Создание нанокомпозиционных полимер-неорганических материалов, изучение их морфологии и механических свойств на наноуровне актуальны в области разработки новых материалов различного функционального назначения, в том числе медицинского. В результате проведенных исследований разработана методика получения одно- и многослойных пленок поливинилового спирта и композиционных полимерных покрытий с наночастицами оксида алюминия методом спин-коатинга. Показано, что оптимальное массовое содержание наночастиц оксида алюминия в суспензии для получения однородных композиционных покрытий составляет 0,625 %. На основании данных о структурно-морфологических и механических свойствах сформированных покрытий, полученных методом атомно-силовой микроскопии, установлено, что увеличение количества слоев композиционных покрытий приводит к росту числа конгломератов, что, в свою очередь, повышает шероховатость поверхности пленок. Модуль упругости однослойных пленок поливинилового спирта составляет (509,5 ± 10 %) МПа. В случае пленок композиционных покрытий с наночастицами оксида алюминия изменения модуля упругости установлены для многослойных покрытий: увеличение до 559,0 МПа (5 слоев) и уменьшение до 415,2 МПа (10 слоев). Модуль упругости исследуемых однослойных покрытий значительно снижается в диапазоне 20−40 ºС. Наименьшие значения после воздействия температур определены для пленок с наночастицами (236,2 ± 10 %) МПа. Нанокомпозиты демонстрируют рост краевого угла смачивания с увеличением количества слоев композиционных покрытий до 20. Последующий рост толщины покрытий (количества слоев) приводит к увеличению гидрофильности нанокомпозитов. Разработанные составы нанокомпозиционных пленок перспективны в качестве сорбционных покрытий.

В работе описана технология горячего брикетирования структурно-неоднородных отходов металлообработки в пресс-формах с подвижной матрицей, отличающаяся от известных аналогов возможностью повышения качества брикетов при минимальном количестве подготовительных операций. Целью работы является совершенствование процесса горячего брикетирования. Решаемые задачи заключаются в разработке технологической схемы и физико-математической модели процесса, снижении сил контактного трения и износа инструмента, оптимизации энергосиловых параметров по критериям плотности и прочности брикетов. Технологическая схема брикетирования представлена пресс-формой с подвижной матрицей, в которой в качестве упругой опоры используется сжатый воздух. В процессе брикетирования матрица и прессуемый металл перемещаются в одном и том же направлении. Сила бокового трения является активной, направленной в сторону усилия брикетирования. В итоге снижаются усилие и работа брикетирования, износ пресс-формы, а сам брикет получается высокого качества – однородным по плотности и без внутренних дефектов. В результате численного расчета модели получены зависимости напряженного состояния прессовки и давления прессования от координат и плотности на контактных поверхностях и в глубине материала, что позволяет производить расчет на прочность деталей пресс-формы и подобрать оборудование для осуществления процесса брикетирования. Изучены закономерности формирования структуры брикета, показаны преимущества применения предложенной технологической схемы в сравнении с брикетированием в неподвижной матрице. Предлагаемая технология исключает выполнение предварительной операции удаления смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) центрифугированием или другими известными способами. СОЖ удаляется термической возгонкой, частично сжигается в топке печи, частично конденсируется в системе «мокрой» очистки.

В статье описана методика топологической оптимизации пластин для остеосинтеза, применяемых для внутренней фиксации переломов костей. Представленная методика основана на применении метода плотности и коммерчески доступного программного обеспечения COMSOL Multiphysics, предназначенного для моделирования с помощью метода конечных элементов. Проведен сравнительный анализ характеристик (продольной жесткости, объема и максимального напряжения, по Мизесу) базовой конструкции пластины и двух оптимизированных вариантов. Установлено, что оптимизированные варианты обеспечивают снижение объема пластины на 49–54 %. При этом продольная жесткость уменьшается на 43–53 %, что является положительным эффектом с точки зрения минимизации эффекта экранирования напряжений. Оптимизированные варианты конструкции имеют близкие значения продольной жесткости и максимального напряжения, по Мизесу, однако в одном из них возникает прогиб продольных сегментов, приводящий к повышению полной энергии деформации, которая используется в качестве целевой функции при оптимизации. В варианте 2 конструкции прогиб продольных сегментов пластины исключается за счет наличия поперечной перемычки между ними и полная энергия деформации принимает более низкое значение. Вариант конструкции без перемычки требует дополнительного исследования, так как сдвиговые напряжения, возникающие в результате контактного взаимодействия продольных сегментов пластины с костью, могут оказывать положительное влияние на регенерацию костной ткани.

