Вісник № 04. Нові рішення в сучасних технологіях

Постійне посилання колекціїhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/50905

Переглянути

Результати пошуку

Зараз показуємо 1 - 10 з 21

Визначення кута нахилу приладу до горизонту з використанням вимірювальної системи на основі мікроелектромеханічного сенсора MPU6050
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Знаменщиков, Ярослав Володимирович; Шкиря, Юрій Олегович; Некрасов, Сергій Сергійович; Довгополов, Андрій Юрійович
У теперішній час широке розповсюдження отримали мікроелектромеханічні системи. Яскравими прикладами мікроелектромеханічної системи є акселерометри та гіроскопи. В даній статі розглядається можливість використання вимірювальної системи на основі мікроелектромеханічного сенсорного модуля MPU6050 для визначення кута нахилу приладу по відношенню до горизонту. Даний модуль може використовуватись для цифрового рівня, в різних пристроях для стабілізації положення, для визначення швидкості нахилу і т.і. Основною перевагою мікроелектромеханічного сенсору MPU6050 перед всіма іншими є його дешевизна і широкі можливості вимірювання величин, дані з якого отримуються у цифрових значеннях. MPU6050 дозволяє вимірювати прискорення та частоту обертання, і можливість прямого вимірювання кута нахилу відсутня. Для вимірювання ж кута нахилу використовується «побічна дія», через яку змінюється значення прискорення вільного падіння при зміні кута нахилу до горизонту. Основною проблемою при використанні зазначеного модуля, є те, що покази мають сильний шум, що обмежує його можливість використання для точних вимірів та при необхідності отримання результатів вимірювань при великих швидкостях руху. Але використовуючи математичну обробку результатів вимірювань стає можливим отримувати статичні значення з точністю до 0.05 градуси, що дозволяє ставити сенсор MPU6050 в один ряд з іншими сенсорами призначеними для вимірювання кута нахилу. Наведена авторами методика обробки дозволяє значно знизити цифровий шум, що виникає при статичному положенні сенсору. Зниження цифрового шуму стало можливим завдяки тому, що мікроелектромеханічний сенсор MPU6050 дозволяє вимірювати кутову швидкість, відповідно кут нахилу по відношенню до горизонту не може змінюватись при статичному положенні сенсору, тобто коли кутова швидкість навколо відповідної вісі дорівнює нулю. І навпаки коли з’являється кутова швидкість, то відповідно і з’являється зміна кута нахилу сенсору, більш того чим більше значення кутової швидкості, тим швидше мають змінюватись значення кута нахилу, що і враховано в математичній моделі розрахунку кута нахилу.
Capacitive transducers based ITO/polyimide/Al2O3 thin film structure
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Zaitseva, Liliia; Vodoriz, Olga; Zaitsev, Roman
It has been developed and approbated prototypes of thin-film capacitor transducers based on Al/ITO/polyimide/Al2O3 heterosystem for capacitive acoustic control in metal objects in the modes of simultaneous acoustic signal reception and generation by capacitive transducers and in certain modes of acoustic signal generating or receiving that can realize objects monitoring with sensitivity at the level of piezoelectric transducers. The developed prototype of thin film capacitive transducer for monitoring pipelines by longwave capacitive method allows increasing the maximum distance between the capacitive transducers up to 10 meters. At a substrate temperature of 300 oC and a specific power of the magnetron of 0.31 W/cm2 on Upilex polyimide films were obtained layers of capacitive transducers with a thickness of 0.2-concentration of charge carriers was 8,3·1020 cm-3 and mobility - 44 cm2/(V·s). It has been engineered the thin film capacitive transducers which by using the polyamide film with 15 microns thickness of and alumina film with 1 micron thickness allow to increase the sensitivity of such method in 7-8 times, and the additional use of thin crystalline Al2O3 films deposited on a substrate of polyimide, allows to increase the value of the dielectric constant of the layer of the capacitive transduser from 3-4 relative units to 8.5-11.5 relative units. Experimental studies of the crystal structure of the developed transducers by X - ray diffractometry and research of their dielectric properties were carried out. The device was tested and the possibility of its use was shown along with the generally accepted methods of defectoscopy. It is shown that using the magnetron sputtering technology, which provides high adhesion to polyimide substrate layers, made possible produce the capacitive transducers for objects with various shape. Proposed and patented: capacitor method for receiving acoustic signals in non-destructive control and transducer of ultrasonic acoustic wave’s excitation and receiving.
