Вісник № 02. Нові рішення в сучасних технологіях

Постійне посилання колекціїhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/47553

Переглянути

Зараз показуємо 1 - 20 з 20

Mathematical model of server requests intensity description
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Pustovoitov, Pavlo; Kostyk, Kateryna; Kompaniiets, Volodimir; Voronets, Vitalii; Haidar, Hasan
The paper is devoted to the mathematical model development of non-stationary flow of requests from clients to the database in order to modulate the quality of service. The mathematical model of the queries number fluctuations to the database has the form of a regression equation and allows more accurate modeling of the connections pool size in the servlet. Connection pool is a pattern that helps to reduce responding time for queries to databases. To another hand the extra used memory wasting server resources. The task of calculating the optimal connection pool size could be solved by verity of mathematical apparatuses that demand information about intensity of stationary incoming queries flow. It is known, that real incoming queries flow is non-stationary. In the paper was suggested mathematical model of flow intensity fluctuations with daily and hourly harmonic vibrations. Statistics analyses of model adequacy was made, homogeneity of variances is checked, the significance of the coefficients of the regression equation was estimated. The obtained mathematical model describes fluctuations in the intensity of clients' requests to the servlet during the week. The mathematical model can be used to predict the load on the server or to build a simulation model of the query service system. The adequacy of the model is checked, the homogeneity of variances is checked, the significance of the coefficients of the regression equation is estimated, the adequacy of the regression equation is checked, the analysis of the autocorrelation of the residues is carried out. The results obtained in the article give further development for modeling process technologies in the field of information systems and can be used to calculate the load on the server with a non-stationary flow of requests from clients to the database.
Аналіз даних та машинне навчання на основі даних лабораторії ЦЕРН
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Гигиняк, Віктор Васильович; Хлевний, Андрій Олександрович
У даній роботі проведено аналіз даних, застосовано та порівняно між собою ряд методів машинного навчання до одного із найбільш важливих за своїм впливом та значенням відкритих датасетів організації ЦЕРН, розміщених на CERN Open Data Portal, який пов’язаний із відкриттям бозону Хіггса. Завдання полягало у вирішенні проблеми бінарної класифікації та розподіленні спостережень на ті, що свідчать про сигнал розпаду частинки та фонові. На першому етапі було проаналізовано вхідні дані, проведено аналіз відсутніх значень. Було відзначено залежність факту відсутності більшості змінних від однієї характеристичної, а також перевірено чи впливає наявність/відсутність на приналежність спостережень до сигналу. Для оцінки та отримання початкових результатів про вплив змінних на результат було розраховано матриці кореляцій. Далі застосовано більш точний та надійний метод розрахунку Predictive Power Score, який є новим та перспективним підходом до визначення залежностей, а саме передбачувальних властивостей змінних. Для подальшого застосування підходів машинного навчання датасет було оброблено та очищено, виявлено та закодовано категоріальні змінні за підходом «one-hot encoding», а також проведено заміну відсутніх значень на розраховані середні по датасету. Після підготовки вхідних даних їх було використано для навчання та валідації ряду моделей. Оскільки проблема полягала в вирішенні питання бінарної класифікації, то до розглянутих моделей ввійшли найбільш поширені методи класифікації, такі як: Decision Tree, Logistic Regression, Bagging, Random Forest, K-Nearest Neighbours, Gradient Bossting, XGB, SVM. До кожного з методів було застосовано пошук гіперпараметрів із використанням 2-фолдної крос-валідації. Серед метрик для оцінки якості та продуктивності моделей було обрано метрики акуратності, точності, чутливості, F-значення та AUC, остання з них була вирішальною, оскільки найбільше підходила до вимог та особливостей класифікації. Найкращими себе показали K-Nearest Neighbours та методи, що базуються на побудові ансамблів із простих класифікаторів, а саме дерев рішень. Також було проведено навчання та валідація моделей на базі нейронних мереж, які хоч і показали досить високі результати, однак через проблематику з перенавчанням виявилися дещо гіршими за методи на основі побудови ансамблів. Найвищі значення спостерігались для Gradient Boosting та XGB, а так як останній є схожим за принципом до першого, але має ряд переваг по швидкості, надійності та продуктивності, то було обрано зупинитися саме на ньому. Після наступного етапу вдосконалення вхідних параметрів моделі, було досягнуто збільшення значень метрик та отримано високі показники передбачувальної здатності. Оскільки XGB базується на побудові ансамблів із простіших предикторів (а в даному випадку дерев рішень), то це дозволило отримати наочне уявлення про алгоритм передбачення. Таким чином наступним кроком було проведено візуалізацію роботи отриманої моделі у вигляді побудови зведеного дерева рішень, а також розраховано F-значення важливості змінних. Отримані результати дозволили провести аналіз впливу кожної із змінних на передбачення сигналу, а також порівняти їх із теоретичними відомостями. Було відмічено більший вплив змінних, отриманих вченими методами розрахунку із теоретичних формул в порівнянні із вхідними змінним, які відповідали неопрацьованим значенням детекторів. Таким чином в результаті роботи було проаналізовано різні підходи та методи машинного навчання, встановлено, що найбільш продуктивними та при цьому легкими в інтерпретації результатів є моделі на базі ансамблю дерев рішень, а також отриманий алгоритм для роботи з експериментальними даними, їх аналізом та використанням у методах машинного навчання.
