Preview

НАУКА и ТЕХНИКА

Расширенный поиск

«Наука и техника» - это международный научно-технический журнал, в котором публикуются статьи и обзоры по сериям:

1. Машиностроение
2. Строительство
3. Электронные системы
4. Энергетические комплексы
5. Естественные науки
6. Экономика промышленности

Журнал публикует оригинальные научные статьи на русском и английском языках авторов как из Беларуси, так и из других стран.

ISSN: 2227-1031 (Print)
ISSN: 2414-0392 (Online)

 

 

 

 

 

 

Текущий выпуск

Том 19, № 5 (2020)
Скачать выпуск PDF

СТРОИТЕЛЬСТВО

367-371 66
Аннотация

При выполнении сварных соединений не всегда удается плотно прижать соединяемые элементы перед наплавкой сварного шва. В нормативных документах по сварным соединениям допускаемый зазор между соединяемыми элементами может достигать: 3 мм – при сварке покрытым электродом; 2 мм – при сварке в защитных газах. В то же время в нормативах по расчету сварных соединений наличие зазора не учитывается. Для определения влияния зазора на несущую способность сварного шва проведены экспериментальные исследования. На Минском заводе технологических металлоконструкций были изготовлены образцы со сварными соединениями двух типов – для работы на сдвиг и отрыв. С целью сопоставления половину образцов изготовили без зазоров, а другую половину – с зазорами между соединяемыми элементами. Испытания проводили в научно-исследовательской лаборатории БНТУ. По результатам опытов сделаны выводы, что зазоры между соединяемыми элементами существенно снижают несущую способность сварных швов. Кроме того, осмотр поверхностей разрыва показал, что при наличии зазора поверхности среза сварного шва проходят по границе сплавления основного и наплавленного металлов. Экспериментально установлено, что имеющийся зазор приводит к некоторому увеличению глубины проплавления. Однако последний фактор не компенсирует снижение несущей способности сварного шва, обусловленное наличием зазора между соединяемыми элементами.

372-376 62
Аннотация

На примере вертикальных перемещений показано, что, комбинируя решение задачи об определении вертикальных перемещений от действия четырех симметрично приложенных на упругое полупространство одинаковых сосредоточенных сил и двух симметрично приложенных на упругое четвертьпространство одинаковых сосредоточенных сил, можно получить решение о действии одной силы на 1/8 упругого пространства со свободными гранями. Для нахождения вертикальных перемещений в упругом полупространстве используется решение Буссинеска, а вертикальных перемещений в упругом четвертьпространстве – интегральное уравнение, полученное Я. С. Уфляндом для определения вертикальных перемещений грани однородного упругого изотропного четвертьпространства, для которого модуль деформаций и коэффициент Пуассона являются постоянными величинами. Однако интегральное уравнение Я. С. Уфлянда весьма неудобно для практического использования, поэтому в статье для нахождения вертикальных перемещений грани упругого четвертьпространства от действия сосредоточенной силы предложено приближенное выражение, записанное через элементарные функции. Для получения последнего применяется метод специальной аппроксимации. Искомое решение выражается также через элементарные функции. При этом точный расчет получается для несжимаемого материала при коэффициенте Пуассона 1/8 пространства n = 0,5. Поскольку решение получено в случае действия на 1/8 упругого пространства сосредоточенной силы, то легко найти выражение для определения вертикальных перемещений грани 1/8 упругого пространства от действия любой распределенной нагрузки путем интегрирования по участку действия данной нагрузки от функции влияния, в качестве которой берется искомое решение. Предлагаются рекомендации по повышению точности расчетов. Изложенный подход может быть также использован для определения напряженно-деформированного состояния 1/8 пространства как с шарнирно опертыми, так и со свободными гранями.