Особливості проектування системи електроживлення з відновлювальними джерелами енергії в умовах ринку електроенергії
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Вербицький, Євген Володимирович; Білий, Максим В’ячеславович
Завдяки утворенню ринку електроенергії у 2019 р. доступ до нього отримали незалежні виробники. Дана ініціатива сприяла вільному ціноутворенню вартості електроенергії та в перспективі повинна одночасно зменшити вартість електроенергії й забезпечити стабільність енергосистеми України. Одним з перспективних джерел енергії, що може продаватись на ринку є енергія відновлюваних джерел. При цьому власники систем електроживлення з відновлюваною електроенергетикою мають нестабільну генерацію енергії, що розбалансовує об’єднану енергетичну систему України. Вільне ціноутворення сприятиме балансуванню енергетичної системи, бо на інтервалах дефіциту енергії вона матиме більшу вартість. Тому постачальники енергії з відновлювальних джерел будуть зацікавлені у встановлені акумулюючих потужностей з метою накопичення електроенергії на інтервалах, коли вона є дешевою, і продажу, за умови високої вартості. У статті аналізуються умови прибутковості систем електроживлення з системою акумулювання енергії і без неї залежно від рівня амортизаційних нарахувань і вартості електроенергії. При цьому енергія системи електроживлення без акумулювання енергії одразу продається в мережу без балансування системи, тому доцільнішим є використання системи з акумулюванням, для чого варто забезпечити значну різницю в ціні для проміжків часу з дефіцитом енергії. Доведено, що в системі електроживлення доцільно використовувати один найдешевший тип відновлювального джерела енергії. Тоді як для здешевлення системи електроживлення з акумулюванням енергії доречніше використовувати декілька джерел енергії, потужність яких слабко корелюється. У цьому випадку система акумулювання має меншу енергоємність і меншу вартість. Оскільки статистичні дані про потужність сонячної електроенергії та швидкості вітру для певного регіону задаються у виді масиву числових даних, як правило, параметри системи з максимальним прибутком шукаються чисельними методами, найчастіше – методом градієнтного спуску. При цьому для балансування енергосистеми доцільно, щоб прибуток системи з акумулюванням енергії перевищував прибуток системи без нього, що можливе за умови збільшення різниці максимальної і мінімальної ціни електроенергії протягом дня.
