Другие журналы

научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана

НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Издатель ФГБОУ ВПО "МГТУ им. Н.Э. Баумана". Эл № ФС 77 - 48211.  ISSN 1994-0408

список аннотаций статей за 2015 год

Приложение

# 12, декабрь 2015

 

Управление трансмиссией транспортно-технологических машин на режиме разгона
# 12, декабрь 2015
DOI:
10.7463/1215.0828635
Плужников Б. И.

Управление трансмиссиями транспортно-технологических машин в большинстве конструкций осуществляется автоматическими системами, при создании которых необходимо задавать алгоритмы и параметры их работы. В общем балансе рабочего времени ТТМ превалирующим является режим разгона. Поэтому алгоритм изменения передаточного отношения трансмиссии при разгоне во многом обеспечивает необходимые технико-эксплуатационные показатели машин. Процесс разгона предлагается оценивать двумя критериями - временем и расходом топлива при разгоне до фиксированного значения скорости. Наилучших показателей одновременно добиться невозможно. Получены аналитические функции, которые используются для определения значений скоростей движения ТТМ, при достижении которых следует изменять передаточное отношение в трансмиссии. Решение базируется на теории обыкновенных максимумов и минимумов.

 

Разработка и принятие рациональных решений при проектировании технологических операций обработки группы отверстий
# 12, декабрь 2015
DOI:
10.7463/1215.0828380
Соловьёв А. И., Джафарова Ш. И.

Управление трансмиссиями транспортно-технологических машин в большинстве конструкций осуществляется автоматическими системами, при создании которых необходимо задавать алгоритмы и параметры их работы. В общем балансе рабочего времени ТТМ превалирующим является режим разгона. Поэтому алгоритм изменения передаточного отношения трансмиссии при разгоне во многом обеспечивает необходимые технико-эксплуатационные показатели машин. Процесс разгона предлагается оценивать двумя критериями - временем и расходом топлива при разгоне до фиксированного значения скорости. Наилучших показателей одновременно добиться невозможно. Получены аналитические функции, которые используются для определения значений скоростей движения ТТМ, при достижении которых следует изменять передаточное отношение в трансмиссии. Решение базируется на теории обыкновенных максимумов и минимумов

 

Повышение ресурса сварных муфт на основе компьютерного моделирования
# 12, декабрь 2015
DOI:
10.7463/1215.0828471
Куркин А. С., Королев С. А., Пономарев П. А.

Выработка проектного ресурса магистральных нефтепроводов вызывает необходимость увеличения срока эксплуатации трубопроводов до 100 лет. Это объясняет актуальность развития ремонтных конструкций, обеспечивающих уровень ресурса после ремонта равный неповрежденной трубе. В работе представлены результаты параметрического исследования методов повышения ресурса ремонтных муфт для восстановления работоспособности нефтепровода. На основе анализа напряженного состояния под действием внешних нагрузок с помощью компьютерного моделирования предложен вариант конструкции муфт, обеспечивающей существенное повышение ресурса

 

Структурные характеристики двухфазных газожидкостных потоков в условиях действия периодических поперечных сил
# 12, декабрь 2015
DOI:
10.7463/1215.0827973
профессор Перевезенцев В. В., Кузеро В. Б.

Проведено экспериментальное исследование двухфазного газожидкостного потока в условиях естественной циркуляции и действия периодических поперечных сил. Проанализированы полученные оптическим методом векторные поля скоростей с целью выявить структуру двухфазных потоков при различных условиях естественной циркуляции, воздействии поперечных сил, вызванных различными угловыми амплитудами и периодами цикла движения канала. Полученные данные детально описывают структуру потока и могут быть использованы в качестве верификационной базы для применяемых в современных теплогидравлических кодах математических моделей, используемых в расчетах теплогидравлических характеристик двухфазных течений в контурах циркуляции ядерных реакторов

 

Установка для испытаний на усталость и разрушение тонких проволок
# 12, декабрь 2015
DOI:
10.7463/1215.0826752
Просвирнин Д. В., Унчикова М. В., Семенцов И. С.

Проанализированы конструктивные особенности установки для усталостных испытаний проволоки, сформулированы задачи по усовершенствованию конструкции базового варианта сравнения. Предложен оригинальный способ изменения напряжений в образце по знакопеременному циклу, существенно модернизирован блок определения числа циклов до разрушения образцов. Проведена оценка эффективности разработки новой установки по показателям качества : эксплуатационно-техническим, эргономическим и показателям надежности. Представлены результаты усталостных испытаний проволоки, построены кривые усталости для латунированной проволоки из стали 80, установлено уменьшение показателей вариации в 1,5 - 1,6 раза при проведении исследований циклической прочности на новой установке

 

Сквозное проектирование сборок на печатных платах с применением систем Altium Designer и Solid Works
# 12, декабрь 2015
DOI:
10.7463/1215.0828517
Гончаренко А. М., Курносенко А. Е., Костиков В. Г., Лавров А. В., Соловьев В. А.

Данная статья посвящена анализу существующего метода сквозного проектирования сборок на печатных платах при помощи модуля Circuit Works для Solid Works и его алгоритм. Анализируя проблемы и недостатки описанного метода, был предложен альтернативный метод сквозного проектирования сборок на печатных платах при помощи модуля Altium Modeler for Solid Works для Altium Designer и его алгоритм, а также иллюстрация результата в Solid Works. В заключении даны рекомендации по применению метода сквозного проектирования сборок на печатных платах при помощи модуля Altium Modeler for Solid Works

 

Оценка погрешностей измерения амплитуды и фазы спектральных составляющих радиосигналов при использовании лазерных спектроанализаторов
# 12, декабрь 2015
DOI:
10.7463/1215.0828422
Титов А. А., Гарипов В. К., Костромин М. А.

В статье рассмотрены вопросы оценки погрешностей измерения при использовании лазерных спектроанализаторов. Определено, что в настоящее время оптические методы находят все большее распространение при спектральном анализе радиосигналов. Показана возможность производить спектральный анализ как амплитуды, так и фазы частотных составляющих сигналов и осуществление для анализа фазы частотных составляющих радиосигналов интерференционных методов измерений. Установлено, что наиболее широко для измерения фазы сигналов используются интерферометры, построенные по схеме Маха-Цандера. Из анализа сделан вывод о более высоком разрешении при использовании комбинированного способа по сравнению с другими рассмотренными методами. Установлен его недостаток, заключающийся в наличии сложности и низкого быстродействия, обусловленного наличием интегратора, что не позволяет производить измерение спектральных составляющих радиоимпульса, если его длительность меньше временной апертуры. Предложен перспективный вариант построения спектроанализатора, в котором фаза определяется с помощью обработки сигнала.

 

Моделирование распространения ненаправленного излучения и неинвазивное определение параметров рассеяния и поглощения излучения в биоткани
# 12, декабрь 2015
DOI:
10.7463/1215.0826701
Макаров С. Ю.

В статье исследуется распространение ненаправленного излучения от ламбертова пучка света с естественной поляризацией, освещающего поверхность биоткани. Для моделирования методом Монте-Карло такого излучения используется найденная функция статистического представления для угла падения фотонов, верифицированная аналитическим выражением для коэффициента прохождения мощности. Описан метод фиксации мощности, передаваемой ненаправленным излучением в биоткань, и применение диффузионного приближения для этого случая. Выявлены особенности поведения решения на поверхности биоткани внутри и вне падающего пучка, которые предложено использовать для неинвазивного определения параметров диффузионного приближения расчетным методом. Также предложен принцип измерения подповерхностной освещенности, необходимый для такого расчета, и описан принцип измерения полного коэффициента отражения, знание которого при известных (или измеренных) параметрах диффузионного приближения позволяет определить дополнительно ещё два параметра, характеризующих биоткань как рассеивающую среду - коэффициент рассеяния и параметр анизотропии

 

Измерение скорости движения и параметров вибрации объектов гетеродинным методом
# 12, декабрь 2015
DOI:
10.7463/1215.0828437
Костромин М. А., Титов А. А., Гарипов В. К.

В статье рассмотрены вопросы измерения скорости движения и параметров вибрации объектов с использованием гетеродинного метода. Показано, что достаточно широко используется настоящее время доплеровский метод измерения скорости движения объектов. Определено, что при измерении поперечных скоростей движения объектов этот метод мало эффективен в связи с тем, что поперечный эффект Доплера является эффектом второго порядка малости. Предложен метод, имеющий большую чувствительность к поперечным скоростям движения, чем известный доплеровский метод для реальных скоростей движения объектов. При этом чувствительность метода можно легко регулировать в широких пределах изменением частоты. Показано, что интерференционные методы используются для измерения амплитуды вибраций. Однако при этом амплитуда находится путем подсчета переходов функции Бесселя через нуль, при этом для разрешения неоднозначности в определении величины амплитуды требуется достаточно сложная аппаратура. Рассмотрен метод, исключающий этот недостаток и позволяющий производить абсолютные измерения амплитуды и частоты вибраций.

 

Меметические алгоритмы для решения задачи глобальной нелинейной оптимизации. Обзор
# 12, декабрь 2015
DOI:
10.7463/1215.0829099
Сахаров М. К., профессор, д.ф.-м.н. Карпенко А. П.

Рассматриваем относительно новый и быстро развивающийся класс эвристических гибридных методов глобальной оптимизации, основанный на нео-дарвиновском принципе эволюции и концепции мема. Данный класс методов был назван меметическими алгоритмами (МА). В контексте задач оптимизации под мемом понимаем один из алгоритмов локальной оптимизации, уточняющий текущее решение исходной задачи. В широком смысле МА представляют собой гибридизацию какого-либо популяционного алгоритма глобального поиска и одного или нескольких алгоритмов локальной оптимизации. Концепция меметических алгоритмов предоставляет широкие возможности для разработки различных модификаций этих алгоритмов, которые могут отличаться частотой выполнения локального поиска, условиями его окончания и так далее. Вследствие этого возникает проблема определения наиболее перспективных направлений модификации МА. В работе даем постановку задачи нелинейной глобальной безусловной оптимизации, представлены наиболее перспективные направления модификации МА, включая гибридизацию и мета-оптимизацию. Основное содержание работы представляет классификация и обзор существующих вариантов меметических алгоритмов

 

Потери кинетической энергии и КПД осевой турбиной ступени при моделировании нестационарных течений
# 12, декабрь 2015
DOI:
10.7463/1215.0828620
профессор, д.т.н. Ласкин А. С., Нгуен К. К.

В статье представлены результаты численного исследования КПД и дополнительных потерь кинетической энергии в модели одноступенчатой турбины при различных режимах, характеризуемых отношением u/C0. Расчеты выполнены стационарной и нестационарной постановами (Stage и Transient) с помощью программы ANSYS CFX. Показано, что определяемые указанными методами коэффициенты суммарных потерь кинетической энергии в венцах направляющей лопатки и рабочей лопатки имеют различные уровни до 18÷20% и 20÷25% соответственно, но уровень осредненных коэффициентов потерь КЭ с выходной скоростью одинаков при расчетах по методу Stage и Transient. Влияние нестационарности соответствует снижению КПД ступени примерно на 0,02÷0,05. Результаты расчетов КПД по методу Stage практически соответствуют расчетам по одномерной теории

 

Многоцелевый мультимедийный учебный модуль
# 12, декабрь 2015
DOI:
10.7463/1215.0828457
профессор, д.т.н. Ярославцев В. М., доцент, к.т.н. Ярославцева Н. А.

Показано, что при использовании современных компьютерных технологий основные учебно- методические принципы наиболее полно могут быть реализованы специально разработанными комплексами электронных продуктов, построенных по модульной системе. В этом случае основу учебной электронной библиотеки по дисциплине составляют тематические модули многоцелевого назначения, состоящие из совместно функционирующих в единой программной среде (оболочке) материалов для изучения теоретических вопросов, материалов, формирующих навыки практического использования приобретенных знаний, и разнообразные формы самоконтроля и контроля. Установлено, что включение в учебные модули справочной литературы и словарей позволяет расширить представления об изучаемом предмете. Практика разработки мультимедийных учебных модулей показывает, что имея достаточно широкий перечень тем в определенной области знаний, такой учебный материал легко трансформировать под различные учебные задачи

 

Аппаратное ускорение выполнения SQL-запросов в MDM-системах на основе МКОД-решения
# 12, декабрь 2015
DOI:
10.7463/1215.0827960
Подольский В. Э., Самочадин А. В., Колосков С. С.

В рамках статьи представлены результаты исследования способов ускорения выполнения SQL- запросов в высоконагруженных системах управления мобильными устройствами (MDM- системах) на примере образовательных организаций высшего образования. В качестве основ- ного решения проблемы большого времени обработки запросов к базам данных в статье пред- ставлено использование аппаратного ускорителя. Рассматриваемый в статье аппаратный ускоритель на базе архитектуры ЭВМ со многими потоками команд и одним потоком данных (МКОД), разработанный в МГТУ имени Н.Э. Баумана, обеспечивает выполнение SQL- запросов за счёт реализации аппаратной поддержки операций над структурами данных (мно- жествами). Проведено тестирование образца ЭВМ МКОД при выполнении запросов на наборе макетных данных. В статье приведены результаты определения направлений доработки аппа- ратного решения ЭВМ МКОД для расширения аппаратной поддержки обработки SQL- запросов, а также описаны способы интеграции решения в MDM-систему вуза.

 

Использование кривых Эндрюса для визуализации многомерных данных в задачах многокритериальной оптимизации
# 12, декабрь 2015
DOI:
10.7463/1215.0825627
Грошев С. В., Пивоварова Н. В.

Проблема наглядного и понятного представления многомерных данных актуальна для многих предметных областей. В данной работе проводится анализ различного математического аппарата для построения кривых Эндрюса с целью визуализации многомерных данных на плоскости. С использованием тестового набора данных, называемого в литературе Ирисы Фишера, показано построение кривых Эндрюса с использованием функций преобразования Фурье, полиномиальных функций, а также вейвлетов. Делается вывод о корреляции результатов с исходным представлением тестовых данных в виде точечной диаграммы. С целью улучшения визуального восприятия графического представления исследованы различные способы модификации кривых Эндрюса. Рассмотрены различные варианты проекций кривых на координатные плоскости и произвольные подпространства. Кроме того, исследовано влияние масштабирования кривых Эндрюса на визуальное восприятие многомерной информации

 

Математические модели балки и направляющих на ее основе для программ моделирования
# 12, декабрь 2015
DOI:
10.7463/1215.0824860
доцент, к.т.н. Трудоношин В. А., Федорук В. Г.

В статье рассматривается математическая модель балки, адаптированная к использованию в универсальных программных комплексах анализа динамических характеристик. Учитываются упругие свойства балки на растяжение, изгиб и кручение. Наличие такой модели существенно расширяет функциональные способности комплексов. Математические модели упругих направляющих, полученные из математической модели балки более функциональны по сравнению с моделями, полученными на основе кинематических уравнений. Модели реализованы в программно-методических комплексах анализа динамических объектов ПА8 и ПА9, разработанные на кафедре САПР МГТУ им.Н.Э.Баумана

 

Исследование теплопроводности волокнистых композитов методом Монте-Карло
# 12, декабрь 2015
DOI:
10.7463/1215.0828601
профессор Пугачёв О. В., Яцуненко К. Н.

Цель работы - оценка эффективного коэффициента теплопроводности материала с включениями в форме цилиндров одинаковой толщины с параллельными осями. Поскольку аналитическое решение уравнения теплопроводности представляет большие трудности, в данной работе применена математическая модель, в которой процесс теплопроводности представляется как случайное блуждание воображаемых "частиц тепла", которые представляют собой выборку из распределения, плотность которого в каждый момент времени пропорциональна плотности тепловой энергии. Таким образом, решение уравнения теплопроводности может быть получено с использованием винеровского процесса. Скорость блуждания "частиц тепла" зависит от температуропроводности материала, в котором они находятся в данный момент

 

Обзор литературных источников по моделированию динамики процесса сверления
# 12, декабрь 2015
DOI:
10.7463/1215.0828575
Гуськов А. М., Воронов С. А., Киселёв И. А., Жуков Н. А., Иванов И. И., Николаев С. М.

В работе представлен обзор литературных источников, посвященных моделированию процесса сверления. Рассмотрены различные расчетные схемы, используемые в работах, приведено основное уравнение динамики явления с учетом регенеративного эффекта. Изложены основные подходы для расчета мгновенной толщины срезаемого слоя, используемой в модели сил резания. Подробно рассмотрен вопрос о методах учета регенеративного эффекта в процессе сверления: аналитический подход исследования устойчивости и численное имитационное моделирование процесса с применением геометрических алгоритмов. Большое внимание в данной работе уделено анализу различных применяемых моделей сил резания, в том числе и моделей сил взаимодействия по задней грани и в зоне перемычки, где имеет место вдавливание инструмента в поверхность детали

 

Массо-инерционные характеристики и безразмерные уравнения движения двухопорного ротора с автобалансиром с учетом массы компенсирующих грузов
# 12, декабрь 2015
DOI:
10.7463/1215.0827773
Горбенко А. Н.

В работе рассматриваются динамические характеристики пространственного движения ротора с автобалансиром пассивного типа. Задача рассматривается с учетом того, что массы автобалансира и дисбаланса могут быть сопоставимы с массой ротора. Показано, что установка на ротор автобалансира немалой массы приводит к качественным изменениям его массо- инерционных свойств. Составной ротор приобретает свойство инерционной анизотропии. В результате этого могут существовать дополнительные критические частоты вращения и зоны неустойчивости движения. Кроме того, в случае многомассового автобалансира, параметры системы имеют интервальный характер. Получены безразмерные уравнения движения системы с минимально необходимым количеством безразмерных параметров

 

Корпоративная культура как важнейший маркетинговый актив вуза
# 12, декабрь 2015
Копытов В. С., Пучков В. М.

В работе проведен анализ корпоративной культуры ВУЗа как его основного маркетингового актива и как одного из важных инструментов управления. Показано, что корпоративная культура представляет собой совокупность принципов, норм поведения и совместных ценностей, которые служат основой мотивации деятельности всех сотрудников ВУЗа. Определяет и задает общее направление движения ВУЗа, позволяющее ему развиваться в выбранном направлении, адаптируясь к меняющейся внешней среде и наращивая свои конкурентные преимущества. Она отражается в корпоративном кодексе ВУЗа, контролируется руководством образовательного учреждения и служит достижению его долгосрочных целей, заключая в себе ориентированные на клиента принципы и ценности, включая качество образовательных услуг, отражается на взаимоотношениях с ним и влияет в конечном итоге на конкурентоспособность образовательного учреждения в долгосрочной перспективе. Достоинствами сильной корпоративной культуры образовательной организации, помимо собственно улучшения психологического климата в коллективе ВУЗа и повышения лояльности и эффективности работы персонала, являются усиление конкурентоспособности на рынке образовательных услуг, улучшение адаптации выпускников в профессиональной среде. Сильная корпоративная культура является залогом высокого потенциала воспитательной работы со студентами по формированию их готовности к работе в различных организациях после окончания ВУЗа. При этом компоненты вузовской корпоративной культуры, как и корпоративные ценности каждого из вузовских сообществ, не должны противоречить друг другу, а существовать и развиваться в рамках направления, определяемого миссией ВУЗа.

 

Системные ошибки школьного обучения при освоении программ высшей математики на младших курсах технического вуза
# 12, декабрь 2015
Власова Е. А.

Проведен анализ результатов тестирования вновь поступивших студентов по школьному курсу математики, выявлены недостатки математической подготовки школьников, влияющие на успешное изучение математики в высшей школе. Представлена динамика успеваемости первокурсников по математическому анализу и аналитической геометрии. Указаны трудности в освоении программы высшей математики, связанные с пробелами в школьных знаниях. Отмечены разделы, на которые следует обратить особое внимание при изучении математики в школе. Обозначены наиболее важные проблемы, возникающие у учащихся на рубеже «школа-вуз», указаны возможные пути их преодоления, обеспечивающие преемственность в образовании на разных уровнях обучения, сближение форм и методик преподавания.

 

Научное и научно-педагогическое наследие А.П. Котельникова – заведующего кафедрой теоретической механики МВТУ им. Н.Э. Баумана (к 150-летию со дня рождения)
# 12, декабрь 2015
DOI:
10.7463/1215.0829138
Колесников К. С., Шкапов П. М., Панкратов А. А.

В работе дается краткий обзор научной и научно-педагогической деятельности доктора наук, профессора, заведующего кафедрой теоретической механики МВТУ им. Н.Э. Баумана в 1924-1944 г.г. Александра Петровича Котельникова. Приводятся основные сведения из его биографии, а также о научной и педагогической деятельности в Казанском университете, Киевском политехническом институте, Московском высшем техническом училище им. Н.Э. Баумана. Особый акцент сделан на разработанном им «винтовом счислении». Показано его основное содержание и связь с фундаментальными идеями Н.И. Лобачевского, указаны перспективы его использования в настоящее время. Освещены научно-методические аспекты деятельности в качестве заведующего кафедрой теоретической механики, созданной Н.Е. Жуковским. Статья приурочена к 150-летию со дня рождения А.П. Котельникова.

 

 

 

# 11, ноябрь 2015

 

 

Характеристики широкопрофильной автомобильной шины на крупных неровностях
# 11, ноябрь 2015
DOI: 10.7463/1115.0826891

Фоминых А. Б., Жеглов Л. Ф.

 

Эксплуатационные показатели современных многоосных автомобилей высо¬кой проходимости позволяют им успешно преодолевать различные ин¬женерные сооружения: кюветы, окопы, насыпи и т.д. Теоретическое исследование процесса нагружения трансмиссии в этих условиях предполагает знание характеристик всех элементов силовой передачи, в том числе, характеристик шины при её взаимодействии с плоскостью и крупными неровностями.
В работе приводятся результаты исследования на специальном стенде характеристик широкопрофильной шины модели И-247 (1200х500-508) на неровностях большой длины при статическом нагружении радиальной силой и крутящим моментом при внутреннем давлении воздуха в шине 0,35; 0,20 и 0,05 МПа. В качестве неровностей использовались треугольные неровности - две трехгранных призмы с углами при вершине в 120° и 90°, скругленными радиусом 100 мм, и пороговые неровности, размеры которых были выбрались с учетом опоры шина на неровность при всех вариантах измерений.

 

Модифицированная система координат Денавита-Хартенберга для исполнительных механизмов роботов с древовидной кинематической структурой
# 11, ноябрь 2015
DOI: 10.7463/1115.0826673

Ковальчук А. К.

 

Для построения математических моделей исполнительных механизмов (ИМ) роботов с линейной разомкнутой кинематической структурой J. Denavit и R. S. Hartenberg (D-H) предложили использовать специальную систему координат (СК). Она основана на использовании матриц однородных преобразований и дает четкие и однозначные правила построения математических моделей ИМ роботов. Данный подход получил широкое распространение среди разработчиков благодаря его наглядности и привязки к конструктивным параметрам ИМ. Однако, его использование для описания роботов, ИМ которых имеют пространственные древовидные кинематические структуры, выявило определенные сложности.
Предлагается метод построения модифицированной системы координат D-H. Ее использование позволяет сформировать математические модели ИМ роботов, имеющих пространственную кинематическую структуру. Метод основан на совместном применении теории графов и известной системы координат D-H.

 

 

Производственные исследования качества поверхности и точности обработки глубокого отверстия в распределительном валу
# 11, ноябрь 2015
DOI: 10.7463/1115.0827133

Соловьёв А. И., Джафарова Ш. И.

 

Исследования качества поверхности и точности обработки глубокого отверстия в распределительном валу в условиях производства выполнены с целью  выработки рекомендаций по исключению появления концентраторов напряжений на поверхности отверстия после обработки, а также появлению там  же трещин в процессе эксплуатации двигателя.
Поэтому актуальным является проведение комплексного исследования по решению задач определения качественных и количественных показателей среднего арифметического отклонения профиля (высотного параметра) шероховатости поверхности и наличие концентраторов напряжений, а так же определение закономерностей изменения параметров точности по длине глубокого отверстия: отклонение размера, радиальное биение, отклонение формы в поперечном сечении. Определяли состояние направляющего диаметра кондукторной втулки и наружного диаметра режущей части  сверла одностороннего резания.

 

Определение минимального диаметра концевой фрезы
# 11, ноябрь 2015
DOI: 10.7463/1115.0827318

Древаль А. Е., Виноградов Д. В., Мальков О. В.

 

Производственные наблюдения показывают, что конструкции стандартных фрез во многих случаях не обеспечивают выполнения всего многообразия технологических операций и многие предприятия вынуждены проектировать и изготовлять специальные (оригинальные) конструкции инструментов. Информационный поиск показал, что в литературных источниках не приводится расчет диаметра концевых фрез. Диаметр фрезы предлагается или рассчитывать по эмпирическим формулам [2, 3], или выбирать из таблиц [4].
Получены формулы для оценки минимального диаметра концевой фрезы для вы-полнения заданной технологической операции исходя из обеспечения прочности корпуса фрез. Исходными данными для расчета являются технологическая схема выполнения опе-рации фрезерования, свойства обрабатываемого и инструментального материалов. Конце-вая фреза рассматривается как консольно закрепленной балкой круглого сечения диамет-ром (диаметр сердцевины фрезы) с вылетом от заделки и нагруженной максимальными изгибающей силой и крутящим моментом.

 

Назначение рациональных режимов электроэрозионной обработки платины с использованием решений тепловой задачи Стефана
# 11, ноябрь 2015
DOI: 10.7463/1115.0826317

Ставицкий И. Б., Битюцкая Ю. Л.

В статье представлены результаты теоретических исследований обрабатываемости платины методом электроэрозионной обработки (ЭЭО), основанные на решении тепловой задачи о перемещении границы фазового превращения материала – задачи Стефана. Решение задачи позволяет определить глубину проплавления материала при воздействии на него теплового потока, исходя из времени действия этого  теплового потока и физических свойств обрабатываемого материала. Для определения рациональных режимов ЭЭО платины предложено установить связь между ее обрабатываемостью и обрабатываемостью материалов, для которых в настоящее время рациональные режимы ЭЭО определены.

 

Конечно-элементная модель анализа напряженно-деформированного состояния деталей, образующих газовый стык среднеоборотного дизеля, от монтажных нагрузок
# 11, ноябрь 2015
DOI: 10.7463/1115.0825549

д.т.н., профессор кафедры Э-2 МГТУ им. Н.Э. Баумана Чайнов Н. Д., Краснокутский А. Н., Капшуков А. В.

 

Работоспособность современного форсированного дизеля во многом определяется обеспечением герметичности газового стыка на всех режимах работы дизеля.
Разработана объемная конечно-элементная модель анализа напряженного-деформированного состояния (НДС) деталей узла, включающего газовый стык средне-оборотного форсированного дизеля, позволяющая определить компоненты напряжений и деформаций деталей при сборке и состояние уплотняющей прокладки, включая распреде-ление давления по ее поверхности.
Для оценки напряженно-деформированного состояния элементов сборочного узла (крышки цилиндра, втулки, блока) с оценкой герметичности газового стыка от монтаж-ных, температурных и газовых нагрузок использована 3-х мерная конечно-элементная модель сборки втулки, жарового кольца, крышки цилиндра и блока с контактным взаимо-действием через зону расположения прокладки.