Автономный портативный спектрометр DEVI (Doas Expedition Volcanic Instrument) предназначен для полевых измерений наклонных содержаний SO₂ в вулканических выбросах дистанционным оптическим методом DOAS (Differential Optical Absorption Spectroscopy) в диапазоне 290–365 нм с разрешением не хуже 1 нм. Для его разработки были решены такие задачи, как: практическая реализация спектрометра, включающая в себя разработку оптической схемы; создание корпуса спектрометра, обеспечивающего функции уменьшения рассеянного излучения и удобство юстировки; использование набора дополнительных датчиков для регистрации условий измерений; проведение серии лабораторных измерений для определения характеристик спектрометра; проведение серии натурных измерений и предварительная обработка полученных данных с целью восстановления наклонных толщ диоксида серы в вулканическом выбросе. На этапе разработки спектрометра использовались методы численного моделирования оптических систем в программной среде Zemax, на этапе обработки экспериментальных данных для восстановления наклонных содержаний диоксида серы – метод DOAS. Представлены результаты лабораторных измерений характеристик спектрометра: спектральное разрешение 0,58 ± 0,5 нм, угловое поле зрения 1 × 0,25°. Экспериментально определенные параметры шума детектора DEVI применялись для построения математического фильтра с целью увеличения отношения сигнал – шум, что позволило оценить содержание диоксида серы в вулканических выбросах. DEVI успешно опробован в ходе экспедиций на Курильские острова в периоды 31.07–13.08.2021 и 27.07–29.08.2022, в результате чего восстановлена величина наклонного содержания (7,5 ± 1,2)·10¹⁷ молекул/см² в выбросе вулкана Чиринкотан. Полученная оценка наклонного содержания диоксида серы согласуется с результатами, полученными различными научными группами с использованием аналогичного метода для других вулканов.

Наномодифицированный фибробетон – это строительный материал, отличительной особенностью которого являются требуемые характеристики трещиностойкости. Определение коэффициента интенсивности напряжений фибробетона дает возможность правильно оценить сопротивление материала при образовании и развитии трещин. Предлагаемая многопараметрическая методика оценки показателей качества наномодифицированного фибробетона позволяет оценить качество фибробетонной конструкции в строительных и лабораторных условиях. Для осуществления контроля на строительной площадке используют современные и давно применяемые методы неразрушающего контроля: ультразвуковое зондирование, ультразвуковую томографию, упругий отскок, отрыв со скалыванием. Для лабораторных исследований методика предусматривает изготовление призматических образцов, которые могут быть отлиты в форму или вырезаны из тела конструкции. Эта методика позволяет получить в лабораторных условиях такие параметры материала, как прочность на изгиб, прочность при растяжении на раскалывание, коэффициент интенсивности напряжений при нормальном отрыве, коэффициент интенсивности напряжений при поперечном сдвиге, энергозатраты на отдельные стадии деформации и разрушения образца, а также оценить равномерность распределения волокон. Более того, предусмотрено получение всех параметров на одном образце из серии, что исключает ошибки и неточности в показателях качества материала, связанные с различными условиями твердения, формования, погрешностями при дублировании состава.