Вентильно-індукторний двигун з покращеними тяговими характеристиками
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Лук’янов, Микола Олексійович
Вентильно-індукторний двигун завдяки своїм перевагам може використовуватися у транспортних засобах низької та середньої потужності. Проте, через значні пульсацій обертового моменту, складність електричного драйвера й недостатню питому потужність він не є розповсюдженим. У даній статті розглядається структура і характеристики вентильно-індукторного двигуна з С-подібними полюсами і електричний драйвер для його контролю для мінімізації недоліків двигуна. В результаті аналізу, запропоновано критерій ефективності, який базується на порівнянні прискорюючої і гальмівної сили, що створюється полюсом статора. Для забезпечення ефективної роботи двигуна гальмівна сила повинна бути мінімальною, а її вплив компенсовано певною формою струму, за рахунок чого сумарна сила і момент залишаються постійними в кожен момент часу. За рахунок вибору оптимального відношення між полюсами статора й ротора забезпечується мінімальне значення гальмівної сили, а вибір оптимальної кількості полюсів дозволяє досягти максимальної сили. За рахунок високочастотного методу формування струму обмотки статора із запропонованою формою, вплив гальмівної сили і, відповідно, пульсації обертового моменту мінімізовано. При цьому, для підвищення ефективності роботи двигуна запропоновано двохсекційну структуру полюсів із використанням додаткових обмоток для модуляції амплітуди струму, що додатково дозволяє розподілити потужність між секціями. Формування струму керування обмотками здійснюється розповсюдженим резонансним перетворювачем з м’яким перемиканням ключів. Модульна структура електричного драйвера дозволяє використовувати лише чотири резонансні перетворювачі для всього драйвера при одночасній роботі одного полюса статора. У результаті було виявлено, що оптимальною структурою двигуна є n+1/n, так як розміщення полюсів у корпусі ротора дає можливість досягти максимальної сили. Розрахунок вентильно-індукторного двигуна для даної структури й n=7 показав зменшення об’єму двигуна в 2,75 разів і підвищення потужності в 6 разів у порівнянні з популярним тяговим асинхронним двигуном. Моделювання електричного драйвера в середовищі Matlab Simulink показало, що пульсації обертового моменту при даному методі формування струму обмотки статора складають близько 3,25% і можуть варіюватись в залежності від кількості періодів модулюючого сигналу.
Вибродиагностика шпиндельных узлов на опорах качения по результатам измерения вибраций корпуса
(Национальный технический универститет "Харьковский политехнический институт", 2020) Данильченко, Юрий Михайлович; Петришин, Андрей Игоревич
Проведен анализ современных методов оценки точности и технического состояния шпиндельных узлов на опорах качения и дана оценка перспективности проведения измерений в зонах резонансных колебаний. Для оценки точности и технического состояния шпиндельных узлов на опорах качения на стадиях изготовления и эксплуатации предложено использовать ранее разработанный авторами метод косвенного измерения резонансных колебаний шпинделя, в основе которого лежит измерение вибраций на корпусе шпиндельного узла с последующим расчетом колебаний шпинделя (закрепленной в шпинделе оправки) по теоретической функции соответствия. Для использования этого метода при решении задач оценки точности и диагностики дефектов изготовления и сборки шпиндельного узла дано теоретическое обоснование схем измерения, проведена адаптация динамической модели экспериментального стенда и разработаны соответствующие методики проведения исследований. Общая экспериментальная часть методик проведения исследований предусматривает: определение первой собственной частоты рамы стенда; определение частот вращения шпинделя, соответствующих условиям возникновения резонансных колебаний рамы в результате проявления дефектов изготовления и сборки шпиндельного узла; измерение вибраций корпуса на этих частотах вращения. Общая теоретическая часть методик предполагает: расчет динамических податливостей и функции соответствия, связывающей колебания подсистем оправки и корпуса; расчет спектров колебаний оправки по экспериментальным спектрам вибрациям корпуса и определение амплитуд относительных колебаний точки оправки на характерных частотах вынужденных колебаний. По полученным результатам, в зависимости от поставленной задачи, рассчитывается 3D спектр вибраций или диаграмма погрешности вращения шпинделя в заданном диапазоне частот вращения. Представлены результаты оценки точности и технического состояния шлифовальной головки на холостом ходу и под нагрузкой.
Вплив морфології поверхні композиційних електролітичних покривів Сo-W-ZrO2 на функціональні властивості сплавів
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Ненастіна, Тетяна Олександрівна; Ведь, Марина Віталіївна; Сахненко, Микола Дмитрович; Зубанова, Світлана Іванівна
Доведено можливість електросинтезу і керування складом та морфологією поверхні композиційних електролітичних покривів (КЕП) кобальту з тугоплавкими металами варіюванням густини імпульсного струму. Композити на основі кобальту, осаджені на підкладку з міді з білігандних цитратно-пірофосфатних електролітів при густині імпульсного струму 4 А/дм2, відрізняються розгалуженою поверхнею і більш рівномірним розподілом компонентів по поверхні, підвищеним вмістом вольфраму, який майже у 5 разів більш ніж у покривах, осаджених при 10 А/дм2, та зниженням відсотку кисню удвічі (до 5,5 %). Це пояснюється гальмуванням реакції виділення газоподібного водню та участю ад-атомів водню у хімічному відновленні проміжних оксидів вольфраму до металу під час переривання поляризації. Покриви, осаджені із застосуванням імпульсного струму, можна вважати композитами складу Co-W-ZrO2, в яких оксидна фаза утворюється безпосередньо в електродному процесі як інтермедіат неповного відновлення вольфраматів. Топографія плівок відрізняється наявністю зерен еліптичної і сферичної форми з розмірами кристалітів 80 – 180 нм. На основній поверхні зустрічаються виступи (крупні зерна) діаметром 1 – 3 мкм. Фрактальна розмірність поверхні становить 2,77, що свідчить про 3D механізм росту кристалів при формуванні покриву. За параметрами шорсткості поверхні Ra і Rq покриви відносяться до 9 класу шорсткості. Завдяки кількісному складу, морфології й фрактальності поверхні мікротвердість і корозійна стійкість систем Co-W-ZrO2, одержаних за густини струму 4 А/дм2 на 20 % перевищують параметри покривів, одержаних при 10 А/дм2, і у 3 рази перевищує відповідні характеристики підкладки. Показано, що вольфрамвмісним КЕП притаманні каталітична активність у реакції окиснення етанолу і корозійна стійкість у середовищах різної кислотності.