 

 

Сравнение методов проектирования планетарных передач с оценкой критериев качества
# 11, ноябрь 2015
DOI: 10.7463/1115.0823612

Леонов И. В., Подчасов Е. О.

 

Функционирование современной экономики всецело зависит от использования различных машин. Исполнение многочисленных задач, возлагаемых на машинное оборудование обществом требует потребления огромного количества механической энергии, сообщаемой механической системе за счет различных двигателей. Объединение же двигателей и исполнительных механизмов в свою очередь происходит посредством различных передач.
Среди многочисленных типов передач важное место занимают планетарные передачи. Обладая рядом неоспоримых достоинств и отличий от других типов передач вращательного движения, планетарная передача может быть использована в качестве редуктора или как дифференциальный механизм. Планетарная передача прочно занимает одно из лидирующих мест  по частоте применения в трансмиссиях различных технологических и транспортных машин, т.к. ее отличает удобная компоновка и высокая нагрузочная способность.

 

Влияние рассеивания твердости поковок на энергоемкость механической обработки
# 11, ноябрь 2015
DOI: 10.7463/1115.0823350

Малькова Л. Д.

 

Целью представленной работы является оценка рассеивания твердости поковок, предназначенных для дальнейшей механической обработки, и анализ влияния этого рассеивания на результирующее энергопотребление при резании.
Проведено исследование значений твердости на трех видах деталей автомобильного производства. Величина выборки по каждой детали составляла n = 100 штук. Анализ результатов измерений показал, что требуемому по рабочему чертежу заготовки диапазону удовлетворяют от 46% до 93% деталей. Установлено, что твердость поковок одной партии подвержена рассеиванию, ее распределение подчиняется нормальному закону.

 

 

Влияние структуры чугуна на образование эксплуатационных дефектов стеклоформующей оснастки
# 11, ноябрь 2015
DOI: 10.7463/1115.0821978

Леушин И. О., Чистяков Д. Г., Володин В. А.

 

Растущий спрос на стеклянную тару способствует наращиванию производственных мощностей стеклотарных заводов. Их оборудование (чугунные стеклоформующие комплекты) работает в бесперебойном режиме в условиях сложных термоциклических нагрузок, которые приводят к формированию эксплуатационных дефектов на рабочих поверхностях деталей: выкрашивание графита, трещины, окисление и др. Особое влияние на формирование этих дефектов оказывает микроструктура материала на момент установки деталей на линию. В работе определены причины образования эксплуатационных дефектов, обозначены способы борьбы с ними и предотвращения их появления.

 

Влияние магнитного поля на вольт-амперную характеристику вакуумного дугового разряда
# 11, ноябрь 2015
DOI: 10.7463/1115.0820267

Духопельников Д. В., Кириллов Д. В.

 

Технология вакуумного дугового испарения, разработанная в 70-х годах в СССР, в настоящее время широко применяется в машиностроении для осаждения различных функциональных покрытий. В дуговых испарителях стабилизация разряда и положения катодной привязки (катодного пятна) осуществляется магнитным полем. Используют две схемы магнитных систем: с расходящимся осесимметричным магнитным полем и с арочным магнитным полем. Системы с арочным магнитным полем позволяют гибко управлять траекторией и скоростью движения катодного пятна и последнее время всё чаще используются в установках вакуумного дугового осаждения покрытий.
Поскольку плазма вакуумного дугового разряда практически полностью ионизована, даже слабые магнитные поля оказывают существенное влияние на вольт-амперные характеристики разряда. К сожалению, при обилии материалов по вакуумному дуговому разряду, недостаточно сведений о влиянии и величины, и формы магнитного поля на вольт-амперные характеристики разряда промышленных дуговых испарителей.

 

 

Решение прямой задачи кинематики для трехстепенного манипулятора параллельной структуры на базе кривошипно-шатунного механизма
# 11, ноябрь 2015
DOI: 10.7463/1115.0818639

Пащенко В. Н., Романов А. В., Артемьев А. В., Орехов С. Ю.

 

В настоящей работе рассмотрен механизм, являющийся разновидностью механизмов параллельной кинематики с тремя степенями свободы, на базе кривошипно-шатунного механизма. Механизм состоит из двух платформ: нижней неподвижной и верхней подвижной. Верхняя платформа соединяется с нижней шестью подвижными элементами, три из которых стержни, прикрепленные к основаниям с помощью сферических шарниров, и три имеют кривошипно-шатунную структуру.
Представлен подход к решению прямой задачи кинематики на основе методов математического моделирования. Обратная задача кинематики была сформулирована в следующем виде: при заданных углах поворота приводов (значения обобщенных координат) необходимо определить положение верхней подвижной платформы.
Для её решения была построена математическая модель, описывающая предложенную систему. На основе построенной модели были произведены необходимые расчеты, позволяющие по значениям углов поворота кривошипов, соединённых с двигателями, определить положение платформы в пространстве. При решении задачи был использован метод виртуальных точек, позволивший сократить количество уравнений и неизвестных, определяющих  положение верхней платформы в пространстве, в решаемой системе с восемнадцати до девяти, тем самым упростив решение.

 

Исследование теплогидравлической эффективности штыревого радиатора для охлаждения электронных компонентов
# 11, ноябрь 2015
DOI: 10.7463/1115.0817314

Егоров К. С., Степанова Л. В.

 

В статье представлены результаты экспериментального исследования теплогидравли-ческой эффективности штыревого радиатора. Эта поверхность теплообмена представляет собой вертикальные штыри коридорной компоновки высотой 17 мм, с квадратным сечением размерами 4 мм на 4 мм, продольным и поперечным шагами 8 мм.
Числа Рейнольдса в проведенных экспериментах изменялось в пределах от 9 000 до 14 000. Для проведения экспериментов по получению тепловых и гидравлических характеристик штыревого радиатора был разработан и изготовлен экспериментальный стенд. Характеристики получались стандартным образом в виде зависимостей чисел Нуссельта и Эйлера в зависимости от числа Рейнольдса. Число Рейнольса вычислялось по эквивалентному диаметру канала, среднерасходной скорости. Определяющая температура для расчета теплофизических параметров воздуха – среднемассовая температура в канале.

 

 

Особенности динамических характеристик комбинированных струйных органов управления летательными аппаратами
# 11, ноябрь 2015
DOI: 10.7463/1115.0827358

Зеленцов В. В., Зеленцов В. В.

 

Выполнено экспериментальное исследование особенностей динамики формирования зоны возмущенного течения, образующейся при взаимодействии вдуваемой высоконапорной газовой струи со сносящим сверхзвуковым потоком газа у поверхности сопла или пластины. Целью исследования являлось определение отклонений распределения давления в зоне и ее размеров при динамическом воздействии от характеристик стационарного течения.
В процессе эксперимента измерялось распределение давления на поверхности сопла или пластины одновременно со скоростной киносъемкой потока.
В результате установлено, что отклонение в размерах зоны возмущенного течения и распределении давления наблюдается только на переходных участках: при нарастании и уменьшении давления торможения выдуваемой струи.

 

 

Расчетное исследование влияния тангенциального наклона и косого обтекания лопаток направляющего аппарата на работу ступени осевого компрессора
# 11, ноябрь 2015
DOI: 10.7463/1115.0825832

Архипов Д. В., Тумашев Р. З.

 

Перераспределение потока в направляющем аппарате, путем изменения формы оси лопаток, может благоприятно сказаться на работе ступени осевого компрессора и способствовать улучшению взаимной работе ступеней многоступенчатого компрессора на нерасчетных режимах. С этой целью проведено исследование влияния изгиба оси лопаток направляющего аппарата на коэффициент запаса газодинамической устойчивости ступени и коэффициент полезного действия ступени.
Влияние изгиба оси лопатки направляющего аппарата, рассмотрено с неизменным рабочим колесом и различными вариантами лопаток направляющего аппарата.

 

 

Баллистический анализ возможности парирования ветровой нагрузки на начальном участке траектории перспективных летательных аппаратов
# 11, ноябрь 2015
DOI: 10.7463/1115.0825899

Илюхин С. Н., Казаковцев В. П., Корянов В. В.

 

В данной работе изложенновый подход к решению задачи парирования негативного влияния случайной ветровой нагрузки на начальном этапе полёта летательных аппаратов. Проведено теоретическое обоснование и сформулирован основной закон управления для ликвидации разворота изделия под действием ветра. На примере модернизируемой баллистической мишени наглядно проиллюстрирована логика функционирования перспективной методики коррекции по траекторной скорости. В ходе исследования проведён анализ влияния ветровой нагрузки на характеристики рассеивания точек падения. В сравнении с этим, на тривиальном примере математической модели, дана первоначальная оценка эффективности предложенной методики

 

 

Синтез позиционного управления трехосным имитатором движения на основе инвариантности системы по отношению к задающему воздействию
# 11, ноябрь 2015
DOI: 10.7463/1115.0825676

Федченко Д. А., Мурыгин А. В.

 

Важнейшим направлением совершенствования космических аппаратов является создание более точных, легких, надежных и долговечных систем ориентации и стабилизации (СОС), что обеспечивается наблюдаемым в настоящее время непрерывным прогрессом в области применяемых датчиков и исполнительных органов. При этом с целью повышения надежности и качества, вновь создаваемые СОС, требуют проведения многократных отладочных и испытательных работ, для проведения которых необходимо создавать лабораторные стенды и комплексы, использующие методы полунатурного моделирования. Основной принцип таких лабораторных стендов и комплексов это имитация входных воздействий на датчики СОС в соответствии с расчетными  значениями, аналогичных угловому движению космического аппарата.

 

 

Исследование влияния состава бинарных смесей инертных газов на их теплофизические свойства
# 11, ноябрь 2015
DOI: 10.7463/1115.0822897

Бурцев С. А., Кочуров Д. С., Щеголев Н. Л.

 

В работе представлены возможные области применения бинарных смесей инертных газов с малым значением числа Прандтля. Показано, что эти смеси целесообразно применять в качестве рабочих тел для замкнутых газотурбинных установок, термоакустических устройствах и устройстве газодинамической температурной стратификации (трубе Леонтьева). В результате анализа ппродемонстрировано, что наиболее перспективными могут быть бинарные смеси He-Ar, He-Kr, He-Xe. Проанализированы результаты расчетов значений коэффициента динамической вязкости, коэффициента теплопроводности и теплоемкости при постоянном давлении для данных смесей в зависимости от молекулярной массы смеси для давлений 2 МПа и 7 МПа и температуре 400 К и 1200 К.

 

 

Математическая модель многократной пропитки пористых тел растворами полимеров
# 11, ноябрь 2015
DOI: 10.7463/1115.0820714

Глебов И. В., Котенко В. Д., Романенков В. А.

 

Описаны основные методы пропитки пористых тел растворами полимеров и их применение для изготовления препрегов. Описаны существующие способы изготовления многослойных препрегов для производства теплозащитного покрытия космического корабля "Союз". Показано, что к этим препрегам предъявляются высокие требования по содержанию полимера по сравнению с другими композиционными материалами, порядка 35...40% масс. Применяемые способы их изготовления являются  длительными и неуправляемыми. Сделано предположение, что применение вакуумной технологии многократной пропитки тканого материала позволит ускорить процесс изготовления этих препрегов и повысить их качество.

 

 

Влияние времени выхода на режим маршевого ЖРД на процесс опорожнения топливного бака летательного аппарата в условиях свободного орбитального полета
# 11, ноябрь 2015
DOI: 10.7463/1115.0818818

Сапожников В. Б., Корольков А. В., Авраамов Н. И.

 

Безотказное функционирование жидкостных ракетных двигателей (ЖРД) зависит, в числе других факторов, от непрерывности подачи компонентов жидкого ракетного топлива в расходные магистрали топливных баков без нарушения сплошности потока.
Особенно актуальным данное условие становится  для летательных аппаратов (ЛА), находящихся в условиях орбитального (суборбитального) полета. При малом заполнении топливных баков причиной нарушения сплошности потока может быть прорыв газа наддува в расходную магистраль в результате формирования воронки (с вихреобразованием или без него) и т.н. явление динамического провала поверхности раздела «жидкость-газ.

 

Модели нестационарных термогазодинамических процессов в ракетных двигателях с учетом химического равновесия продуктов сгорания
# 11, ноябрь 2015
DOI: 10.7463/1115.0818791

Алиев А. В., Воеводина О. А., Пушина Е. С.

 

Рассматриваются методики расчета нестационарных внутрикамерных процессов в ракетных двигателях твердого топлива (РДТТ), основанные на двух подходах. Первый подход предполагает рассмотрение продуктов сгорания как механической смеси, другой подход – как смесь, находящуюся в химическом равновесии. Для повышения надежности решения внутрибаллистических задач, в которых используется предположение о химическом равновесии продуктов сгорания, вычислительные алгоритмы расчета состава продуктов сгорания изменены. В алгоритме решения системы нелинейных уравнений химического равновесия при определении итерационных поправок вместо метода Гаусса используется ортогональный QR-метод. Кроме того, рассмотрена возможность применения в задаче о составе продуктов сгорания генетических алгоритмов.

 

Исследование эффективности регулирования параметрами реактивных двигательных установок на комбинированных топливах
# 11, ноябрь 2015
DOI: 10.7463/1115.0817485

Максимов С. Ф., к.т.н., доцент Бобров А. Н., Антонов Ю. В.

 

Проанализированы основные аспекты процесса регулирования величины силы тяги реактивных двигателей, использующих компоненты топлива в разных агрегатных состояниях (твердое горючие – жидкий окислитель, твердый окислитель – жидкое горючее). На основании аналитического обзора литературных данных сделан вывод о технической и функциональной сложности организации процесса регулирования тяги путем изменения массового расхода и скорости горения заряда твердого топлива.
Целью работы является теоретическая оценка влияния степени воздействия теплового ножа на местную скорость горения.

 

 

Асимптотический закон формы стекающей жидкой пленки при частичном смачивании
# 11, ноябрь 2015
DOI: 10.7463/1115.0817461

Полянский А. Р., Романов А. С., Семиколенов А. В.

 

Рассмотрена задача стекания частично смачивающей жидкости по твердой поверхности с учетом расклинивающего давления для частиц жидкости в тонких слоях жидкости вблизи линии трехфазного контакта. Учет поверхностного натяжения формально не представляет затруднений в рамках гидродинамики капельной жидкости. С другой стороны, при наличии поверхностного натяжения попытки выполнить условие Юнга для краевого угла смачивания наталкиваются на принципиально непреодолимые трудности. Эта задача, вообще говоря, не имеет решения в рамках стандартной гидродинамической теории вязкой жидкости, если одновременно действует поверхностное натяжение и требуется выполнение условия Юнга при частичном смачивании.

 

Фокусировка многочастотных мультистатических радиоголограмм методом неэквидистантного БПФ
# 11, ноябрь 2015
DOI: 10.7463/1115.0826094

Крайний В. И., Семёнов А. Н., Чапурский В. В.

 

К настоящему времени выполнено и опубликовано значительное число научных работ, посвященных общим принципам функционирования и теории построения радиоголографических изображений объектов на основе нового метода мультистатических радиоголограмм (МРГ).
В отличие от метода восстановления изображений с помощью классической радио-голографии (КРГ) для получения МРГ возможно использование разреженной АР, состоящей из раздельных и распределенных по АР передающих и приемных элементов. Пространственные отсчеты дифрагированного на объекте электромагнитного поля при методе МРГ получают для всех возможных бистатических пар «передающий элемент – приемный элемент». При этом количество независимых отсчетов поля равно произведению числа передающих элементов на число приемных элементов и может примерно равняться числу отсчетов поля в методе КРГ. Дополнительное улучшение качества РИ для трехмерных объектов в методах КРГ и МРГ достигается за счет применения многочастотного излучения.

 

 

Пути создания радиооптического комплекса контроля воздушного и наземного пространства для диспетчерских служб региональных аэропортов
# 11, ноябрь 2015
DOI: 10.7463/1115.0825935

Скосырев В. Н., Кочкин В. А., Шумов А. В., Ананенков А. Е., Слукин Г. П., Нефедов С. И., Федоров И. Б.

 

В настоящее время в различных странах идет активный поиск будущего облика комплексов аппаратуры для информационного обеспечения контрольно-диспетчерских служб региональных аэропортов и аэродромов малой авиации. Обусловлено это общей тенденцией интенсификации движения воздушного транспорта и особенно малой авиации, а также экономическими причинами по снижению стоимости информационно-диспетчерской системы региональных аэропортов по сравнению с крупными аэропортами. Наиболее универсальными и всепогодными информационными датчиками для диспетчерских служб аэродромов являются радиолокаторы различного назначения

 

 

Применение многополосных сигналов для подавления дифракционных лепестков в РЛС типа MIMO с узконаправленными антеннами
# 11, ноябрь 2015
DOI: 10.7463/1115.0824913

Нефедов С. И., Нониашвили М. И., Чапурский В. В.

 

В MIMO РЛС обычно используют широко направленные антенны приемных и передающих элементов (позиций) при излучении ими взаимно ортогональных сигналов. Принципы MIMO радиолокации в общем случае применимы и при узконаправленных антеннах. При малом разносе позиций применение узконаправленных и синхронно сканирующих антенн обеспечивает новые преимущества MIMO РЛС. К ним относятся увеличение потенциала и дальности обнаружения и простота синхронного обзора пространства узким эквивалентным пространственным лучом.
Для MIMO РЛС с узкими диаграммами направленности характерно наличие дифракционной картины в пределах эквивалентного луча сканирования, состоящей из большого числа интенсивных побочных лепестков. Структура дифракционной картины и ширина лепестков зависят от межэлементных расстояний (баз) и положения позиций MIMO РЛС, а угловая ширина дифракционной картины равна ширине одинаковых диаграмм направленности на позициях. Для снятия угловой неоднозначности потребуются специальные меры по снижению уровня побочных лепестков. Данная работа посвящена оценке степени снижения уровня побочных лепестков за счет применения многополосных многочастотных сигналов с неперекрывающимися полосами групп многочастотных компонент при двух вариантах совместной обработки между группами частотных компонент – аддитивной и мультипликативной.

 

 

Системы защиты от ударных воздействий
# 11, ноябрь 2015
DOI: 10.7463/1115.0817507

Ефремов А. К.

 

При защите (изоляции) объектов техники от интенсивных механических воздействий различают показатели по вибро(ударе)прочности и устойчивости, причем. отклонения рабочих параметров не должны превышать допустимых (коэффициент запаса). Системы защиты (СЗ) от одиночных ударных воздействий обеспечивают поглощение кинетической энергии воздействия за счет необратимого деформирования чувствительного элемента. Различают внешнюю, внутреннюю и комбинированную системы защиты. Показано, что оптимальной является равномерная силовая характеристик СЗ, уровень которой определяется требуемой степенью понижения перегрузки объекта. Ее. «реальная» модель учитывает наличие начального участка нарастания силы. Предложен критерий эффективности системы защиты в виде отношения теоретически минимального и фактического значений хода объекта. Система дифференциальных уравнений, описывающих работу СЗ приведена к безразмерному виду. Результаты численного решения системы имеют обобщенный характер и могут быть использованы для выбора параметров СЗ при проектировании.

 

 

Способ обработки сигналов модуляционного датчика напряженности электрического поля в проводящей среде
# 11, ноябрь 2015
DOI: 10.7463/1115.0817283

Мисеюк О. И.

 

При проведении исследований на больших акваториях и глубинах океана для изме-рения напряженности электрического поля в проводящей среде в сверхнизкочастотном диапазоне частот в устройствах автономного или неавтономного вертикального зондиро-вания наиболее перспективными являются модуляционные датчики. При применении датчиков данного типа возникает необходимость в решении задачи выделения и измерения промодулированного сигнала из немодулированных шумов.
Проведен анализ шумов гидродинамического и электромагнитного происхождения на входе первичного преобразователя с «вращающейся» чувствительной осью. На основа-нии условий согласования измерительных электродов со схемой обработки сигналов сде-лан вывод о том, что предложенная базовая модель первичного преобразователя с «вра-щающейся» чувствительной осью наиболее эффективна с точки зрения выделения и изме-рения промодулированного сигнала из немодулированных шумов. Показано, что в пер-вичных преобразователях нежелательно вращение электродов, приводящее к появлению в этом случае помех, изменяющихся синхронно с частотой вращения первичного преобразователя (частотой модуляции). Это затруднит последующее разделение сигналов и помех при их дальнейшей обработке.

 

Эффективность классификации многомерных временных рядов с помощью шейплетов
# 11, ноябрь 2015
DOI: 10.7463/1115.0827396

профессор, д.ф.-м.н. Карпенко А. П., Кострубин М. С., Чернышев А. С.

 

Обычно классификаторы временных рядов предполагают предобработку сигналов (фильтрация сигналов от шумов, устранение артефактов и т.д.), выделение характерных признаков сигнала (амплитуда, частота, спектр и т.д.), классификацию в пространстве характерных признаков сигналов с использованием классических методов и алгоритмов классификации многомерных данных. Рассматриваем один из методов классификации временных рядов, не требующий выделения характерных признаков сигналов. Метод основан на использовании шейплетов временного ряда (time series shapelets) – небольших фрагментов этого ряда, максимально отражающих свойства одного из его классов.
Не смотря на значительное число публикаций по теории и приложениям шейплетов для классификации временных рядов, актуальной остается задача оценки эффективности этой техники. Данная публикация имеет целью исследовать эффективность ряда модификаций исходного метода шейплетов применительно к классификации многомерных рядов, что представляет собой малоисследованную задачу.


 

 

 

Получение точечных оценок и законов распределения вероятностей параметров математической модели развития клеточной популяционной системы с учетом контактного торможения
# 11, ноябрь 2015
DOI: 10.7463/1115.0826730

Виноградова М. С.

 

Для математической модели, описывающей динамику развития клеточной популяционной системы, состоящей из нормальных и аномальных стволовых клеток человека, предложена методика построения оценок и законов распределения параметров модели на основе ограниченных выборок экспериментальных данных. Модель представляет собой нелинейную систему обыкновенных дифференциальных уравнений первого порядка, определяющих изменения численности популяций нормальных и аномальных клеток. Переменными модели служат численности популяций. Модель учитывает ограниченность ресурсов, является нелинейной относительно переменных модели, но линейной относительно неизвестных параметров и рассматривается в области, где развиваются обе популяции. Для решения задачи параметрической идентификации математической модели был получен ее дискретный аналог. Задача идентификации векторов параметров модели была разбита на две независимые подзадачи.

 

 

Метод моделирования задач для организации автоматизированной проверки ответов студентов в системах управления обучением
# 11, ноябрь 2015
DOI: 10.7463/1115.0825497

Гурченков А. А., Спиридонов Р. С.

 

Возможность автоматической проверки решения практических задач является важной функциональностью любой  системы управления обучением (СУО). Особый интерес представляют сложные типы вопросов, подразумевающие творческий подход к решению задачи. Существует множество исследований, представляющих методы автоматизации оценки ответов студентов  по таким сложным типам ввода, как математические выражения, графики функций, эссе и др. Однако в открытых СУО, которые активно внедряются в российских и зарубежных учебных заведениях (Moodle, Sakai, Ilias и др.), наиболее распространенными типами задач по-прежнему остаются простые типы вопросов; такие, как, например, выбор из одного из несколько вариантов ответа.  Цель исследования – создание метода, который позволит интегрировать произвольные алгоритмы автоматизированной проверки ответов в любые из существующих СУО, а также его практическая реализация в виде независимого программного модуля, который возьмет на себя работу с задачами в произвольной СУО.

 

 

 

Многокритериальный выбор варианта решения на основе аддитивной свертки показателей, являющихся членами арифметических прогрессий
# 11, ноябрь 2015
DOI: 10.7463/1115.0822922

Постников В. М., Спиридонов С. Б.

 

Для лица принимающего решение (ЛПР) рассмотрен подход многокритериального сравнения альтернативных вариантов, их ранжирования и выбора наилучшего варианта. Основу подхода составляет метод арифметической прогрессии, который базируется на принципах настраиваемой оценки предпочтения критериев, а также предпочтения сравниваемых вариантов по отдельным критериям, и арифметической прогрессии взаимосвязи показателей важности критериев и показателей важности вариантов по этим критериям. Предлагаемый метод аналитической прогрессии проще и удобнее метода аналитической иерархии, при этом оба метода по используемой концепции сравнения альтернативных вариантов достаточно близки. Метод аналитической прогрессии предусматривает классическое парное сравнение локальных критериев, а также сравниваемых вариантов по каждому из этих критериев. На основе полученных результатов осуществляют полное или частичное ранжирование как критериев, так и вариантов по каждому критерию.


 

 

 

Фиксированная геометрическая структура строя в задаче управления движением строя роботов с динамически изменяющимся количеством роботов в группе
# 11, ноябрь 2015
DOI: 10.7463/1115.0822124

Морозова Н. С.

 

 

В данной статье рассматривается задача децентрализованного управления движением строя из агентов, моделирующих автономных мобильных роботов. Агенты используют только локальную информацию в пределах действия своих сенсоров. Они должны сформировать строй, соответствующий с заданной точностью целевой геометрической структуре строя, и двигаться, сохраняя данный строй, к целевой точке. При этом на любом этапе возможно непредсказуемое изменение количества агентов в группе (например, вследствие выхода агента из строя или добавления очередного агента к группе). Целью статьи является представление базового правила управления, позволяющего решить задачу управления движением строя, и разработка его модификаций для корректной работы в случаях, когда количество агентов в группе не совпадает с размером целевой геометрической структуры строя. Предлагаемое базовое правило управления, разработанное автором, основывается на методе введения виртуальных лидеров.

 

 

Решение задачи планирования полета в реальном режиме времени малогабаритного беспилотного летательного аппарата по пространственной траектории в условиях сложного рельефа местности
# 11, ноябрь 2015
DOI: 10.7463/1115.0822109

Тань Л., Фомичев А. В., Гэн К.

 

В настоящее время в мировой практике сложилась тенденция, что беспилотные летательные аппараты (БПЛА) начинают широко использоваться в гражданских областях. С бурным развитием БПЛА, способным двигаться в условиях сложного рельефа, задача планирования в реальном режиме времени маршрута полета становится всё более актуальной и привлекательной.
Комбинирование методов управления с прогнозирующими моделями и частично-целочисленного линейного программирования может повысить эффективность решения задачи планирования маршрута полета в реальном времени. Для того чтобы планировать пространственную оптимальной траекторию полета БПЛА при движении в условиях сложного рельефа (дома, горы и т.п.), в данной статье представлен новый подход к решению задачи планирования в реальном режиме времени пространственной оптимальной траектории движения БПЛА в условиях сложного рельефа местности, в основе которого положен метод управления с прогнозирующими моделями. Рассмотрен случай, предполагающий, что в пределах некоторой области нахождения БПЛА, рельеф местности известен, с помощью триангулированной нерегулярной сети (ТНС), применяемой для моделирования рельефа местности, а также введены логические и непрерывные переменные, описывающие ограничения для обхода препятствий.

 

Исследование вариантов реализации алгоритмов Крускала и Прима в вычислительной системе с многими потоками команд и одним потоком данных
# 11, ноябрь 2015
DOI: 10.7463/1115.0820770

Попов А. Ю.