377-383 51
Аннотация

Сегодня остро стоит вопрос по обеспечению безопасной эксплуатации зданий и сооружений, находящихся в непосредственной близости от нового строительства. Процесс производства работ по устройству несущих конструкций сооружений и дальнейшая их эксплуатация могут оказывать негативное влияние на уже существующие объекты. В связи с этим весьма актуальна задача разработки инновационных методов и инструментов обеспечения безопасной эксплуатации таких сооружений, как перегонные тоннели метрополитена. Для ее решения необходимы достоверный прогноз дополнительных деформаций и назначение комплекса защитных мероприятий. Кроме того, большое внимание следует уделять численному моделированию системы «наземные сооружения – защитные мероприятия – подземные сооружения». Как пример оценки влияния нового строительства на существующие подземные можно привести строительство транспортной развязки на пересечении проспекта Независимости с улицей Филимонова. В качестве защитных мероприятий здесь использовался защитный экран на буронабивных сваях, который позволил значительно минимизировать динамические и статические воздействия на обделку тоннелей и другие подземные сооружения метрополитена. Эффективность применения защиты подтверждается результатами мониторинга напряженно-деформированного состояния конструкций перегонных тоннелей на всех стадиях строительства транспортной развязки. Защитные мероприятия и непрерывный мониторинг за напряженно-деформированным состоянием конструкций помогают избежать аварийных ситуаций в ходе строительства и дальнейшей эксплуатации.

 

384-388 37
Аннотация

В соответствии с принятой расчетной схемой размыв грунтовой плотины при переливе разделен на две стадии. В статье рассмотрена первая стадия, когда происходит размыв низовой упорной призмы. Ключевым фактором при расчете деформаций размыва является выбор формулы расхода твердого стока. Исследования показывают, что механизм формирования и транспортирования твердого стока при размыве моделей плотин из песчаных грунтов весьма схож с ранее описанным многими авторами для условий размыва речных русел. Особенность процесса в том, что размыв происходит при больших скоростях, поэтому твердый сток практически сразу переходит во взвешенное состояние. Для выбора искомой формулы проведены эксперименты на моделях плотин из песчаных грунтов различного гранулометрического состава. Установлено, что при больших скоростях, имеющих место в рассмотренных условиях, значение расхода твердого стока зависит исключительно от гидравлических характеристик потока. Влияние же физико-механических свойств размываемого грунта на величину расхода твердого стока незначительно, и они могут не учитываться. Выполнены расчеты по известным из речной гидравлики формулам, которые показали, что ни одна из них не дает достаточной сходимости с опытными данными. На основе анализа большого числа экспериментальных данных получена формула расхода твердого стока для условий размыва моделей плотин при переливе. При этом учитывался тот факт, что размыв плотины переливом имеет высокую степень стохастичности и трудно поддается теоретическому описанию. Особенно это проявляется в условиях пространственного размыва, когда одновременно с классическим размывом дна периодически происходит обрушение бортов размываемого прорана, что трудно учесть при расчетах.

389-394 48
Аннотация

В статье в кратком изложении приводится обзор литературы по теории и методикам расчета шарнирно соединенных или шарнирно сочлененных конструкций на упругом основании. Автор ссылается на работы Б. Г. Коренева, Г. Я. Попова, И. А. Симвулиди, Р. В. Серебряного, А. Г. Юрьева, в которых с помощью различных подходов проведены исследования по расчету шарнирно соединенных балок и плит на упругом основании. Из анализа научной литературы по рассматриваемой тематике можно сделать вывод об отсутствии общего подхода к решению этой проблемы, справедливого для любых шарнирно соединенных балок и плит, лежащих на любой модели упругого основания при действии на них произвольной внешней нагрузки. Кроме того, аналогичная проблема по данному виду инженерных расчетов наблюдается и в нормативных документах. В Республике Беларусь для расчета несущих элементов дорожных покрытий для автомобильных дорог различного назначения и поперечного строения пути используется ряд отраслевых документов, в которых дорожная одежда с несущим элементом и соединение элементов между собой (шарнирное или жесткое) рассматриваются в несвязной постановке. В статье предлагается универсальный подход для расчета шарнирно соединенных балок на упругом основании, базирующийся на смешанном методе строительной механики с учетом соотношений Жемочкина для функций влияний упругой среды. В расчет принимаются следующие гипотезы и допущения: на контакте балки с основанием действуют только нормальные напряжения, для балок справедливы гипотезы теории изгиба, шарниры между балками являются цилиндрическими, распределение контактных напряжений по ширине балок – равномерное. В результате предлагаемого расчета исследуется напряженно-деформированное состояние системы из шарнирно соединенных балок на упругом основании, а именно: распределение контактных напряжений под балками, внутренние усилия в балках и шарнирных соединениях, а также осадки упругого основания под ними. Численная реализация этого подхода выполнена с использованием математического пакета Mathematica 10.4. Приведены примеры расчета для трех шарнирно соединенных балок на основании Винклера и семи – на упругом полупространстве.