Вплив термічної обробки на характеристики січених м'ясо-рослинних напівфабрикатів з використанням ферментації
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Шведюк, Дмитро Анатолійович; Пасічний, Василь Миколайович
У статті досліджується вплив ферментативної обробки за допомогою протеази мікробіологічного походження, продукованої Aspergillus niger на функціонально-технологічні та фізико-хімічні характеристики котлет, рецептура яких включає різні види м'ясної та рослинної сировини. Мікробні протеази грають важливу роль у фізіологічних процесах, мають широку біохімічну мінливість, а також спектр призначень в аналітичному і промисловому застосуванні й можливості масового виробництва, включаючи простоту генетичних маніпуляцій для створення нових ферментів. В якості м'ясної сировини для порівняння обрано два види сировини – м'ясо курчат бройлерів (суміш фаршу зі стегна та гомілки 1,5:1) та свинину нежирну. В якості рослинної сировини обрано нут та сочевицю. Серед досліджуваних показників обрано загальний вміст вологи, вологозв'язуючу здатність (ВЗЗ), рН водної витяжки продукту та пластичність фаршу. Усі вимірювання проведено на трьох етапах – до ферментації продукту, після ферментації до термічної обробки, та після завершення термічної обробки. В результаті доведено ефективність використання протеази Aspergillus niger для впливу на функціональні характеристики м'ясо-рослинних напівфабрикатів. Жодна з отриманих партій м'ясної сировини не була заморожена. Після подрібнення на вовчку з діаметром решітки 6 мм, в охолоджену сировину вносили фермент (протеазу, продуковану Aspergillus niger) у вигляді розчину згідно оптимального рівня для кожної групи зразків. Опираючись на проведені дослідження, встановлено тривалість ферментації – 2 доби. Процес проводився за температури 4-6°С. Також у зразки вносили кухонну сіль у співвідношенні 2,5% до маси м'ясної сировини. Паралельно для кожної групи зразків було заплановано контрольний зразок, в який вносили лише кухонну сіль. Після закінчення процесу ферментації, з фаршу дослідних зразків було сформовано котлетні вироби товщиною 150-200 мм та масою 45-50 г. Отримані вироби, після пакування в плівку, піддавали термічній обробці шляхом варіння у воді за температури 75 °С протягом 30 хв. Після цього їх охолоджували за кімнатної (18-20 °С) температури протягом 1 год, було відібрано проби для вимірювання основних функціонально технологічних характеристик.
Гарбузові цукати – ласощі з фунціональними властивостями
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Прісс, Олеся Петрівна; Сердюк, Марина Єгорівна; Жукова, Валентина Федорівна; Сухаренко, Олена Іванівна; Коляденко, Вікторія Вікторівна
Гарбузові овочі володіють різноманітними функціональними властивостями. Однак, глибока переробка зазвичай супроводжується втратою вітамінів та деградацією цінних фітонутрієнтів. Гарбузові цукати передбачають мінімальну переробку сировини і є корисною альтернативою цукеркам та іншим кондитерським виробам. Мета роботи полягала в удосконаленні технології виробництва гарбузових цукатів зі збалансованими смакоароматичними характеристиками та високим вмістом каротиноїдів. Для виготовлення цукатів використовували гарбуз двох видів ісортів: «Мускат Де Прованс» (Cucurbita moschata Duch) і «Ждана» (Cucurbita maxima Duch). Цукати виготовляли за традиційною та збагаченою смакоароматичними компонентами рецептурою. Для корекції смакоароматичних показників,використовували апельсини та корицю, котрі крім ароматичних властивостей вирізняються цінним хімічним складом. Технологічна схема передбачала наступні операції: підготовка і подрібнення гарбуза на шматочки; пересипання цукром з одночасним додаванням компонентів за збагаченою рецептурою; витримування 8…10 год до виділення соку; відділення отриманого сиропу; нагрівання сиропу (t=102±1°С); заливання гарячим сиропом шматочків гарбуза; охолодження (t=35±5°С); відділення сиропу; повторне нагрівання і заливання гарячим сиропом шматочків гарбуза; охолодження івідділення сиропу; підсушування цукатів (t=45±5°С); пересипання цукровою пудрою. В процесі досліджень, зазагальноприйнятими методиками, визначали загальний вміст сухих речовин, вміст сухих розчинних речовин, пектинових речовин, вміст цукрів, титровану кислотність, каротиноїдів та аскорбінової кислоти. Гарбуз сорту Мускат де Прованс суттєво програє сорту Ждана за кількістю сухих та сухих розчинних речовин, проте вирізняється високим вмістом каротиноїдів, що матиме важливе значення для отримання продукції функціонального призначення. Встановлено, щозастосована технологія виготовлення гарбузових цукатів дозволяє отримати продукт високої якості зі збалансованими смакоароматичними характеристиками з високою кількістю каротиноїдів та аскорбінової кислоти. Вміст сухих речовин уготових цукатах становить 80,02…83,96%. Отримана продукція, залежно від сорту гарбуза та рецептури, містить від 8,05 до 16,55 мг/100 г каротиноїдів та 10,47…14,86 мг/100 г аскорбінової кислоти.
