Preview

НАУКА и ТЕХНИКА

Расширенный поиск
Том 20, № 1 (2021)
Скачать выпуск PDF
https://doi.org/10.21122/2227-1031-2021-20-1

СТРОИТЕЛЬСТВО 

5-9 214
Аннотация

Собственники и руководители строительства находятся в постоянном процессе повышения конкурентоспособности, сокращения затрат и времени, поддержания высокого качества продукции и услуг. Цель управления проектами – организовать выполнение работ путем реализации комплексных, связанных и последовательных мероприятий, в полной мере использовать ограничения дублирования переделок. С 1990-х годов 3D-моделирование используется для координации, планирования, создания и эксплуатации будущего сооружения. BIM-подход предлагает заинтересованным сторонам участвовать в общей интеллектуальной 3D-модели, облегчая координацию, решая интерфейсы, уменьшая усилия по дублированию и сохраняя информацию о разработанных данных на протяжении всего жизненного цикла конструкции и по завершении этапа строительства. Для выполнения сложной структуры взаимодействия необходимы высокий уровень управления проектированием и координация интерфейса между архитектором, конструктором, механиком, электриком и другими проектировщиками. От поставщиков оборудования требуются основные входные данные. В связи с этим каждый ответственный за процесс нацелен на достижение собственного результата с меньшими затратами и временем исполнения. Тем самым он непреднамеренно сокращает усилия, связанные с сопутствующими действиями, и сосредоточивается на своем основном результате. Например, структурная инженерия, разрабатывающая  3D-модель, будет нацелена на чистый структурный дизайн, ориентируясь на непрерывность конструкции, идентификацию геометрии и модель расчета для конечных элементов программного обеспечения. Точно так же будут моделироваться водопроводные и другие сети для изготовления и монтажа.

10-15 148
Аннотация

Объект исследования – долговечность деформационных швов мостовых сооружений, предмет исследования – виброотклик сооружения, полученный в условиях естественной эксплуатации. Диагностика деформационных швов автодорожных мостов проводилась с целью выявления характерных зависимостей между величиной виброотклика сооружения и типами конструкций деформационных швов в течение периода их эксплуатации с учетом особенностей мостового сооружения. Для этого апробировали методику сбора и обработки данных о виброотклике сооружения в естественных условиях его эксплуатации. В статье представлены результаты сбора данных о топологии покрытия, собранные методом трехмерного сканирования. Сбор информации о виброотклике сооружения осуществляли при помощи измерения виброскорости и деформаций сооружения. В результате испытания и анализа полученных данных выявлены основные исследуемые характеристики: величина неровности основания, амплитуда виброскорости и виброперемещение элементов сооружения. Назначены два основных параметра динамического воздействия с поправкой на массу движущегося транспортного средства, которые могут быть использованы в качестве основных для оценки величины динамического воздействия. Разработана и предложена комплексная методика оценки динамического воздействия на мостовые сооружения. Ее использование позволит дифференцировать различные конструкции деформационных швов по величине динамического воздействия транспортных средств. Это в свою очередь поможет сформулировать новые рекомендации о применении конкретных типов конструкций деформационных швов для различных категорий автомобильных дорог, что повысит долговечность эксплуатации деформационных швов и сооружения в целом.

16-25 196
Аннотация
Задачи с односторонними связями нередки в практике расчетов строительных конструкций и сооружений. Определенные трудности в их решении возникают при трении на контакте, а также при динамическом действии нагрузки. Известно, что такие задачи с математической точки зрения являются недостаточно корректными, решение их усложняется и зависит от истории нагружения и деформирования конструкции. В то же время возможность учета сложных условий работы конструкции делает ее расчет более полным и точным. В статье рассмотрено решение динамической контактной задачи на основе метода конечных элементов и метода шагового нагружения. Односторонние связи с кулоновским трением моделируются с помощью контактных конечных элементов рамно-стержневого типа. Для соблюдения ограничений в условиях по предельному трению-скольжению применяется способ компенсирующих нагрузок. На основе рассмотренной дискретной модели контакта и метода пошагового анализа разработан численный алгоритм, позволяющий в одном пошаговом процессе выполнять одновременно интегрирование уравнений движения и реализацию контактных условий с трением Кулона. С помощью предложенного подхода получены и проанализированы численные решения задачи контакта сооружения с основанием при различных параметрах динамической нагрузки. Сравнение результатов с решением, выполненным известным методом итераций по предельным силам трения, позволяет сделать вывод об эффективности и надежности разработанного алгоритма при сложных условиях контакта и динамическом нагружении

ТРАНСПОРТ 

26-32 192
Аннотация

Для обеспечения качества включения сухого фрикционного сцепления в автоматизированной механической трансмиссии в процессе трогания транспортного средства с места и маневрирования диапазон управления 

