработана связанная конечно-элементная модель взаимодействия токосъемной вставки и контактного провода, позволяющая определять температуры и механические напряжения в них при перемещении транспортного средства.