 

В МГТУ им Н.Э.Баумана ведется проект по разработке принципов функционирования вычислительной системы с принципиально новой архитектурой. Разработан действующий образец системы, позволивший оценить эффективность разработанных аппаратных и программных средств. Результаты экспериментов, приведенные в предыдущих работах, а также анализ принципов функционирования новой вычислительной системы, позволяют сделать выводы о ее эффективности при решении задач дискретной оптимизации, связанной с обработкой множеств.
Новая архитектура основана на прямой аппаратной поддержке операций дискретной математики, что выражается в применении специальных средств обработки множеств и структур данных. В рамках проекта разработано специальное устройство - Процессор обработки структур (СП), которое повышает производительность, не ограничивая области применения такой вычислительной системы.


 

 

 

Контроль уровня учебных достижений путем мониторинга поведенческих факторов в системе электронного обучения
# 11, ноябрь 2015
DOI: 10.7463/1115.0817917

Косоногова М. А.

 

Модель контроля – это одна или несколько функциональных зависимостей, связывающих подлежащие измерению параметры обучающегося и тестовых заданий с результатами их выполнения. Модели контроля используются для измерения уровня учебных достижений.
В работе проведен обзор моделей контроля уровня учебных достижений, которые применяются в системах электронного обучения. Рассмотрена методология Г. Раша, позволяющая осуществлять контроль учебных достижений в рамках современной теории педагогических измерений. В традиционной интерпретации модель Г. Раша связывает уровень учебных достижений обучающегося и уровень трудности тестового задания с вероятностью его правильного выполнения. Этот подход был модифицирован.

 

 

Сравнение результатов анализа динамических систем на макроуровне с помощью отечественных и зарубежных комплексов САПР
# 11, ноябрь 2015
DOI: 10.7463/1115.0817294

доцент, к.т.н. Трудоношин В. А., Мартынюк В. А., Федорук В. Г.

 

В статье приводится сравнение результатов моделирования динамических процессов в трехмерных механических системах, полученных с помощью приложения “Симуляция кинематических механизмов”  системы NX и отечественных комплексов ПА8 и ПА9. Сравнение выполнено для математического и физического маятников, поведение которых описывается аналитическим решением, что позволяет объективно оценивать получаемое численное решение. Периоды колебаний маятника, полученные в  комплексах  NX и ПА9 совпадают до третьей значащей цифры. Выполнено моделирование гироскопического эффекта, расчет периодов прецессии и нутации и также сравнение с аналитическими значениями по приближенной теории гироскопов, расхождение составило максимум 6,5% для NX и ПА8. Моделирование двухзвенного механизма в комплексах NX и ПА9 показало практически полное совпадение результатов. Для сложного механизма, состоящего из тел, цилиндрических и шаровых шарниров, различие результатов составляет порядка 10%, что объясняется различными моделями элементов, несколько различным заданием воздействия. По результатам исследований можно сделать вывод о конкурентоспособности  комплексов ПА8 и ПА9 (и даже об их преимуществах), так что при наличии отечественных графических редакторов, программного интерфейса к ним, можно вести речь о создании высококачественных отечественных САПР.

 

 

Исследование динамики развития взаимодействующих клеточных популяций с двумя произвольными мутациями
# 11, ноябрь 2015
DOI: 10.7463/1115.0815502

Виноградова М. С., Тырина О. В.

 

Предлагаются  модели развития изолированной популяционной  системы, состоящей из четырех видов стволовых клеток человека: нормальных клеток, аномальных клеток двух типов (например, анеуплоидных и полиплоидных) и практически "бессмертных" (раковых) клеток. Популяционная  система развивается в лабораторных условиях (in vitro). В процессе деления нормальные клетки в результате мутаций могут стать аномальными клетками одного из двух типов, далее в результате повторных мутаций аномальные клетки любого типа могут стать  практически "бессмертными". Перерождение аномальных клеток одного типа в другой предполагается невозможным.
Построены две модели развития клеточной популяционной системы: при отсутствии ограничений на ресурсы и в условиях конкуренции за ресурсы. Конкуренции за ресурсы в математической модели учитывается заданием зависимостей скоростей деления клеток от количества клеток в популяционной системе. Рассматриваются кусочно-линейные и экспоненциальные зависимости.

 

Исследование влияния режимов обработки на изгибные вибрации инструмента при сверлении
# 11, ноябрь 2015
DOI: 10.7463/1115.0827164

Иванов И. И., Киселёв И. А., Колоскова А. В.

 

В статье рассматривается подход к анализу динамической устойчивости процесса сверления с учетом гибкости инструмента. Предлагаемая методика расчета учитывает эффект регенерации обработанной поверхности приводящий к запаздыванию в динамической системе, являющемуся главным источником возникновения динамически неустойчивых режимов обработки. В работе изложен принцип возникновения автоколебаний при резании. Отмечен нежелательный характер поперечных изгибных автоколебаний инструмента, вызывающих снижение качества поверхности обработанного отверстия. Предлагаемый в статье подход заключается в построении диаграммы устойчивости процесса сверления для модели инструмента, допускающей только его изгибные колебания. Особенностью работы является описание динамики инструмента при помощи конечно-элементной модели на основе квадратичных трехмерных конечных элементов, без предположения об осесимметричности геометрии сверла. Редуцированная модель инструмента построена на основе первых двух изгибных форм колебаний с применением технологии жестких многоточечных связей и содержит две степени свободы, соответствующие углам поворота режущих кромок инструмента вокруг осей, лежащих в плоскости его поперечного сечения.

 

 

О допущениях при разработке математической модели термогравитационной конвекции в технологических баках большого объема с учетом брожения
# 11, ноябрь 2015
DOI: 10.7463/1115.0816663

Шкапов П. М., Артюшкин А. Ю.

 

Представлена математическая модель термогравитационной конвекции в вертикальном цилиндре большого объема. От среды отводится тепло с помощью рубашки охлаждения, расположенной в верхней части цилиндра. Характер движения жидкости ламинарный. Модель основана на уравнениях Навье-Стокса, теплопередачи через стенку и уравнении переноса тепла. Особенностью процессов в баках большой емкости является распределенность физических параметров по координатам, что учтено при построении модели. Модель соответствует процессу брожения пивного сусла в цилиндро-коническом танке (ЦКТ). Объем ЦКТ условно разделен на три зоны, для каждой из которых получены модельные уравнения. Первая зона имеет кольцевое сечение и ограничена высотой рубашки охлаждения.

 

 

 

# 10, октябрь 2015

 

 

Исследование влияния режимов изотермической закалки на коррозионные свойства термически упрочненных алюминиевых сплавов
# 10, октябрь 2015
DOI:
10.7463/1015.0820293

Пучков Ю. А., Фам Х. Ф.

 

Сплавы системы Al-Mg-Si широко применяются в автомобильной, авиационной промышленности и строительстве. Их склонность к питтинговой и межкристаллитной коррозии связана с образованием во время замедленного охлаждения при закалке зоны свободной от выделений и сравнительно крупных интерметаллидных выделений на границах зерен. Теория закалочного фактора, позволяет установить математическую связь между характеристиками термически упрочненного сплава и величиной закалочного фактора, а также прогнозировать свойства изделий, однако  для ее применения необходимо использовать диаграммы достижения свойств, получаемые с использованием изотермической закалки.
Целью данной работы является исследование и моделирование влияния продолжительности выдержки при изотермической закалки на коррозионную стойкость термически упрочненного сплава В1341
Исследовано изменение плотности коррозионного тока и массового показателя коррозии в водном растворе NaCl термически упрочненного – закаленного и искусственно состаренного деформируемого алюминиевого сплава В1341 в зависимости от длительности выдержки при изотермической закалке. Методом математического моделирования показано, что эта зависимость имеет немонотонный экстремальный характер и определяется  не только. длительностью выдержки при изотермической закалке, но и характеристиками процесса  вторичной кристаллизации при распаде пересыщенного твердого раствора и кинетики электрохимической коррозии

 

Измерение индукции магнитного поля и моделирование холловского тока в разряде магнетронной распылительной системы
# 10, октябрь 2015
DOI:
10.7463/1015.0818660

Духопельников Д. В.

 

Экспериментально определены изменения магнитного поля в разряде магнетронной распылительной системы, вызванные электронным холловским током при различных токах разряда и индукциях магнитного поля на поверхности катода. Также определена величина холловского тока.
Изменение магнитного поля, вызванные холловским током, определялось по разности величин индукции магнитного  поля, измеренных в отсутствии и при наличии разряда. Изменения индукции магнитного поля в разряде определялось магнитным зондом. Для устранения влияния температуры датчика на его чувствительность магнитный зонд выполнен термостабилизированным и электрически изолирован от плазменного объема. Магнитный зонд располагался перпендикулярно силовым магнитным линиям, на оси магнетронной распылительной системы.

 

Численное моделирование влияния числа Прандтля газа и схемы течения на эффективность работы устройства безмашинного энергоразделения
# 10, октябрь 2015
DOI:
10.7463/1015.0814490

Егоров К. С., Рогожинский К. С.

 

Представленная статья рассматривает влияние одного из критериев подобия – числа Прандтля газа (Pr) на эффективность работы устройства безмашинного энергоразделения (трубы Леонтьева) с помощью численного моделирования в среде OPENFOAM. Это уст-ройство, как и трубы Ранка-Хилша и Гартмана-Шпренгера, предназначено для разделения одного потока газа на два потока с разными температурами. Один поток (сверхзвуковой) выходит с температурой большей, чем исходная, а другой (дозвуковой) меньшей чем ис-ходная. Это направление энергоразделения справедливо при числе Прандтля, меньшем 1,0, что соответствует газам.
Число Прандтля косвенным образом влияет на эффективность работы трубы Леонтье-ва через перепад температур, на который влияет коэффициент восстановления температу-ры и через коэффициент теплопередачи, который отражает влияние интенсивности теплообмена между газом и твердой стенкой.

 

 

Методика оптимизации координат зоны резания в токарных станках
# 10, октябрь 2015
DOI:
10.7463/1015.0823142

Цзи Ш., Чернянский П. М.

 

Наиболее важными показателями качества станков являются точность и производительность. Важнейшим фактором, влияющим на эти два показателя, служит жесткость несущей конструкции станка. Обработка на металлорежущих станках основана на относительном перемещении обрабатываемой заготовки и режущего инструмента. Цель данного исследования – повысить точность обработки за счет выравнивания давлений в направляющих.
В статье изложена методика оптимизации координат зоны резания в станках решение задач активной рабочей зоны и точности обработки. Эпюра давлений в направляющих ограничена прямой или плоскостью. Возможны три варианта:    1) эпюра неравномерного давления распределена не по всей длине направляющих;    2) эпюра неравномерного давления распределена по всей длине аправляющих;    3) эпюра равномерного давления распределена по всей длине направляющих. Для оптимизации точности обработки системы позиционирования следует определить координаты зоны резания, при которых давление в направляющих должно быть по возможности равномерным.

 

 

Имитационная динамическая модель процесса шлифования сложнопрофильных деталей. Расчет сил шлифования и моделирование динамики обработки
# 10, октябрь 2015
DOI:
10.7463/1015.0814410

Киселёв И. А., Воронов С. А., Ширшов А. А., Иванов И. И.

 

В работе изложена расчетно-экспериментальная методика определения коэффициентов модели сил шлифования с использованием алгоритма Нелдера-Мида. В качестве функции ошибки предложена мера отклонения расчетных и экспериментальных сил шлифования с осреднением за 1 рабочий проход шлифовального круга. На примере линейной модели, в которой  силы шлифования являются функцией геометрических параметров абразивного зерна и толщины срезаемого слоя, определены коэффициенты модели. Для определения коэффициентов используются экспериментальные данные замеров сил при плоском шлифовании. Эксперименты были проведены при 3х значениях подачи 4х значениях радиальной глубины шлифования.  При расчетном определении сил шлифования была выбрана форма зерна в виде треугольного острия.

 

 

Влияние величины припуска поковок на энергоемкость механической обработки
# 10, октябрь 2015
DOI:
10.7463/1015.0815492

Малькова Л. Д.

 

Целью работы является разработка и анализ возможных мероприятий по энергосбережению при механической обработке поковок на основе анализа влияния припуска под обработку и его рассеивания.
Наиболее сложный вариант учета влияния глубины резания это механическая обработка заготовок, при которой величина припуска есть результат работы заготовительного производства.
Исследования энергопотребления проводились для токарной обработки цилиндрической поверхности длиной 144 мм и диаметром Ø33+1,5 -0,5 на поковках детали "винт рулевого управления", изготавливаемый из стали 60ПП. Для оценки рассеивания величины припуска кон-тролировался радиальный размер на указанной цилиндрической поверхности в шести точках пяти сечений. Величина выборки замеров в контрольных точках составила n = 600. Статистическая обработка показала принадлежность нормальному закону распределения и однородность выборки.

 

 

Определение диаметра резьбообразующей части резьбовых фрез
# 10, октябрь 2015
DOI:
10.7463/1015.0821197

Древаль А. Е., Мальков О. В., Павлюченков И. А., Виноградов Д. В.

 

В настоящее время наблюдается тенденция увеличения доли операции резьбофрезе-рования среди других способов нарезания резьбы, что связано с увеличением числа станков с ЧПУ, гибкостью и универсальностью процесса.
Существующие на настоящее время в РФ разработки в области использования резьбо-вых фрез в основном касаются конструкций гребенчатых резьбовых фрез для обработки на-ружной и внутренней резьбы, с прямыми стружечными канавками, изготовленных из быст-рорежущей стали.
В работе представлена методика расчета и выбора исходного конструктивного пара-метра -  наружного диаметра резьбообразующей части гребенчатой резьбовой фрезы, которая выбрана в качестве базовой расчетной конструкции.
Проведенный анализ зарубежных конструкций цельных концевых резьбовых фрез по материалам каталогов инструментальных компаний показал, что в большинстве случаев представлены конструкции резьбовых фрез, изготовленных из твердого сплава; фрезы вы-полняются цельными и сборными и используют резьбообразующую часть как однодиско-вую, так и гребенчатую (многодисковую); стружечные канавки выполняются как прямыми, так и винтовыми; цельные конструкции фрез изготовлены из твердого сплава диаметром до 20...25 мм; резьбовые фрезы могут быть леворежущими и праворежущими; предлагаются конструкции комбинированных резьбовых фрез; используются внутренние каналы для под-вода СОЖ.

 

 

Проектный, аэродинамический и термобаллистический анализ спускаемого аппарата класса «несущий корпус»
# 10, октябрь 2015
DOI:
10.7463/1015.0815132

Елисеев А. Н., Миненко В. Е., Якушев А. Г., Агафонов Д. Н.

 

Задачей данной статьи является оценка перспектив спускаемого аппарата (СА) повышенной маневренности класса «несущий корпус». Для этого был произведен проектный аэродинамический и термобаллистический анализ и сравнение полученных результатов  с некоторыми известными проектами спускаемых аппаратов этого же класса, выполненных как в нашей стране, так и за рубежом.
Проектный анализ начинается с определения места аппаратов класса «несущий корпус» в системе классификации. Указанное классификационное распределение позволяет достаточно грамотно сформулировать требования к облику аэрокосмического аппарата на начальном этапе проектирования с системотехнических позиций, поскольку именно начальный этап проектирования зачастую определяет успех всей программы.

 

 

Определение физических свойств углеродных материалов по результатам абляционных экспериментов, проведенных в струях газодинамических установок
# 10, октябрь 2015
DOI:
10.7463/1015.0814845

Горский В. В., Оленичева А. А., Реш В. Г.

 

Процесс движения гиперзвуковых летательных аппаратов в плотных слоях атмосферы Земли сопровождается существенным обгаром их тепловой защиты, что сказывается на аэродинамических и массово-инерционных и центровочных  характеристиках изделия.
Для корректного расчета параметров движения гиперзвуковых летательных аппаратов необходимым является:
   - использование расчетно-теоретических методик определения абляционных характеристик теплозащитных материалов;
   - учет в рамках этих расчетно-теоретических методик прохождения всех основных физико-химических превращений, сопутствующих их абляции;
   - апробация этих расчетно-теоретических методик на широком круге экспериментальных данных.
Приведённая модель расчёта термохимического разрушения углеродного материала основана на использовании:
   - уравнения Аррениуса для расчета скорости кинетического окисления углерода;
   - формулы Ленгмюра–Кнудтсена для расчета скорости неравновесной сублимации уг-лерода;
   -  закона эрозии углерода, записанного в виде однозначной зависимости скорости этого процесса от давления газа на «стенке».


 

 

 

Колебания физического маятника, имеющего сферическую полость с вытекающей жидкостью
# 10, октябрь 2015
DOI:
10.7463/1015.0813746

Нгуен Х. З., Темнов А. Н.

 

 Задача о малых колебаниях несжимаемой идеальной жидкости, частично заполняющей подвижный бак произвольной формы, рассматривалась многими авторами, где приведены большие библиографии работ по данной теме. В настоящей статье представлено решение задачи о собственных колебаниях осесимметричного маятника со сферической полостью, частично заполненной жидкостью, с граничными условиями на свободной поверхности и поверхности с сопротивлением – поверхности слива. Актуальность проблематики обусловлена нахождением собственных значений и частот уравнений колебаний возмущенного движения осесимметричного маятника и жидкости  с наличием  диссипации на граничных поверхностях.
В статье рассмотрена также вариационная формулировка вспомогательных краевых задач. При решении вариационных задач, использовались в качестве координатных функций присоединенные функции Лежандра. Далее после подстановки решения вариационных задач в граничные условия и последующих математических операций с учетом уравнения движения маятника было получено характеристическое уравнение. Достоверность полученных численных результатов подтверждается приближением по сравнению с результатом вычисления частот собственных колебаний «затвердевшей» жидкости и частот, получаемых из решений задачи о собственных колебаниях жидкости  в сферической ёмкости с постоянной глубиной жидкости. Все численные расчета были получены с использованием компьютерной среды Matlab.  Задача о малых колебаниях несжимаемой идеальной жидкости, частично заполняющей подвижный бак произвольной формы, рассматривалась многими авторами, где приведены большие библиографии работ по данной теме. В настоящей статье представлено решение задачи о собственных колебаниях осесимметричного маятника со сферической полостью, частично заполненной жидкостью, с граничными условиями на свободной поверхности и поверхности с сопротивлением – поверхности слива. Актуальность проблематики обусловлена нахождением собственных значений и частот уравнений колебаний возмущенного движения осесимметричного маятника и жидкости  с наличием  диссипации на граничных поверхностях. В статье рассмотрена также вариационная формулировка вспомогательных краевых задач. При решении вариационных задач, использовались в качестве координатных функций присоединенные функции Лежандра. Далее после подстановки решения вариационных задач в граничные условия и последующих математических операций с учетом уравнения движения маятника было получено характеристическое уравнение. Достоверность полученных численных результатов подтверждается приближением по сравнению с результатом вычисления частот собственных колебаний «затвердевшей» жидкости и частот, получаемых из решений задачи о собственных колебаниях жидкости  в сферической ёмкости с постоянной глубиной жидкости. Все численные расчета были получены с использованием компьютерной среды Matlab.

 

 

Использование цифровой измерительной техники для гидравлических испытаний форсунок
# 10, октябрь 2015
DOI:
10.7463/1015.0813334

Леонтьев С. Н., Новиков А. О., Ягодников Д. А.

 

 С целью обеспечения высокого удельного импульса камеры ЖРД необходимо оптимально организовать процесс горения компонентов топлива, что может быть обеспечено выбором оптимальной геометрии газодинамического контура камеры сгорания ЖРД, а также совершенствованием процессов распыления и смешения компонентов топлива, например, за счет подбора оптимального типа, характеристик и расположения форсунок на смесительной головке камеры.
Именно этими причинами обусловлен интерес к характеристикам форсунок в научном плане, а технологические аспекты определяют необходимость обеспечения контроля заложенных в конструкцию параметров при их изготовлении.
Целью данной работы является экспериментальное обоснование использования цифровой измерительной техники и исследование гидравлических характеристик форсунок.
Для определения параметров форсунок наибольшее распространение получили установки с секционными сборниками.

 

 

Методика оценки характеристик устойчивости и управляемости корабельных авиационных комплексов на основе рационального сочетания моделирования, идентификации и летных экспериментов
# 10, октябрь 2015
DOI:
10.7463/1015.0813316

Николаев С. В.

 

Целью работы является повышение качества и достоверности испытаний современного корабельного самолета на оценку характеристик устойчивости и управляемости,  сокращение сроков проведение испытаний. Для достижения поставленной цели необходимо разработать алгоритмическое, программно-математическое и методическое обеспечение летных испытаний и математического моделирования управляемых режимов полета для определения характеристик устойчивости и управляемости корабельных самолетов.
В статье выполнен анализ проблем определения характеристик устойчивости и управляемости в летных испытаниях, изложена методика коррекции математической модели аэродинамических характеристик и сил тяги двигателя современного корабельного самолета. Показана важность использования алгоритма контроля правильности бортовых измерений параметров полета. Представлены новые результаты идентификации аэродинамических коэффициентов самолета и убедительно доказана необходимость учета сил тяги двигателя при идентификации характеристик продольного канала управления. Представлено сравнение полученных методами идентификации аэродинамических коэффициентов с исходным аэродинамическим банком данных.


 

 

 

 

Конструкторско-технологические аспекты разработки фазовращателя коротковолновой части миллиметрового диапазона волн
# 10, октябрь 2015
DOI:
10.7463/1015.0823162

Комиссарова Е. В., Крехтунов В. М.

 

Целью работы является разработка методики учета конструкторско-технологических аспектов создания волноводного ферритового фарадеевского фазовращателя коротковолновой части миллиметрового диапазона волн. Эта задача успешно решается лишь при использовании расчетно-аналитических методик, базирующихся на электродинамических моделях высокого уровня для разрабатываемых устройств.
При сборке ВФФВ его отдельные детали соединяются клеевым способом (стержень, скобы, ступени диэлектрического перехода). При этом слои клея, возможные воздушные зазоры и смещения отдельных деталей, очевидно, влияют на характеристики ВФФВ и должны быть учтены на этапе расчета и проектирования устройства. В связи с этим, ставится задача анализа влияния вышеперечисленных технологических особенностей на характеристики ВФФВ коротковолновой части миллиметрового диапазона волн.
Алгоритм расчета волноводного перехода, согласующего ВФФВ с волноводным трактом или излучателем интегрированного элемента ФАР с учетом возможных воздушных или клеевых зазоров построен на основе решения задачи дифракции электромагнитных волн.

 

 

Информационно-измерительная система для контроля электрических и механических параметров электродвигателя
# 10, октябрь 2015
DOI:
10.7463/1015.0820865

Ермаков К. С., Тумакова Е. В.

 

В статье рассматривается вопрос создания информационно-измерительной системы для асинхронного электродвигателя. Представленная система позволит обеспечить безаварийную защиту электродвигателя, значительно снизить затраты на внеплановый ремонт электродвигателя и сократить экономические потери от простоя электродвигателя.
Разработанная система состоит из двух подсистем, отвечающих за измерение электрических и механических параметров асинхронного электродвигателя, и математической модели.

 

 

Лазерный газоанализатор для мониторинга источников газовых загрязнений
# 10, октябрь 2015
DOI:
10.7463/1015.0813348

Городничев В. А., Еременко Л. Н., Федотов Ю. В., Белов М. Л., Назаров В. В.

 

В настоящее время возрастает актуальность проблемы загрязнения атмосферы Земли. Во многих странах принимаются меры по охране окружающей в целях ограничения негативных антропогенных воздействий.
В такой ситуации важна объективная информация о фактическом содержании загрязняющих веществ в атмосфере. Для оперативного контроля концентрации загрязняющих веществ и мониторинга источников загрязнений требуется создание высокочувствительных быстродействующих газоанализаторов.
Лазерные измерители являются наиболее эффективными для оперативного дистанционного и локального контроля газовых загрязнений атмосферы Земли.
Лазерный измеритель для рутинного газоанализа должен проводить оперативный анализ состава газовой смеси (атмосферного воздуха). Это требует разработки соответствующего информационного обеспечения.


 

 

Методы верификации программного обеспечения
# 10, октябрь 2015
DOI:
10.7463/1015.0823129

Гурин Р. Е., Рудаков И. В., Ребриков А. В.

 

Данная статья посвящена актуальной проблеме верификации программного обеспечения (ПО). Методы верификации ПО предназначены для проверки программного обеспечения на соответствие заявленным требованиям. Таким как корректность, безопасность системы, адаптируемость системы к небольшим изменениям окружения, переносимость и совместимость и.т.д. Такие методы разнообразны по способу работы и способу достижения конечного результата. В статье рассмотрены статические и динамические методы верификации программного обеспечения и уделено внимание методу символьного выполнения. В рамках обзора статического анализа, рассмотрены и описаны дедуктивный метод и методы проверки модели. Уделено внимание актуальному вопросу о преимуществах и недостатках того или иного методы. Рассмотрена классификация методов тестирования для каждого метода. В работе представлены и проанализированы характеристики статического анализа и механизмы зависимостей, а также их виды, который позволяют сократить число ложных срабатываний в ситуациях, когда текущее состояние программы объединяет два или более состояний, полученных на различных путях выполнения, а также при работе с множественными значениями объектов. Зависимости связывают различные типы программных объектов: одиночные переменные, элементы составных переменных (поля структур, элементы массивов), размеры участков динамической памяти, длины строк, количества инициализированных элементов массивов, при верификации кода с помощью статических методов. В стать уделено внимание выявлению зависимостей в рамках метода абстрактной интерпретации, а так обзор и анализ средств логического вывода.
Представлены и проанализированы методы динамического анализа. Такие как тестирование, мониторинг и профилирование так же рассмотрены виды инструментованы, который могут быть применены к программному обеспечения при использовании методов динамического анализа. На основе проведенной работы сформировано заключение, в котором описаны наиболее актуальные проблемы методов анализы, способы их решения и то на каких этапах разработки целесообразно применять тот или иной метод.

 

 

Разработка алгоритма быстрой компенсации погрешностей комплексированной инерциально-спутникой системы навигации малогабаритных беспилотных летательных аппаратов в условиях сложной среды
# 10, октябрь 2015
DOI:
10.7463/1015.0821641

Фомичев А. В., Тань Л.

 

В соответствии со структурными особеностями малогабаритых беспилотных летательных аппаратов (МБПЛА), а также с учетом возможности реализации проекта, в статье исследуется комплексированная инерциально-спутниковая система навигации (КИССН). В основе построения алгоритмического обеспечения КИССН положен метода косвенной фильтрации и принцип слабосвязанного комбинирования информации о положении и скорости движения МБПЛА, полученные от бесплатформенной инерциальной навигационной системы (БИНС) испутниковой навигационной системы (СНС). Разность между выходными потоками измерительной информации о положении и скорости движения БПЛА, полученные от БИНС и СНС, используется для дальнейшей оценки с помощью основного алгоритма фильтра Калмана погрешности БИНС. Затем выполняется корректировка выходных значений навигационных параметров БИНС. Данная КИССН обладает следующими преимуществами: используется более простая математическая модель фильтра Калмана, высокая надежность, обе системы навигации - БИНС и СНС - могут работать независимо друг от друга, имеется большой избыток навигационной информации.

 

 

Оптимизация вычислений над связными множествами в CUDA
# 10, октябрь 2015
DOI:
10.7463/1015.0820521

профессор Иванова Г. С., Головков А. А.

