Поздравление с юбилеем Белорусского национального технического университета от главного редактора журнала "Наука и техника", доктора технических наук, доцента С.В. Харитончика

Работа посвящена обеспечению безопасности магистральных нефтегазопроводов, эксплуатируемых за пределами нормативного срока службы в условиях Республики Беларусь, путем их диагностирования и последующей восстановительной термической обработки кольцевых сварных соединений. В процессе эксплуатации нефтегазопроводов происходит снижение ударной вязкости металла труб и особенно их сварных соединений. Это приводит к повышению вероятности возникновения и развития трещин и дальнейшему аварийному разрушению магистрального нефтегазопровода. В связи с этим предложен новый процесс восстановительного ремонта нефтегазопровода, включающий специальную термическую обработку материала стыков труб, имеющих пониженные значения ударной вязкости. На основании экспериментально-статистической модели прироста ударной вязкости определены технологические параметры проведения специальной термической обработки сварных соединений магистральных нефтегазопроводов, эксплуатируемых за пределами нормативного срока службы. Процесс восстановительного ремонта на заданных режимах позволяет обеспечить относительное увеличение ударной вязкости материала до 50 % и коррозионной стойкости материала до 4 %. Предложен способ диагностирования линейной части магистрального нефтегазопровода, основанный на определении ударной вязкости материала нефтегазопровода и определяющий момент его остановки для выполнения ремонтных работ, отличающийся использованием интерполяционного полинома Лагранжа, связывающего наработку трубопровода с изменением ударной вязкости его материала, характеризующийся уменьшением погрешности расчетов и устанавливающий возможность двукратного продления срока службы после восстановительного ремонта специальной термической обработкой.

Процессы грануляции, дробления, измельчения сырья, наиболее широко используемые в горнорудной промышленности при переработке полезных ископаемых, реализуются в центробежных измельчителях высокоскоростным ударным воздействием, что приводит к быстрому износу сменных деталей центробежного дробильно-размольного оборудования. Одной из таких деталей является вкладыш отбойный, производимый в Институте технологии металлов Национальной академии наук Беларуси из износостойкого хромистого чугуна марки ИЧХ18ВМ. Геометрия данных деталей представляет собой параллелепипед с размером квадратного поперечного сечения 7,0–8,5 см. Для изменения микроструктуры данной детали с целью повышения ее износостойкости использована пятислойная заливка в кокиль специально разработанной конструкции. Численное моделирование теплообмена в системе отливка – кокиль показало, что в отличие от сплошной заливки на участке снятия перегрева температурная динамика в глубине отливки имеет немонотонный периодический характер. Изучены особенности микроструктуры отливок детали вкладыш отбойный при пятислойной заливке в кокиль. Показано, что особенности изменения температуры расплава в процессе заливки дают возможность считать многослойную заливку аналогом термоциклирования жидкого металла выше температуры солидуса. Установлено, что такая обработка обеспечивает существенное повышение дисперсности и равномерности микроструктуры по сечению отливки по сравнению с однократной заливкой. Участки перлитного распада распределены более равномерно по сечению отливки по сравнению с однократной заливкой. Причиной может являться более равномерное распределение зародышей цементита при распаде аустенита в условиях термоциклирования вследствие увеличения поверхности раздела аустенит – карбид в ледебурите. Повышение однородности структуры обеспечивает выравнивание твердости по сечению отливки. Опробованный способ послойного литья перспективен для повышения износостойкости и прочности деталей отбойных плит и вкладышей для центробежного дробильно-размольного оборудования.

В представленной статье рассмотрена контактная задача для прямоугольного штампа, расположенного на упругом однородном изотропном октанте и нагруженного вертикальной нагрузкой. На контакте штампа и октанта не учитываются касательные напряжения. Вначале выводится выражение для вертикальных перемещений границы октанта от сосредоточенной вертикальной силы как суперпозиция решений для двух симметрично нагруженных четверть пространств и полупространства. При этом учитывается влияние коэффициента Пуассона при определении перемещений. Далее расчет штампа выполняется способом Б. Н. Жемочкина. Для этого контактная поверхность штампа разбивается на одинаковые прямоугольные участки и в центре каждого участка ставятся жесткие стержни, через которые осуществляется контакт штампа с упругим октантом. Данная статически неопределимая система решается смешанным методом строительной механики, где неизвестными являются усилия в жестких стержнях, линейное и угловые перемещения введенного в центре штампа защемления. Коэффициенты при неизвестных усилиях определяются интегрированием полученного выражения для перемещений по площади прямоугольного участка, причем первое слагаемое, представляющее решение Буссинеска и содержащее сингулярность, интегрируется точно, остальные, представляющие непрерывные гладкие функции, численно. Приведен пример расчета квадратного штампа, расположенного на вершине октанта, при его поступательном перемещении. Показаны поверхности контактных напряжений и линии равных напряжений. Проведено сопоставление с аналогичной задачей для полупространства по формуле М. И. Горбунова-Посадова. Отмечен ранее неизвестный факт появления растягивающих контактных напряжений под штампом в окрестности вершины октанта.

