Рассматривается метод косвенной оценки линейной плотности лубяных волокон по их тонине, основанный на анализе цифрового изображения волокнистой пробы с применением алгоритма «карты расстояний» (distance transform). Идентифицируются погрешности, возникающие при практическом применении данного метода. Источниками погрешностей являются перекрещивание отдельных волокон в пробе и особенности формы топологического скелета в зонах окончаний волокон. На базе проведенного анализа создано программное обеспечение, позволяющее выполнять моделирование влияния этих факторов на общую погрешность измерения тонины волокон. Моделирование производится методом построения схематического изображения волокон с заранее известными параметрами с последующим его анализом с применением алгоритма «карты расстояний». Влияние рассматриваемых факторов на распределение измеренных значений тонины хорошо согласуется с теоретическими выкладками. По результатам исследования предложено направление дальнейшего совершенствования модельного эксперимента с целью учета особенностей размещения волокон в пробе.
Современные технологические требования и развивающаяся городская инфраструктура ставят задачу разработки методов распознавания и классификации пожароопасных ситуаций. Быстрое и эффективное распознавание начальных признаков возгорания становится жизненно важным аспектом обеспечения безопасности людей, а также материальных ценностей. В связи с этим разрабатываются, реализуются, тестируются и внедряются системы, способные автоматически распознавать и классифицировать пожароопасные ситуации. Классификации пожароопасных ситуаций позволяет определить степень опасности обнаруженных отклонений, что способствуют к принятию более эффективных решений по предотвращению последствий пожаров и их признаков таких как, однократное кратковременное повышение температуры и уровня задымленности которое может указывать на выход из строя электрических компонентов, расположенных возле датчиков. Алгоритм классификации пожароопасных ситуаций разработан для комплекса взаимосвязанных датчиков, который в свою очередь, за счет своей структуры, позволяет обнаруживать даже малейший признака пожара. В рамках данного исследования приводится алгоритм классификации пожароопасных ситуаций на основе нейросетевых технологий. Приведено описание существующих классов пожароопасных ситуаций, а также критерии, по которым размечались данные по указанным классам. Проведено моделирование алгоритма на обучающей и тестовой выборках с приведением используемых параметров точности, формулой их расчетов, результатами классификации пожароопасных ситуаций. Проведено исследование влияния шага отсчета в выборке базы данных на параметры точности и время обучения нейронной сети. Разработанный алгоритм реализован на языке программирования Python в IDE PyCharm. Датасет для обучения и тестирования получены из реальных источников, содержащих информацию об обнаруженных пожароопасных ситуациях в метрополитенах, в которых установлен комплекс взаимосвязанных датчиков. Результаты моделирования алгоритма показали, что предложенный алгоритм обладает высокой точностью для предиктивной классификации пожароопасных ситуаций на реальных объектах.
Целью исследования является разработка способа взаимодействия судна с подводным грузом для его приема и транспортировки. В статье представлены результаты создания комплекса подъема подводного груза на судно-носитель. Облик комплекса формировался на основе оценки возможных технических решений, проведения теоретических расчетов и моделирования. Выполнен анализ предыдущего опыта создания аналогов. Для стыковки с подводным грузом с судна-носителя опускается на четырех точках подвеса специальный приемный модуль, причем выбор сделан в пользу схемы тросового подвеса. Разработаны четыре механизма, составляющие основу комплекса - механизм подъема, механизм компенсации, механизм демпфирования и механизм фиксации. Основу механизма подъема составляют лебедки с электроприводом, использующие электрические асинхронные двигатели с векторным управлением. Канат механизма подъема заведен через полиспаст к грузу. Для компенсации возмущений, вызванных качкой судна-носителя, в разрыв канатной линии включена гидропневматическая система, которая парирует возникающие динамические нагрузки путем перемещения штоков гидроцилиндров. Механизм демпфирования поглощает энергию соударения платформы спускаемого модуля с корпусом судна-носителя в режиме причаливания. Механизм фиксации обеспечивает надежное крепление спускаемого модуля с подводным грузом или без него в походном положении с корпусом судна носителя. Модель асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором получена из обобщённой схемы, путем замыкания обмоток ротора накоротко. Предусмотрен частотный способ управления, за базовый вектор принят вектор потокосцепления ротора. В модели тросового подвеса учтена его деформация при движении в процессе эксплуатации. Модель механизма компенсации создана на основании адиабатического процесса в макроскопической системе, при котором система не обменивается теплотой с окружающим пространством. В ходе расчетов и моделирования параметры узлов и механизмов подобраны таким образом, что обеспечиваются технически реализуемые условия функционирования комплекса. При этом ограничены нагрузки на тросовую систему и исключены ее провисания, ход каретки компенсатора минимизирован. В результате был получен квазиравномерный подъем подводного груза с незначительными колебаниями скорости при качке судна-носителя.