395-399 50
Аннотация
Обычно, чтобы усилить колонну (пилон), увеличивают ее поперечное сечение за счет наращивания, инъецирования укрепляющих растворов и внешнего армирования. Наиболее прогрессивный метод усиления сегодня – внешнее армирование, суть которого состоит в наклеивании на поверхность конструкций высокопрочных полотен, пластин или полосок (ламелей) с помощью специальных клеев. Особое внимание ученые уделяют теоретическим и экспериментальным исследованиям конструктивных решений внешнего армирования вертикальных несущих конструкций. К сожалению, результатов таких исследований, например о влиянии технологии выполнения работ на эффективность усиления, фактически нет. Поэтому задача автора состояла в экспериментальных исследованиях влияния технологических факторов на эффективность усиления железобетонных конструкций, воспринимающих усилия на сжатие. Опыты выполнены шестью сериями, в которых с помощью различных технологических факторов изменялась технология проведения работ. Среди основных факторов: наличие/отсутствие острых углов, подготовка основы (грунтование поверхности), способ приклеивания армирующих материалов к конструкции. Критерием оценки эффективности технологии была разрушающая прочность на осевое сжатие усиленных образцов. Анализ результатов экспериментальных исследований показал, что наибольшая несущая способность достигалась на образцах колонн с округленными углами при условии нанесения клея на основу образца и на углеродное волокно (40,6 т). Прочность на сжатие таких образцов на 82,2 % больше, чем контрольных. Прочность усиленных образцов, углы которых не закругляли, оказалась наименьшей – 34,0 т. Для образца, усиленного волокном, пропитанным клеем, показатель увеличился на 74,3 % по сравнению с контрольными образцами. Прочность на сжатие образцов, усиленных углеродным волокном, приклеенным к предварительно нанесенному на основание клею, составила 38,6 т, что на 73,4 % больше, чем прочность контрольных образцов.
400-406 45
Аннотация

Определение стратегий формирования городов-спутников Минска является основой для развития полицентрической модели столичной агломерации. На основании проведенного сопоставительного анализа проектных решений генеральных планов предложена концепция совершенствования планировочной структуры и функциональной организации городов-спутников. Концепция заключается в адаптации их планировочной структуры к одному из перспективных экономических профилей (промышленному, научно-промышленному, аграрно-промышленному, туристско-рекреационному). В соответствии с концепцией выделяются четыре основных типа планировочной структуры городов-спутников, коррелирующих с их градообразующими спецификами: урбанизированная планировочная структура (тип У) – промышленный город, урбанизированно-природная (УП) – научно-промышленный город, природно-урбанизированная (ПУ) – аграрно-промышленный город и природная (П) – туристско-рекреационный город. Выделенные типы планировочной структуры легли в основу стратегий их преобразований. Термин «стратегия» в градостроительном контексте подразумевается как генеральное направление трансформации планировочной структуры города на долговременную перспективу (20–30 лет). При разработке генеральных планов необходимо выделять два основных направления трансформации: преобразование и развитие. Реализация первого направления обеспечивается двумя стратегиями – фрагментацией и дефрагментацией, а также четырьмя разновидностями каждой из стратегий. Стратегии пространственного развития – консолидация, векторный рост, секторный рост, радиальный рост. Особое внимание уделено анализу возможных вариантов размещения функциональных зон в зависимости от удаленности города от города-ядра. С учетом выделенных стратегий пространственного развития и анализа размещения городов-спутников в Минской агломерации разработаны двенадцать планировочных моделей, которые могут использоваться при создании градостроительных проектов по совершенствованию функционально-планировочной организации поселений Минской агломерации.