исполнительным механизмом сцепления должен быть максимально широким. Ширина диапазона зависит от согласованности геометрических параметров исполнительного механизма сцепления с электрическими характеристиками используемых электромагнитных клапанов, выходным каскадом контроллера и частотой управляющего ШИМ-сигнала. Помимо прецизионного электронного управления водитель должен иметь возможность «вручную» управлять сухим фрикционным сцеплением в аварийной ситуации, вследствие чего последнее должно иметь два независимых контура управления. В статье представлены оригинальный автоматизированный привод фрикционного сцепления с дублирующим пневмогидравлическим контуром, а также результаты исследования влияния частоты ШИМ-сигнала на рабочий диапазон управления пневматическим исполнительным механизмом сцепления. Исследования базировались на анализе результатов полунатурного эксперимента по оценке функциональной работоспособности спроектированной автоматизированной мехатронной системы управления механической трансмиссией грузового автомобиля. В качестве аппаратной основы информационной системы управления испытательным комплексом использовались контроллеры Ecomat R360. Разработанное программное обеспечение контроллеров с однопараметрической обратной связью по перемещению рычага выключения сцепления позволяет подавать ШИМ-сигнал переменной скважности на пропорциональный электромагнитный клапан автоматизированного привода. Графическое представление результатов исследований производилось с помощью средств визуализации CoDeSys V2.3. В ходе полунатурного эксперимента выявлена полиномиальная зависимость между изменением диапазона управления исполнительным механизмом сцепления и частотой генерируемого ШИМ-сигнала в интервале до 400 Гц, а также даны практические рекомендации по выбору оптимальной частоты модулированного широтно-импульсного сигнала. Результаты исследований могут быть использованы в адаптивном алгоритме управления автоматизированной механической трансмиссией грузовых автомобилей и автопоездов для обеспечения прецизионного управления исполнительным механизмом сцепления в процессах трогания с места и маневрирования.

 

33-36 138
Аннотация

Проходимость многоцелевых колесных машин – одно из важнейших эксплуатационных свойств данных технических объектов. Во многом она определяется их тяговыми характеристиками. Известен ряд способов повышения тягово-сцепных свойств многоцелевых колесных машин, среди которых – применение различного рода противобуксовочных систем, блокировка межосевых и межколесных дифференциалов, использование балласта и ряд других. Один из способов повышения тягово-сцепных свойств и проходимости машин по грунтам со слабой несущей способностью, который получил развитие в последнее время, – это регулирование давления воздуха в шинах ведущих колес многоцелевых колесных машин. В статье приводится исследование процесса взаимодействия колесного движителя с грунтовой поверхностью при изменении давления воздуха в шине. Установлено влияние давления воздуха на тягово-сцепные свойства многоцелевых колесных машин. Предложена система автоматического регулирования давления воздуха в шинах мобильных машин в зависимости от дорожных условий. Использование предложенного принципа регулирования позволит существенно повысить проходимость многоцелевых колесных машин в тяжелых условиях движения, исключив субъективный фактор в лице оператора транспортного средства.

37-44 188
Аннотация

Растущая электрификация силовых установок автомобилей существенно повышает их сложность. Совместная работа различных компонентов трансмиссии не должна быть замечена водителями и пассажирами, что рассматривается как хорошая управляемость и таким образом способствует росту удовлетворения требований потребителя. В настоящее время процесс разработки автомобилей с гибридным и электрическим приводом предполагает, что управление энергопотреблением – это элемент оптимизации управляемости транспортного средства. На ранних этапах разработки потребление топлива и энергии можно совершенствовать с помощью стандартизированных циклов вождения. Аспекты управляемости и влияние реального процесса вождения не рассматриваются вплоть до этапа разработки и испытаний опытного образца. Таким образом, варианты аспектов, имеющих отношение к управляемости, весьма ограничены, что снижает потенциал для принятия оптимальных решений. Исходя из этого в данной статье представлен подход к оценке и оптимизации управляемости гибридных приводов с помощью виртуальной разработки. В качестве примера создана имитационная модель, основанная на P2-гибридной трансмиссии VW Passat GTE. C целью оценки правильности модели трансмиссии и управляемости проведены определенные мероприятия на испытательном полигоне, которые затем сравнивались с результатами моделированных маневров. Моделируя различные маневры вождения, результирующие колебания ускорения, влияющие на пассажира, рассчитываются и оцениваются с точки зрения управляемости. Метод оценки основывается на рекомендациях Ассоциации немецких инженеров (VDI), учитывающих влияние вибраций на здоровье человека. Для выявления определяющих факторов при изучении разных маневров и параметров компонентов трансмиссии в исследованиях анализировались и манeвры, и параметры. Определено, что смена передач и включение сцепления оказывают максимальное влияние на ходовые характеристики транспортного средства и поэтому обладают наивысшим потенциалом для проведения оптимизации конструкции и стратегии управления гибридными трансмиссиями. Таким образом, предлагаемый подход позволяет оценить и оптимизировать управляемость гибридных приводов на ранней стадии разработки. Тем самым сокращается период времени между виртуальной разработкой и этапом создания прототипа.