Динамика информационной энтропии проектов и практические аспекты ее оценки
(Национальный технический универститет "Харьковский политехнический институт", 2020) Бондарь, Алла Витальевна
Рассмотрены вопросы практической оценки и изучения динамики информационной энтропии проектов. Информационная энтропия проекта формируется, исходя из множества возможных вариантов результатов проекта и их вероятностей. Предлагаемый подход определения информационной энтропии проектов, соответствующих операционной деятельности проектно-ориентированных организаций, является комбинированием Шенновского подхода к вычислению энтропии, методов математической статистики и теории вероятностей. В основе процедуры – рассмотрение результатов проекта как случайной величины с нормальным законом распределения, а множество событий для оценки энтропии формируется путем «дробления» интервалов на множество возможных значений результата проекта. Ширина интервалов влияет на уровень энтропии. Рассмотрены практические аспекты формирования интервалов, установлено, что интервалы для результатов проекта формируются не механически, а с учетом знания менеджера проекта реальных условий, приводящих к тому или иному интервалу результатов, каждый из которых является событием, связанным с определенными условиями. Оптимальным для проекта является вариант минимального количества интервалов минимальной ширины, что приведет к минимизации информационной энтропии. Таким образом, установлена взаимосвязь между среднеквадратическим отклонением результата проекта и информационной энтропией, что проиллюстрировано соответствующим расчетным примером. Уменьшение энтропии обуславливается уменьшением среднеквадратического отклонения. Установлены возможные варианты динамики информационной энтропии в рамках жизненного цикла, определены необходимые варианты для обеспечения успеха проекта. Динамика энтропии рассмотрена в совокупности с динамикой среднеквадратического отклонения результата как функции от времени. Снижение информационной энтропии основано на создании таких условий, при которых среднеквадратическое отклонение является монотонно убывающей функцией от времени. Соответствующие экспериментальные исследования подтверждают адекватность предлагаемого подхода к определению информационной энтропии проекта и мониторинга ее динамики. Определены условия, при которых динамика энтропии будет свидетельствовать о высоком качестве процессов управления проектом.
Дослідження впливу викінчувальних операцій на формування параметрів якості поверхні втулок бурових помп
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Кусий, Ярослав Маркіянович
Розроблення оптимального технологічного процесу виготовлення відповідальних деталей машин, зокрема циліндрових втулок бурових помп деталей газо- та нафтовидобувного обладнання є найефективним при застосуванні системного підходу стосовно дослідження взаємозв’язків із технологічним середовищем: верстат-пристрій-інструмент-заготовка. Раціональний вибір фінішних і викінчувально-зміцнювальних операцій технологічних процесів виготовлення деталей машин забезпечує формування необхідних параметрів точності, якості поверхневого шару та експлуатаційних характеристик. Традиційні технологічні методи фінішного оброблення деталей машин - методи хіміко-термічного оброблення та нанесення покрить є недостатньо ефективними для забезпечення експлуатаційних характеристик циліндрових втулок бурових помп. Вібраційні технології як група методів поверхневого пластичного деформування застосовуються на викінчувально-зміцнювальних операціях виготовлення виробів у різних галузях промисловості. Мета дослідження даної статті - аналіз впливу технологічних параметрів вібраційного зміцнення, зокрема вібраційно-відцентрового зміцнення, на формування параметрів якості поверхні циліндрових втулок бурових помп НБ32. Вибрано матеріали для проведення досліджень та приведено ескіз дослідного зразка. Приведено принципову схему вібромашини об’ємного оброблення та технологічного оснащення для реалізації вібраційної технології, описано їх будову та принцип роботи. Приведена методика реалізації експериментальних досліджень. Описано методику визначення геометричних параметрів якості поверхневого шару матеріалу виробу, приведено комплекс для вимірювання геометричних параметрів якості поверхні виробів. Подано та проаналізовано зміну параметрів рельєфу поверхні виробів після вібраційно-відцентрового оброблення. Встановлено, що вібраційно-відцентрове зміцнення внутрішніх поверхонь втулок кульками  10 і  12 мм сприяє покращенню параметрів мікрорельєфу їх профілю за рахунок зменшення висотних параметрів мікропрофілю поверхні у 9,5-36,9 разів та підвищенню крокових параметрів у 289-399 разів порівняно з поверхнею після точіння. Подальші дослідження у цьому напрямку стосуватимуться оптимізації режимів оброблення та розробленню практичних рекомендацій стосовно використанню вібраційно-відцентрових зміцнювачів з дебалансним приводом для покращання експлуатаційних характеристик деталей типу «втулка».
Дослідження фізико-хімічних показників води, обробленої безреагентним електрохімічним методом
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Маринін, Андрій Іванович; Большак, Юрій Васильович; Святненко, Роман Сергійович; Штепа, Денис Володимирович
Тенденція збереження антропогенного навантаження на довкілля та гідросферу зокрема, ставить перед наукою гігієни харчування та технологій водообробки нові виклики та завдання з подолання зростаючих проблем питного водозабезпечення та технологій водообробки для харчового виробництва, де доброякісна вода повсюдно є критично важливим обов’язковим та особливим сировинним компонентом харчових продуктів. До традиційних вимог забезпечення безпеки та фізіологічної повноцінності води в умовах, коли існуючі технології водообробки практично вичерпали свої можливості вдосконалення і підвищення ефективності, додалися нові фактори, пов’язані зі створенням принципово нових можливостей зміни фізико-хімічних та медико-біологічних властивостей води без жодної зміни хімічного складу шляхом впливу ряду фізичних безреагентних чинників на воду і набуття нею зміни її структурно-енергетичного стану – нового та інтенсивно досліджуваного явища природи. Базовим ефектом в цьому напрямку є електроліз води в діафрагмовому електролізері з розділенням продуктів електрохімічних реакцій в катодній (католіт) та анодній (аноліт) зонах. Вода в процесі електрохімічної обробки набуває аномальних фізико-хімічних та біологічних властивостей, підвищується хімічна та біохімічна активність, за що вона одержала назву нового класу речовин – електрохімічної активованої води (ЕХАВ). Нині така активована вода знайшла практичне застосування в гігієнічній медицині, у вирішенні підвищення біологічної цінності питної води та створенні води з оздоровчими властивостями. Вивчення закономірностей електрохімічної активації води при цьому досі не втрачають своєї актуальності і наукової та практичної цінності, особливо в харчовій промисловості.