 

Многие алгоритмы решения задач анализа и синтеза структур сложных систем имеют большой запас внутреннего параллелизма. Однако при их реализации на конкретной параллельной вычислительной системе коэффициент ускорения может оказаться крайне мал. Прежде всего такое поведение связано с программно-аппаратными особенностями используемой вычислительной системы. Данная статья посвящена выявлению факторов, не позволяющих достигнуть расчетных коэффициентов ускорения параллельных алгоритмов операций над графовыми моделями при использовании графических процессоров CUDA, и разработке рекомендаций, следование которым приведет к снижению непроизводительных временных затрат.
В статье была рассмотрена модель выполнения программ в CUDA, определен характер выполнения потоков, предложены 2 метода планирования потоков: итеративное выполнение параллельной функции и итеративное выполнения кода внутри параллельной функции. Для разработки эффективных структур данных был выполнен анализ особенностей работы с памятью в CUDA, проведены исследования различных алгоритмов выделения памяти, разработана реализация критической секции в CUDA, не приводящая к взаимной блокировке потоков. На основе полученных результатов были сформулированы рекомендации, позволяющие эффективно использовать возможности параллелизации в CUDA.

 

Анализ пульсаций электромагнитного момента при проектировании бесконтактного двигателя постоянного тока дискового типа
# 10, октябрь 2015
DOI:
10.7463/1015.0820340

Степанов А. В., Масленникова С. И.

 

В работе исследуются пульсации электромагнитного момента дискового типа маломощного бесконтактного двигателя постоянного тока с постоянными магнитами. Этот вопрос, несмотря на многочисленные исследования по проектированию вентильных двигателей, еще недостаточно изучен. Пульсации момента двигателя вызывают шум, вибрации и существенно могут ограничить точность при использовании его в приборостроении, вычислительной технике.
Рассматривается двигатель, который содержит силовой блок, состоящий из ротора и статора. На роторе находятся ферритовые элементы датчика, а на скрепленном с ним немагнитном диске постоянные магниты. Ротор закреплен на вращающемся валу. Статор состоит из стального кожуха и скрепленного с ним немагнитного, непроводящего диска с отверстиями. В отверстиях диска с обеих сторон крепятся катушки обмоток якоря. Обмотка якоря состоит из двух секций, каждая из которых имеет по 6 катушек. Каждая соседняя катушка в секции имеет противоположное направление намотки. Катушки расположены по окружности и сдвинуты друг относительно друга, угловой сдвиг между катушками одной секции равен 2π/6 (рад). Секции также сдвинуты относительно друг друга, угловой сдвиг составляет π/6 (рад). Секции подсоединены к выходным зажимам электронного коммутатора. Питание секций обмоток двигателя реверсивное двухполупериодное.

 

Квантификация и агрегирование предпочтений, высказанных в вербальной форме членами коллектива экспертов
# 10, октябрь 2015
DOI:
10.7463/1015.0820552

Гурченков А. А., Шахнов И. Ф.

 

В статье рассматривается важная проблема разработки математических методов обработки экспертных суждений и перевода их в количественную форму.
В отличие от традиционных методов попарных сравнений в основу данной работы положен метод тернарных сравнений. При использовании этого метода предполагается, что рассматриваемые объекты уже проранжированы и пронумерованы в порядке убывания их предпочтительности. Для каждых трех стоящих рядом объектов вводится количественный показатель локальной («тернарной») степени предпочтительности объекта, занимающего среди них второе место. При этом за единицу измерения принимается степень предпочтительности первого объекта в данной тройке по сравнению с последним. Были разработаны простые качественные и количественные шкалы, которые рекомендуется использовать экспертам для описания своего суждения о степени предпочтительности объектов в каждой тройке. Выведена формула для нахождения итоговой количественной оценки предпочтительности рассматриваемых объектов на основании локальных оценок, за единицу измерения принимается степень предпочтительности самого лучшего объекта по сравнению с худшим в исходном ранжировании.

 

 

Технология управления ценой на отраслевом рынке с дифференцированным продуктом
# 10, октябрь 2015
DOI:
10.7463/1015.0819213

Орлова Е. В., Ульмасова И. С.

 

Исследуется ценовое поведения предприятий-олигополистов на отраслевом рынке, на котором ценовая конкуренция сменяется неценовой конкуренцией, при этом действуют механизмы конкурентного равновесия. Разработана технология управления ценообразованием на продукцию промышленных предприятий, которая, в отличие от существующих, учитывает динамику изменения потребительских предпочтений, а также изменения ценовой политики предприятия-конкурента, и базируется на использовании моделей системной динамики для моделирования финансово-экономических показателей деятельности предприятия и нечеткой модели ситуационного анализа и принятия решений по изменению цены на реализуемую продукцию. Предложена имитационная модель ценообразования, основанная на системно-динамическом методе моделирования, учитывающая сложные причинно-следственные связи факторов  на цену – качество выпускаемой продукции, затраты, цены конкурентов, эластичность спроса по цене, объем выпуска продукции конкурентов и реализующая оценку влияния изменений факторов внутренней и внешней среды предприятия на результативность его деятельности.

 

 

Алгоритм локальной ассоциации данных SLAM на основе улучшенного муравьиного алгоритма
# 10, октябрь 2015
DOI:
10.7463/1015.0818707

Гэн К., Чулин Н. А.

 

В статье рассматривается задача ассоциации данных для алгоритма одновременной локализации ориентиров и картографирования при определении маршрута беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). В настоящее время подобные аппараты уже широко используется, но в основном управляются с пульта оператора. Актуальной является задача разработки системы управления, позволяющая осуществлять автономный полёт. Алгоритм SLAM (одновременная локализация и картографирование), который позволяет прогнозировать координаты, скорости, соотношения параметров полета и координат ориентиров и препятствий в неизвестной среде, является одной из ключевых технологий для достижения реального автономного полета БПЛА. Целью настоящей работы является исследование возможности решения этой задачи с использованием улучшенного муравьиного алгоритма.

 

Применение парных параллельных фильтров для обработки сверхширокополосных сигналов
# 10, октябрь 2015
DOI:
10.7463/1015.0818672

Чернышев С. Л.

 

Рассмотрено соединение, в котором параллельные фильтры на нерегулярных линиях присоединены парно. Такое соединение позволяет уменьшить волновое сопротивление боковых линий в месте их подключения. При этом эти линии сужаются  и уменьшается возможность возбуждения высших типов колебаний в месте стыка. Рассмотрена матрица рассеяния соединения четырех одинаковых линий. Затем найдена матрица рассеяния соединения, в котором в две боковые линии подключены фильтры. Рассмотрены частные случаи разных коэффициентов отражения фильтров. Показано, что лишь в случае одинаковых фильтров сохраняется линейная связь между входными коэффициентами отражения фильтров и коэффициентом передачи всего соединения. Это облегчает решение задачи синтеза. Найдены ограничения, накладываемые на коэффициент передачи. При переходе во временную область определена импульсная характеристика рассмотренного соединения и получено выражение для синтеза. Рассмотрен пример реализации согласованной фильтрации в таком соединении. В этом случае выходной сигнал представляет собой полусумму входящего сигнала и его автокорреляционной функции.

 

 

Комбинаторные модели для сборки и декомпозиции изделий
# 10, октябрь 2015
DOI:
10.7463/1015.0817524

Божко А. Н.

 

В работе обсуждаются наиболее популярные комбинаторные модели, которые используются для синтеза проектных решений на этапе технологической подготовки сборочного производства. Показано, что отношения деталей в процессе сборки изделия можно представить в виде некоторой структуры предпочтений, которая формируется на основе объективных конструкторских ограничений, заложенных в изделие на этапе проектирования. Данная структура предпочтений представляет собой бинарное отношение предпорядка. Его симметричная часть представляет собой эквивалентность и описывает вхождение деталей в сборочные единицы. Асимметричная часть является частичным порядком и задает временное упорядочение деталей в процессе сборки. Структура предпочтений представляет собой минимальное описание ограничений и принуждений в процессе сборки. Она может служить источником для генерации множества последовательностей сборки изделия и его узлов, которые допускает конструкция. Эта множественность повышает вероятность рационального выбора в условиях неопределенности, при непредсказуемых изменениях свойств технологической или производственной систем.

 

 

Особенности подготовки специалистов для военно-промышленного комплекса (Побудительные мотивы, концептуальный замысел, интегральный показатель качества подготовки и практические рекомендации)
# 10, октябрь 2015
DOI:
10.7463/1015.0815475

Добряков А. А., Иваненков В. В.

 

В статье рассматриваются особенности, так называемого, ментально-структурированного подхода к подготовке элитных специалистов технического профиля, ориентированных на работу в организациях военно-промышленного комплекса (ВПК).
подготовка специалистов для ВПК имеет свою специфику, связанную с его особым статусом  - «промышленного локомотива», обладающего двойными технологиями. Это, в свою очередь, обусловливает необходимость использования специализированных учебных средств, которые в своей гармонизированной совокупности –обеспечивают возможность подготовки специалистов «широкого профиля», удовлетворяющих ряду специфических требований, накладываемых этим статусом.
Одной из отличительных особенностей, ментально-структурированного подхода, обеспечивающего наибольшую эффективность подготовки технической элиты для ВПК, является концептуальное положение о том, что не только пользователей или обучающихся (т.е. субъектов познавательного процесса) надо «подстраивать» к содержательным особенностям той или иной предметной области.

 

 

Математическая модель рынка олигополии гостиничных услуг и метод конфликтно-оптимального управления конкурентоспособностью гостиничных комплексов
# 10, октябрь 2015
DOI:
10.7463/1015.0815404

Соро М., Карпунин А. А.

 

Целью данной работы является повышение конкурентоспособности управления гостиничного комплекса в условиях рынка гостиничных услуг государства Кот-д’Ивуар.
Задачами данного исследования являются:
   1) построение модели рынка олигополии гостиничных услуг на основе данных маркетинговых исследований;
   2) синтез метода конфликтно-оптимального управления гостиничным комплексом на модели рынка олигополии гостиничных услуг;
   3) исследование вопросов повышения конкурентоспособности функционирования гостиничного комплекса на рынке олигополии в условиях противодействия других гостиничных комплексов.
Для получения результата в работе используются методы классической и современной теории управления: методы теории оптимального управления многообъектными многокритериальными системами, методы теории игр, методы системного анализа, исследования операций и принятия решений.
В работе предложена модель рынка олигополии взаимодействия гостиниц в сфере гостиничных услуг в форме Штакельберга, в которой гостиничный комплекс имеет в качестве «управляющих» параметров стоимость номера в выбранной категории и затраты на рекламу. В качестве показателя эффективности предложена месячная прибыль гостиничного комплекса. Оценка успешности деятельности на рынке осуществляется на основе показателя конкурентоспособности.

 

 

Интегральные уравнения задачи Стефана и их приложение при моделировании оттаивания грунта
# 10, октябрь 2015
DOI:
10.7463/1015.0814769

Арутюнян Р. В.

 

Предложен новый численный метод решения задачи Стефана, основанный на редукции исходной краевой задачи к эквивалентному нелинейному интегральному уравнению минимальной размерности. Особенностью метода является использование функции времени фазового перехода в качестве основной неизвестной функции. Данная параметризация является эффективным вычислительным приемом, позволяющим значительно упростить метод решения. Вычислительные качества метода исследованы на примере решения практически важных задач оттаивания мерзлых грунтов при различных способах термического воздействия.
Преимущества метода наиболее проявляются при решении задач в неограниченной области, так как в отличие от традиционных конечно-разностных  методов нет необходимости усечения системы уравнений, имеющих большую, возможно, бесконечную размерность.
Несмотря на трудоемкость построения функции Грина в случае переменных свойств среды существует широкий класс задач моделирования фазовых переходов,  решение которых может быть успешно найдено описанным методом нелинейных интегральных уравнений.
Метод предоставляет также дополнительные удобства при экстраполяции по Ричардсону, решении обратных задач Стефана, в частности, проблемы управления фронтом фазового перехода.

 

 

Мультимемеевый алгоритм эволюции разума для слабосвязанных систем на основе персональных компьютеров
# 10, октябрь 2015
DOI:
10.7463/1015.0814435

Сахаров М. К., профессор, д.ф.-м.н. Карпенко А. П., Велисевич Я. И.

 

Решение современных задач оптимизации проектных решений, зачастую, сопряжено с большими затратами вычислительных ресурсов. В настоящее время одним из наиболее перспективных методов повышения эффективности работы алгоритмов для решения подобных задач являются распределенные параллельные вычисления.
В тоже время, простого увеличения вычислительных мощностей недостаточно для решения практически значимых задач. Необходима разработка специализированных алгоритмов, ориентированных на конкретную параллельную систему, что позволило бы повысить эффективность метода, благодаря использованию особенностей архитектуры вычислительной системы.
В данной работе предложен параллельный гибридный алгоритм эволюции разума HMEC, который относится к классу меметических алгоритмов глобальной оптимизации. Отличительной особенностью алгоритма является использование ряда различных мемов, позволяющих алгоритму адаптироваться к разного рода целевым функциям. Под мемом понимают какой-либо алгоритм локальной оптимизации, уточняющий текущее решение исходной задачи оптимизации на определенных шагах выполнения основного алгоритма. В широком смысле, меметические алгоритмы представляют собой гибридизацию одного из популяционных алгоритмов глобального поиска и одного или нескольких алгоритмов локальной оптимизации.

 

 

Реализация алгоритмов обхода графов в вычислительной системе с многими потоками команд и одним потоком данных
# 10, октябрь 2015
DOI:
10.7463/1015.0820736

Попов А. Ю.

 

Алгоритмы оптимизации на сетях и графах находят широкое применение при решении практических задач. Однако, вместе с масштабным внедрением информационных технологий в человеческую деятельность усугубляются требования к объёмам входных данных и скорости поиска решения. Несмотря на то, что к настоящему времени исследованы и реализованы большое количество алгоритмов для различных моделей ЭВМ и вычислительных систем, решение ключевых задач оптимизации для реальных размерностей задач остаётся затруднительным. В связи с этим поиск новых и более эффективных  вычислительных структур, а также модификация известных алгоритмов являются актуальными.
Применение структур данных востребовано при программировании в таких важных приложениях, как: базы данных, робототехника, операционные системы, САПР, научные и инженерные задачи оптимизации. Поэтому была начата разработка широкого круга специальных алгоритмов, эффективно решаемых в такой системе. В предшествующих работах приведены примеры таких алгоритмов, приведена методика разработки и модификации алгоритмов для модели функционировании МКОД системы, приведены результаты проектирования МКОД и тестирования системы.
В данной работе рассмотрены два алгоритма: алгоритм поиска в ширину и алгоритм поиска в глубину. Исследуются варианты реализации алгоритмов для двух режимов работы: режима сопроцессора и режима МКОД. Приводятся результаты экспериментального сравнения производительности МКОД системы с универсальными ЭВМ. 


 

 

01.02.00 Механика

Математическое моделирование потока крови в проточной части осевого насоса искусственного желудочка сердца
# 10, октябрь 2015
DOI:
10.7463/1015.0821220

Гуськов А. М., Сорокин Ф. Д., Банин Е. П., Крупнин А. Е.

 

Объектом исследования является конструкция искусственного желудочка сердца аксиального типа, а именно: спрямитель потока, рабочее колесо и диффузор.
Цель работы – выявить влияние конструктивных параметров рабочего колеса насоса ИЖС аксиального типа: шага витка и угла атаки лопатки на расходно-напорную характеристику и  формирование зон гемолиза и стагнации. Математическое моделирование проводится в комплексе вычислительной гидродинамики в стационарной постановке.
Статья посвящена математическому моделированию течения крови в рабочей камере насоса искусственного желудочка сердца аксиального типа с учетом поведения крови как неньютоновской жидкости. Для описания нелинейной зависимости вязкости крови от скорости сдвига в работе использовалась модель Карро-Яшида. Построены расходно-напорные характеристики насоса ИЖС для конфигураций рабочего колеса с различными значениями шага витка и угла атаки. Математическое моделирование выявило значительное различие между расходно-напорными характеристиками при изменении перечисленных выше конструктивных параметров. Построенные для требуемого рабочего режима насоса поля скоростей и сдвиговых напряжений выявили наличие потенциально опасных зон стагнации и гемолиза. В дальнейшем планируется использовать полученные данные для улучшения конструкции насоса искусственного желудочка сердца аксиального типа с целью удовлетворения критерия максимизации КПД и минимизации гемолиза.

 

 

# 09, сентябрь 2015

 

Имитационная динамическая модель процесса шлифования сложнопрофильных деталей. Модель инструмента и обрабатываемой детали
# 09, сентябрь 2015
DOI:
10.7463/0915.0814388

Киселёв И. А., Воронова И. С., Ширшов А. А., Николаев С. М.

В работе представлена комплексная математическая модель динамики пространственного шлифования сложнопрофильных деталей, включающая модель динамики шлифовального круга, модель динамики обрабатываемой детали, а также численный алгоритм геометрического моделирования. Алгоритм геометрического моделирования основан на методе Z-буфера с авторскими модификациями и позволяет моделировать образование новой поверхности детали при удалении материала, а также определять толщину срезаемого слоя для каждого абразивного зерна шлифовального круга. Модель шлифовального круга представлена в виде совокупности микроразмерных режущих кромок (зерен), расположенных случайным образом на его внешней поверхности с учетом их размера, формы, а также характеристик структуры и зернистости круга. Моделирование динамики обрабатываемой детали выполнено на основе метода конечных элементов с использованием квадратичных тетраэдральных элементов. Рассматриваемая модель динамики пространственного шлифования позволяет оценить уровень вибраций, сил шлифования, а также отклонение формы и качество поверхности обработанной детали

 

Математическое моделирование рабочего процесса в гидроприводе на основе регулируемых аксиально-поршневых гидромашин
# 09, сентябрь 2015
DOI:
10.7463/0915.0812337

Николенко И. В., Рыжаков А. Н.

Показана возможность уточнения математической модели рабочего процесса в гидроприводе на основе аксиально-поршневых гидромашин в плане учета волновых процессов, сопровождающих переходы гидроцилиндров качающего узла между зонами всасывания и нагнетания. Разработана двумерная турбулентная модель взаимодействия качающего узла аксиально-поршневой гидромашины с напорной линией гидропривода. Получено уравнение состояния для двухфазной рабочей жидкости в баротропном приближении. По результатам вычислительного эксперимента обоснована необходимость учета динамических процессов в качающем узле при моделировании переходных и температурных процессов в гидроприводе на основе регулируемых аксиально-поршневых гидромашин

 

Динамические характеристики линий связи с распределенными параметрами для управления гидроприводами с дроссельным регулированием
# 09, сентябрь 2015
DOI:
10.7463/0915.0810564

Попов Д. Н., Сосновский Н. Г.

Описана математическая модель системы с гидравлической линией связи при распределенных по длине параметрах. Управляющим устройством в системе является электрогидравлический усилитель (ЭГУ), исполнительным - гидропривод с дроссельным регулированием. Аналогичные системы используют в качестве резервирующих в авиации. Модель составлена с учетом нестационарности гидравлического сопротивления линии связи при расчете ее частотных характеристик. Научную новизну имеют приведенные в статье сведения о результатах верификации математической модели гидравлической линии связи и возможном наличии дополнительной резонансной частоты, вызванной упругостью крепления экспериментальной установки и местной турбулизацией потока жидкости

 

Получение мелкозернистой структуры термообработкой в низкоуглеродистых мартенситных сталях
# 09, сентябрь 2015
DOI:
10.7463/0915.0810545

Колебина Н. В., Данилов В. Л., Фрешинет С.

В последнее время в различных отраслях промышленности широкое применение получили низкоуглеродистые легированные стали благодаря их высокой коррозионной стойкости, а также хорошим технологическим свойствам. Существенное влияние на свойства пластичности стали оказывает размер зерна. Размер зерна стали зависит от химического состава, процесса кристаллизации, термической и механической обработки стали. В данной работе экспериментально исследовано влияние термической обработки на микроструктуру стали. Рассмотрен метод получения мелкозернистой структуры в данной стали. Определен оптимальный режим термической обработки

 

Решение обратной задачи кинематики для манипулятора параллельной структуры с тремя степенями свободы на базе кривошипно-шатунного механизма
# 09, сентябрь 2015
DOI:
10.7463/0915.0801126

Романов А. В., Пащенко В. Н.

Одним из направлений развития робототехники является создание пространственных манипуляционных механизмов параллельной структуры. В связи с этим актуальность приобретает задача синтеза геометрических, кинематических параметров механизмов параллельной кинематики и разработка методик их расчета. В работе рассмотрен процесс и результаты построения математической модели для разновидности платформенного манипулятора параллельной структуры с тремя степенями свободы, на базе кривошипно- шатунного механизма. Рассмотрено решение обратной задачи кинематики. Проведена экспериментальная проверка, которая показала хорошие согласование расчетов с результатами измерений

 

Определение углового положения космического аппарата в режиме орбитальной стабилизации по результатам измерений датчика угловой скорости
# 09, сентябрь 2015
DOI:
10.7463/0915.0802772

Олейник А. С., Зубов Н. Е., Рябченко В. Н.

C применением подхода, основанного на декомпозиции линеаризованной модели углового движения космического аппарата и теории идентификации, с использованием метода точного размещения полюсов при малых угловых отклонениях синтезирован аналитический алгоритм решения задачи оценки углового положения космического аппарата относительно орбитальной системы координат по результатам измерения датчика угловой скорости. Такая постановка исследования характерна для построения резервных алгоритмов орбитальной стабилизации космического аппарата. В данном случае предполагается отказ датчика углового положения и для решения задачи стабилизации необходимо иметь оценку вектора углового положения космического аппарата, которые получаются благодаря показаниям датчика угловых скоростей вращения космического аппарата относительно инерциального пространства и разработанного алгоритма оценки. Максимальная скорость сходимости алгоритма обеспечивается заданием нулевых собственных значений дискретной системы. Приведенные результаты моделирования подтвердили работоспособность полученного аналитического решения задачи определения углового положения космического аппарата относительно орбитальной системы координат

 

Прикладные вопросы разработки бортовой лазерной локационной аппаратуры
# 09, сентябрь 2015
DOI:
10.7463/0915.0811999

Старовойтов Е. И., Зубов Н. Е.

В работе обсуждаются вопросы реализации бортовых лазерных локационных систем (ЛЛС) для космических аппаратов (КА). Рассмотрено применение разных типов лазерных источников и фотодетекторов, а также электромеханического оптического аттенюатора. Описаны конструктивные решения, используемые для компенсации снижения чувствительности фотоприемного устройства. Показаны преимущества использования волоконных лазеров при измерении скорости сближения КА и при сканировании больших полей обзора. Определена зависимость ослабления оптического аттенюатора от дальности измерений, обеспечивающего защиту фотоприемного устройства при наличии близкорасположенных диффузно отражающего пассивного КА и уголкового отражателя. Выполнена оценка надежности бортовой ЛЛС в зависимости от наличия в составе аппаратуры электромеханического оптического аттенюатора

 

Моделирование суб-миллиметровой части спектра радиоизлучения солнечных вспышек
# 09, сентябрь 2015
DOI:
10.7463/0915.0812079

Шустиков В. Ю., Шумов А. В., Цап Ю. Т., Жаркова Н. А., Моргачев А. С., Моторина Г. Г., Контарь Э. П., Нагнибеда В. Г., Рыжов В. С., Смирнова В. В., Стрекалова П. В.

Было подробно проанализировано вспышечное событие, произошедшее 04.07.2012 г. по данным радионаблюдений на телескопе РТ-7,5 МГТУ им. Н.Э. Баумана на частотах 93 (3,2 мм) и 140 (2,2 мм) ГГц, а также, по данным сети солнечных радиотелескопов RSTN, рентгеновских спутников GOES, RHESSI, и космической обсерватории SDO. Наблюдаемый спектр плотности потока радиоизлучения показал рост потока суб-миллиметровго излучения с частотой (F140>F93, где F - плотность потока излучения), что не соответствовало типичным наблюдениям и стандартным теоретическим моделям вспышечного процесса в радиодиапазоне. Был получен модельный спектр плотности потока радиоизлучения для данного события. Было показано, что корональная плазма с температурой выше 0,5 МК не может быть ответственна за суб-миллиметровую часть спектра из-за малых значений потока. Дана оценка, что нетепловой гиросинхротронный механизм излучения может быть ответственен за микроволновую часть спектра, тогда как суб-миллиметровая часть может генерироваться плазмой с температурой порядка 0,1 МКС. 106-121

Моделирование технологического процесса доводки партии одновременно обрабатываемых деталей
# 09, сентябрь 2015
DOI:
10.7463/0915.0810635

доцент, к.т.н. Назаров Н. Г., Данилов И. И.

В статье рассмотрены вопросы создания математической модели двусторонней абразивной доводки прецизионных плоских и цилиндрических деталей. Учитывается закон распределения размеров в партии одновременно обрабатываемых заготовок. Предложена геометрическая модель партии одновременно обрабатываемых заготовок. На ее основе создано выражение для расчета изменения рабочего давления в процессе доводки. Также в математическую модель введено выражение, характеризующее изменение абразивной способности применяемого абразива применительно к окончательной доводке на шаржированных притирах. Модель может быть применена при разработке технологических процессов доводки прецизионных деталей

 

Алгоритм дифференциальной эволюции в задачах оптимизации маршрутов прокладки инженерных сетей
# 09, сентябрь 2015
DOI:
10.7463/0915.0800020

Монахов О. Г., Монахова Э. А., Токтошов Г. Ы.

В работе рассматривается задачи оптимизации структуры инженерных сетей обеспечивающей минимальную суммарную стоимость строительства и эксплуатации инженерных сетей. Приведена математическая постановка задачи на языке теории гиперсетей учитывающая взаимозависимость показателей элементов, область размещения и проектируемую сеть. Предложен метод дифференциальной эволюции для решения задачи в гиперсетевой постановке, который позволяет улучшить первоначального решения путем отображения ребер вторичной сети в первичную сеть с использованием дополнительных точек Штейнера. Как показали вычислительные эксперименты, используемый алгоритм дифференциальной эволюции позволяет сократить в среднем суммарные затраты для заданной инженерной сети по сравнению с начальным решением на 5% - 15%, в зависимости от конфигурации, параметров и области размещения

 

Реализация межмодульного анализа для языков C и C++ в статическом анализаторе, использующем для анализа исходный код программы
# 09, сентябрь 2015
DOI:
10.7463/0915.0812271

Сидорин А. В.

Целью проводимого исследования является построение метода межпроцедурного межмодульного анализа для языков C и C++, позволяющего выполнять анализ крупных и сложных программных систем, в том числе мультиархитектурных проектов (таких, как ОС Android), а также поддерживать сложные системы сборки проектов. Поскольку выбранный для разработки статический анализатор (Clang Static Analyzer) использует в качестве входных данных непосредственно исходный код программы, для реализации такой возможности необходима разработка специального метода. Данная проблема носит особый характер в связи с особенностями языков C и C++, предполагающих и поощряющих раздельную компиляцию файлов проекта

Алгоритмы распределения ресурсов для защиты информации между объектами информационной системы на основе игровой модели и принципа равной защищенности объектов
# 09, сентябрь 2015
DOI:
10.7463/0915.0812283

Быков А. Ю., Шматова Е. С.