45-51 155
Аннотация

Существуют два типа международно признанных инженерных подходов к решению проблем безопасности дорожного движения – упреждающий и реактивный. Прогнозируемый, или упреждающий, подход включает предотвращение аварий и принятие корректирующих мер до того, как они могут произойти. Одним из примеров такого подхода является аудит безопасности дорожного движения. Это относительно новый инструмент в развивающихся странах. В статье проанализированы подходы к аудиту безопасности дорожного движения, изложенные в руководствах Великобритании, Ирландии, США, Австралии, Канады, а также в рекомендациях Азиатского банка развития для стран Центральноазиатского регионального экономического сотрудничества. Для всех рассмотренных документов характерен схожий подход к основным определениям, выбору аудиторской группы и требованиям к ее членам, основным этапам аудита безопасности дорожного движения. Во всех рассмотренных руководствах подчеркивается, что аудит – это не средство оценки работ по проекту, проверки соответствия стандартам, средство ранжирования или оценки проектов. Также был проанализирован подход к аудиту безопасности дорожного движения, изложенный в рекомендациях, разработанных в Республике Казахстан. Установлено, что документ не соответствует подходам,  принятым  в  развитых  странах.  Условия  Республики Казахстан  требуют  разработки  нового  документа, основанного на анализе лучшего международного опыта. В настоящее время Республика Казахстан приступила к постепенному внедрению концепции «прощающей ошибки дороги» в проектировании и эксплуатации дорог. Этот факт также следует учитывать при пересмотре руководства по аудиту безопасности дорожного движения.

52-57 189
Аннотация
Эффективность системы электрического торможения во многом зависит от того, каким способом оно осуществляется, приемлемы ли для данного транспортного средства тормозные характеристики, которые она формирует, насколько просты и надежны технические решения, заложенные в систему, и куда используется энергия торможения. При электрическом торможении можно не только гасить электрическую энергию на тормозном резисторе, но и отдавать обратно на накопитель и снова использовать в тяговом режиме. В статье проанализированы наиболее распространенные способы электрического торможения, применяемые в системах электрического торможения тяговых электроприводов, которые находятся в эксплуатации на транспортных средствах. В качестве основного критерия при оценке способа электрического торможения выбраны его энергетические показатели. Рассмотрены результаты научных исследований предложенного нового способа электрического торможения, обеспечивающего лучшие энергетические показатели, и новые технические решения его реализации. В случае применения указанного способа электродвигатели постоянного тока работают генераторами последовательного  возбуждения. Ток в обмотках возбуждения регулируется с помощью преобразователя постоянного тока. Энергия в силовой цепи накапливается в накопителях и используется в тяговом режиме. При заполнении накопителей энергия в силовой цепи гасится  на тормозном резисторе, а  энергия с выхода  преобразователя постоянного тока используется  для  собственных нужд. При этом формируются тормозные характеристики, как у генераторов независимого возбуждения. Для повышения эффективности торможения в области низких скоростей необходимо плавно регулировать сопротивление тормозных резисторов путем шунтирования их транзисторными ключами.

 

ЭНЕРГЕТИКА 

58-65 150
Аннотация

Представлены основные тенденции образования отходов в зависимости от роста мирового ВВП и численности населения планеты. Рассмотрены основные направления концепции национальных стратегий устойчивого развития с учетом проблем энерго- и ресурсосбережения, а также необходимости рационального использования природных и вторичных ресурсов во многих странах мирового сообщества. Использование энергетического потенциала горючих отходов, не нашедших технологического применения, для многих государств – одно из приоритетных направлений в области нетрадиционной энергетики. В статье представлена технология брикетирования многокомпонентных горючих составов в твердое топливо в разных областях. Разработанная технология позволяет перерабатывать отходы производства путем их брикетирования с добавлением различных связующих веществ. На примере связующего компонента в виде вязких углеводородсодержащих отходов показаны основные технологические особенности получения твердого многокомпонентного топлива. Описано оборудование электрогидравлической обработки, работающее в составе линии подготовки к брикетированию применяемых нефтесодержащих отходов, позволяющее уменьшать содержание серы в используемых отходах, что дает возможность регулировать экологические характеристики выбросов вредных веществ на предельно допустимом уровне. С учетом аспектов применения технологии влажного брикетирования материалов отражено влияние влажности на производительность в зависимости от содержания связующего компонента. Предложенный алгоритм решения поставленной задачи позволяет рационально использовать некондиционные горючие производственные отходы для получения многокомпонентного твердого топлива, при этом на стадии производства учитываются энергетические и экологические аспекты.