Забезпечення енергозбереження при використанні установок на біопаливі
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Пантєлєєва, Ірина Вікторівна; Шматько, Наталія Михайлівна; Глушко, Альона Валеріївна
У всьому світі та в Україні, зокрема, все гостріше постає питання нестачі енергоресурсів, їх дорожнечі, а також забруднення навколишнього середовища шкідливими відходами виробництва електроенергії на теплових електростанціях. Екологи серйозно хвилюються за стан нашої планети при подальшому використанні традиційних джерел енергії. У ситуації, що склалася, на перше місце виходить спосіб отримання енергії за допомогою нетрадиційних і поновлюваних джерел, до яких відноситься і біопаливо. Загальна кількість біологічної сировини в світі значно перевищує запаси класичного органічного палива. Тому стратегія розвитку енергокомплексів багатьох країн світу пов'язана з використанням відновлюваних джерел енергії. Сировиною для виробництва біопалива може бути будь-який вид біологічного матеріалу. У статті проаналізовано можливі види біомаси, приведена класифікація цих видів з точки зору отримання біопалива. Сьогодні обсяг енергії споживаної біомаси складає близько 50 ЕДж в світі і становить близько 10-15% світового споживання первинної енергії. Для використання біоенергетичного потенціалу в довгостроковій перспективі зусилля повинні бути спрямовані на підвищення рівня виходу біомаси та модернізацію сільського господарства, пряме збільшення глобального виробництва продуктів харчування, а значить, і ресурсів для біомаси. Існує багато шляхів перетворення вихідної біомаси в кінцевий продукт у вигляді енергії. Кілька технологій були розроблені та адаптовані, виходячи з різної фізичної природи і хімічного складу вихідної сировини і виду енергії (тепло, енергетика, паливо для транспорту). У статті також розглянуто можливі способи виробництва біопалива і деякі установки для отримання теплової та електричної енергій. Для більш ефективного використання енергії з біомаси сучасні великомасштабні теплові рішення часто поєднуються з виробництвом тепла та електроенергії - когенерації. З цієї позиції розглянуті парогазові установки, в яких встановлюються котли з топками з киплячим шаром. Дуже актуально використання газотурбінних установок на біопаливі, які можуть використовуватися для виробництва електроенергії в години пік в енергосистемі, а також як самостійне автономний джерело енергії для окремих споживачів.
Зміни функціональних властивостей фруктової та ягідної сировини протягом кріогенного зберігання
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Сердюк, Марина Єгорівна; Григоренко, Олена Віталіївна; Сухаренко, Олена Іванівна; Коляденко, Вікторія Вікторівна
Дослідження присвячені вивченню зміни функціональних властивостей фруктової та ягідної сировини протягом кріогенного зберігання. Мета роботи полягала у досліджені змін основних показників хімічного складу свіжої та замороженої фруктової та ягідної сировини, і обґрунтуванні можливості подальшого сумісного її використання у замороженому напівфабрикаті. У якості предмета дослідження обрані ягоди журавлини та плоди апельсину. Під час експерименту перевіряли якість свіжих ягід і фруктів, далі їх сортували за ступенем стиглості, калібрували, мили, видаляли залишкову вологу після миття. Потім сировину подрібнювали до стану пюре, пакували у пластикові креманки з кришками по 35±2 г. Заморожували у морозильній камері за температури -30 °С. Заморожування вважалося завершеним після досягнення у геометричному центрі дослідного зразка температури -18 °С. Подальше зберігання виконували у морозильній шафі за температури -18 °С протягом 6 місяців. В свіжій та замороженій сировині були визначені вміст цукрів – фериціанідним методом, кислот – титрометричним методом, аскорбінової кислоти – йодометричним методом, фенольних речовин – за реактивом Фоліна-Деніса. Встановлено, що після заморожування та кріогенного зберігання втрати аскорбінової кислоти у ягодах журавлини були у 5 разів, а цукрів у 9 разів вищими ніж у плодів апельсину. Натомість, ягоди журавлини характеризувалися у 8 разів меншими втратами фенольних речовин. Визначено, що протягом низькотемпературного зберігання фруктової та ягідної сировини відбувалося наростання її титрованої кислотності: у ягід журавлини – на 25,8 %, у плодів апельсину – на 1,3 %. Низьке значення цукрово-кислотного індексу, який визначає смакові властивості готового продукту, свідчить про неможливість використання пюре з ягід журавлини у чистому вигляді. Отже, поєднання обраних компонентів у замороженій суміші буде обґрунтованим та доцільним, з погляду на різну швидкість руйнування аскорбінової кислоти та цукрів. Істотні втрати цих компонентів ягодами журавлини будуть компенсовані кращою їх збереженістю у плодах апельсину. Поєднання обраних компонентів у замороженій суміші сприятиме покращенню її органолептичних показників та збереженню функціональних властивостей.