В современном городском рельефе существует большое количество препятствий в виде зданий, проводов, деревьев, являющихся причинами переотражения сигнала, что в свою очередь приводит к сложностям при детектировании исходного сигнала. Многолучевое распространение происходит из-за отражения, рассеяния и дифракции электромагнитных волн при попадании на природные и техногенные препятствия. В результате в приемную антенну приходит множество волн с различными задержками, затуханиями и фазами. Для борьбы с этим негативным эффектом возможно применение систем с технологией MIMO. В настоящее время технология MIMO (Multiple Input Multiple Output) используется практически во всех современных беспроводных технологиях. Данная технология позволяет использовать несколько приемо-передающих антенн для увеличения пропускной способности каналов связи и уменьшения ошибок, возникающих при передаче данных. В работе рассматриваются приемник с декорреляцией (ZF-приемник) и приемник, минимизирующего среднеквадратическую ошибку оценивания (Minimum Mean Square Error (MMSE). Также дается алгоритм работы модели системы передачи MIMO с применением ZF- и MMSE-приемников. В заключительной части статьи приводятся результаты моделирования BER при различном количестве приемо-передающих антенн.
Предложено техническое решение отрезного резца с управлением передним углом режущего клина, реализованным поворотом конструктивно выделенного в нем сектора вокруг режущей кромки. Результаты моделирования условий равновесия сил, действующих на поворотный сектор резца на операциях отрезки, подтвердили возможность его технической реализации. Приведены рекомендации по выбору его параметров и определены условия наиболее эффективного использования.
В работе на основе численного моделирования исследуются тепловые процессы в системе «погружной двигатель - скважинный флюид» при работе электроцентробежной насосной установки в периодическом кратковременном режиме. Для улучшения условий теплоотвода от погружного двигателя используется специальное потокоотклоняющее устройство, позволяющее перенаправить поток жидкости из затрубного пространства скважины к погружному двигателю с целью его дополнительного охлаждения. Показано, что применение предлагаемого устройства предлагает значительно снизить величину разогрева погружного двигателя и повысить надежность его работы.
Рассмотрен специальный автомобиль C41A23 (САДКО), предназначенный для раллийных гонок. Особенностью нагрузочных режимов при движении в данных условиях являются высокие перегрузки как водителя, так и самой машины. В связи с этим для прочностных расчетов принимаются перегрузки до 7g, что обеспечивает работоспособность конструкции в данных условиях. Специальные доработки конструкции для рассмотренного образца относительно серийного составили порядка 30 %. Описан ряд технических решений, примененных в конструкции спортивного полноприводного грузового транспортного средства. Рассмотрены существующие варианты оригинальных топливных баков и специально разработанных под них кронштейнов; проанализированы два варианта разных по конструкции кронштейнов спортивного грузовика. Проведены расчеты и проанализированы максимальные эквивалентные напряжения по Мизесу в элементах конструкции. После выбора наилучшего варианта изготовлен опытный образец для установки на гоночный автомобиль.
Представлены результаты теоретического исследования и компьютерного моделирования в MathCAD различных физических аспектов механического столкновения движущихся тел. Выявлены причины нежелательных эффектов численного моделирования и предложены методы их устранения. Обоснована необходимость и предложен метод возврата столкнувшихся тел в точку касания. Получены зависимости скоростей отскока тел от коэффициента восстановления и условие их «слипания» при абсолютно неупругом столкновении.