Статья представляет обзор эволюции современных технологий и перспектив развития методов измерения концентрации лактата в крови человека. Лактат, являясь ключевым метаболитом углеводного обмена, служит важным биомаркером для диагностики гипоксии, оценки эффективности терапии в реанимации и анализа метаболических реакций на физическую нагрузку в спортивной медицине. Прослежена историческая последовательность развития методов – от титриметрических и колориметрических до ферментативных и электрохимических технологий. Особое внимание уделено энзиматическим методам с использованием лактатдегидрогеназы и лактатоксидазы, которые стали основой для создания современных портативных экспресс-анализаторов. Рассмотрены принципы действия, достоинства и ограничения химических, энзиматических, электрохимических и микрофлюидных подходов, включая системы «лаборатория на чипе» и носимые сенсоры для непрерывного мониторинга. Показано, что развитие технологий микрофлюидных платформ обеспечивает переход лактатометрии от лабораторного анализа к интеграции в интеллектуальные и персонализированные системы контроля метаболического статуса. Отмечено, что ключевыми направлениями дальнейших исследований остаются стандартизация процедур, повышение воспроизводимости измерений, разработка неинвазивных и мультиплексных сенсоров, а также применение алгоритмов искусственного интеллекта для интерпретации больших массивов данных. Результаты обзора подчеркивают растущую роль лактатометрии в клинической диагностике и спорте высших достижений.

В статье приведены три варианта схем установок для циркуляционно-реагентной обработки фильтров водозаборных скважин, которые позволяют применять как жидкие, так и порошкообразные реагенты. Основными элементами установок являются: емкость с реагентом, один или два реагентных насоса, подсоединенных последовательно, система трубопроводов, струйный насос, установленный под уровнем жидкости в скважине, гофрированная пластиковая труба, помещенная с кольцевым зазором внутрь очищаемого фильтра. Задача технологического оборудования – создание адресной циркуляции реагента снаружи гофрированной трубы в фильтре и прифильтровой зоне скважины, снизившей дебит. Это обеспечивает эффективную и равномерную обработку фильтра, уменьшает объемы миграции реагента в водоносный пласт. Разработана расчетная схема движения реагента в системе «емкость с реагентом – фильтр – водоподъемная колонна – струйный насос – емкость с реагентом», составлена система уравнений движения реагента. Описана методика расчета системы уравнений графоаналитическим методом, позволяющая получить значения циркуляционного расхода и промывной скорости в концентрическом кольцевом канале между внутренними поверхностями фильтра и гофрированной пластиковой трубы, а также подобрать параметры технологического оборудования установки для обработки скважины с заданной глубиной и положением статического уровня воды. Приведен пример расчета.

Актуальность исследования обусловлена необходимостью повышения долговечности дорожных покрытий из щебеночно-мастичного асфальтобетона, ключевой технологической проблемой при производстве которого является стекание битумного вяжущего при высоких температурах. Существующие решения, основанные на применении дорогостоящих импортных стабилизирующих добавок, создают значительные экономические барьеры для их широкого внедрения. Целью настоящей работы являлись разработка и научное обоснование оптимальной рецептуры экономически эффективной композиционной стабилизирующей добавки на основе доступного местного сырья, включающего целлюлозное волокно из макулатуры и полимерное волокно из промышленных отходов. Для решения поставленной многофакторной оптимизационной задачи был применен метод множественного регрессионного анализа. Экспериментальной базой для моделирования послужили результаты лабораторных испытаний 16 составов добавки с варьируемым содержанием компонентов. В качестве независимых переменных (факторов) добавки с варьируемым содержанием компонентов. В качестве независимых переменных (факторов) рассматривались процентные доли синтетического волокна, целлюлозы, термостабилизатора, а также итоговая дозировка добавки в асфальтобетонной смеси. В качестве зависимых переменных (откликов) были выбраны ключевые эксплуатационные показатели, такие как стекание вяжущего, предел прочности при растяжении при 0 °С и предел прочности при сжатии при 50 °С. В результате исследования были построены три линейные регрессионные модели, описывающие зависимости «состав – свойство». Высокая прогностическая способность моделей подтверждена статистическими метриками. Коэффициент детерминации R2 для всех уравнений превысил 0,90, что свидетельствует о высокой степени объясненной дисперсии. На основе полученных моделей была решена задача оптимизации с заданными критериями и ограничениями, что позволило аналитически определить оптимальные диапазоны содержания компонентов. Верификация прогнозов на контрольных составах показала практически полное совпадение расчетных и экспериментальных данных. Научно обоснован и запатентован итоговый состав добавки, обеспечивающий нормативные показатели асфальтобетона и являющийся конкурентоспособной альтернативой аналогам.