Солнечная энергетика является одним из крупнейших секторов мировой электро- и теплоэнергетики. В поисках новых источников энергии ученые и инженеры всего мира все чаще обращают внимание на солнечные батареи, которые могут стать подходящей заменой невозобновляемых источников энергии. Вертикально ориентированные солнечные батареи позволят генерировать электроэнергию в течение всего светового дня, что исключает использование дополнительного оборудования. В статье предлагаются 3D модель солнечной батареи с вертикальной ориентацией ее модулей, а также расчет и оценка температурных характеристик и диапазон вариаций КПД, получаемых в условиях как суточных и сезонных изменений температуры окружающей среды, так и изменений плотности мощности концентрированного солнечного излучения, максимальные значения которой были выбраны равными 1; 5 и 10 кВт/м². Построены зависимости максимальных значений температуры солнечной батареи и градиента температуры внутри ее, а также зависимости минимальных, средних и максимальных значений лучистого теплового потока к поверхности солнечной батареи при наличии и отсутствии стабилизации температуры тыльной стороны радиатора от времени суток в серединах января и июля. Как показали расчеты, при концентрации солнечного излучения 10 кВт/м² КПД в июле увеличивается более чем в два раза за счет использования в батарее термоэлектрических преобразователей. Более того, согласно полученным результатам, при вертикальной ориентации солнечных модулей градиенты температуры и, следовательно, суммарный КПД солнечной батареи и время генерации энергии будут больше по сравнению с горизонтальным положением солнечных модулей, что позволит снизить эксплуатационные расходы.

В микропроцессорных дистанционных защитах линий цифровые органы сопротивления используются в качестве измерительных для определения компонентов вектора входного сопротивления и последующего их математического сравнения с границами выбранных характеристик срабатывания. Значения компонентов вектора сопротивления вычисляются по измеренным в месте установки защиты напряжениям и токам. Наиболее распространенными являются алгоритмы дистанционных измерений входного сопротивления на основе: двух выборок мгновенных значений напряжения и тока линии; модели линии; использования ортогональных составляющих напряжения и тока. В органах сопротивления современных микропроцессорных защит линий для дистанционных измерений наиболее широко применяется последний из вышеназванных алгоритмов. Его динамические свойства определяются главным образом реализуемым методом формирования ортогональных составляющих входных сигналов. В измерительных органах дистанционных защит для этой цели преимущественно используются нерекурсивные цифровые фильтры Фурье. Для улучшения динамических свойств алгоритма дистанционных измерений на их основе предложено дополнительно осуществлять коррекцию динамических погрешностей в переходных режимах. В среде динамического моделирования MATLAB-Simulink-SimPowerSystems реализована цифровая модель, позволяющая осуществлять сравнительную оценку динамических свойств предложенного алгоритма дистанционных измерений входного сопротивления по результатам вычислительного эксперимента. Результаты исследований показали, что предложенный алгоритм дистанционных измерений входного сопротивления обладает более высокими динамическими свойствами по сравнению с известными.

В рамках обеспечения энергетической безопасности страны и проведения политики декарбонизации экономики в Республике Беларусь предполагается максимальное использование собственных топливно-энергетических ресурсов (ТЭР). Однако открытым остается вопрос выбора вида теплоисточника в системах централизованного теплоснабжения при использовании местных видов топлива (МВТ). Ввод в эксплуатацию Белорусской АЭС и относительно высокая удельная стоимость электрогенерирующих мощностей на МВТ склоняет чашу весов к применению в качестве теплоисточников котельных. Однако мировой опыт развития и применения теплофикации, как наиболее энергоэффективного решения в области теплоснабжения, требует более тщательного исследования данной проблемы. В статье представлен обзор по применению МВТ в Беларуси и ряде европейских стран с развитым централизованным теплоснабжением, а также на основе анализа данных открытых источников представлена информация по состоянию применения МВТ в системах централизованного теплоснабжения Республики Беларусь и ряда европейских стран, имеющих опыт в широком использовании твердой биомассы и где она составляет существенную долю в структуре выработки тепловой и электрической энергии по отношению к другим ТЭР. Приведены основные аспекты энергетических программ ряда европейских стран с наибольшей долей выработки тепловой и электрической энергии на МВТ. Выявлено, что наибольший интерес для Беларуси представляет энергетическая программа Финляндии, где доля атомной энергии в структуре выработки электрической энергии так же, как и в Республике Беларусь, приближается к 40 % и энергетическая стратегия предполагает увеличение доли ТЭЦ на МВТ в структуре выработки тепловой и электрической энергии.