Квазистереоскопическая система обнаружения препятствий для слепых на базе Raspberry Pi 3 и STM8L
(Национальный технический универститет "Харьковский политехнический институт", 2020) Костенко, Виталий Леонидович; Кондратьев, Сергей Борисович; Ядрова, Марина Васильевна; Стельмах, Диана Евгениевна
Разработана квазистереоскопическая система обнаружения препятствий для слепых с повышенной информативностью. Повышение информативности осуществляется за счет применения одноплатного компьютера Raspberry Pi 3 и микроконтроллера STM8L. Подсистема панорамного ультразвукового обнаружения позволяет определять наличие препятствий и их удаленность по частоте следования звукового сигнала, а подсистема создания тактильного рельефа – по интенсивности тактильной информации. В устройстве предусмотрена возможность коммутации подсистем с источником питания в соответствии с режимом обнаружения препятствий. С помощью кнопки подачи питания осуществляется отключение подсистемы создания тактильного рельефа, ток потребления которой не менее 500 мА, с сохранением работы подсистемы ультразвукового обнаружения препятствий, ток потребления которой не более 20 мА, при этом обеспечивается экономия заряда элемента автономного питания, продление срока его работы без подзаряда. Приведены результаты разработки программной модели – алгоритм работы системы, код программы построения кадра с картой глубин в реальном времени, код программы работы вибромоторов, модульные тесты для тестирования програмного кода подсистемы создания тактильного рельефа. На основе данных исследований был собран и испытан макет устройства. После определенного цикла тренировок, слабовидящий человек приобретает способность к лучшей ориентации в пространстве. Автономность системы обеспечивается экономным энергопотреблением за счет применения разработанного алгоритма работы системы и современной энергоэффективной аппаратной части.
Метод експрес-вимірювання стану складних систем за допомогою параметричного показника
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Становська, Іраіда Іванівна; Становський, Олександр Леонідович; Прокопович, Ігор Валентинович; Науменко, Євгенія Олександрівна
Кожне антикризове втручання в життєвий цикл складної системи фактично руйнує його початковий план, – останній все більше відрізняється від реальності, а якщо таких втручань багато, то від первісного плану може взагалі нічого не залишитися! Моделі, які використовувалися при первинному плануванні життєвого циклу складної системи стають неадекватними, що миттєво та негативно відбивається на точності та ефективності антикризових параметричних рішень. Команда проекту після кожного значного параметричного втручання повинна швидко розпочати створення нового плану, для чого її необхідно забезпечити новою методологією антикризового управління проектами на основі параметричного експрес-аналізу організаційно-технічних систем для оцінювання поточного стану проекту. Для антикризового управління будь-яким об’єктом за зворотним зв’язком необхідно мати можливість відносно швидко вимірювати параметри стану цього об’єкту як реакції на управлінське втручання. Тому метою наукового дослідження, в якому складним об’єктом був проектний менеджмент, стало створення методу експрес-вимірювання стану проекту за допомогою вперше запропонованого параметричного показника. Побудовано систему управління антикризовою діяльністю складних технічних систем на основі зворотного зв’язку по відхиленню поточного плину проекту від планового. Запропоновано новий комплексний параметр, який однозначно та репрезентативно відбиває відхилення параметрів поточного плину проекту від планового. Показник представляє собою безрозмірну частку, де в чисельнику – сума приведених вартостей втрачених параметрів, в знаменнику – сума приведених вартостей параметрів взагалі. Це дозволило використовувати цей показник в якості критерію необхідності початку процесу протидії відповідним кризам. Визначені методи їхнього експрес-вимірювання та розрахунку. На підставі проведених досліджень розроблено схему підсистеми комп’ютерної підтримки прийняття проектних рішень з планування і виконання антикризового управління.
Оптимізація процесу термічної обробки м’яса птиці за технологією Sous Vide із застосуванням фосфатної суміші
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Гармаш, Дмитро Вікторович; Пасічний, Василь Миколайович
У статті висвітлюється вплив різних режимів термічної обробки за технологією Sous Vide продуктів з м’яса птиці (філе та стегна курчат-бройлерів) на основні функціонально-технологічні характеристики готового продукту. Усі дослідні зразки отримані з торгових мереж і мали ознаки порушення автолітичних процесів PSE з рівнем рН продукту 5,6-5,8. Зразки було піддано ін’єктуванню фосфатносольовим розчином з метою підвищення рівня рН та збільшення функціонально-технологічних характеристик. Рецептури усіх зразків включали в себе 85% основної м’ясної сировини (філе та стегна курчат-бройлерів) та 15% розчину функціональної суміші на основі фосфатів та клітковини. Для визначення оптимальних режимів термічної обробки продуту було побудовано повний двох факторний експеримент. В якості факторів обрано час та температуру термічної обробки, які варіювались за межовими значеннями на рівнях 68 ºС та 120 хв та 62 ºС протягом 100 хв відповідно. Внесення функціональної суміші проводили однаковим методом за мінімального тиску 0,15 Бар, після чого сировину вміщали у вакуумні пакети, створювали розрідження при герметизації та витримували протягом 90 хв для ініціювання процесів зв’язування вологи інгредієнтами суміші. Температура розчину функціональної суміші перед ін’єктуванням – 4 ºС, а температура сировини у товщі м’язів – 6 ºС. В якості дослідних показників було обрано вологозв’язуючу здатність, вихід та рН готового продукту, кількість та рН відділеного в процесі термічної обробки бульйону та пластичність готового продукту. Згідно отриманих результатів оптимальною визнано температуру обробки 62 ºС при тривалості оброки 120 хв. Попри це, обробка за температури 68 ºС протягом 100 хв дозволяє отримати значення рівнів досліджуваних характеристик в близькому діапазоні. Дані режими обробки дозволяють досягнути значень вологозв’язуючої здатності 80-82% для філе курчат-бройлерів та 79-80 ºС для стегна. Різниця між рівнем показників для стегна та філе курчат-бройлерів знаходилась в межах 5% для усіх характеристик окрім пластичності, яка була значно більшою для готового стегна курчат-бройлерів.