Модульний зарядний пристрій акумулятора електромобіля з двостороннім передаванням енергії
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Вербицький, Євген Володимирович; Гарницький, Андрій Вікторович
Описані перспективи використання акумуляторних батарей електромобілів в якості регуляторів мережі або резервних джерел живлення згідно з концепціями V2G (Vehicle to Grid) та G2V (Grid to Vehicle). Визначено вимоги, яким мають відповідати двонаправлені перетворювачі електроенергії: широкий діапазон параметрів вхідної напруги, корекція коефіцієнта потужності вхідного струму, відбирання максимальної потужності від відновлювальних джерел енергії, висока енергетична ефективність. Обрана топологія двонаправленого ізольованого перетворювача з двома активними мостами, що підтримує м’яку комутацію транзисторів при нульовій напрузі та запропонований модульний підхід до побудови перетворювача, який має ряд переваг, серед них: забезпечення будь-яких значень напруги або струму, зниження пульсацій, підвищення коефіцієнта корисної дії схеми, висока надійність, завдяки можливості включення резервних модулів, що можуть замінити основні в разі їхньої відмови, зменшення габаритів реактивних елементів і можливість роботи кожної комірки на вищих частотах. Обрано найефективніший для поставленої задачі тип з’єднання комірок – паралельно по входу і по виходу, що дозволяє розподілити між модулями вхідний і вихідний струми. Представлено розрахунок однієї комірки перетворювача, а саме: розрахунок високочастотного трансформатора, транзисторів і згладжувального LC-фільтру та проведений порівняльний аналіз технічних показників в одно- та багатокоміркових перетворювачах. Проведене моделювання в програмному середовищі Matlab Simulink, оцінено ефект від використання модульного перетворювача при роботі з джерелами постійної та змінної напруги, зокрема проведене порівняння коефіцієнтів пульсації в перетворювачах із різною кількістю комірок при сталому значенні габаритів згладжувального фільтра, а також підібрані параметри фільтра для різної кількості комірок, при яких забезпечується однаковий коефіцієнт пульсацій. Результати моделювання підтвердили правильність розрахунків та довели ефективність використання модульної топології перетворювача.
Дослідження поп-властивостей зерна соризу
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Тимчак, Дмитро Олександрович; Миколенко, Світлана Юріївна; Чорней, Крістіна Анатоліївна; Бурій, Дмитро Олександрович
Досліджено технологічні властивості зерна соризу українських сортів як сировини для виробництва поп-зерна. Доведено перспективність розширення ринку снекової продукції в Україні. У харчових продуктах використання поп-зерна може покращити його склад та харчову цінність, що вимагає нових джерел зерна українського сорту. Характеристики поп-властивостей зерна соризу визначали для п'яти сортів, а саме: Деймос, Вересень, Октан, Європа та Меркурій. Колір зерна соризу для досліджуваних сортів дещо відрізнявся: сорт Вересень мав темно-коричневий колір, у той час як інші – світло-коричневий. Насипна маса зерна соризу коливалася від 757 до 777 г/дм3, маса 1000 зерен становила від 29,3 до 36,1 г. Форма зерна всіх досліджуваних сортів була близькою до кулястої, трохи сплюснутою та витягнутою. Технологічні властивості зерна соризу для отримання поп-зерна включають вихід, об’ємну масу, коефіцієнт розширення. Мікрохвильова обробка зерна соризу українських сортів дозволила досягти виходу повітряного зерна на рівні 44–67 %, що було близьким до багатьох сортів українського сорго. Об’ємна маса поп-зерна соризу становила від 82 до 103 г/дм3. Коефіцієнт розширення зернівки для різних сортів соризу коливався від 8 до 13, що є досить високим показником, порівняно з іншими поп-культурами. Поп-зерно соризу було оцінено експертною комісією щодо органолептичних характеристик, таких як зовнішній вигляд, колір, запах, смак, текстура. Загальний бал розраховували з врахуванням коефіцієнта вагомості. Вибрані зразки поп-соризу дещо відрізнялись за кольором, але встановлена суттєва різниця в їх запаху, смаку та структурі. Найвищий вихід і коефіцієнт розширення, найменшу об’ємну масу показав сориз сорту Вересень. Поп-зерно соризу цього сорту характеризувалося найвищою загальною органолептичною оцінкою серед досліджуваних сортів.