В данной статье рассматриваются важнейшие требования к преобразователям тока, особенности магнитомодуляционных преобразователей и выявлены их принципиальные и конструктивные особенности. Рассмотрены принцип построения преобразователей для бесконтактного измерения постоянного тока и основные недостатки преобразователей, методы измерения тока с помощью магнитомодуляционных преобразователей тока, в которых модулируется магнитная проницаемость сердечника из ферромагнитного материала. Определено влияние параметров элементов магнитомодуляционного преобразователя тока с аналоговым фильтром на их статические характеристики и влияние модуляции на статические характеристики датчика. Выявлено, что дискретность работы магнитомодуляционного преобразователя постоянного тока не оказывает влияния на его статические характеристики и нелинейность, обусловленную видом модуляции, а также не влияет на статические характеристики датчика. Важнейшим требованием к работе магнитомодуляционного преобразователя постоянного тока для автономных источников питания с подзарядом буферной аккумуляторной батарей является формирование статической характеристики с заданными свойствами: линейностью, чувствительностью и требуемым диапазоном рабочих токов. Получено аналитическое выражение статической характеристики в виде зависимости выходного напряжения от величины T₁ и T₂ для базового варианта магнитомодуляционного преобразователя постоянного тока с аналоговым фильтром нижних частот. Построены кривые статических характеристик магнитомодуляционного преобразователя постоянного тока при разных значениях сопротивления балластного резистора R, а также кривые статических характеристик магнитомодуляционного преобразователя постоянного тока при разных значениях напряжения питания E. Получены аналитические выражения статических характеристик магнитомодуляционного преобразователя постоянного тока на основе магнитно-транзисторных мультивибраторов с широтно-импульсной модуляцией, кривые их характеристик, выходное напряжение магнитомодуляционного преобразователя постоянного тока с цифровым выходом и с дискретным фильтром.

В Республике Беларусь в 2021 г. объем потребления электроэнергии на зарядных станциях вырос примерно на 38 % по сравнению с 2020 г. и составил около 10 млн кВт∙ч. Белорусскими экспертами отмечено, что в эксплуатации электромобиль примерно в два раза выгоднее его владельцу, чем автомобиль с двигателем внутреннего сгорания. В целом для экономики при условии равенства загрязнения окружающей среды на этапах добычи природных ресурсов и утилизации электронных отходов электромобиль сохраняет за собой выигрыш. Обновление автомобильного парка фоссильного топлива транспортными средствами на возобновляемых источниках энергии является задачей, требующей реализации механизма адаптации транспортно-логистической системы к современным вызовам глобальной экономики. К настоящему времени в Беларуси численность электромобилей и подзаряжаемых гибридов немного более 10 тыс. единиц. Отмечено увеличение парка общественного электротранспорта – свыше 100 электробусов. В свою очередь, развитие IT-сферы и продиктованная необходимость перехода к производству транспортных средств на экологически чистые виды стандарта Евро-7, внедрение которого ожидается с 2025 г., подтолкнули мировых производителей автомобилей к производству электромобилей и подзаряжаемых гибридов, которые по экологическим параметрам превосходят аналоги на ископаемом топливе и отвечают времени роста располагаемого дохода массового потребителя. Во избежание потерь экономической выгоды с обновлением автомобильного парка электромобилями в статье исследован механизм адаптации инфраструктуры автотранспортного сервиса к современным вызовам глобальной экономики.