Перспективи сучасних методів дистанційного контролю ліній електропередачі
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Гончаров, Євген Вікторович; Поляков, Ігор Володимирович; Марков, Владислав Сергійович; Крюкова, Наталія Валеріївна; Бойков, Дмитро Олександрович; Скрєбцов, Микита Костянтинович
У статті проведено аналіз існуючих технічних рішень щодо контактних та безконтактних методів контролю електромережі. З аналізу глобального ринку рішень визначено, що у енергогалузі запит на системи контролю із застосуванням безпілотних літальних апаратів має стійкі перспективи зростання. Визначено, що одним з найбільш перспективних безконтактних методів контролю ліній електропередачі є метод застосування безпілотних літальних апаратів в галузі використання сучасних методів контролю ліній електропередачі. Зроблено висновки, що вагомою перевагою безпілотних літальних апаратів є їх транспортна прохідність, що зменшує витрати та підвищує ефективність використання. У зв’язку з переходом світової електроенергетичної галузі на енергоефективні технології, використання безпілотних літальних апаратів формує значний сегмент глобального енергетичного ринку. Виробники електроенергії щорічно відшкодовують втрати в енергогалузі, пов’язані з ремонтними роботами і виплатами компенсацій. Відзначено, що використання безпілотних літальних апаратів дозволяє мінімізувати капітальні витрати. Зокрема, безпілотні літальні апарати з вбудованим вогнеметом ефективно використовують в усуненні “засмічень”, що обтяжують лінії електропостачання. В статті зазначено, що безпілотні літальні апарати забезпечують здійснення моніторингу рівня рослинності на ділянках енергомереж, що спрощує проведення розрахунків для реалізації інвестицій у нові електроенергетичні об’єкти. Відмічається, що за рахунок використання безпілотних літальних апаратів підвищиться безпека праці співробітників з обслуговування атомних електростанцій, зокрема з проведення висотних інспекцій роботи об’єктів та ліній електромережі. Отримані результати аналізу технічного стану використання безпілотних літальних апаратів доводять перспективність при впровадженні систем безконтактного контролю та моніторингу експлуатаційного стану ліній електропередачі.
Побудова алгоритму прогностичної моделі при створенні предиктивного модуля передбачення нештатних ситуацій в роботі автоматизованої системи керування технологічними процесами
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Колдун, Максим Миколайович; Грудзинський, Юліан Євгенійович
У статті пропонується методологія створення моделі роботи прогнозуючої системи для технологічних об'єктів управління складними або критичними виробництвами. Для цього запропоновано використовувати ітераційний алгоритм прогнозування технічного стану об'єкта, побудований на основі математико-статистичних методів обробки часових рядів показань об'єктових давачів, який включає в себе кілька кроків. Кроки алгоритму реалізують: формалізацію апріорних даних,, що мають відношення до побудови моделі, у вигляді вхідного керуючого фактора X і вихідного контрольованого вектора параметрів y; висування гіпотези про структуру моделі за результатами ранжирування вхідних керуючих факторів X; вибір алгоритму отримання інформації з об'єкта управління відповідно до структури моделі і ітераційного алгоритму; вибір реалізації алгоритму знімання інформації відповідно необхідної точності вимірювань вхідних параметрів керуючих факторів і оцінки впливу збурюючих впливів; оцінку параметрів моделі, використовуючи стандартні математичні процедури статистичної обробки даних з виключенням слабо значущих параметрів; перевірку адекватності моделі з можливим повторенням усієї процедури з метою поліпшення характеристик моделі. Запропонована агрегована процедура побудови моделі поведінки об'єкта керування придатна для дослідження поведінки більшості потенційно небезпечних технологічних об'єктів управління. Процедура дозволяє здешевити і спростити розробку моделі потенційно небезпечних об'єктів, забезпечити подальший безпечний режим їх функціонування та зробити оцінку їх поточного і майбутнього станів, знизивши витрати на їхню експлуатацію.
Преимущества импульсного подвода тепла для покрытия переменных нагрузок в системах теплоснабжения
(Национальный технический универститет "Харьковский политехнический институт", 2020) Лухтура, Федор Иванович; Цыганов, Владимир Иванович
Рассмотрены практические приложения полученных ранее теоретических результатов по применению импульсного (цикличного) подвода теплоты от источника тепла (котла), работающего на тепловую сеть, для покрытия существенно переменных нагрузок системы теплоснабжения. Проведен анализ эффективности работы системы теплоснабжения с различными блоками котельных установок и параметрами систем теплоснабжения при переменных нагрузках на основе анализа разработанной математической динамической модели системы производства и распределения теплоты. Полученная инженерная теория послужила также основой для разработки алгоритмов оптимизации системы при ступенчатом регулировании подвода теплоты источниками тепла путем их перевода на холостой ход, в т. ч. глубоким снижением нагрузки, или с полным их отключением, на переменных режимах работы котельной при покрытии неравномерных графиков ее нагрузок. При этом оценены затраты потребляемой тепловой энергии с целью повышения экономической эффективности и выбора определенного состава оборудования котельной в предлагаемых режимах. Определены, в зависимости от емкости тепловой сети и/или аккумулирующих теплоту устройств, величины потребления теплоты и режимов регулирования, рациональные компоновки котельного оборудования с минимизацией потребления энергоресурсов. Оценены эффективные значения длительности импульсов подачи теплоты агрегатами котельной и паузы между импульсами, а также скважности импульсов, при использовании различных блоков котельного оборудования. При этом важной характеристикой надежности системы теплоснабжения является частота циклов, лимитирующих число регламентированных включений котлов соответствующей мощности в связи с наличием усталостных напряжений в них. Показано существенное влияние перечисленных факторов и указанных функциональных параметров на характеристики импульсного подключения источников тепла и интенсивность подачи энергоносителя при переменных нагрузках. Характерно, что при сравнении различных режимов импульсной подачи (с холостым ходом и без) более предпочтительным режимом является режим с полным отключением источников теплоты от тепловой сети. При этом эффективность растет с ростом числа эксплуатируемых агрегатов и достигает 10% по сравнению с традиционным способом подвода теплоты для покрытия переменных нагрузок тепловых сетей. Полученные результаты также могут быть полезны для решения оптимизационных задач при работе индивидуальной котельной на переменных режимах при покрытии ее различных, в т. ч. суточных, графиков нагрузок. Данный подход и представленные решения могут быть распространены на любые другие источники теплоты, использующие в качестве рабочей среды, как жидкость, так и газ (пар), для покрытия неравномерных соответствующих тепловых нагрузок.