407-412 47
Аннотация

Все известные методы прогнозирования не могут обойтись без помощи карт, если это касается природных явлений и процессов. Географический прогноз можно рассматривать как предсказание географических явлений или процессов, не доступных для исследования. Идентичность методики прогнозирования динамики явлений во времени и распространения их в пространстве позволяет переносить закономерности, справедливые для временных последовательностей, на пространственные ряды. В отличие от специализированных методов прогноза, разрабатываемых отдельными науками, картография предоставляет в распоряжение исследователя общий способ прогнозирования, названный картографической экстраполяцией. Экстраполяция в данном случае понимается как распространение закономерностей, полученных в ходе картографического анализа какого-либо явления или процесса, на неизученную часть этого явления или процесса, на другую территорию, на будущее время. Изложенное рассмотрено на примере карты СВДЗК Республики Беларусь, составленной по данным геофизики и повторных нивелировок. Применяя метод картографической экстраполяции по карте, выделены прогнозные закономерности и ожидания. Эффективность картографической экстраполяции возрастает при комплексном использовании разных методов. Особое значение имеет взаимодействие картографического и дистанционного методов. Совместный анализ карт, аэро- и космических снимков, полученных с разных высот и в различных диапазонах, способствует прогнозу общих глобальных, региональных или локальных закономерностей. Пример тому – геолого-геоморфологические исследования. Для прогноза неотектонического строения территории в зоне сочленения Микашевичского выступа кристаллического фундамента и Туровской депрессии в Белорусском Полесье использовались карты разного содержания и результаты дешифрирования аэроснимков.

 

413-420 44
Аннотация

Метрополитен оказывает огромное влияние на развитие городской транспортной инфраструктуры. Необходимость увеличения эффективности пассажирских перевозок вызвана стремительным ростом пассажирооборота, а также увеличением расстояния от окраин города до центра. В связи с необходимостью развития сети метрополитена в Минске, которая подтверждается исследованиями в области пассажиропотоков основных направлений города, приобретен механизированный тоннелепроходческий щит CSM Bessac, позволяющий значительно увеличить скорость проходки перегонных тоннелей. Использование механизированного тоннелепроходческого комплекса в традиционной концепции строительства метрополитена, при которой проходка перегонных тоннелей осуществляется после сооружения станционного комплекса, не позволяет применять щит с максимальной экономической эффективностью ввиду небольшой протяженности перегонных тоннелей, необходимости сооружения монтажно-щитовых камер и проведения работ по разборке и сборке щита. В условиях использования механизированного тоннелепроходческого щитового комплекса актуально применение новой концепции, разработанной Ю. С. Фроловым и получившей название сквозной проходки. Суть ее заключается в беспрерывной проходке перегонных тоннелей на пусковом участке строящейся линии и последовательном сооружении каждого станционного комплекса по мере продвижения через него проходческих щитов. Для реализации концепции сквозной проходки актуально применение полузакрытого способа строительства, при котором конструкция перекрытия сооружается открытым способом, а остальные элементы – закрытым. Проанализированы имеющиеся решения станций метрополитена полузакрытого способа работ. Произведены детальный анализ с учетом адаптации к условиям строительства в Минске и разработка конструктивных элементов и узлов платформенного участка станции, представляющего собой двухконсольный свод с развитой ригельной частью, опирающийся на сваи-колонны круглого сечения. Усилия от разомкнутого кольца гибкой обделки путевых тоннелей воспринимаются консольной частью свода и лотковой плитой. Рассмотрены конструкция станции метрополитена, основные ее элементы, их назначения и специфика работы, а также вопросы оптимизации и результаты технико-экономического обоснования конструкции.

ЭЛЕКТРОННЫЕ СИСТЕМЫ

421-427 53
Аннотация

В настоящее время существует много научных подходов в области лексикографии: синтез речи, взаимосвязь информационных модулей словаря, корректировка правописания и т. д. Лавинообразный объем различной онлайн-информации в сетях вызвал необходимость создания систем автоматической обработки текстов. Белорусские ученые также ведут работу в этом направлении – новый подход к созданию лингвистической базы данных для такого рода систем рассмотрен в статье. Авторы представляют англо-белорусско-русский электронный словарь TechLex, который является совместным проектом кафедры английского языка № 2 и кафедры информационных систем и технологий Белорусского национального технического университета.  Лингвистическая  база данных словаря  составлена не традиционным методом  обработки печатных  версий  переводных  словарей, а путем  последовательной обработки текстов периодических научных изданий узкой предметной области с последующей систематизацией лексических единиц. В процессе работы авторы изучили имеющиеся многоязычные электронные словари и создали клиент-серверное приложение на языке Java. Клиентская часть системы содержит мобильное приложение для операционной системы Android, которое было протестировано на планшетах и смартфонах с различными диагоналями экранов. Интерфейс словаря TechLex разработан с учетом возможности добавления новых предметных областей и заполнения их необходимым лексическим материалом. Неоспоримым достоинством предлагаемого словаря является тот факт, что это первый технический электронный многоязычный словарь, имеющий белорусскую версию перевода.