В статье рассмотрены алгоритмы для решения задачи распределения ресурсов, выделенных на защиту информации, между объектами информационной системы. Задача распределения ресурсов сформулирована как игра двух игроков (защитника и нападающего) с нулевой суммой. Каждый игрок решает задачу линейного программирования при фиксированном решении другого игрока. Предложены три алгоритма, которые могут применяться последовательно, если предыдущий алгоритм не получил результат: оптимизационный алгоритм поиска седловой точки; алгоритм поиска седловой точки на основе обеспечения равной защищенности объектов; алгоритм поиска решения защитника на основе принципа гарантированного результата. Сформулированы достаточные условия того, что решение является седловой точкой при равномерной защищенности объектов. Представлены результаты решения задачи и тестирования алгоритмов

 

Выделение сообществ в социальных графах по множеству признаков с частичной информацией
# 09, сентябрь 2015
DOI:
10.7463/0915.0811704

Чесноков В. О., доцент, к.т.н. Ключарёв П. Г.

Описан метод получения тестовой выборки из 2000 графов пользователей социальной сети Вконтакте: сбор осуществлялся путем запросов к API ВКонтакте и сбора HTML-страниц профилей пользователей и поисковой выдачи. В качестве признаков были взяты сведения о членстве в группах, среднем и высшем образовании и местах работы пользователей. Для хранения использована СУБД PostgreSQL, для обработки данные сохранялись в формат gexf. Для тестовой выборки получена оценка метрик для различных значений параметра. Для оценки качества кластеризации выбраны три нормированные метрики - ожидаемая плотность, индекс силуэтов и гамма-статистика Хуберта

Разработка многоагентной системы оценивания состояний электроэнергетических систем с использованием событийных моделей
# 09, сентябрь 2015
DOI:
10.7463/0915.0811180

Массель Л. В., Гальперов В. И.

Актуальность работы определяется, с одной стороны, развитием концепции «интеллектуальных энергетических систем» (Smart Grid), одним из важных аспектов которой является использование многоагентных технологий, с другой - малым количеством практических подходов к реализации многоагентных систем. В данной статье описывается предлагаемая авторами методика построения многоагентных систем для решения энергетических задач, в частности задачу оценивания состояний ЭЭС. Методика включает в себя использование агентных сценариев для формирования пользователем последовательности вызова тех или иных агентов. Для описания сценариев применяются событийные модели на основе Joiner-сетей, в которых процессы функционирования каждого агента являются узлами сети, а события являются сигналами о прекращении выполнения процессов. В статье описывается разработка многоагентной системы оценивания состояний ЭЭС с использованием предлагаемой методики. На данном этапе выполнена реализация агента декомпозиции исходной схемы ЭЭС по уровням напряжения. Проведено сравнение расчетов общей схемы сети с расчетами получившихся подсистем. Результаты вычислительного эксперимента представлены в статье для демонстрации корректной работы системы

 

Метод повышения точности идентификации при экспериментальных испытаниях динамический объектов
# 09, сентябрь 2015
DOI:
10.7463/0915.0810583

Павлов Ю. Н., Лапин Д. В., Тихомирова Е. А., Шавырин И. Б.

Предметом работы является проблема повышения точности идентификации линейных динамических систем по экспериментальным данным, полученным путем подачи на систему тестовых сигналов. Описаны алгоритм идентификации систем с известной передаточной функцией по экспериментальному частотному годографу, содержащему случайные погрешности измерений, и возможный метод уточнения идентификации системы и её коэффициентов. В качестве модели принимается передаточная функция системы. Решение задачи идентификации авторы предложили искать в классе годографов, задаваемых моделью системы. Поиск неизвестных коэффициентов передаточной функции модели системы осуществляется путем минимизации предложенной авторами меры близости экспериментального годографа системы и годографа модели системы. В результате решение задачи идентификации было сведено к решению системы линейных уравнений. Для получения псевдоэкспериментальных данных была смоделирована линейная система второго порядка. Иллюстративный вычислительный эксперимент показал, что погрешность определения коэффициентов передаточной функции не превышает диапазон погрешности измерений экспериментальных отсчетов годографа системы. Далее при использовании предлагаемого метода выборки экспериментальных точек было показано на аналогичной системе, что точность идентификации динамических коэффициентов может быть повышена на два порядка. Данный результат был так же получен на иллюстративном вычислительном эксперименте. В известных источниках по идентификации нелинейных динамических систем метод идентификации данной публикации не упоминался. Изложенный в публикации метод идентификации нелинейных динамических систем может найти применение при определении параметров различного вида силовых приводов

 

Методология моделирования трехмерных механических систем с помощью универсальных программных комплексов анализа
# 09, сентябрь 2015
DOI:
10.7463/0915.0810599

доцент, к.т.н. Трудоношин В. А., Федорук В. Г.

В статье рассматривается методология разработки математических моделей (ММ) элементов трехмерных механических систем для универсальных программных комплексов моделирования, которые позволяют автоматически формировать ММ модель системы на основе ММ элементов и их связей. Основой методологии является ММ тела в трехмерном пространстве. В качестве основных фазовых переменных использованы линейные и угловые скорости, в качестве дополнительных линейные и угловые перемещения, причем последние задаются с помощью нормированных кватернионов, у которых есть вычислительные преимущества по сравнению с углами поворота. Рассмотрены уравнения динамики, формулы перехода от глобальной системы координат к локальной и обратно. В качестве примера элемента взаимодействия между телами рассмотрены различные варианты ММ подвижного шарнира, приведены уравнения и эквивалентные схемы и рекомендации по их практическому использованию

 

Выбор весовых коэффициентов локальных критериев на основе принципа арифметической прогрессии
# 09, сентябрь 2015
DOI:
10.7463/0915.0802449

Постников В. М., Спиридонов С. Б.

Для лица принимающего решение рассмотрен подход к расчету весовых коэффициентов локальных критериев, входящих в состав интегральных критериев, используемых для сравнительной оценки альтернативных вариантов, их ранжирования, и выбора наилучшего варианта. Подход основан на использовании принципа арифметической прогрессии при формировании ранжированного ряда весовых коэффициентов критериев, при этом рассматриваются варианты как полного, так и частичного порядка ранжирования критериев Все критерии разбиваются на группы, в случае полного ранжирования в состав каждой группы входит только один критерий, в случае частичного ранжирования в состав группы входят одинаковые по важности критерии. Предложен к использованию метод настраиваемой оценки предпочтения критериев, учитывающий взаимосвязь весовых коэффициентов групп критериев в виде элементов арифметической прогрессии. Приведены простые аналитические выражения для расчета весовых коэффициентов критериев, а также примеры их использования

 

Модель оценки времени реакции центра обработки данных
# 09, сентябрь 2015
DOI:
10.7463/0915.0801172

Нестеров Ю. Г.

В статье описанeа аналитическая модель для оценки математического ожидания времени реакции ЦОД на диалоговые запросы удаленных пользователей, подключенных к ЦОД через выделенные каналы связи, работающие под управлением протоколов типа HDLC для конфигураций «точка-точка» и «точка-многоточка». Взаимодействие удаленных рабочих станций с ЦОД формализовано в виде замкнутой трехфазной СеМО, в которой первая, многоканальная фаза, соответствует фазе подготовки запроса к ЦОД на рабочей станции, вторая, одноканальная фаза, отражает обработку входящих и исходящих сообщений в канале связи в соответствии с логикой протокола HDLC, а третья, многоканальная фаза, отражает собственно обработку запросов в ЦОД. Для данной СеМО построена система нелинейных алгебраических уравнений для оценки средних значений времени реакции ЦОД и обоснована единственность решения этой системы. Предложена эффективная в вычислительном отношении процедура решения полученной системы уравнений

 

Гибридизация методов зондирования области поиска и адаптивных взвешенных сумм в задаче Парето-аппроксимации
# 09, сентябрь 2015
DOI:
10.7463/0915.0801616

профессор, д.ф.-м.н. Карпенко А. П., Платицын В. И., Савелов А. С.

В работе предложены модификации метода адаптивных взвешенных сумм (Adaptive Weighted Sum, AWS), которые предполагают построение метамоделей целевых функций с помощью зондирования области поиска. Рассмотрены методы зондирования, основанные на гиперкубовых и гиперсферических сетках (планах) типа «латинский гиперкуб», равномерная случайная сетка, ЛПтау-сетка . Представлено программное обеспечение, реализующее указанные методы зондирования. Эффективность разработанных алгоритмов и программного обеспечения исследована на ряде тестовых задач многоцелевой оптимизации с использованием двух индикаторов качества Парето-аппроксимации среднее расстояние (GD) точек полученной аппроксимации до точного фронта Парето и среднее рассеяние (SP) между точками этой аппроксимации. Представлены результаты исследования, показывающие перспективность использования ЛПтау-сеток

 

О разрыхлении пластичного композита при активной нагрузке и влияние его на деформационные и прочностные свойства
# 09, сентябрь 2015
DOI:
10.7463/0915.0812703

Комков К. Ф., Еремичев А. Н.

Новые перспективные технологии массового безотходного производства деталей, с минимальной механической обработкой поверхностей, потребовали более глубокого изучения деформативные и прочностных свойств смесевых материалов. Для обработки результатов механических испытаний конкретного композита привлечена математическая модель, ранее применяемая к описанию поведения металлов, серых чугунов и других сред, склонных к разрыхлению (дилатансии) в процессе деформации. Используя результаты экспериментальных исследований композита, модель позволяет описать механизм общей деформации, существенно зависящий от вида напряженного состояния, определить характеристики в направлении главных напряжений по характеристикам формоизменения и выявить влияние дилатансии на деформационные и прочностные свойства. Показано, что сведения о предельных значениях дилатансии дают возможность оценки прочности смесевых материалов

 

Исследование влияния потока крови на динамику ротора искусственного желудочка сердца (ИЖС) на активных магнитных подшипниках (АМП)
# 09, сентябрь 2015
DOI:
10.7463/0915.0811659

Овсянникова Е. Е., Богданова Ю. В., Гуськов А. М.

В работе проведено моделирование динамики ротора на активных магнитных подшипниках (АМП) в рамках разработки математической модели динамики ротора осевого насоса искусственного желудочка сердца (ИЖС). Актуальность исследований в этой области обусловлена высоким процентом населения, страдающим заболеваниями сердца. Активные магнитные подшипники были выбраны из-за ряда преимуществ: 1) отсутствие механического трения, 2) меньшие по сравнению с остальными видами подшипников габариты, 3) наличие активной системы управления. Благодаря принципу магнитной левитации обеспечивается устойчивый бесконтактный подвес ротора в магнитном поле, а применение электронных систем управления позволяет контролировать поведение вращающегося ротора в потоке крови. Была разработана математическая модель жесткого ротора и получены результаты численного моделирования. Исследовано поведение системы при изменении коэффициентов управления

 

Двусторонние оценки термоупругих характеристик композита с дисперсными включениями
# 09, сентябрь 2015
DOI:
10.7463/0915.0811479

профессор Зарубин В. С., профессор Кувыркин Г. Н., профессор Пугачёв О. В.

Существуют различные подходы к построению математических моделей, позволяющих получить расчетные зависимости для оценки упругих характеристик композитов. Использование в данной работе двойственной вариационной формулировки задачи термоупругости в неоднородном твердом теле, моделирующем свойства и структуру композита с дисперсными включениями, дает возможность построить двусторонние границы возможных значений объемного модуля упругости, модуля сдвига и температурного коэффициента линейного расширения такого композита

 

Уточнение конечно-элементной модели лопатки ГТД на основе результатов вибрационных испытаний с учётом разброса модальных параметров
# 09, сентябрь 2015
DOI:
10.7463/0915.0802462

Николаев С. М., Жулёв В. А., Киселёв И. А.

В данной статье рассматривается вопрос уточнения конечно-элементной модели лопатки компрессора низкого давления, закреплённой в технологической оснастке с использованием стохастического подхода на основе результатов модальных испытаний. Цель уточнения модели - сведение к минимуму различия экспериментальных и расчётных собственных частот и форм колебаний. Предложенный алгоритм позволяет достичь указанной цели с помощью вариации приведённых модулей упругости элементов сборочной конструкции в области контакта с учётом разброса исследуемых частот. В работе выведены рекуррентные зависимости, лежащие в основе предлагаемого алгоритма. На примере уточнения модели лопатки компрессора газотурбинного двигателя показана эффективность предлагаемого метода для получения конечно-элементных моделей, адекватно описывающих динамику исследуемого изделия

 

Определение динамических характеристик многозвенной маятниковой системы с сопоставлением расчетных и экспериментальных результатов
# 09, сентябрь 2015
DOI:
10.7463/0915.0789404

Грибков В. А., Хохлов А. О.                       

Рассмотрена многозвенная маятниковая система, состоящая из шести физических маятников. Один маятник (несущий) имеет инерционные параметры существенно превосходящие остальные (несомые), размещенные на несущем. К анализируемой системе, в частности, приводится расчетная схема двухступенчатой ракеты на жидком топливе при использовании маятников в качестве аналогов колеблющегося топлива. Маятниковые модели применяют и при решении задач стабилизации космических тросовых систем. Цель исследования заключается в определении динамических характеристик указанной маятниковой шестизвенной системы, а также выявлении специфических динамических свойств, присущих объектам подобного рода. Расчетным путем определены динамические характеристики системы. Выполнено сравнение результатов расчета и эксперимента на физической маятниковой модели. Для проведения частотных испытаний маятниковой модели созданы три экспериментальные установки. Первые две установки оказались по разным причинам непригодными для выполнения поставленных экспериментальных задач. На третьей установке были получены необходимые экспериментальные результаты. Расхождение «расчет- эксперимент» по собственным частотам маятниковой модели составило для большинства частот менее 5 %. Проанализированы динамические особенности многозвенных маятниковых систем «несущее звено-несомые звенья». Результаты анализа применимы к отмеченным выше классам объектов ракетно-космической техники

 

# 08, август 2015

 

Методика автоматизированного проектирования матричной оснастки для прессования алюминиевых сплавов
# 08, август 2015
DOI:
10.7463/0815.0799997

Князькин И. С., Дюжев А. М., Власов А. В., Гладков Ю. А., Лишний А. И.

В работе представляется методика автоматизированного проектирования матричной оснастки для прессовая алюминиевых профилей, разработанная и реализующаяся в составе системы QForm Extrusion Die Designer (QExDD). Она заключается в автоматическом создании параметрической модели начального варианта конструкции оснастки и последующем цикле корректировок конструктивных элементов оснастки в связке с CAE-системой QForm-Extrusion, ориентированной на моделирование процессов прессования алюминиевых сплавов. В зависимости от величины невязки обобщённых выходных данных моделирования процесса, эта корректировка может заключаться в калибровке поясков, изменении контура и параметров форкамеры или изменении конструкции питателей

 

Итерационный метод решения СЛАУ на основе механической аналогии
# 08, август 2015
DOI:
10.7463/0815.0791351

Берчун Ю. В., Бурков П. В., Чиркова А. С., Прокопьева С. М., Рабкин Д. Л., Лукьянов А. А.

В статье предложен новый принцип построения итерационного метода решения СЛАУ, основанный на численном интегрировании системы линейных ОДУ второго порядка. Указанная система представляет собой математическую модель динамики механической системы. Рассматривается критерий останова интегрирования системы ОДУ в рамках итерации алгоритма решения СЛАУ. Предложен алгоритм аппроксимации решения системы ОДУ для сокращения вычислительной сложности метода. Показано, что полученную аппроксимацию можно эффективно использовать для однопараметрической оптимизации на каждой итерации метода

 

О критериях работоспособности роликовинтовых механизмов
# 08, август 2015
DOI:
10.7463/0815.0789519

Блинов Д. С., Морозов М. И., Анисимов П. Д.

Роликовинтовые механизмы (РВМ) по аналогии с подшипниками качения принято рассчитывать на динамическую грузоподъемность, считая их основным критерием работоспособности усталостное выкрашивание. Однако этот расчет не позволяет учитывать изменение во времени важнейших параметров РВМ, так как усталостное выкрашивание не является основным критерием работоспособности РВМ. В работе доказано, что основным критерием работоспособности РВМ является износостойкость. Для разработки расчета РВМ на износостойкость определена цель, сформулированы задачи исследования и выбрана наиболее простая конструкции РВМ - безгаечный роликовинтовой механизм

 

Методика определения коэффициента блокировки дифференциала «Квайф»
# 08, август 2015
DOI:
10.7463/0815.0786392

Фоминых А. Б., Жеглов Л. Ф.

В настоящее время в качестве распространенных мер по повышение тяговых свойств автомобилей используют установку в трансмиссию дифференциалов повышенного трения, в частности, дифференциалов типа «Квайф». Степень улучшения тяговых свойств таких автомобилей может быть оценена либо экспериментально, либо теоретически зная коэффициенты блокировки установленных в трансмиссию дифференциалов. В статье рассмотрена методика расчета коэффициента блокировки дифференциала «Квайф», позволяющая на стадии проектирования определить числовые значения коэффициента блокировки такого дифференциала, и приводятся зависимости этого коэффициента от угла зацепления и угла наклона зубьев шестерен дифференциала

 

Обоснование системы технического контроля при разработке и испытаниях объектов ракетной и космической техники
# 08, август 2015
DOI:
10.7463/0815.0782796

Федоровский А. А., Строгалев В. П., Владыкин Е. Н.

Ввиду большой сложности и стоимости объектов ракетной и космической техники (ОРКТ) в процессе разработки и постановки на серийное производство удается провести ограниченное количество испытаний и мероприятий по отработке элементов ОРКТ. Как следствие оценочные модели адекватности функционирования объектов испытаний, оценки их качества и надежности, а также технический контроль приходится формировать при весьма ограниченном количестве полученных данных. Изложена информационная технология обоснования необходимых объемов подтверждающих испытаний надежности ОРКТ и возможностей их сокращения посредством системного учета и моделирования результатов реализаций контрольных операций процедур и процессов технического контроля на различных этапах жизненного цикла систем и ОРКТ. Разработан программный комплекс, реализующий предложенную информационную технологию, который позволит формировать требования для контроля показателей качества и надежности (ПКН) объектов ракетно-космических систем (РКС) при заданном количестве испытаний. Или же, при заданных требованиях к ПКН, формировать программу испытаний и обоснования системы технического контроля с учетом используемых разработчиками РКС технологий проектирования и производства космической техники

 

Исследование эффективности рабочего процесса в малогабаритных генераторах высокоэнтальпийного воздушного потока
# 08, август 2015
DOI:
10.7463/0815.0798965

Александров В. Ю., Арефьев К. Ю., Ильченко М. А., Ананян М. В.

Генераторы высокоэнтальпийных воздушных потоков (ГВВП) широко применяются для имитации условий потока на входе в камеры сгорания (КС) при испытаниях прямоточных воздушно-реактивных двигателей (ПВРД) перспективных летательных аппаратов. В виду строгих массогабаритных ограничений, накладываемых условиями испытаний КС ПВРД и используемым стендовым оборудованием, важной задачей является уменьшение размеров и массы ГВВП. Для малогабаритных ГВВП известны проблемы организации эффективного рабочего процесса, связанные с малым временем пребывания рабочего тела и незавершенностью физико-химических процессов в КС ГВВП. В большинстве случаев подобные проблемы могут быть выявлены и решены непосредственно на этапе стендовой отработки малогабаритных ГВВП. В статье представлены результаты исследования эффективности рабочего процесса в малогабаритном ГВВП и приведены результаты его экспериментальной апробации. Полученные данные могут быть использованы при отработке различных ГВВП, в том числе предназначенных для испытаний камер сгорания прямоточных воздушно-реактивных двигателей перспективных летательных аппаратов

 

Экспериментальное исследование фрагментов многостеночных композитных оболочек при термосиловом воздействии
# 08, август 2015
DOI:
10.7463/0815.0791764

Таирова Л. П., Фан Ш. Т.

Приведены результаты термосиловых испытаний многостеночных образцов, позволяющие опре-делить характер деформирования и разрушения многостеночных конструкций, и также оценить их работоспособность в условиях нестационарного температурного и силового воздействий. Под-тверждается, что характеристики упругости многостеночных образцов мало зависят от температуры в исследованном диапазоне от комнатной до 195оС, но характеристики прочности снижаются с увеличением температуры весьма значительно. По результатам испытаний сформулированы рекомендации о возможности применения многостеночных структур в конструкциях ракетно-космической техники. Кроме того, приведенные в статье результаты могут являться исходными данными для расчетного анализа многостеночных оболочек

 

Инженерный синтез системы нелинейной пространственной селекции с элементами искусственного интеллекта для подавления критичных помех фона в оптико-электронных приборах авиационного и космического базирования
# 08, август 2015
DOI:
10.7463/0815.0789709

Левшин В. Л., Муратов К. В.

В статье описывается инженерный синтез системы обнаружения теплопеленгационной аппаратурой точечных источников излучения с радикальным подавлением особо пространственно-неоднородного фона, основанным на нелинейной топологической селекции с элементами искусственного зрительного интеллекта. Представлены методики формирования апертуры нелинейного фильтра-дискриминатора, выработки признаков и алгоритмов селекции объектов по их геометрической форме при параметрически-стохастическом подходе, а также изложены способы построения областей селекции. Разработанные алгоритмы опробованы на математических моделях цели и помехи, описываемой моделью «ступени», а также при полунатурном моделировании на тестовом образчике сложного фона. Полученные результаты свидетельствуют о реальных предпосылках достижения достаточно низких значений вероятностей пропусков цели и ложных тревог при работе оптико-электронного прибора в критичных фоновых условиях

 

Концептуальные вопросы создания и применения космических аппаратов группового полета
# 08, август 2015
DOI:
10.7463/0815.0789727

Палкин М. В.

В публикации рассмотрены концептуальные вопросы создания и применения космических аппаратов (КА). Представлены основные термины технологии группового полета. Определен круг задач, решаемых группами космических аппаратов. Показаны примеры таких систем. Сформулированы ключевые вопросы проектирования систем космических аппаратов группового полета: отработка технологии обмена информации и маневрирования, обеспечение космических аппаратов достаточным запасом характеристической скорости и баллистико- навигационное обеспечение, стандартизация, унификация, миниатюризация, комплексирование технических систем, перераспределение функций штатных подсистем КА и внутри группы, выведение группы на орбиту

 

Постановка задачи управления фронтом Парето и ее решение в анализе и синтезе оптимальных систем
# 08, август 2015
DOI:
10.7463/0815.0786155

Романова И. К.

В рамках теории и практики многокритериальной оптимизации применительно к проблеме нахождения парето - оптимальных вариантов формулируется задача активного совместного участия разработчиков систем и (или) лиц, принимающих решения (ЛПР) в управлении фронтом Парето. Отмечается, что такая постановка задачи отличается от традиционно принятого подхода, основанного на анализе уже существующих решений. Показаны возможности влияния на характеристики фронта Парето в рамках задачи параметрического синтеза двухконтурных систем управления движением летательных аппаратов. Рассматриваются парные критерии в классе прямых критериев качества, а также в классе интегральных критериев. Определена структура рангов Парето и их зависимость от свойств регулятора. Отмечены конкретные физические параметры ЛА, изменения которых в рамках проектирования новых систем позволяют добиться наилучших эффектов по общем улучшению компромиссных решений. Получены аналитические зависимости, позволяющие оценить пределы возможного улучшения показателей качества

 

Оптимизация параметров информационных каналов для лазерного флуоресцентного метода контроля состояния растений
# 08, август 2015
DOI:
10.7463/0815.0793645

Белов М. Л., Булло О. А., Алборова А. Л., Городничев В. А.

Рассмотрена задача оптимизации информационных спектральных каналов лазерного флуоресцентного измерителя, предназначенного для контроля состояния растений. Методом математического моделирования с использованием экспериментально измеренных спектров флуоресценции определены оптимальные центральные длины волн информационных спектральных диапазонов, их спектральная ширина и параметры алгоритма обработки в случае двух информационных спектральных каналов. Показано, что использование дополнительного третьего информационного спектрального диапазона позволяет заметно улучшить вероятностные характеристики обнаружения стрессовых состояний растений

 

Разрешение конфликтов в компьютерных системах
# 08, август 2015
DOI:
10.7463/0815.0793623

Можаров Г. П.

Тупиковые ситуации, возникающие в сети при передаче данных препятствует поступлению пакетов данных в узлы назначения. Поэтому проблема разрешения тупиковых ситуаций является одной из важнейших при проектировании передачи данных (особенно с буферизацией) в компьютерных сетях. Существуют два традиционных подхода к разрешению тупиковых ситуаций: проектируются сети и схемы, которые исключают возникновение тупиковых ситуаций; разработка распределённого алгоритма, который обнаруживает тупиковую ситуацию и затем выводит сеть из этой ситуации при помощи некоторого разрешающего распределённого алгоритма. Предложенный подход базируется на том, чтобы предоставлять неделимые ресурсы процессам так, чтобы минимизировать потери из-за конфликтов. Исследуются многокритериальная задача предоставления неделимых ресурсов процессам, причём принцип оптимальности выражается известным бинарным отношением на множестве средних век-торов штрафов за конфликты по каждому из ресурсов. Показано, что совместное использование аппарата теории выбора и классического аппарата позволяет расширить известные постановки задач за счёт использования более общих принципов оптимальности; приводятся примеры решения многокритериальных задач оптимального управления раз-решения конфликтов в компьютерных системах. Получены количественные оценки выигрыша при выбранной оптимальной стратегии разрешения конфликтов в многопроцессорных компьютерных системах

 

Оптимизация работы ТЭЦ в условиях оптового рынка электроэнергии и мощности России
# 08, август 2015
DOI:
10.7463/0815.0792934

Чучуева И. А., Инкина Н. Е.

В работе предложен новый подход к оптимизации работы ТЭЦ в условиях российского оптового рынка электроэнергии и мощности. Подход был сформулирован и реализован в рамках разработки «Системы математического технико-экономического моделирования электростанций» для семи ТЭЦ ОАО «Квадра»: Дягилевская ТЭЦ, Курская ТЭЦ-1, Липецкая ТЭЦ-2, Орловская ТЭЦ, Курская ТЭЦ СЗР, Тамбовская ТЭЦ, Смоленская ТЭЦ-2. Система математического технико-экономического моделирования электростанций передана в промышленную эксплуатацию осенью 2014 года. Организационные аспекты разработки указанной системы изложены в статье [1]. Авторы благодарят руководителей проекта В.А. Филимонову и М.А. Горячева за высококачественную организацию выполнения работ, а также начальника производственно-технического отдела Липецкой ТЭЦ-2 В.Н. Белоусова за конструктивную критику подходов. Авторы благодарят д.ф.-м.н., профессора МГТУ им. Н.Э. Баумана А.П. Карпенко за помощь в редактировании рукописи

 

Специальный вариант метода моментов для интегральных уравнений Фредгольма второго рода
# 08, август 2015
DOI:
10.7463/0815.0800424

Соловьева С. А.

В предлагаемой заметке исследовано линейное интегральное уравнение Фредгольма второго рода. Для приближенного решения в пространстве гладких функций предложен и теоретически обоснован новый вариант метода моментов. Полученная в статье оценка хорошо согласуется с оценкой для обычного метода моментов для уравнений второго рода в пространстве непрерывных функций. Разработанный метод устойчив относительно малых возмущений исходных данных. Если уравнение второго рода хорошо обусловлено, то приближенное уравнение также хорошо обусловлено. Показано, что построенный метод является оптимальным по порядку точности среди всех полиномиальных проекционных методов решения интегральных уравнений Фредгольма второго рода в пространстве гладких функций

 

Двухфазная технология формирования выходных документов в информационных системах на основе MS WORD
# 08, август 2015
DOI:
10.7463/0815.0786571

Большаков С. А., Спиридонов С. Б.