Представлены результаты разработки цифровых моделей для определения электромагнитных влияний (ЭМВ) тяговых сетей (ТС) с разной структурой на параллельно проложенный трубопровод наземной прокладки. Для их реализации применялся программный продукт Fazonord, версия 5.3.3.0-2024, позволяющий определять ЭМВ ТС различного конструктивного исполнения на находящиеся вблизи трассы железной дороги протяженные проводящие сооружения, в частности, стальные трубопроводы. Моделирование осуществлялось для системы электроснабжения горно-перевального участка общей протяженностью 76 км. В ее состав входили следующие элементы: две линии электропередачи 220 кВ; пять ЛЭП 110 кВ и столько же подстанций с трансформаторами ТДТНЖ-40000-115/27,5/11; тяговые сети 27,5 кВ пяти межподстанционных зон. В модель ТС второй зоны был включен стальной трубопровод, проложенный на расстоянии 50 м и имеющий стационарные заземлители по краям с сопротивлением 1 Ом. Также учитывалось распределенное заземление путем формирования цепочечных схем замещения. Рассматривались следующие структуры ТС: раздельная, узловая, встречно-консольная и параллельная. Тяговые нагрузки создавались грузовыми поездами массой 4 084 и 6 000 т. Электромагнитные поля, генерируемые ТС, создавали на деталях сооружения напряжения, превышающие допустимую величину 60 В. Обеспечить их снижение можно установкой дополнительных заземлителей, увеличением ширины сближения, монтажом экранирующих проводов, а также отсасывающих трансформаторов. Предложенная методика предназначена для использования в проектировании и эксплуатации при разработке рациональных способов уменьшения ЭМВ ТС с целью обеспечения безопасности персонала и надежной работы средств защиты труб от коррозии.
Развитие искусственного интеллекта практически во всех сферах человеческой интеллектуальной деятельности предполагает расширение инструментов инженерного анализа, а также увеличение темпов роста программного обеспечения в области машиностроения. Главным преимуществом этого станет сокращение экономических затрат на разработку машиностроительной продукции, ее физические испытания и отбраковку физических прототипов. В данной статье представлены результаты моделирования растравленного слоя поверхности быстрорежущей стали Р6М5 в результате воздействия на нее электрических факторов процесса резания и электролита. Созданы контактирующие поверхности - модель алмазного зерна как элемент алмазного шлифовального круга и модель обрабатываемой поверхности быстрорежущей стали Р6М5 как элемент металлорежущего инструмента. Для решения задачи контактного взаимодействия при комбинированной электроалмазной обработке двух ювенильных поверхностей была выбрана универсальная программная система конечно-элементного анализа Ansys Workbench. Основное моделирование процесса резания было проведено на трех величинах глубины резания t: 0,01; 0,02 и 0,03 мм/дв.ход. Было учтено влияние на модель обрабатываемой поверхности двух электрических факторов обработки - плотности тока правки iпр = 0,25 А/см2, плотности тока растравливания iтр = 6,25 А/см2 и воздействие электролита. Были учтены результаты сравнительного анализа химического состава передней поверхности быстрорежущих пластин до и после электрохимической обработки. Сделан вывод о том, что характеристики растравленного слоя во время комбинированной электроалмазной обработки уменьшаются в своих свойствах примерно на 10 %, что и вызывает эффект растравливания поверхности. В результате комплексных исследований была решена задача выбора и моделирования такой структуры, которая бы имитировала механические свойства материала растравленного слоя обрабатываемой поверхности быстрорежущей стали при комбинированной электроалмазной обработке. Моделирование показывает, что оптимальная глубина резания t должна находиться в пределах 0,015-0,020 мм/дв.ход. В этом случае происходит менее нагруженный напряжениями процесс резания с полноценным стружкообразованием. Полученные результаты моделирования можно применять для дальнейшего прогнозирования, например, качества обработанной поверхности путем подбора технологических режимов обработки, на которых происходит активация процесса самозатачивания алмазных зерен.