428-436 71
Аннотация

В схемах работы оптико-электронных аппаратов (ОЭА), таких как цифровые автоколлиматоры, пеленгаторы, датчики Шака-Гартмана, а также системы астроориентации, проекционные измерительные системы, схемы геометрической калибровки ОЭА, фотоприемник выступает не только в качестве приемного устройства, но и отсчетного. Задачи, стоящие перед ОЭА, все сложнее, требуются большие поля зрения, которые обеспечиваются в том числе за счет размера фотоприемников с минимальным размером пикселя. Однако существуют технологические ограничения создания таких фотоприемников. Решение проблемы – использование нескольких фотоприемников, установленных на одной электронной плате. Поскольку фотоприемники ОЭА выступают и в качестве измерительных устройств, необходимо производить их геометрическую калибровку, подразумевающую измерение элементов внутреннего ориентирования (ЭВО), применяемых при обработке изображений ОЭА. Геометрическая калибровка позволяет исключить погрешности взаимной выставки фотоприемников на одной электронной плате, установленной в фокальной плоскости, а также искажения, вносимые объективом ОЭА, в первую очередь дисторсией. На правильность определения ЭВО влияет взаимное расположение коллиматора, с помощью которого производится геометрическая калибровка, и самого калибруемого ОЭА, т. е. элементов внешнего ориентирования. Стоит задача разделить ЭВО и элементы внешнего ориентирования. Это достигается с помощью методики математической обработки измеренных данных в прямом и перевернутом положениях коллиматора, позволяющей применять ее для геометрической калибровки ОЭА с большим количеством фотоприемников. В статье представлены результаты геометрической калибровки ЭВО при проецировании коллиматором тест-объекта на три фотоприемника макета ОЭА. Определены факторы, влияющие на точность геометрической калибровки ЭВО ОЭА. Разработанная методика геометрической калибровки ЭВО многоматричных ОЭА обеспечивает высокую точность измерений – не более 0,1''–0,2''.

437-448 56
Аннотация

Техногенная катастрофа рассматривается как информационное отображение катастрофического развития событий в системе управления объектом, своеобразная проекция техногенной катастрофы на информационную плоскость. В статье представлена интеллектуальная модель, рассмотрены динамика и диапазоны аварийного изменения параметров системы управления, выполнена оценка потенциальных рисков и угроз возникновения катастрофы. Показано, что на макроструктурном уровне для семантического описания катастрофы достаточно эффективно применение древовидной сети сценариев, которая отображает концептуальную схему предметной и проблемной областей катастрофы и основывается на суждениях экспертов, их опыте и интуиции. Это позволяет вероятностными методами оценить потенциальные риски катастрофы с помощью двух количественных показателей: уровня риска (вероятности) возникновения явления в некоторой контрольной точке времени и величины ожидаемого материального ущерба. Для оценки возможных микросостояний по каждому из критических параметров объекта предложено применять аппарат нечеткой логики, экспертным путем задавать границы допусков и функции принадлежности к областям безаварийного функционирования объекта, отслеживать траектории миграции относительных значений параметров, своевременно обеспечивать условия их принудительного возвращения в рабочую область штатного функционирования. В интеллектуальную модель потенциальных рисков развития аварийной ситуации введены количественные показатели, имеющие нечеткую природу, для оценки динамики угрозы возникновения катастрофы. Одним из таких показателей является экспертный уровень угрозы наступления катастрофы при миграции группы аварийно опасных параметров технического объекта. Рассмотрен также интервал времени, отсчитываемый от текущего момента до ожидаемого момента наступления катастрофы при заданном предельно допустимом уровне угрозы ее возникновения.



Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.