В данной статье рассмотрена двухфазная технология формирования и генерации выходных документов информационных систем основанная на универсальном текстовом процессоре MS Word. В ней изложены как технологические, так и программные аспекты подхода. Данная технология довольно успешно использовалась и используется в настоящее время в целом ряде информационных систем, что на практике показало эффективность и полезность деления этапов формирования выходных документов на две фазы. Суть изложенного подхода заключается в том, что процесс формирования документа разбивается на две этапа. На первом этапе в прикладной программе информационной системе с помощью доступных процедур выполняется выборка из БД, а результаты записываются в отдельный текстовый интерфейсный файл, который имеет заданную структуру. Эти действия выполняются прикладной программой, на том языке, на котором реализована вся информационная система. На втором этапе запускается текстовый редактор универсального типа (в нашем случае MS Word), который на основе встроенных программ - макросов в заранее подготовленный шаблон, выполняет окончательную генерацию выходного документа. Значительное удобство в сопровождении и автономной отладке позволило системам, которые на ней основаны, значительно увеличить жизненный цикл и служить основой для модернизации и сопровождения. Особое преимущество при использовании двухфазной технологии проявляется при отладке процедур формирования выходных документов, так как даже для сложных алгоритмов при разбиении процесса на две части наблюдается значительное упрощение процесса отладки, снижение его длительности и трудоемкости. В статье рассмотрены способы формирования простейшего вида выходного документа - справки. На основе представленного материала, алгоритмов и отлаженных процедур читатель самостоятельно сможет повторить данный процесс или даже создать свой собственный отчет на базе MS Word

 

Исследование перцептивных хеш-функций изображений
# 08, август 2015
DOI:
10.7463/0815.0800596

Рудаков И. В., Васютович И. М.

В данной статье проведен анализ существующих методов поиска изображений по со-держанию с использованием перцептивных хешей и возможности по их применению для поиска подобных изображений. Рассмотрены следующие методы генерации перцептив-ных хешей: хеш по среднему с применением низкочастотного фильтра, хеш-функция на основе гистограммы цветов, хеш-функция на основе дискретного косинусного преобра-зования. Исследования проводились по трем направлениям: скорость работы метода, способ-ность эффективно различать изображения, устойчивость к трансформациям изображений (масштабирование, поворот, горизонтальное отражение). По результатам исследования был создан алгоритм, представляющий собой комбинацию методов на основе цветовых гистограмм и дискретного косинусного преобразования, применение которого при реше-нии задачи поиска похожих изображений дает наиболее точные и стабильные результаты

 

Новая модификация метода анализа кодов программ на основе резюме для тестирования сложных программных комплексов
# 08, август 2015
DOI:
10.7463/0815.0793227

Сидорин А. В., Романова Т. Н.

В настоящей статье проведён подробный обзор существующих методов анализа компьютерных программ с целью определения наличия в них потенциальных дефектов. Особое внимание уделено методу символьного выполнения, поскольку он находит широкое использование как при статическом анализе исходных текстов программ, так и при смешанном анализе объектных исполняемых файлов и промежуточного представления (символьно-конкретное тестирование - concolic testing). Суть метода символьного выполнения заключается в разбиении множества значений входных данных на классы эквивалентности при принятии решения о пути выполнения программы

 

Задача терминального управления для системы второго порядка при наличии ограничений
# 08, август 2015
DOI:
10.7463/0815.0793667

Велищанский М. А., Крищенко А. П.

Данная работа базируется на результатах, показывающих, что решение исходной терминальной задачи эквивалентно нахождению фазовой траектории, удовлетворяющей наложенным ограничениям на переменные состояния, а так же некоторым дополнительным условиям. Предполагается, что наложенные ограничения на переменные состояния можно представить в виде функций, для которых в некотором классе функций строятся специальные аппроксимации. Искомая фазовая траектория строиться как линейная комбинация полученных функций-аппроксимаций. Построенная таким образом фазовая траектория является решением исходной терминальной задачи. Представленные расчетные формулы верны как для верхней, так и для нижней полуплоскости фазового пространства. Предложен оптимизационный подход к выбору траектории, а так же предложены варианты расширения множества, в котором ищутся фазовые траектории

 

# 07, июль 2015

 

Численное моделирование температурно-структурного состояния железнодорожного рельса при его закалке
# 07, июль 2015
DOI:
10.7463/0715.0786138

Покровский А. М., Третьяков Д. Н.

Изготовление высокопрочных железнодорожных рельсов является чрезвычайно актуальной проблемой, так как с каждым годом возрастает скорость движения и масса подвижного состава. При этом очень важно выбирать рациональные режимы термообработки, которые с одной стороны способствуют формированию требуемой структуры с заданной твердостью, а с другой стороны не приводят к короблению рельсов и разрушению на ранних стадиях эксплуатации за счет высокого уровня остаточных термонапряжений. В настоящей работе разработаны методики и программные средства для численного моделирования температурно- структурного состояния железнодорожного рельса при его термической обработке с помощью конечно-элементной среды ANSYS и C++. Представлены результаты моделирования применительно к объемной закалке в масло рельса, изготовленного из стали 85. Разработанные программные средства могут быть полезны для прогнозирования напряженно- деформированного состояния рельса в процессе термической обработки

 

Анализ кинематических схем проходных центральных редукторов главных передач
# 07, июль 2015
DOI:
10.7463/0715.0782771

Лахтюхов М. Г.

Рассмотрены кинематические схемы проходных и непроходных центральных редукторов главных передач трансмиссий с мостовым групповым приводом двух и трех последовательно расположенных ведущих мостов. Проанализировано влияние различных схем центральных редукторов на тип балки ведущего моста и его массу, на размещение двигателя, на расположение центра тяжести автомобиля и компоновку автомобиля в целом, на возможность применения длинноходной подвески и передачи крутящего момента к следующему мосту, на потери в трансмиссии, на обеспечение унификации проходных и непроходных центральных редукторов. Для наиболее распространенной схемы тандемной тележки с проходным цилиндро-коническим (цилиндро-гипоидным) и непроходным коническим (гипоидным) центральными

 

Анализ релаксации винтовой пружины из нержавеющей стали 08Х18Н10 при высокой температуре
# 07, июль 2015
DOI:
10.7463/0715.0782473

Сунь Х., Данилов В. Л.

В статье установлены зависимости релаксации пружин, работающих при высокой температуре. Выполнено численное моделирование пружины с пятью витками в среде Abaqus. Проведены эксперименты релаксаций пружин при фиксированном значении степени сжатия при температуре 350. Приводится сравнительный анализ теоретического расчета сжимающих сил с результатами экспериментов. Результаты моделирования с использованием Abaqus хорошо совпадают с результатами экспериментов. Исследование показало возможность использования параметров уравнения ползучести, определенных на основе экспериментальных результатов при высоких температурах для прогнозирования ползучести и релаксации пружин, работающих при менее высоких температурах

 

Оптимизация режимных параметров фрезерования карманов в корпусных деталях из алюминиевых сплавов
# 07, июль 2015
DOI:
10.7463/0715.0780928

Грубый С. В., Зайцев А. М.

Целью работы является разработка методики для расчета параметров, характеризующих процесс фрезерования корпусных деталей с вафельной конструкцией обечайки из высокопрочных алюминиевых сплавов. Расчетные параметры представлены как функции скорости, глубины, подачи, диаметра фрезы и ширины фрезерования, и аппроксимированы степенными и полиномиальными уравнениями. По результатам оптимизации показано, что для черновой обработки пазов технологическим ограничением является мощность шпинделя станка. При чистовой обработке и врезании при назначении подачи нужно учитывать инерционность линейных приводов оборудования, а также подача инструмента должна быть ограничена для предотвращения деформации дна кармана. Установлены оптимальные режимы фрезерования, которые рекомендованы для реализации в технологических процессах обработки деталей ракетно-космической техники из высокопрочных алюминиевых сплавов

 

Исследование влияния конструкции кузова автомобиля на пассивную безопасность при ударе сзади
# 07, июль 2015
DOI:
10.7463/0715.0780850

Солопов Д. Ю., Зузов В. Н.

В работе создана конечно-элементная модель автомобиля, в котором установлено кресло с манекеном. С помощью программных комплексов, реализующих метод конечных элементов (МКЭ) (ANSYS, Femap и LS DYNA), проведена оценка автомобильных кресел с точки зрения пассивной безопасности в составе автомобиля в соответствии с требованиями EURO NCAP. Выполнено сравнение результатов расчетов по оценке пассивной безопасности автомобиля при ударе сзади с использованием конечно-элементных моделей всего автомобиля с установленным на него креслом и результатов, полученных при расчете кресла в отдельности. Проведенные расчёты на базе МКЭ, дали возможность выполнить оценку степени влияния кузова автомобиля на параметры пассивной безопасности при ударе сзади

 

Анализ конструктивных параметров резьбовых фрез
# 07, июль 2015
DOI:
10.7463/0715.0779372

Мальков О. В., Степанова М. Ю.

В работе проведен литературный обзор современных конструкций резьбовых фрез зарубежных производителей (Carmex, Jel, Vargus, Emuge, Sandvik). На основе анализа номенклатуры инструментов выявлены классификационные признаки и разработана классификация конструкций резьбовых фрез, а также разработаны аналитические зависимости для расчета основных конструктивных параметров для цельных концевых гребенчатых резьбовых фрез и комбинированных конструкций сверло-резьбофрез. Полученные зависимости могут служить для расчета стартовых значений конструктивных параметров при проектировании указанных выше резьбовых фрез

 

Проблемы построения системы управления ходьбой экзоскелетона нижних конечностей с помощью гидроцилиндров
# 07, июль 2015
DOI:
10.7463/0715.0779441

Лавровский Э. К., Письменная Е. В., Комаров П. А.

В работе рассматривается динамика пассивного и активного экзоскелета (с дополнительной нагрузкой и без) при плоской, регулярной, одноопорной ходьбе человека-оператора по ровной, горизонтальной поверхности. Экзоскелет имеет аналогичное человеку строение и связан с оператором при помощи упругих лямок в некоторых точках тела. В активном режиме строилось на основе полных уравнений динамики управление экзоскелетом, обеспечивающее отслеживание желаемых движений в коленных шарнирах с требуемым качеством переходных процессов. Как в случае идеальных двигателей, так и для гидроприводов моделирование показало правильность построенных алгоритмов и высокую точность реализации задаваемой походки, а также выявило существенное влияние коэффициентов демпфирования и упругости лямок

 

Микродуговое оксидирование высококремнистого алюминиевого сплава АК12Д
# 07, июль 2015
DOI:
10.7463/0715.0779403

Киселева С. К., Зайнуллина Л. И., Абрамова М. М., Дударева Н. Ю., Александров И. В.

Приведены результаты исследования свойств упрочненных поверхностных слоев, формируемых методом микродугового оксидирования (МДО) на образцах из Al-Si сплава. Установлено, что свойства сформированных поверхностей (микротвердость, толщина, пористость) зависят от концентрации компонентов электролита и микроструктуры материала основы. Увеличение концентрации жидкого стекла Na2SiO3 и гидрооксида калия KOH приводит к образованию МДО-слоя с большей толщиной, повышенной микротвердостью и пониженной пористостью. Деформационно-термическая обработка образцов сплава АК12Д перед МДО приводит к ухудшению качества сформированного слоя

 

Применение технологии CUDA в задаче об определении матрицы жесткости
# 07, июль 2015
DOI:
10.7463/0715.0791286

Берчун Ю. В., Киселёв И. А., Хахалин А. С., Сычёва Е. А., Петрова Т. Д., Яблоков В. Е.

В статье описывается ресурсоемкая часть по вычислению отображения матрицы жесткости в подпространстве собственных векторов в задаче по нахождению собственных частот колебаний методом итераций в подпространстве. Рассматривается технология программирования CUDA, как одна из технологий GPGPU. Перечисляются альтернативы данной технологии. Предлагается математическая интерпретация решаемой задачи с учетом специфики входных данных. Приводится описание программной реализаций данной операции с применением технологии CUDA. Содержится описание структур данных, используемых при реализации программы. Приводится описание и результаты тестирования

 

Природный фон при проведении акустических испытаний самолетов на аэродроме базирования малой авиации
# 07, июль 2015
DOI:
10.7463/0715.0782827

Кажан В. Г., Мошков П. А., Самохин В. Ф.

В статье представлены результаты экспериментального исследования спектральных и интегральных характеристик природного акустического фона для заданной природно- климатической зоны. Разработана методика сбора данных о спектральном составе и процедура формирования банка статистических данных о спектральных и интегральных характеристиках природного акустического фона. Показано, на основе анализа модели Лайтхилла генерации звука низкоскоростным воздушным потоком и полученных экспериментальных данных, что в приземном слое атмосферы основным источником акустического излучения является «собственный» шум турбулентности, возникающей при взаимодействии ветра с конвективными потоками воздуха. Установлена зависимость интенсивности шума турбулентности от скорости ветра, от характера подстилающей поверхности и от разности дневной и минимальной ночной температур воздуха

 

Методические особенности тепловых испытаний тонкостенных пластин из углепластика
# 07, июль 2015
DOI:
10.7463/0715.0781946

Денисов О. В., Минаков Д. С., Кирбай А. А.

Выполнено расчетно-экспериментальное определение теплопроводности углепла-стика в направлении плоскости армирования. Образцами для тепловых испытаний служили натурные элементы рефлектора зеркальной космической антенны в форме тонкостенных пластин из углепластика. Тепловые испытания предполагали создание в образце материала нестационарного температурного поля, градиент которого совпадает с направлением плоскости армирования. Эксперименты проведены в вакуумной камере на установке кон-тактного нагрева. Получены новые данные по теплопроводности углепластика в плоско-сти армирования в диапазоне температур 295-320 К, проведена оценка неопределенностей параметров эксперимента на точность определения теплопроводности

 

Сравнительный анализ устойчивых к выбросам сигнала методов определения количественного состава многокомпонентных газовых смесей
# 07, июль 2015
DOI:
10.7463/0715.0786087

Городничев В. А., Антонюк Т. К., Белов М. Л., Назаров В. В.

Статья посвящена задаче определения концентраций газовых компонент многокомпонетной газовой смеси из многоспектральных лазерных измерений робастными методами решения системы уравнений лазерного газоанализа в случае стационарных многокомпонентных газовых смесей с перекрывающимися спектрами поглощения газов смеси. Результаты математического моделирования показывают, что использование робастной оценки, основанной на использовании функции невязки для решения уравнений лазерного газоанализа, позволяет в условиях выбросов измеряемого сигнала знпчительно уменьшить погрешность определения концентраций компонент газовых смесей

 

Методика обоснования требований к системам технического зрения промышленных робототехнических комплексов
# 07, июль 2015
DOI:
10.7463/0715.0780867

Колючкин В. Я., Нгуен К. М.

В литературных источниках отсутствует изложение подходов для обоснования технических требований к системам технического зрения промышленных робототехнических комплексов. Предлагаемая методика основана на модельном представлении систем технического зрения, которая в составе информационной системы робототехнических комплексов выполняет задачи сортировки объектов, находящихся в рабочей зоне, а также измерения их линейных и угловых координат. Результаты, полученные в работе можно рекомендовать для специалистов, занимающихся разработкой систем технического промышленных робототехнических комплексов, и в частности разработкой алгоритмов и программного обеспечения систем технического зрения.

 

Анализ характеристик замкнутой многоканальной системы массового обслуживания с абсолютными приоритетами
# 07, июль 2015
DOI:
10.7463/0715.0789670

Нестеров Ю. Г.

В статье изложена процедура анализа характеристик замкнутой системы массового обслуживания (СМО) типа «модели ремонтника» Mr|Mr|S||Nr с абсолютными приоритетами, произвольным числом обслуживающих аппаратов (ОА), конечной популяцией заявок каждого класса и экспоненциальной функцией распределения вероятностей (ФРВ) времени обслуживания. Процедура основана на применении т.н. дельта-тэ метода для марковских систем. На первом шаге строится система дифференциальных уравнений для вероятностей состояний системы по каждому приоритету для произвольного момента времени. При выводе системы уравнений используется свойство ординарности экспоненциального распределения. Второй шаг процедуры состоит в переходе от системы дифференциальных уравнений к системе алгебраических уравнений для вероятностей состояний в стационарном режиме путем предельного перехода к бесконечному времени. Получены и доказаны рекуррентные соотношения для решения полученной системы алгебраических уравнений для вероятностей состояний СМО в стационарном режиме. Выведены аналитические выражения для вычисления средних значений времен пребывания, времен ожидания и загрузок ОА для заявок разных приоритетов. Полученные выражения отличаются высокой вычислительной эффективностью

 

Идентификация нелинейных динамических систем, имеющих в своём составе несколько нелинейностей
# 07, июль 2015
DOI:
10.7463/0715.0789774

Павлов Ю. Н., Недашковский В. М., Тихомирова Е. А.

В статье рассматривается определение коэффициентов дифференциальных уравнений систем по экспериментальным частотным годографам и разделения похожих, но разных по существу сил: диссипативные силы при квадрате первой производной в уравнениях движения и диссипативная сила от действия сухого трения. Описан алгоритм идентификации систем с известной передаточной функцией по экспериментальному частотному годографу, содержащему случайные погрешности измерений. В качестве модели принимается передаточная функция системы. Решение задачи идентификации авторы предложили искать в классе годографов, задаваемых моделью системы. Поиск неизвестных коэффициентов передаточной функции модели системы осуществляется путем минимизации предложенной авторами меры близости экспериментального годографа системы и годографа модели системы. В результате, решение задачи идентификации было сведено к решению системы линейных уравнений. Иллюстративный вычислительный эксперимент для системы второго порядка показал, что погрешность определения значений коэффициентов передаточной функции не превышает диапазон погрешности измерений экспериментальных отсчетов годографа этой системы

 

Модифицированный частотный алгоритм цифрового маркирования неподвижных изображений, стойкий к компрессии JPEG
# 07, июль 2015
DOI:
10.7463/0715.0780916

Батура В. А., Тропченко А. Ю.

Представлен новый алгоритм цифрового маркирования полутоноввых неподвижных изображений, основанный на алгоритме Elham. Встраивание цифрового водяного знака осуществляется путем модификации частотных коэффициентов преобразования Адамара неподвижного изображения. Проведен анализ изменение частотных коэффициентов преобразования Адамара в процессе JPEG компрессии. На основе представленных наблюдений предложена методика выбора частотных коэффициентов для внедрения цифрового водяного знака. Исследована устойчивость нового алгоритма к компрессии, и другим операциям обработки изображения. Установлено, что новый алгоритм по сравнению исходным алгоритмом Elham показал полную устойчивость к компрессии JPEG и улучшенную устойчивость к зашумлению, фильтрации, изменению яркости и эквализаци гистограммы. Дальнейшие исследования будут направлены на исследование нового алгоритма в области маркирования цветных изображений

 

Модуляционный датчик напряженности электрического поля в проводящей среде
# 07, июль 2015
DOI:
10.7463/0715.0780965

Мисеюк О. И.

Рассмотрены математические модели модуляционных датчиков напряженности электрического поля в сверх низкочастотном диапазоне, расположенных на подвижных носителях. Обоснован выбор двух базовых моделей первичных преобразователей с изменением в пространстве измерительной базы: с «изменяющейся» базой и с «вращающейся» базой. Особенностью предложенных моделей при вертикальном зондировании является минимальное значение помех, связанных с вращением измерительных электродов в магнитном поле Земли, и гидродинамических помех. Получены соотношения конструктивных размеров модели первичного преобразователя с «вращающейся» базой, обеспечивающей передачу максимальной мощности в нагрузку для всех положений внешнего электрода и контактного отверстия

 

Вероятностные характеристики минимальных деревьев Штейнера на манхэттенской плоскости
# 07, июль 2015
DOI:
10.7463/0715.0780838

Сальников В. Н.

В данной работе рассматриваются свойства минимальных деревьев Штейнера для случая манхеттенской плоскости в контексте введения вероятностной меры. Данная проблема является важной, так как точные алгоритмы решения задачи Штейнера имеют повышенную вычислительную сложность (NP-трудные), а результат ее решения (в особенности для большого числа соединяемых точек) имеет множество практических применений. В связи с этим в работе рассматривается возможность ранжирования возможных топологий минимальных деревьев с учетом вероятности их применения. Для этого проведен анализ известных фактов о структуре минимальных деревьев для выбранной метрики с целью оценки их полезности для названной задачи. Предложен вариант введения вероятностной меры для случая небольшого числа граничных (заданных) вершин как иллюстрация доказанной теоремы о структуре минимальных деревьев

 

 

# 06, июнь 2015

 

 

Применение принципа Ле Шателье – Брауна для интерпретации результатов долговременных измерений флуктуаций напряжения в малых объемах электролита
# 06, июнь 2015
DOI:
10.7463/0615.0778630

Глаголев К. В., Морозов А. Н.

 

Проведено обсуждение использования принципа Ле Шателье - Брауна для описания равновесны х состояний в различны х физически х задача х. В качестве примеров применения принципа Ле Шателье - Брауна приве дено его испо льзование в за дача х химической термодинамики, ме хан ики, электродинамики, а та к же при описан ии биосферных процессов. Установлена обратная зависимость значений мер Ку льбака флу ктуаций напряжения в малом объеме электроли та о т п лотнос ти производс тва энтропии в окружающей среде. Пока зано, ч то воздейс твие диссипа ти вны х процессов на изолированную электроли тическую ячейку может быть объяснено с использованием принципа Ле Ша те лье - Брауна. Рассчитан коэффициент корреляции значений мер Ку льбака и п ло тности производс тва эн тропии при преобразовании солнечного света в теп ловое излучение земной повер хности

 

К вопросу определения износа зубьев шестерни с помощью индукционного датчика
# 06, июнь 2015
DOI:
10.7463/0615.0779329

Атаманов В. Н., Кудрявцев Е. А., Пронякин В. И., Гуляев А. Н.

 

Представлены результаты определения естественного износа зубьев шестерен из ферромагнитны х ста лей в процессе вращения. Эксперименталь но показана возможность использования для этого ин дукционны х да тчиков. Разработан оригинальный метод позиционирования за данной точки рабочего профиля зуба относите льно формы электрического сигна ла на вы хо де ин дукционного датчика . Ме тодс троится на синхронной регистрации выходных сигналов ин дукционного и оптического датчиков. В качестве искомой точки выбрана точка пересечения дели тельной окружности шес терни с профилем зуба. Описан построенный на этой основе способ диагностики износа зубьев металлических шестерен. Представлены вариан ты разработанны х специально для этого индукционных датчиков

 

Распределение сварочного тока в изделии и ванне при дуговой сварке
# 06, июнь 2015
DOI:
10.7463/0615.0782051

Рыбачук А. М., Гу Ц.

 

В статье рассмотрено распределение с варочного тока в изде лии и ванне при дуговой сварке для эффективного использова ния способов формирования шва магнитным полем. Выбрана модель нормально-кругового распределения теплового потока и моде ль нормально -кругового распределения сварочного то ка на повер хности кон такта дуги с жи дким мета ллом. В работе поверхность конта кта дуги с жи дким мета ллом была принята эквипо тенциа льной и одновременно изотермической с температурой, равной температуре кипения жидкого металла, при пренебрежении влиянием теплоо твода через наружные повер хнос ти свариваемого изде лия. При этом рассчитано распределение пло тности сварочного тока в издели и, которое зависит от распределения плотности теплового потока в изделии . Выведено соотношение между электрическом током и тепловом потоком

 

Проблемные вопросы прогнозирования и подтверждения надежности космических аппаратов длительного функционирования
# 06, июнь 2015
DOI:
10.7463/0615.0778993

Алешин В. Ф., Колобов А. Ю., Петров Ю. А.

 

Современное развитие науки и техники позволило создавать космическую технику с длительными (10 - 15 лет) сроками активного существования. При этом повышаются требования к надежности. Надежность космических аппаратов в первую очередь зависит от надежности радиоэлектронной аппаратуры. которая обеспечивается выбором электронной компонентной базы и резервированием составных частей. Надежность конструктивных элементов обеспечивается запасами прочности, закладываемыми при проектировании. Для оценки надежности конструкции предложена формула, основанная на коэффициентах запаса и коэффициентах вариации механических характеристик материала и нагрузки. Представлены материалы по методологии обеспечения надежности в ФГ УП НПО им.С.А.Лавочкина». Рассмотрены проблемы, возникающие при прогнозировании и подтверждении на дежности в процессе создания космических аппаратов длительного функционирования. Основными проблемами являютс я отсутствие адекватных методи к прогнозирования и оценки надежности сложных систем длительного функционирования и устаревшая нормативная и справочная литература. Предложены мероприятия по решению указанных проблем

 

 

Компьютерное моделирование рельефа поверхности, обработанной фрезой с криволинейной режущей кромкой
# 06, июнь 2015
DOI:
10.7463/0615.0778064

Потапова М. С., Виноградов Д. В.

 

Представлена разработанная 3D-модель обработанной поверхности детали после фрезерования фрезами с различными профилями режущей кромки. Показаны различия в образовании геометрической шероховатости обработанной поверхности фрезами с «гладкой» и с волнистой режущей кромкой, а также со стружкоделительными канавками. Проведена экспериментальная проверка модели. Показано, что при обработке фрезами с криволинейной режущей кромкой образуется ячеистый рельеф поверхности и появляется геометрическая шероховатость не только по направлению подачи, но и вдоль оси фрезы. Представлены формулы для расчета высоты неровностей после обработки фрезами с «гладкой» и режущей кромкой и со стружкоделительными канавками

 

 

Влияние отношения u/C0 на нестационарные нагрузки и КПД осевой турбиной ступени

# 06, июнь 2015
DOI:
10.7463/0615.0786614

Нгуен К. К., профессор, д.т.н. Ласкин А. С.

 

В статье представлены результаты численного исследования уровней и характера нестационарных нагрузок на рабочую лопатку, КПД и дополнительных потерь кинетической энергии в модели одноступенчатой турбины при различных режимах, характеризуемых отношением u/C0. Результаты численного исследования были сопоставлены с экспериментальными данными, полученными при исследовании обращенной радиальной модели в СПбПУ. Показано, что уровень размахов нестационарных нагрузок и моментов при номинальном u/C0=0,55 составляет 50-60% от средних во времени усилий на рабочую лопатку. Размах безразмерных нагрузок на рабочей лопатке и крутящих моментов в диапазоне u/C0 от 0,4 до 0,75 возрастает от 20 до 90% от средних во времени нагрузок. Уровень потерь от нестационарности в области номинального КПД и практически для всего диапазона u/C0 составляется 3,2%

 

 

Сравнение методов замыкания при моделировании течения в малоразмерном центробежном компрессоре
# 06, июнь 2015
DOI:
10.7463/0615.0778604

Новицкий Б. Б.