В условиях роста геополитической напряженности во всем мире, а также увеличения частоты террористических актов с использованием высокоточного оружия и беспилотных летательных аппаратов обеспечение безопасности критически важных объектов инфраструктуры становится все более актуальной задачей. Научная новизна работы заключается в разработке и обосновании комплексной системы защиты, которая помимо самих модульных зданий также включает средства пассивной безопасности (бронированные панели и защитные ограждающие конструкции). В работе обосновывается, что технология модульного строительства является оптимальной основой для создания новых объектов, так как сочетает высокую скорость монтажа, заводское качество, экономическую эффективность и возможность интеграции средств пассивной защиты. Основной целью данной работы является разработка концепции комплексной системы защиты объектов критически важной инфраструктуры, которая способна противостоять как прямым атакам высокоточного оружия, так и вторичным последствиям (поражение осколками при взрывах, пожары и пр.). Основные задачи исследования: анализ преимуществ модульной технологии строительства, оценка существующих решений пассивной защиты, разработка интегрированной концепции защиты (совместимой с особенностями модульных конструкций) и обоснование технических требований к ее компонентам. Для достижения цели был проведен анализ научной и нормативной литературы по проектированию модульных зданий, пулестойких элементов и защитных ограждающих конструкций. Результатом работы стали обоснованные технические предложения по применению технологий модульного строительства в сочетании с пулестойкими панелями и защитными ограждающими конструкциями. Применение разработанной концепции позволит создать гибкую и устойчивую инфраструктуру, которая способна функционировать в зонах повышенного риска. Кроме того, предложенная система предполагает не только защиту от атак беспилотных летательных аппаратов, но и минимизацию рисков для жизни и здоровья людей, которые находятся внутри защищаемого здания. Полученные результаты могут быть использованы в дальнейшем компаниями – производителями модульных зданий для совершенствования проектных решений и внедрения комплексной защиты на этапе нового строительства.

Изложены зональные методы расчета длительности сушки, основанные на графическом дифференцировании кривой сушки. Дан анализ расчета времени сушки по кривой ее скорости по методам А. В. Лыкова, В. В. Красникова, С. М. Смирнова, Б. С. Сажина, П. С. Куца. Рассмотрены методы расчета длительности сушки на основе ее относительной скорости без использования кривой скорости сушки. На основе метода обобщенных кривых сушки Г. К. Филоненко и В. В. Красникова дана обобщенная безразмерная кривая сушки как функция ее обобщенного времени. Рассмотрены возможные способы выражения уравнения обобщенной кривой сушки гиперболической, степенной и экспоненциальной зависимостями. Определены необходимые условия для выяснения пригодности этих зависимостей для описания уравнений кривых сушки и вывода уравнений. Получены уравнения кривой сушки по этим зависимостям и формулы для расчета времени сушки керамики, асбеста и войлока. На основе зависимости комплексной переменной относительной скорости сушки от отношения влагосодержаний, текущего к начальному, для процессов сушки керамики, асбеста, войлока даны уравнения для вычисления времени сушки. Рассмотрены способы выражения кривой сушки в виде зависимостей относительных влагосодержаний от обобщенного времени сушки. Представлены методы расчета длительности сушки на основе относительной скорости сушки. На основе зависимости относительной скорости сушки от безразмерного влагосодержания даны приближенные методы определения критического влагосодержания материала. Выполнены проверка достоверности полученных уравнений и сравнение расчетных значений с экспериментом. Погрешность вычислений находится в области точности проведения эксперимента.