ЭКОНОМИКА ПРОМЫШЛЕННОСТИ 

66-74 201
Аннотация

Рассмотрен вопрос о переходе на цифровые технологии управления в сфере строительства и жилищно-коммунального хозяйства в России, а также в других странах. Разработана оптимизационная методика применения цифровой экономики на примере существующей системы управления недвижимостью – в микрорайоне «Столичный» города Ижевска (Удмуртская Республика, Российская Федерация). Описаны существующие и разработаны новые проекты цифровых технологий, внедрение которых повысит эффективность реализации строительства и эксплуатации жилых домов. Сформирована методика создания оптимизационной математической модели управления проектами строительства и эксплуатации энергоэффективных жилых домов. Даны предпосылки и схема совместного внедрения данной модели и цифровых технологий для улучшения качества строительства и эксплуатации жилых домов. В рамках национальной программы «Цифровая экономика Российской Федерации» предложена поэтапная методика внедрения цифровых технологий в градостроительную деятельность, а также в сферу жилищно-коммунального хозяйства. Рассмотрены преимущества использования технологии блокчейн в управлении проектами строительства и эксплуатации энергоэффективных жилых домов. Применение разработанных методик, удовлетворяющих запросам участников строительной деятельности и сферы жилищно-коммунального хозяйства, позволит повысить эффективность не только системы управления строительством и эксплуатацией энергоэффективных жилых домов, но и общую эффективность внедрения цифрового управления в сферу недвижимости. Предложенное программное обеспечение «АБРИС» может использоваться в жилищно-коммунальном хозяйстве для оптимизации и отслеживания расхода ресурсов, жизненно необходимых для комфортного проживания населения.

75-82 254
Аннотация

Ввиду того что большинство крупных нефтяных месторождений России, характеризующихся высокой себестоимостью добываемой продукции, находятся на заключительной стадии разработки, в последние годы вопрос оптимизации затрат приобретает все большее значение. Основные статьи затрат на предприятиях нефтегазового комплекса – проектирование и строительство (реконструкция) нефтепромысловых объектов. Анализ применяемых в настоящее время методов ранжирования нефтегазовых проектов показал, что все они по своей сути являются субъективными, так как основаны на экспертном мнении. Авторами разработан методический инструментарий оценки эффективности проектов капитального строительства нефтепромысловых объектов (на примере проведения строительных работ на площадке под инвентарные приемные мостки и подъемный агрегат), позволяющий максимально исключить влияние экспертного мнения и соответственно существенно повысить качество и обоснованность принимаемых управленческих решений. Выбор оптимального проекта осуществляется на основе двухуровневой оценки: технической (1-й этап) и экономической (2-й этап). При этом на каждом этапе расчетным путем по результатам анализа объективных данных и с помощью разработанных алгоритмов определяется интегральный показатель. Таким образом, можно судить об эффективности любого проекта, не основываясь на субъективном подходе в оценке с помощью экспертного мнения.

83-90 174
Аннотация

Реформирование энергетики Республики Беларусь, которое в последние несколько лет перешло к стадии активного внедрения, принесет значительные изменения в управление энергетическими предприятиями. Внедрение риск-менеджмента для энергетических организаций станет необходимым этапом, который обоснован переходом энергетики к рыночным отношениям. В связи с этим следует рассмотреть основные вопросы оценки рисков энергетических предприятий. Предложена методика качественного и количественного анализа всех рисков, с которыми может столкнуться энергетическое предприятие в процессе генерации энергии. Отмечены подходы различных авторов к алгоритму качественного анализа риска. Это позволило уточнить основные задачи, требующие решения при проведении качественного анализа рисков. Представлен анализ методов количественного анализа рисков. К наиболее часто применяемым относятся методы сценарного анализа и математической статистики, методы аналогий и аналитический, методы оценки потерь, экспертных оценок и теории статистических игр. Каждый из них имеет свои достоинства и недостатки. Выполненный анализ количественных рисков позволил обосновать выбор методов, применимых для энергетики с учетом специфики вида деятельности. Рассмотрены различные шкалы для оценки величины вероятности и возможных потерь от рисков. Представлен сравнительный анализ данных шкал и обоснован выбор шкалы для энергетических предприятий. Уделено внимание проблеме классификации вероятности свершения рисковых событий. Рассмотрена методика определения величины возможных потерь при свершении рискового события. Возможные потери классифицированы по следующим группам: перебои в технологическом процессе, последствия для людей, экологические последствия. Отдельно рассмотрены возможные финансовые потери, а также потери с позиции закона и репутации. Выполнен критический обзор методов управления рисками. Определены наиболее перспективные для предприятий энергетики методы управления рисками.



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


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