 

В работе представлены результаты моделирования вязкого трёхмерного течения в ступени малоразмерного центробежного компрессора с помощью методики вычислительной газовой динамики основанной на решении осреднённых по Рейнольдсу уравнений Навье -Стокса. Приведены характерные особенности построения сеточных моделей для различных двухпараметрических моделей турбулентности. Представлен алгоритм задания граничных условий с учётом наличия зазора в проточной части компрессора между лопатками рабочего колеса и корпусом. Выполнено сопоставление характеров течения в проточной части компрессора на различных моделях турбулентности на входной кромке рабочего колеса и при выходе из лопаточного диффузора. Наиболее качественную картину описания физических процессов удалось получить на модели турбулентности Shear Stress Transport.

 

 

Алгоритмы численного анализа неклассических математических моделей термомеханики
# 06, июнь 2015
DOI:
10.7463/0615.0778964

Попов А. Ю.

 

Определенный круг задач физики и механики сплошной среды не допускает использования классических методов решения. К таким задачам относится теоретическое прогнозирование характеристик современных конструкционных и функциональных материалов. По причине микро- или наноструктуры таких материалов для получения адекватных оценок их свойств необходимо применять методы молекулярной динамики или неклассические подходы. К последним относится метод непрерывной аппроксимации.

 

Эффективная теплопроводность композита с шаровыми включениями
# 06, июнь 2015
DOI:
10.7463/0615.0778049

профессор Пугачёв О. В., Хан З. Т.

 

Разработанный метод позволяет находить эффективные коэффициенты теплопроводности для композитов с включениями произвольного размера и формы; он применим также в случае включений из нескольких материалов. Получающиеся результаты достоверны, и их точность ограничивается лишь вычислительной мощностью компьютера

 

Аналитическое решение краевых задач теории оболочек
# 06, июнь 2015
DOI:
10.7463/0615.0783375

Виноградов Ю. И.

 

Методом Фурье разделения переменных класс задач механики деформирования оболочек приводится к решению обыкновенных дифференциальных уравнений. Для дифференциальных уравнений с переменными и непрерывными коэффициентами используется их кусочно - постоянная аппроксимация. На этой основе получено аналитическое решение обыкновенных дифференциальных уравнений в виде формул в матричной форме адаптированной к ЭВМ. Решение получается в виде матрицы значений функций Коши - Крылова, замечательное свойство которых удовлетворять произвольным начальным условиям позволяет построить эффективный аналитический метод решения краевых задач механики деформирования оболочек и тонкостенных конструкций

 

Защита космического аппарата от воздействия фрагментов мелкого космического мусора
# 06, июнь 2015
DOI:
10.7463/0615.0778339

Зеленцов В. В.

 

Количество космического мусора (особенно мелкого не наблюдаемого) непрерывно растет, а, следовательно, растет и вероятность встречи космического аппарата с частицами мелкого КМ. В данной работе приведены материалы, используемые при конструировании защитных экранов, и описано их поведение при соударении с высокоскоростной частицей. Рассмотрены конструктивные схемы защитных экранов, предназначенных для защиты космического аппарата от воздействия КМ. На основании анализа рассмотренных материалов и конструкций предлагается вариантконструктивногоисполнения защитного экрана.

 

Биметаллические блиски турбин с бандажированными лопатками для газотурбинных двигателей
# 06, июнь 2015
DOI:
10.7463/0615.0771150

Магеррамова Л. А., Васильев Б. Е.

 

С целью повышения газодинамических и прочностных характеристик рабочих колес турбин газотурбинных двигателей и уменьшения их массы спроектированы турбинные биметаллические блиски с бандажированными лопатками. Разработана технология их изготовления с помощью соединения лопаток с дисковой частью методами горячего изостатического прессования. Сравнительный анализ статической прочности рабочих колес с замковым соединением лопаток с диском и биметаллических блисков показал преимущество последних, как по массе, так и по прочностным характеристикам. Результаты представлены как для рабочих колес турбин высокого давления и низкого давления.

 

Вопросы разработки инерциальных пешеходных навигационных систем на основе МЭМС-датчиков
# 06, июнь 2015
DOI:
10.7463/0615.0786740

Маринушкин П. С., Бахтина В. А., Подшивалов И. А., Стукач О. В.

 

Рассматриваются вопросы построения инерциальных пешеходных навигационных систем на основе МЭМС-датчиков. Анализируются особенности их состава и конфигурации и показываются преимущества тех или иных технических решений. С целью повышения точности определения местоположения пользователя предлагается архитектура навигационной системы, её аппаратный состав и адаптивный алгоритм совместной обработки разнотипной информации (инерциальной и магнитометрической) на основе расширенного фильтра Калмана. Приводятся результаты практических испытаний функционального прототипа разработанной пешеходной навигационной системы, свидетельствующие об улучшении качества процесса оценивания навигационных параметров по сравнению с системами, использующими только инерциальные датчики

 

 

Базовая апланатическая сферическая линза с осевым линейным распределением показателя преломления
# 06, июнь 2015
DOI:
10.7463/0615.0786416

Ровенская Т. С.

 

Исследованы конструкции сферических апланатических линз с осевым линейным распределением показателя преломления и апланатических асферических однородных линз. Моделирование выполнено для линз при фокусном расстоянии 100мм, относительном отверстии 1:2 и угловом поле 30° в диапазоне изменения показателя преломления от 1,5 до 1,9. Анализ проводился в отношении формы, монохроматических сумм Зейделя и реальных аберраций с выделением аберраций высших порядков, а также значений глубины градиентного слоя и максимального изменения показателя преломления. Результаты характеризуют семейство базовых апланатических линз, которые могут использоваться как самостоятельные функциональные узлы (одноэлементные коллиматоры) или входить в состав апертурного компонента многокомпонентной оптической системы в качестве его базовой линзы (объективы - монохроматоры, телеобъективы, конденсоры)

 

Моделирование выходного сигнала механолюминесцентного датчика динамического давления
# 06, июнь 2015
DOI:
10.7463/0615.0783299

Макарова Н. Ю.

 

Рассматривается механолюминесцентный датчик динамического давления для информационно-измерительных систем с волоконно-оптическими линиями связи. Датчик преобразует механическую энергию воздействия в оптическое излучение. Проведен анализ применения механолюминесцентного датчика в системах контактного очувствления роботов, работающих в условиях сильных помех и высокой взрывоопасности. Представлены результаты моделирования процесса преобразования и показана зависимость светового отклика сенсора от параметров входных импульсов давления. Выявлен диапазон этих параметров, обеспечивающих наиболее интенсивный световой отклик сенсора

 

 

Экспериментальное исследование устойчивости формы спектров лазерно-индуцированной флуоресценции растений к виду грунта
# 06, июнь 2015
DOI:
10.7463/0615.0782024

Федотов Ю. В., Булло О. А., Белов М. Л., Городничев В. А.

 

Статья посвящена разработке лазерного флуоресцентного метода контроля состояния растений. Приведены результаты экспериментальных исследований спектров лазерно индуцированной флуоресценции кресс-салата при длине волны возбуждения флуоресценции 532 нм для разных типов грунта, в который высажено растение. Показано, что величина отношения интенсивности лазерно-индуцированной флуоресценции на длине волны 685 нм к интенсивности флуоресценции на длине волны 740 нм характеризуется устойчивостью к виду грунта, в который высажено растение. Различие величины этого отношения для разных типов грунта имеет тот же порядок, что и разброс величины этого отношения для разных образцов растения приодномтипе грунта.

 

Выбор оптимальных частотных диапазонов сигнала электроэнцефалограммы в интерфейсе мозг-компьютер
# 06, июнь 2015
DOI:
10.7463/0615.0778091

Сотников П. И.

 

В работе предлагается новый метод обработки сигнала электроэнцефалограммы (ЭЭГ) в интерфейсах мозг-компьютер (ИМК), основанных на анализе сенсомоторных ритмов. Идея метода заключается в автоматическом выборе наиболее информативных частотных диапазо нов сигнала ЭЭГ. Данный подход позволяет повысить точность классификации в ИМК бла годаря учету индивидуальных особенностей пользователей интерфейса. Задача поиска ча стотных диапазонов рассматривается, как задача однокритериальной оптимизации, в которой в качестве варьируемых параметров выступают границы частотных диапазонов, а в качестве целевой функции -оценка достижимой точности классификации. Решение поставленной задачи предлагается искать с помощью генетического алгоритма. На тестовых данных, предоставленных для проведения соревнования « BCI Competition IV», выполняется сравнение эффективности предлагаемого метода с рядом других методов

 

 

Составные двоичные последовательности с большим ансамблем и нулевой зоной корреляции
# 06, июнь 2015
DOI: 10.7463/0615.0778119

Юдачев С. С.

 

Рассмотрен метод построения составных двоичных последовательностей на основе двух компонент -кода Баркера и последовательностей Кердока, использующий преимущества обеих составляющих компонент -наличие нулевой зоны корреляции, большие ансамбли и хорошие корреляционные свойства. С помощью предложенных алгоритма и его программной реализации на языке С#, получены ансамбли последовательностей различных длин и подробно исследованы их корреляционные свойства. На основе проведенных расчетов можно сделать вывод о возможности применения предлагаемого класса составных последовательностей для перспективных широкополосных систем с кодовым разделением каналов

 

Снижение неравномерности объемов хранения данных при разделении конечно-элементных моделей на суперэлементы
# 06, июнь 2015
DOI:
10.7463/0615.0783154

Берчун Ю. В., Бирюкова М. М., Киселёв И. А., Соколов С. С., Шевченко А. С.

 

Настоящая работа посвящена рассмотрению двух методов автоматического разделения конечно-элементной модели на суперэлементы. Первый метод представляет собой алгоритм разделения сетки на односвязные подобласти по характерному заданному числу узлов в суперэлементе. Второй метод основывается на формировании суперэлементов с заданным характерным объемом хранения матрицы коэффициентов системы уравнений равновесия внутренних узлов, исключаемых в ходе суперэлементного преобразования. На тестовых примерах представлено сравнение результатов работы указанных методов с точки зрения неравномерности генерируемого суперэлементного разбиения по числу узлов и объему хранения матрицы коэффициентов системы уравнений равновесия внутренних узлов

 

Методы выбора весовых коэффициентов локальных критериев
# 06, июнь 2015
DOI:
10.7463/0615.0780334

Постников В. М., Спиридонов С. Б.

 

Рассмотрены методы индивидуального подхода к расчету весовых коэффициентов локальных критериев, входящих в состав интегральных критериев, используемых для сравнительной оценки альтернативных вариантов, их ранжирования, и выбора наилучшего варианта. Исследованы подходы к расчету весовых коэффициентов локальных критериев, включающие методы парного сравнения критериев, с учетом относительной важности и уровня предпочтения этих критериев, методы пропорциональной взаимосвязи критериев, использующие арифметическую и геометрическую прогрессии, а также формальные методы. На основе анализа рассмотренных методов разработаны и предложены к использованию методы настраиваемой оценки предпочтения критериев для расчета весовых коэффициентов критериев, позволяющие устранить недостатки существующих методов и имеющие практическую направленность

 

Систематизация точных методов дискретной оптимизации
# 06, июнь 2015
DOI:
10.7463/0615.0778982

Овчинников В. А.

 

На основе анализа учебно-методической литературы и научных публикаций, в которых описываются и используются точные методы комбинаторной оптимизации, выполнена систематизация указанных методов. Описаны особенности и сущность классических методов, таких как жадный выбор, поиск в ширину и в глубину с возвращением, ветвей и границ, Дейкcтры, Форда -Фалкерсона и динамического программирования, даны характеристики трудоемкости их реализации. Сформулированы признаки задач, позволяющие применить для их решения соответствующий метод. Приведена таблица практических задач, в которой указаны методы их решения и вычислительная сложность алгоритмов

 

 

Формальная модель анализа ошибок конфигурирования межсетевых экранов
# 06, июнь 2015
DOI:
10.7463/0615.0778576

Мьо Т. Т.

 

Сетевой экран или брандмауэр - широко известное средство защиты сетей. Для того, чтобы обеспечить требуемую защиту, брандмауэр должен быть соответствующим образом настроен, или как говорят, конфигурирован. К сожалению, конфигурирование может быть сопряжено с ошибками, которые делают даже опытные администраторы, что приводит к снижению уровня защиты сети и проникновению в сеть нежелательных пакетов. Сеть может подвергаться различным угрозам и атакам. Один из механизмов, которые применяются для обеспечения безопасности сети - межсетевой экран. Межсетевой экран - это элемент сети, который контролирует прохождение пакетов через границы защищаемой сети, основываясь на политике безопасности. Политика безопасности представляет собой список правил. Пакетные фильтры работают в режиме без инспекции состояния: они исследуют пакеты как независимые объекты. Правила имеют вид: (условие, действие). Межсетевой экран анализирует входящий трафик, основываясь на IP-адресе отправителя и получателя, номере порта отправителя и получателя и используемом протоколе. Когда пакет удовлетворяет условиям правила, то выполняется указанное в правиле действие. Оно может быть: allow, deny.

 

 

Использование метода  конечных элементов с частицами для решения задач гидродинамики
# 06, июнь 2015
DOI:
10.7463/0615.0779350

Давыдова Е. В., Корчагова В. Н., Марчевский И. К.

 

Целью работы является программная реализация метода конечных элементов с частицами (Particle Finite Element Method, PFEM) и его тестирование на плоской модельной задаче о расчете течения вязкой несжимаемой жидкости в квадратной каверне. Использована лагранжева постановка задачи, т. е. узлы конечно элементной сетки движутся вместе со средой как ее частицы. Из-за смещения узлов в процессе решения ячейки сетки деформируются, поэтому необходимо перестраивать сетку для сохранения устойчивости метода конечных элементов. Описан алгоритм построения сетки, удовлетворяющей критерию Делоне - метод возможных треугольников. Алгоритм основан на известном методе Форчуна построения диаграммы Вороного по заданному набору точек плоскости. Приведена графическая демонстрация метода возможных треугольников. Обоснован переход к использованию обобщения триангуляции Делоне - построению сетки с многоугольными ячейками в случае расположения нескольких узлов на близких окружностях.

 

Разработка системы эффективного анализа сагиттального позвоночно-тазового баланса
# 06, июнь 2015
DOI:
10.7463/0615.0783321

Жук Д. М., Никулина А. А.

 

Позвоночно-тазовый сагиттальный баланс - это нейтральное вертикальное выравнивание позвоночника в сагиттальной плоскости, обеспечивающее снижение стрессовых нагрузок на мышечно-связочные структуры. Достижение сагиттального баланса является основой успешного хирургического лечения и минимизации развития осложнений. На сегодняшний день, не существует стандартизированной методики количественной оценки сагиттального позвоночно-тазового баланса, позволяющей проводить его эффективный анализ и планировать оперативное вмешательство с учетом сохранения нормальной биомеханики пояснично крестцового отдела позвоночника. Цель настоящего исследования - разработка диагностической системы для индивидуальной коррекции позвоночно -тазового сагиттального баланса по авторской методике на основе данных методов медицинской визуализации с функцией автоматического расчета и оптимизированного подбора значений параметров на основании заданного ряда условий.

 

Определение предельного крутящего момента для стержня многосвязного поперечного сечения
# 06, июнь 2015
DOI:
10.7463/0615.0780952

Данилов В. Л., Абросимова Е. А.

 

Расчет несущей способности основан на модели идеальной пластичности материала. Хорошо исследована несущая способность стержней при кручении произвольного односвязного поперечного сечения. Многосвязные сечения исследованы в меньшей степени. Данная работа посвящена разработке метода расчета предельного состояния стержня многосвязного поперечного сечения при кручении. Во-первых, рассмотрена задача кручения цилиндрического стержня с нецентральным отверстием. Во-вторых, изучена задача кручения цилиндрического стержня с двумя отверстиями, в котором центры всех трех окружностей, включая внешний контур, не лежат на одной прямой. В итоге для стержня с одним отверстием были получены зависимости момента от отношения радиусов и от смещения отверстия, а также выведена формула для вычисления предельного крутящего момента. Для стержня с двумя отверстиями рассчитанмоментдвумя методами:аналитическим и при помощи 3 D – моделирования

 

Моделирование осесимметричных колебаний упругого бака с жидкостью с учетом сил поверхностного натяжения посредством механического аналога
# 06, июнь 2015
DOI:
10.7463/0615.0779724

Гончаров Д. А., Пожалостин А. А., Кокушкин В. В.

 

В работе мы исследуем малые осесимметричные колебания жидкости в упругом баке. Проводим также учет влияния сил поверхностного натяжения. Для этого мы переходим к механическому аналогу рассматриваемой механической системы. Переход к механическому аналогу мы осуществляем посредством энергетического метода: постулируя равенства кинетических и потенциальных энергия для исследуемой механической системы и для механической системы аналога. Вследствие этого перехода можем в дальнейшем исследовать колебания механического аналога. В качестве механического аналога будем рассматривать осциллятор на пружине. Массу осциллятора вычисляем как массу жидкости совершающей колебания. Жесткость пружины осциллятора вычисляем на основании тождества уравнения свободных малых колебаний осциллятора и уравнения свободных малых колебаний исследуемой системы: жидкости в упругом баке. На основании тождества уравнений можно сделать заключение о тождественности частот собственных колебаний для исходной механической системы и для системы механического аналога. Далее, учитываем действие сил поверхностного натяжения

 

 

Анализ остаточных напряжений в винтовых цилиндрических пружинах при высокой температуре
# 06, июнь 2015
DOI:
10.7463/0615.0778617

Сунь Х., Данилов В. Л.

С. 384-396

 

 

Исследование влияния плотности ионного тока на образование дефектов на поверхности ситалла при ионно-лучевой обработке
# 06, июнь 2015
DOI:
10.7463/0615.0786539

Поздняков В. Г., Рязанов В. А., Жуков А. В.

 

В статье излагаются основы теории ползучести материала винтовой цилиндрической пружины, выведены энергетическое уравнение касательных напряжений и сжимающих сил с помощью анализа трехмерных напряжений пружины при фиксированной степени сжатия. Исследованы скорость ползучести и закон изменения остаточных напряжений в поперечном сечении витка пружин с помощью компьютерного моделирования, расчеты проведены в среде A BAQUS.В работе исследуются процессы релаксации напряженного состояния. Создана конечно элементная модель для анализа ползучести и релаксации при высокой температуре. Проанализировано изменение остаточных напряжений во времени и изменение длины пружиныия

 

Влияние геометрии коллектора на распределение расхода теплоносителя в активной зоне модели реактора
# 06, июнь 2015
DOI:
10.7463/0615.0786377

Сатин А. А., Солонин В. И.

 

Исследуется влияние пористости входных решеток, устанавливаемых в полусферическом коллекторе подвода теплоносителя к тепловыделяющим элементам перед активной зоной газоохлаждаемого реактора, на структуру потока, расход в трактах охлаждения и гидравлическое сопротивление коллектора. Приводятся результаты экспериментов, выполненных на газодинамической модели трактов теплоносителя, содержащей 55 стержневых имитаторов твэлов. Выполнено численное моделирование течения в модели с использованием двухпараметрической k-. модели турбулентности и программного комплекса ANSYS CFX v14.0. Продемонстрировано соответствие экспериментальных и расчетных результатов. Показано, что использование входных решеток разной пористости позволяет выровнять статическое давление перед активной зоной, более равномерно распределять поток теплоносителя по сечению активной зоны, уменьшить величину пульсаций скорости, но приводит к росту потерь давления в коллекторе подвода теплоносителя

 

Моделирование теплоотдачи к газовому теплоносителю с пониженным значением числа Прандтля
# 06, июнь 2015
DOI:
10.7463/0615.0780763

Куликова Т. Н., Марков П. В., Солонин В. И.

 

Промоделирована теплоотдача к газовым теплоносителям со значением молекулярного числа Прандтля в диапазоне от 0,239 до 0,322 при граничном условии второго рода в диапазоне чисел Рейнольдса потока в круглой трубе от 10000 до 50000 и гидродинамически стабилизированном течении. Исследована применимость пяти моделей для турбулентного числа Прандтля. Наилучшее соответствие результатам, прогнозируемым зависимостями Кейса В.М. и Петухова Б.С., дает V2F low-Reynolds number k-. модель турбулентности при использовании аппроксимации для турбулентного числа Прандтля по Кейсу -Кроуфорду-Уэйганду. Совокупность результатов моделирования обобщена аппроксимирующей зависимостью

 

 

Термодинамическое и термографическое исследование процесса взаимодействия лисаковского гравитационно-магнитного концентрата с углеводородами
# 06, июнь 2015
DOI:
10.7463/0615.0780813

Мухтар А. А., Кочегина Е. В., Халикова З. С., Абсат З. Б., Каримова А. Б., Рахимжанова Н. Ж., Мукышева Г. К.

 

Актуальность работы заключается в переработке труднообогатимых бурожелезняковых руд. Большие объемы забалансовых руд являются дополнительным источником производственного сырья, однако не решена проблема их переработки эффективными комплексными методами. В данной работе показана возможность использования жидких углеводородов в качестве восстановителей в процессе термохимической подготовки бурожелезняковых концентратов Лисаковского месторождения к металлургическому переделу, изучены особенности и основные закономерности процесса обжига лисаковского гравитационно-магнитного концентрата в присутствии жидких углеводородов

 

Перекодирование информации как компонент когнитивной образовательной технологии в преподавании дисциплины "Инженерная графика"
# 06, июнь 2015

Лунина И. Н., Покровская М. В.

 

Данная работа посвящена вопросам перекодирования информации, поддерживающей изучение курса инженерной графики, с целью преодоления когнитивных дефицитов студентов. Приведены примеры взаимного перекодирования текстов, представленных в вербальном, графическом и символьном видах. Показано их комплексное применение на базе информационно-коммуникационных технологий, что способствует повышению содержательной и информационной доступности курса "Инженерная графика", содействует формированию необходимых профессиональных компетенций студентов в соответствии с требованиями Федеральных образовательных стандартов

 

Методические аспекты выполнения коллективных научных проектов в международной среде
# 06, июнь 2015

Майорова В. И., Игрицкий В. А.

 

В статье рассматриваются методические аспекты выполнения коллективных научных проектов студентами российских и зарубежных технических университетов. Рассмотрен проектно ориентированный подход к дополнительному обучению как один из возможных путей совершенствования системы подготовки высококвалифицированных специалистов. Методика выполнения коллективных научных проектов предусматривает создание образовательной среды с участием иностранных партнёров. Такой подход обеспечивает приобретение студентами междисциплинарных знаний, ключевых профессиональных компетенций в области использования экспертных методов и коммуникационных навыков при выполнении наукоемкихпроектов с международным участием

 

Экологические аспекты в работе со студентами в техническом университете
# 06, июнь 2015

Бушуева В. В., Бушуев Н. Н.

 

Обоснована актуальность подготовки будущих инженеров с экологической направленностью. Рассмотрены некоторые особенности учебного процесса для решения данной проблемы. Отмечено значение экологической направленности научного знания и междисциплинарного подхода. Показана необходимость формирования экологической ответственности у студентов. Отмечены трудности внедрения экологической безопасности в промышленное производство. Приведены методические рекомендации для анализа вредных воздействий технических систем на человека и окружающую среду. Рассмотрены вредные воздействия некоторых отраслей современного промышленного производства. Рекомендовано проанализировать влияние вредных воздействий технических систем в студенческой креативной группе с применением эвристических методов. В работе дан краткий обзор эвристических методов. Отмечено значение креативных групп в разработке экологически безопасных технологий. Аргументирована высокая эффективность работы студенческой креативной группы. Новизной данной работы является методика форм организации и работы студенческих креативных групп. Основой данной методики являются скорректированные и дополненные методы работы и организации зарубежных креативных групп

 

Контрольные вопросы и задания к главе университетского учебника по инженерным дисциплинам
# 06, июнь 2015
DOI:
10.7463/0615.0778039

Дорофеев А. А.

 

Рассмотрены дидактические функции главы университетского учебника по инженерным дисциплинам как инструмента деятельностных субъект-субъектных образовательных технологий со структурированным представлением учебных целей с конкретизацией по дидактическим единицам. Представленные проблемно-функциональный анализ вопросов и заданий к главе предусматривает самоопределение студентов и педагогическое сопровождение, а методика синтеза контрольно-диагностических материалов строится с обеспечением репрезентативнос ти и структурно-содержательной, прогностической и трех уровневой критериальной валидности, учитывающей творческую компоненту и возможность самоуправления образовательной деятельностью

 

 

 

 

# 05, май 2015

 

 

Поверхностные магнитостатические волны в плёнках кубических ферритов, ориентированных вдоль кристаллографических плоскостей симметрии
# 05, май 2015
DOI:
10.7463/0515.0771109

Шагаев В. В., Тун Тун Лин

 

Рассчитаны температурные коэффициенты частот из спектра повер хностной магнитоста тической волны в плёнка х с кристаллографическими ориентациями типа и . Выполнен анализ зависимости коэффициентов от ориентации намагничивающе го поля относите льно крис таллической решётки. Поставлена и решена за дача поиска условий, для которых существуют направления намагничивания с термостабильными частотами. Показано, что в плёнках железоиттриевого граната с ориентациями и такие условия могут быть реализованы в длинново лновой части спектра поверхнос тной волны. Получено экспериментальное подтверждение выводов развитой теории. Резуль та ты работы могут быть использованы для улучшенияхарактерис тик спин-волновых устройств

 

Идентификация гидродинамических характеристик золотникового распределителя
# 05, май 2015
DOI:
10.7463/0515.0773060

Попов Д. Н., Сосновский Н. Г., Княжанский А. А.

 

На примере гидропривода с механическим управлением рассмотрено влияние нестационарности течения жидкости в золотниковом распредели теле на частоту колебаний выходного звена. В статье приведено сравнение результатов экспериментальных данных и результатов, полученных в ходе математического моделирования. При проведении численных экспериментов указанная нестационарность в структурной схеме гидропривода учтена с помощью звена запаздывания. Величина запаздывания определяется из условия уменьшения частоты колебаний выходного звена в √2 раз. Полученные результаты имеют научную новизну, так как в них впервые показано влияние нестационарности течения жидкости на динамику гидропривода с дроссельным регулированием

 

Имитационная динамическая модель процесса шлифования сложнопрофильных деталей. Развитие методов моделирования
# 05, май 2015
DOI:
10.7463/0515.0766577

Воронов С. А., Киселёв И. А., Ма В., Ширшов А. А.

 

В работе представлен обзор литературных источников, посвященных моделированию процесса шлифования. Рассмотрены статистические, энергетические и имитационные подходы к расчету сил шлифования. Выявлены основные стадии взаимодействия абразивных зерен и обрабатываемой поверхности, приведено описание основных подходов к геометрическому моделированию образования новых поверхностей при шлифовании. Рассмотрены достоинства и недостатки применения прямого моделирования взаимодействия отдельных зерен и обрабатываемой поверхности методом конечных элементов и методом молекулярной динамики. Представлена структура комплексной имитационной модели процесса шлифования сложнопрофильных податливых деталей, учитывающей динамику процесса обработки. Предлагаемая модель пространственного шлифования включает в себя модель динамики заготовки, модель динамики фрезы, модель сил резания, основанную на численном алгоритме геометрического моделирования. Предлагаемый подход позволяет выполнять моделирование обработки деталей со сложной формой поверхности и оценить уровень вибраций, отклонение формы и качество поверхности, а также величины усилий шлифования при различных сочетаниях параметров технологического процесса.

 

Динамическая модель манипулятора платформенного типа с шестью степенями свободы
# 05, май 2015
DOI:
10.7463/0515.0771033

Лапиков А. Л., Пащенко В. Н., Середин П. В., Артемьев А. В.