Розробка м’ясних напівфабрикатів з використанням молочних продуктів та шпинату
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Чернюшок, Ольга Анатоліївна; Шевченко, Іванна Юріївна
Досліджено вплив молочних продуктів та шпинату на органолептичні та фізико-хімічні показники у технології м’ясних напівфабрикатів. Розглянуто можливість розширення асортименту за рахунок внесення сухої молочної сироватки, що попередньо збагачена, сиру сулугуні та шпинату. Об’єктом дослідження були розроблені фаршеві системи для м’ясних напівфабрикатів. Для збагачення сухої сироватки молочної її обробляли в електророзрядній камері зі струмопровідним прошарком гранул магнію і мангану. Встановлено, що за такого оброблення у молочній сироватці збільшується вміст Магнію і Мангану залежно від тривалості оброблення. Збагачену суху сироватку молочну вносили різними способами: у сухому вигляді, в розчиненому у воді та розчиненому у бульйоні. Доведено, що найкращим для усіх досліджуваних зразків м’ясних напівфабрикатів, виявився зразок з додавання її у сухому вигляді. Сир сулугуні вносили до фаршу попередньо його подрібнивши., а шпинат після промивання, видалення зайвої вологи, після миття, в подрібненому стані. Додавання вказаної сироватки в кількості 0,5…1,5% у рецептурі напівфабрикатів покращує зовнішній вигляд, готовий виріб характеризується ніжною консистенцію, а внесення сиру сулугуні та шпинату надає продукту особливого, пікантного смаку та аромату готовому продукту, що зацікавлює дегустаторів. За результатами фізико-хімічних досліджень відзначено, що усі дослідні зразки мали рН, що є у межах норми та характерне для м’ясної сировини. Невелике відхилення від норми було у зразках №1 та №4. Вміст вологи у даних зразках м’ясного фаршу варіювався в межах 55…61%, який відповідно залежить від виду та кількості м’ясної сировини. У зразку під №4, вміст вологи був найнижчим. Вологозв’язувальна здатність усіх зразків залежить від консистенції виробу. Встановлено, що у разі використання запропонованих рецептурних компонентів у виробництві м’ясних напівфабрикатів тривалість організації виробництва не збільшується, додаткового обладнання не потребує. Використання сухої сироватки молочної, збагаченої магнієм і манганом, сиром сулугуні та шпинатом в технології м’ясних напівфабрикатів сприяє його збагаченню цінними мінеральними елементами.
Статистичне моделювання просування блискавки в напрямку наземних об’єктів
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Литвиненко, Світлана Анатоліївна
Запропоновано огляд методів фізичного та математичного моделювання процесу просування лідера блискавки з метою порівняння ефективності їхнього застосування при обранні засобу блискавкозахисту наземного об’єкта: дослідження фізичних процесів з використанням тригерної блискавки, запущеної ракетою, моделювання з використанням електро-геометричних методів та фрактальних моделей, та ін. Докладно розглянуте статистичне моделювання, яке описує процес просування лідера блискавки на останній фазі в напрямку наземного об’єкта, з урахуванням стохастичного характеру просування лідера на попередньому етапі. За використання статистичного моделювання є можливим обчислення часу просування низхідного лідера блискавки з висоти, на якій відбувається орієнтування на об’єкт, з урахуванням можливості виникнення від об’єкту зустрічного лідера протилежної полярності. Обчислений масив часу просування каналу лідера від кожної точки грозової хмари використаний при обчисленні ймовірності прикріплення низхідного лідера до наземного об’єкта за використання критерію «найбільший час-найменша ймовірність». Моделювання виконується з використанням систематизованих експериментальних даних, отриманих при численних дослідженнях тих електрофізичних процесів, які визначають напрямок просування лідерного каналу блискавки та визначають момент та місце в просторі початку орієнтування лідера на об’єкт: розподіл напруженості електричного поля навколо верхівки лідера та у повітряному проміжку, струм зворотного удару, рівень потенціалу верхівки каналу лідера, зміна швидкості просування лідерного каналу та ін. Використання інформації про статистичний розподіл величин струмів та потенціалів дозволило обчислити ймовірність ураження кожної ділянки об’єкту, враховуючи також і бічні удари. Розрахунки показали можливість використання запропонованої методики для оцінки ефективності системи блискавкозахисту при проектуванні через порівняння ймовірності ураження наземного об’єкта та середньорічної кількості прогнозованих ударів для різних систем блискавкозахисту.