Інформаційна складова стійкості блукаючих складних систем відповідального призначення
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Становська, Іраіда Іванівна; Становський, Олександр Леонідович; Науменко, Євгенія Олександрівна; Саух, Ігор Анатолійович
Складні системи (процеси) відповідального призначення набувають все більшого поширення в сучасному світі. Відповідальність призначення складних систем обумовлюється такими, наприклад, обставинами, як залежність від останніх здоров’я або, навіть, життя великої кількості людей, екологічної безпеки регіонів та великих матеріальних витрат. До них можна віднести відповідальні промислові та енергетичні споруди, елементи систем транспорту, зв’язку та безпеки життєдіяльності, комп’ютерні системи та мережі, обладнання для складного медичного втручання в організм людини, освітні заклади, тощо. Об’єднує ці системи і робить їх суб’єктами дослідження те, що їхня складність вимагає для управління ними застосування сучасних інформаційних технологій та відповідної «вбудованої» комп’ютерної системи отримання та обробки в реальному часі достовірних даних про стан об’єкта. Існуючі вбудовані інформаційні системи, як правило, повинні бути заздалегідь навчені виявляти відхилення параметрів стану керованого об’єкта від норми, а також, розраховувати і здійснювати (іноді, за допомогою оператора) дії із своєчасної компенсації таких відхилень. Але, на жаль, існують й інші системи, які потрапляють у ситуації (кризи), коли їхні «паспортні» параметри піддаються суттєвим відхиленням, а існуюча, «вбудована» інформаційна підтримка таким ситуаціям не навчена, і оперативно допомогти в он-лайн подоланні наслідків кризи не здатна. Адже керованість СС ВП, боротьба із кризами, які ці процеси спіткають, спирається на наявні адекватні та відносно швидкодіючі (вони повинні встигнути до руйнування псевдостійкого пошкодженого об’єкта) моделі та методи прийняття термінових антикризових рішень в управлінні. Метою роботи є підвищення ефективності антикризового управління процесами швидкоплинного розвитку складних багатопараметричних організаційно-технічних систем шляхом розробки та впровадження нових моделей та методів. Під ефективністю управління розуміли поліпшення в порівнянні з планом таких основних показників процесу, як час, вартість, параметри якості продукту, взаємодія із навколишнім середовищем або, принаймні, збереження планових показників в умовах криз. Для досягнення цієї мети в роботі проаналізовані складні системи відповідального призначення з точки зору їхньої стійкості до пошкоджень та криз; виконано класифікацію (сортування) складних систем відповідального призначення із блукаючими елементами; побудовано загальний алгоритм процесу накопичення загального параметричного простору при управлінні складними системами; виконана реалізація та оцінено практичне значення отриманих результатів.
Формування плазмо-електролітних кобальтовмісних покриттів на поршневих сплавах алюмінію
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Сахненко, Микола Дмитрович; Горохівський, Андрій Сергійович
На основі проведеного огляду функціональних покриттів на поршневих сплавах алюмінію зроблено висновок щодо доцільності застосування оксидних покриттів для підвищення показників міцності й зносостійкості деталей поршневої групи двигунів внутрішнього згоряння. Показано, що синтез оксидного шару на сплавах системи Al-Si (силумінах) можна здійснювати плазмо-електролітною обробкою у лужних електролітах з додаванням солей металів-допантів, зокрема кобальту. Це дозволить одержувати покриття, які володіють активністю у процесах каталітичного горіння палива. Запропоновано формування кобальтовмісних оксидних покриттів на поршневих сплавах здійснювати методом плазмо-електролітного оксидування в електроліті складу 0,4 моль/дм3 K4P2O7, 0,1 CoSO4 за густини струму 3–5 А/дм2 в режимі «спадаючої потужності». Встановлено, що в зазначених умовах протягом 15 хв оксидування на висококремністих сплавах АЛ30 и АК21 утворюється оксидний шар із вмістом до 4,7 ат.% кобальту. Наявність до 6,4 ат.% фосфору у складі синтезованого покриття сприятиме підвищенню теплостійкості оксидованої поверхні. При цьому вміст кремнію у поверхневих шарах зменшується у 4–5 разів порівняно із вихідним матеріалом. Показано, що морфологія та фазовий склад покриття змінюється з інкорпорацією допувального компоненту до його складу. Включення кобальту відбувається у вигляді термодіинамічно стійкого оксиду Co3O4 (CoO∙Co2O3), який кристалізується у гратці шпінелі, що поряд із високим ступенем розвинення поверхні є передумовою підвищення функціональних властивостей одержаних оксидних шарів. Розроблений спосіб було застосовано для нанесення кобальтовмісного покриття на поверхню поршня, що виготовлений зі сплаву АЛ30. Встановлено, що для одержання рівномірного оксидного шару слід додержуватись визначених технологічних параметрів. Прогнозовано використання поршня з нанесеним кобальтовмісним оксидним покриттям дозволить знизити кількість токсичних речовин з відпрацьованими газами та годинну витрату палива, що є перспективним для внутрішньоциліндрового каталізу.
Структура CMS системи
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Прохоренко, Владислав Андрійович; Заволодько, Ганна Едвардівна
У роботі проаналізована структура та продуктивність систем управління контентом. За останні три десятиліття сайти перетворилися зі звичайного способу передачі гіпертексту на багатокомпонентне програмне забезпечення, що обслуговує тисячі користувачів одночасно та дає можливість на одній платформі існувати різним за типом ВЕБ ресурсам. Для зручного маніпулювання даними у такому випадку використовують системи управління контентом (CMS). Чотири найпопулярніші у багатьох країнах СMS: WordPress, OpenCart, Joomla, Drupal порівнюються у статті за допомогою 10 ключових ознак: платформа; технологія; системи управління базами даних, використаних в проектуванні; розробник; швидкість оброблення запитів; вартість; надійність; цільова аудиторія; зручність користування; наявність перекладу адміністративної панелі українською мовою. Як показало дослідження повністю універсальних системи управління контентом не існує. Кожне наявне програмне забезпечення для створення веб-ресурсу розроблене під вирішення конкретного спектру задач. Методика побудови CMS базується на класичних методах розробки Web-сайтів, а саме це гібрид ручної розробки HTML, програмних засобів розробки сайтів, інструментальних систем, фреймворків. Безкоштовні СМS мають відкритий вихідний код. Безкоштовні стеми, що з’явилися на ринку більше 10 років назад, не уступають платним, більш новітнім, варіантам за рівнем захищеності та об’ємом функціонального наповнення. Такий стан проблеми обумовлюється тим, що розробкою плагінів і доповнень можуть займатися не тільки розробники системи, а і сторонні розробники. Структура системи управління контентом базується на використанні модульного принципу. Завдяки цьому система управління контентом стає гнучкою, простою для взаємодії, як для користувача, так і для розробника, та надає можливість розширювати спектр дій одного модуля за допомогою встановлення іншого. WordPress це CMS, яка має більш витончену архітектуру, що відображається на продуктивності, інтуїтивно зрозумілій адміністративній панелі й, нарешті, має більше переваг перед аналогами.
Шляхи обмеження рівнів струмів короткого замикання в електричних мережах
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Пантєлєєва, Ірина Вікторівна; Глушко, Альона Валеріївна
На сьогоднішній день перед Україною та світом постають важливі питання стосовно вирішення проблем енергетичної галузі, в тому числі електроенергетики. У мережах різної напруги енергосистем рівень струмів к.з. безперервно зростає, при цьому вимоги до електричних апаратів, струмоведучих частин, силових трансформаторів і конструкцій розподільчих пристроїв стають більш жорсткими. Виникає проблема оптимальної координації у динаміці параметрів електрообладнання та вимог енергосистеми або координації параметрів електрообладнання з існуючими рівнями струмів к.з. Зростання струмів к.з. в електричних мережах усіх класів напруги робить актуальною розробку нових ефективних методів і пристроїв, призначених для їх зниження. У статті розглянуті питання порівняння струму однофазних і трифазних к.з. усередненої регіональної енергосистеми, наведені інтегральні параметри електричних мереж такої системи. Детально проаналізовані обмеження струмів однофазних к.з. в проблемних вузлах, де встановлені автотрансформатори. Проведені дослідження дозволили рекомендувати вдосконалені методики розрахунків електричних апаратів та струмоведучих частин на електродинамічну і термічну стійкість при к.з., в тому числі і при однофазних. Приведені рекомендації до створення математичної моделі розрахунку нелінійної системи при наявності гнучких провідників, тому що, більшість пошкоджень (у вигляді к.з.) на високовольтних повітряних лініях електропередачі та у розподільчих пристроях супроводжується електричною дугою із параметрами, які змінюються у часі. Крім того, значні струми к.з. викликають механічні зміщення гнучких проводів у просторі, що призводить до зміни міжфазних відстаней та індуктивних опорів повітряних ліній прямої і зворотної послідовностей. Всі ці перелічені фактори надають взаємний вплив під час к.з. Крім того, при експлуатації електроустановок важливим фактором є комутаційний ресурс вимикачів, який впливає на надійність роботи установки та її техніко-економічні показники. Критерієм виводу вимикача з експлуатації може бути залишковий ресурс вимикача на рівні одного відключення повного струму відмикання вимикача. Проведений аналіз показав, що необхідно враховувати при розрахунках струмів к.з. додаткову термічну дію різних джерел енергії і енергосистеми в цілому, синхронних генераторів і компенсаторів, синхронних і асинхронних двигунів.
Вдосконалення циліндра високого тиску турбіни К-1000-60/1500-2 бл. №4 Балаковської АЕС
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Пальков, Ігор Андрійович; Пальков, Сергій Андрійович; Іщенко, Олег Ігоревич; Авдєєва, Олена Петрівна
Підвищення потужності енергоблоків атомних станцій є світовою тенденцію та широко реалізується в країнах Європи та Сполучених шатах Америки. Зазвичай роботи з підвищення потужності блоків атомних станцій проводяться під час планових реконструкцій. Особливостями такої реконструкції є часткова заміна обладнання, що у порівнянні з повною дає значну економію ресурсів. Використання такого підходу дозволяє частково замінити елементи проточної частини, що в свою чергу виконується з метою для забезпечення необхідних параметрів течії в проточній частині турбомашини, а також дозволяє повторно використовувати не модифіковані елементи конструкції. Ця стаття містить узагальнення досвіду АТ «Турбоатом» з проведення вдосконалення циліндру високого тиску, а також розглядаються конструктивні особливості проекту модернізації турбоустановки К-1000-60/1500-2 блоку 4 Балаковської АЕС виробництва ПАТ «Турбоатом». В рамках проекту модернізації АТ «Турбоатом» виконав комплекс теплових і міцністних розрахунків ЦВТ турбіни К-1000-60/1500-2 з урахуванням підвищення теплової потужності реактора до 3210 МВт з використанням існуючих деталей і вузлів. Прийняті конструкторські і схемні рішення в проекті модернізації турбоустановці К-1000-60/1500-2 бл. 4 Балаковської АЕС і високий ступінь уніфікації її елементів, відпрацьованих і освоєних у виготовленні і експлуатації на станціях, сприяють підвищенню якості її технічного обслуговування і ремонтів, дозволяють вважати, що ця турбоустановки матиме високі техніко-економічні показники, а також забезпечують її високу конкурентоспроможність на зовнішньому ринку. Удосконалена проточна частина ЦВТ оснащена розвиненою системою видалення вологи. Відведення вологи з міжвінцевих зазорів здійснюється системою дренажних отворів в надбандажних козирках діафрагм. Волога з межступеневих зазорів відводиться в камери видалення вологи за робочими лопатками. Ефективність видалення вологи за робочими лопатками забезпечується конічним меридіональним обводом робочих лопаток і вологосборними канавками на бандажах робочих лопаток. Розрахункова величина збільшення електричної потужності турбоустановки К-1000-60/1500-2 бл. 4 Балаковської АЕС при підвищенні теплової потужності реактора до 3210 МВт становить 52,56 МВт.