 

В статье рассмотрены актуальные вопросы, связанные с построением динамических моделей манипуляторов платформенного типа с шестью степенями свободы. Существующие динамические модели платформенных механизмов, наиболее известным примером которых является платформа Гью-Стюарта, подробно описывают динамику подвижной платформы механизма, в то время как динамикой приводящих штанг зачастую пренебрегается. Кроме того, при выводе моделей для подобных механизмов остро стоит вопрос выбора обобщенных координат, поскольку зачастую связь между обобщенными координатами и положением выходного звена механизма представляется неявной зависимостью. Предложенная в работе модель,во-первых, описывается только явными зависимостями, что позволяет исключить необходимость численного дифференцирования при выводе соотношений и, во-вторых, учитывает динамику штанг механизма и ранее внесенные кинематические модификации

 

 

Синтез кинематической схемы древовидного исполнительного механизма робота-стегозавра с использованием фотографических изображений скелета его биологического прототипа
# 05, май 2015
DOI:
10.7463/0515.0766349

Ковальчук А. К., Каргинов Л. А., Ахметова Ф. Х., Устюжанин А. Ю., Секерин С. С., Верейкин А. А.

 

Показана актуальность исследований, направленных на разработку методов синтеза сложных пространственных древовидных кинематических структур. Представлены результаты синтеза кинематической схемы древовидного исполнительного механизма робота-стегозавра. Синтез проведён в соответствии с предложенным алгоритмом восстановления кинематической схемы биологического прототипа по фотографическим изображениям его скелета. Показаны основные положения используемого алгоритма. В предположении, что звенья скелета стегозавра являются абсолютно жёсткими и соединены между собой кинематическими парами 5-го класса, построена кинематическая схема исполнительного механизма робота-стегозавра. Полученная кинематическая схема не идентична таковой для биологического прототипа, однако рассмотренный подход позволяет получить варианты кинематической схемы с требуемым приближением к биологическому прототипу, предоставляя разработчику право выбора наиболее приемлемого

 

Лабораторные исследования технологической прочности теплоустойчивых сталей типа 15Х1Н1Ф на основе испытания малогабаритных проб с искусственным стоком тепла
# 05, май 2015
DOI:
10.7463/0515.0768625

Дрижов В. С.

 

На современном этапе развития машиностроительного производства проблема повышения качества и надежности эксплуатации сварных конструкций неразрывно связана с повышением технологической прочности металлов при сварке. В этом плане одной из важных задач при изготовлении изделий из теплоустойчивых сталей является повышение сопротивляемости металла сварного соединения разрушению при повторном нагреве. В результате проведенного анализа установлено, что на малогабаритных пробах с искусственным стоком тепла можно воспроизводить характер разрушения, возникающий в толстостенных сварных конструкциях при повторном нагреве. Данное обстоятельство позволяет проводить исследования условий образования дефектов данного вида при незначительных затратах как на материал, так и на оборудование.

 

Экспериментальное исследование теплового состояния днища поршня ДВС с теплозащитным слоем, сформированным методом микродугового оксидирования
# 05, май 2015
DOI:
10.7463/0515.0774148

Дударева Н. Ю., Кальщиков Р. В., Домбровский О. П., Бутусов И. А.

 

В данной статье приведены результаты экспериментального исследования эффективности снижения теплонапряжённости поршней двигателей внутреннего сгорания путем формирования теплозащитного покрытия на днище методом микродугового оксидирования (МДО). Испытания проводились на специально спроектированном и изготовленном безмоторном стенде, который позволяет создавать условия максимально приближенные к работе поршня реального двигателя. Исследовалось тепловое состояние штатного поршня двухтактного двигателя без тепловой защиты и поршня с теплозащитным слоем, сформированным на днище методом МДО. Результаты исследований показывают, что теплозащитный МДО-слой толщиной 100 мкм позволяет снизить теплонапряжённость поршня в среднем на 8,5 %

 

Квазистационарное температурное поле двухслойного полупространства с подвижной границей
# 05, май 2015
DOI:
10.7463/0515.0775760

Власов П. А., Волков И. К.

 

В связи с интенсивным внедрением в инженерную практику методов математического моделирования, наряду с вычислительными методами все большую значимость приобретают аналитические методы решения задач теории теплопроводности. Несмотря на естественную ограниченность области применимости аналитических методов, наблюдаемая тенденция обусловлена многими причинами. В частности, решения соответствующих задач, полученные в аналитически замкнутом виде, позволяют тестировать новые высокопроизводительные алгоритмы, проводить параметрический анализ температурного поля изучаемой системы и исследовать специфические особенности процесса ее формирования, формулировать и решать задачи оптимизации, а также изучать возможности упрощения используемой математической модели с сохранением ее адекватности изучаемому процессу. Основная цель проведенных исследований -- представление в аналитически замкнутом виде решения задачи нахождения квазистационарного температурного поля системы, имитируемой изотропным полупространством, внешняя граница которого, обладающая изотропным покрытием постоянной толщины и находящаяся под воздействием стационарного теплового потока гауссовского типа, перемещается с постоянной скоростью параллельно самой себе

 

 

Адаптация нейросетевой системы распознавания вертолета по его акустическому излучению к скорости полета
# 05, май 2015
DOI:
10.7463/0515.0776347

профессор, д.т.н. Хохлов В. К., Гулин Ю. Ю., Муратов И. В.

 

В статье рассмотрен вопрос адаптации нейросетевого тракта распознавания вертолета от аэродинамических и наземных объектов по его акустическому излучению к скорости полета вертолета. Используются нецентрированные информативные признаки-отсчеты оценок спектров сигналов, соответствующие локальным экстремумам энергетического спектра реализаций входных сигналов. Обоснован принцип адаптации нейросети и структура блока адаптации. Для формирования дискриминационной характеристики дискриминатора используются авторегрессионные статистические характеристики квадратурных составляющих реализаций акустических сигнала, полученные при помощи дискретного преобразователя Гильберта

 

 

Цифровой автогенератор виброподставки лазерного гироскопа
# 05, май 2015
DOI:
10.7463/0515.0766380

Енин В. Н., Санеев В. И.

 

Предлагается схема построения цифрового автогенератора виброподставки (ВП) и исследуется способ управления параметрами ВП (параметрами крутильных колебаний чувствительного элемента ЛГ) с помощью широтно-импульсной модуляции сигнала управления датчиком момента (ДМ) автогенератора. Описываются основные особенности функциональной схемы построения автогенератора и способа управления ДМ, исследуются динамические режимы работы автогенератора с помощью вычислительного эксперимента. Изучены характер и параметры автоколебаний для обеспечения режима частотной подставки комбинированного типа с ошумлением. Влияние на параметры автоколебаний маневров объекта и вибраций основания ЛГ на «опасных» частотах

 

Теоретическое изучение применения амплитудной модуляции при радиочастотной электрокоагуляции
# 05, май 2015
DOI:
10.7463/0515.0766262

Карпухин В. А., Замятина В. А.

 

В статье представлены результаты исследования влияния параметров амплитудно-импульсной модуляции (АИМ) выходного воздействия на термоэлектрические характеристики биологических тканей для заданной геометрии рабочей части инструмента при радиочастотной монополярной электрокоагуляции. В результате проведенных исследований предложена методика расчета параметров АИМ воздействующего сигнала с фиксированной несущей частотой для игольчатого электрода заданной геометрии и глубины погружения рабочей части инструмента в биологические ткани. Для данной геометрии электрода определены параметры АИМ - сигнала, обеспечивающие диапазон нагрева биологических тканей вблизи рабочей части инструмента 60…80 С.

 

Сверхширокополосные печатные щелевые излучатели с управляемыми частотными характеристиками
# 05, май 2015
DOI:
10.7463/0515.0766224

Чернышев С. Л., Виленский А. Р.

 

В работе исследована возможность создания сверхширокополосных (СШП) антенн с управляемыми частотными характеристиками согласования на основе. печатной щелевой антенна Вивальди. В области нерегулярной щелевой линии введены печатные коммутируемые резонаторы с регулируемым емкостным сопротивлением (модель варактора), которые позволяют производить подстройку частотных характеристик для каждого состояния коммутации резонаторов, обеспечивая полосно-пропускающие и полосно-заградительные свойства антенны

 

Теплопроводность композита с нетеплопроводными шаровыми включениями
# 05, май 2015
DOI:
10.7463/0515.0776224

профессор Пугачёв О. В., Хан З. Т.

 

Рассматривается задача оценки эффективного коэффициента теплопроводности материала с шаровыми включениями нулевой теплопроводности, расположенными либо в узлах кубической решетки, либо хаотически. Решение уравнения теплопроводности может быть получено с использованием винеровского процесса. В данной математической модели процесс теплопроводности представляется как случайное блуждание "частиц тепловой энергии", хотя сами эти "частицы" не имеют физического смысла: они рассматриваются как специальные формальные объекты, используемые при моделировании процесса распространения тепла, они представляют собой выборку из распределения, плотность которого в каждый момент времени пропорциональна плотности тепловой энергии.

 

 

Алгоритмы стабилизации для автоматического управления траекторным движением квадрокоптера
# 05, май 2015
DOI:
10.7463/0515.0771076

Гэн К., Чулин Н. А.

 

В данной работе предлагается алгоритм стабилизации полета квадрокоптераи исследуется возможность использования этого алгоритма для траекторного управления. Построена математическая модель квадрокоптера, проверена правильность модели сравнительным моделированием в программных системах Matlab Simulink и Универсальный Механизм. Представлена разработка контроллера, который позволяет стабилизировать высоту, угловое положение и управлять траекторией полета квадрокоптера. Результаты моделирования показывают удовлетворительную стабильность полета квадрокоптера и отслеживания заданных траекторий, что подтверждает правильность и обоснованность алгоритма управления.

 

 

Алгоритм линеаризации избыточных механических структур
# 05, май 2015
DOI:
10.7463/0515.0770391

Божко А. Н., Криволапова А. С.

 

В работе обсуждается проблема синтеза неизбыточных механических структур, обладающих свойством максимальной расчленяемости. Изделия с такой организацией можно разбить на наибольшее число независимо собира-емых фрагментов - сборочных единиц. Это упрощает технологическую под-готовку изделий и процедуры разборки при полном или селективном ремонте в процессе эксплуатации. Показано, что механическая структура таких изде-лий последовательностью нормальных стягиваний сводится к цепи макси-мальной длины. Предлагается алгоритм удаления избыточности, который по-рождает механические структуры с максимальной расчленяемостью. Алго-ритм базируется на трех эвристических правилах, которые рекомендуют уда-лять ребра, нарушающие цепную структуру гиперграфа. Приводится обосно-вание эвристик и рассматривается контрольный пример

 

 

Двусистемная символьная вычислительная модель усвоения искусственной грамматики
# 05, май 2015
DOI:
10.7463/0515.0766407

Иванчей И. И., Андриянова Н. В.

 

Работа посвящена моделированию когнитивных процессов человека. Представлена вычислительная модель усвоения искусственной грамматики - задачи, позволяющей изучать процесс усвоения человеком статистических закономерностей в окружающей среде. В литературе описано большое количество экспериментов, демонстрирующих, что в обработке информации человеком участвует несколько когнитивных систем. Представленная модель описывает возможные механизмы работы этих систем и принципы их взаимодействия в разных условиях выполнения задачи. Результаты моделирования сравниваются с результатами экспериментов с людьми, представленными в литературе и полученными авторами работы. Модель достаточно хорошо согласуется с данными экспериментов. Описаны успешные и неуспешные аспекты работы модели, обсуждаются их причины. В отличие от большинства современных двусистемных моделей, представленная модель с теоретической точки зрения является символьной, т.е. не содержит нейросетевых компонентов. Описываются достоинства двусистемных когнитивных моделей, а также обсуждаются символьные и коннекционистские (нейросетевые) подходы к моделированию когнитивных процессов. Результаты работы могут быть применены для построения и проверки теоретических моделей в психологии, а также для разработки когнитивных архитектур, основанных на принципах обработки информации человеком

 

 

Метод вариаций решения терминальных задач для двумерных систем канонического вида при наличии ограничений
# 05, май 2015
DOI:
10.7463/0515.0766238

Касаткина Т. С., Крищенко А. П.

 

Рассматривается задача терминального управления с фиксированным временем для аффинных систем второго порядка при наличии ограничений на состояния. Предложено решение этой задачи для систем со скалярным управлением регулярного канонического вида

 

Расчётное исследование влияния анизотропии характеристик материала на прочность монокристаллических лопаток турбин с помощью разработанной модели ползучести
# 05, май 2015
DOI:
10.7463/0515.0771066

Васильев Б. Е.

 

В статье описывается способ учёта анизотропии характеристик сопротивления ползучести и длительной статической прочности при проведении прочностных расчётов монокристаллических лопаток турбин. Данный способ базируется на определении и использовании эквивалентного направления напряженного состояния и был программно реализован в виде подпрограммы для ANSYS. Проведенные сравнительные расчёты с использованием разработанной модели ползучести с учётом и без учёта анизотропии характеристик сопротивления ползучести и длительной статической прочности показали существенное влияние анизотропии свойств материала лопаток на ее прочностные характеристики

 

Контроль формы поверхности вторичного зеркала радиотелескопа «Миллиметрон»
# 05, май 2015
DOI:
10.7463/0515.0770424

Капустин А. В., Лазарева Н. Л., Пуряев Д. Т.

 

Предложен новый метод контроля формы поверхности вторичного зеркала из проекта радиотелескопа «Миллиметрон», которое представляет собой выпуклый гиперболоид с экстремальным сочетанием значений конструктивных параметров. Контроль формы поверхности зеркала предлагается выполнять по частям, используя в качестве вспомогательного элемента вогнутое сферическое зеркало, диаметр которого лишь в 1,4 раза превышает диаметр контролируемого гиперболоида. Центральную зону гиперболоида предложено контролировать с помощью вогнутого сферического зеркала и компенсатора его аберраций. Периферийную зону предложено контролировать используя то же самое сферическое зеркало, последовательно «накладывая» его на различные участки периферийной зоны гиперболоида

 

 

Рассеяние света цилиндрической капсулой с произвольными торцами в приближении Рэлея-Ганса-Дебая
# 05, май 2015
DOI:
10.7463/0515.0768602

Шаповалов К. А.

 

Рассмотрены оптически “мягкие” (имеющие показатель преломления близкий к окружающей среде) однородные цилиндрические капсулы, составленные из трех частей: центральной цилиндрической и двух симметричных скругленных торцевых. Получены формулы для амплитуды светорассеяния цилиндрической капсулы с произвольными торцами в приближении Рэлея-Ганса-Дебая (РГД). Проведено численное сравнение индикатрис светорассеяния для капсул, имеющих конические, сфероидальные и параболические торцы в приближении РГД. Также проведено численное сравнение индикатрис светорассеяния для капсулы, имеющей конические торцы, в приближении РГД с результатами расчета методом Парселла-Пеннипакера (или Дискретных диполей). Получено хорошее согласие в области применения приближения РГД.

 

 

Генерация фемтосекундных импульсов в полностью волоконном кольцевом эрбиевом лазере с синхронизацией мод на основе эффекта Керра для терагерцовой импульсной спектроскопии
# 05, май 2015
DOI:
10.7463/0515.0768657

Воропаев В. С., Дворецкий Д. А., Сазонкин С. Г., Роднова Ж. Н., Леонов С. О., Лазарев В. А., Пнёв А. Б., Карасик В. Е., Денисов Л. К.

 

В работе исследованы режимы синхронизации мод на основе эффекта нелинейной эволюции поляризации в полностью волоконном кольцевом резонаторе лазера с внутрирезонаторной дисперсией групповых скоростей в диапазоне от -1,232 пс2 до +0,008 пс2 и длиной резонатора от 7,27 м до 69,5 м. В резонаторе наблюдались два различных режима генерации - классического солитонного и растянутого импульса. Наилучшей стабильностью и выходными характеристиками обладал режим генерации растянутого импульса с формой спектра вида sech2 и длительностью 490 фс с частотой повторения равной ~ 2,9 МГц и средней выходной мощностью ~ 17 мВт. Полученный режим генерации ультракоротких импульсов обладает характеристиками пригодными для успешного использования в ТГц-импульсной спектроскопии

 

Геометрические преобразования в инженерной геометрии
# 05, май 2015
DOI:
10.7463/0515.0770568

Боровиков И. Ф., Иванов Г. С.

 

Настоящая публикация посвящена анализу и обоснованию вопросов преподавания одного из важнейших разделов курса «Начертательная геометрия» «Геометрические преобразования». На основе критического анализа выдвигаются предложения по совершенствованию методики изложения этого раздела на занятиях и в учебной литературе, а также расширению области применения геометрических преобразований для решения позиционных и метрических задач, моделирования поверхностей, а также конструирования сложных технических форм, отвечающих ряду наперед заданных условий. Реализация этих предложений внесет вклад в реальную трансформацию традиционного курса начертательной геометрии в инженерную геометрию, соответствующую современным тенденциям и мировому опыту подготовки инженерных кадров, в улучшение качества подготовки специалистов

 

Экспериментальное исследование теплогидравлических характеристик поверхностей с коридорным расположением лунок
# 05, май 2015
DOI:
10.7463/0515.0776160

Бурцев С. А., Виноградов Ю. А., Киселёв Н. А., Стронгин М. М.

 

Экспериментально исследована интенсификация теплообмена и трения при обтекании воздухом поверхностей, покрытых регулярным (вихреобразующим) рельефом в виде неглубоких полусферических лунок. Для 12 вариантов коридорной компоновки интенсификаторов теплообмена (лунок) выполнен анализ влияния продольного и поперечного шага лунок на интенсификацию теплообмена и трения в широком диапазоне чисел Рейнольдса. Для повышения точности одновременно проводились исследования для вихреобразующего рельефа и эталонной (гладкой) поверхности. В широком диапазоне чисел Рейнольдса получены поля распределения теплогидравлических характеристик (коэффициентов теплоотдачи и сопротивления). Проведена визуализация обтекания регулярного рельефа и получена картина течения. Выполнен анализ влияния геометрических характеристик вихреобразующих поверхностей и числа Рейнольдса на интенсификацию теплообмена и трения

 

Методы управления машиностроительными предприятиями на основе межфакторных производственно-экономических отношений
# 05, май 2015
DOI:
10.7463/0515.0768581

Найдис О. А.

Проведен анализ современного состояния машиностроительных предприятий Российской Федерации. Дан обзор и проведен анализ существующих методов организационно- экономического управления, основанных на скалярных показателях, на функциональных зависимостях и таблицах данных. Исследованы теоретические вопросы организационно- экономического управления деятельностью машиностроительных предприятий с использованием значительного числа производственно-экономических факторов и их взаимозависимостей. Межфакторным производственно-экономическим отношениям дается определение, исследуется их организационно-экономическое содержание и выясняется, что отношения имеют структуру бинарных математических отношений между элементами множеств. Описаны принципы информационного обеспечения организационно- экономического управления путем привязки межфакторных производственно-экономических отношений к организационным структурам предприятия. Предложен способ интерактивного представления межфакторных производственно-экономических отношений на базе многомерных баз данных (OLAP-технологий)

 

 

Методика проектирования и компетентностно-целевой анализ контрольно-диагностических материалов для вступительных испытаний в магистратуру
# 05, май 2015
DOI:
10.7463/0515.0773999

Дорофеев А. А., Ирьянов Н. Я.

 

Описаны методика и технология проектирования и представлены примеры контрольно-диагностических материалов для письменных вступительных испытаний в магистратуру, разработанные на основе компетентностного целеполагания образовательного процесса в бакалавриатуре, специалитете и магистратуре. Цель характеризуется категорией усвоенного знания, от фактического до метазнаний, и необходимым уровнем деятельности, в которой реализуются полученные знания, умения и навыки - от репродуктивной до творческой, и проявляются необходимые и достаточные для этой деятельности свойства человека, т.е. его компетнтность.Предлагается и анализируется вариант задания ориентированного на выявление компетентности гетерогенного теста для вступительных испытаний, сформированный из задач трех уровней, различающихся по структурной сложности и деятельности при их решении: от воспроизведения и интерпретации сведений до анализа и синтеза нового информационного содержания с креативными элементами, что требует определенных качеств личности будущего магистранта, подготовленности и психологической готовности к образовательной деятельности с исследовательской компонентой.При этом приведены примеры заданий с текстовым и графическим интерфейсами и их эталонные решения.

 

 

 

# 04, апрель 2015

 

Индивидуальность свойств исходных заготовок при реновации
# 04, апрель 2015
DOI:
10.7463/0415.0765154

профессор, д.т.н. Ярославцев В. М., доцент, к.т.н. Ярославцева Н. А.

 

Показано, что в технологиях реновации отсутствует процедура выбора заготовки, так как во всех случаях исходной заготовкой служит сам объект реновации. Отмечаются особенности таких заготовок и, в частности, исключительная индивидуальность их свойств. Указывается, что индивидуальность свойств объектов, выступающих в роли исходных заготовок для технологий реновации, является результатом суммы разных по интенсивности и направленности энергетических воздействий технологических и эксплуатационных нагрузок, которые формируют свойства объекта в течении всего жизненного цикла до момента его реновации. Рассматривается влияние технологической наследственности и наследственности жизненного цикла на индивидуальность свойств объектов реновации и проектирование технологических процессов их обработки. Приводится пример количественной наследственной связи

 

 

Моделирование и экспериментальное определение технологических параметров жидкостного формования базальтовой теплоизоляции насосно-компрессорных труб
# 04, апрель 2015
DOI:
10.7463/0315.0761820

Баданина Ю. В., Комков М. А., Тарасов В. А., Тимофеев М. П., Моисеев А. В.

Показано, что для насосно-компрессорных труб (НКТ), работающих при температурах до 420°С, наиболее эффективной теплоизоляцией является высокопористый материал на основе коротких базальтовых волокон и минеральной связки из глинозема. Получены аналитические зависимости, определяющие производительность процесса жидкостного формования из базальтовых волокон теплоизоляционных покрытий труб НКТ. Установлены технологические параметры изготовления методом фильтрационного осаждения базальтовых покрытий труб НКТ в виде цилиндров и цилиндрических скорлуп. С учетом теплофизических характеристик базальтовых волокон и структуры высокопористой теплоизоляции определены плотность материала и толщина покрытий труб НКТ.

Анализ конструкций коробок передач колесных машин для эксплуатации в тяжелых условиях
# 04, апрель 2015
DOI:
10.7463/0415.0764202

Васильев В. В., профессор, д.т.н. Котиев Г. О., Горбатовский А. В.

В отечественном автомобилестроении давно обозначилась необходимость перехода от коробок передач с ручным управлением к автоматическим. Опыт в создании автоматических трансмиссий и уровень развития технологий несравнимо мал по отношению к ведущим зарубежным производителям (Allison, ZF, Eaton и др.). Актуальна проблема обоснованного выбора типов конструкций редукторной части и системы управления. Эффективность применения той или иной коробки передач зависит от ее приспособленности к условиям эксплуатации и качества отработки переходных процессов. В работе проанализированы особенности протекания процессов переключений у наиболее распространенных видов автоматических коробок передач. Сопоставлены конструктивные возможности реализации «идеального» переключения (без разрыва потока мощности) и стратегии смены передач. Приведен обзор характерных проблем при достижении указанных целей и пути их решения

 

Организация совместных расчетов по модели общей циркуляции атмосферы и модели океана
# 04, апрель 2015
DOI:
10.7463/0415.0763783

Пархоменко В. П.

 

Реализована гидродинамическая трехмерная глобальная климатическая модель, включающая блоки модели общей циркуляции атмосферы, термохалинной крупномасштабной циркуляции океана, эволюции морского льда. Рассматривается процедура организации совместных расчетов модели океана и модели общей циркуляции атмосферы. Для их совместной работы необходима синхронизация ряда параметров в обеих моделях. В связи с этим развита процедура двумерной интерполяции данных, определённых на сетке модели океана и данных модели атмосферы и обратно. Особенностью этой задачи является несовпадение конфигураций материков в моделях. Проведены долговременные расчеты на период более 400 лет по совместной модели, которые показали ее устойчивую работу. Приведены результаты расчетов и сравнение с данными наблюдений

 

 

Расчет температурных деформаций и напряжений в композитном обтекателе конической формы
# 04, апрель 2015
DOI:
10.7463/0415.0765910

Сарбаев Б. С.

 

Предлагается аналитический способ расчета температурных деформаций и напряжений в композитном обтекателе конической формы при неравномерном нагреве. Расчетные соотношения получены на основе теории тонких конических ортотропных оболочек при осесимметричном нагружении. Рассматривается вариант неравномерного нагрева обтекателя, при котором температура нелинейно изменяется по длине образующей и по толщине. Получена система разрешающих дифференциальных уравнений. Для композитов с определенным соотношением модулей упругости представлено аналитическое решение. Предлагается вариант частного решения для системы дифференциальных уравнений. Приведен пример расчета. Показано, что для заданного температурного поля существенное значение имеют сжимающие напряжения на внешней поверхности композитного обтекателя

 

Моделирование силового нагружения модели при изменении её положения в рабочей части аэродинамической трубы
# 04, апрель 2015
DOI:
10.7463/0415.0765177

Буй В. Т., Хлупнов А. И.

 

Рассматривается обтекание аэродинамической модели профиля в открытой рабочей части аэродинамической трубы малых скоростей Т-500 кафедры СМ3 МГТУ им. Н.Э. Баумана. Задача решается в двумерной постановки с использованием пакета ANSYS Fluent.Математическая модель течения содержит уравнения Рейнольдса, замкнутые моделью турбулентности SST. Расчётным и экспериментальным методами определено оптимальное положение модели в рабочей части аэродинамической трубы при проведении весового и дренажного экспериментов. Проведен сравнительный анализ возмущения скоростного напора и скоса потока вверх по течению при обтекании профиля и кругового цилиндра в рабочей части аэродинамической трубы

 

Проблемы мелкого космического мусора
# 04, апрель 2015
DOI:
10.7463/0415.0764904

Зеленцов В. В.

 

В настоящее время в космическом пространстве накопилось большое количество не работающих космических аппаратов и фрагментов от разрушившихся космических аппаратов, имеющих неопределенную форму и летающих по орбитам, имеющим произвольные параметры. Фрагменты КМ имеют различные размеры от нескольких метров до нескольких миллиметров. КМ размером свыше 100 мм, наблюдается и регистрируется, но его не так много основная масса это фрагменты (частицы) размером менее 100 мм. В работе показано, что встреча КА с мелким КМ весьма опасна, поскольку частицы мусора обладают большой пробивной силой. КМ опасен еще и тем, что время его существования на наиболее эксплуатируемых высотах измеряется сотнями лет и представляет серьезную опасность для КА

 

Об одном подходе к определению весовых коэффициентов метода пространства состояний
# 04, апрель 2015
DOI:
10.7463/0415.0763768

Романова И. К.

 

Решается актуальная задача определения весовых коэффициентов метода пространства состояний, известного также как метод аналитического конструирования оптимальных регуляторов (АКОР). Отмечается общность в постановке задач многокритериальной оптимизации и метода АКОР. Сформулирована обратная задача принятому в кооперативных дифференциальных играх подходу с формированием двух квадратичных критериев качества и последующего решения совместной системы двух матричных уравнений Риккати. Предложена методика, опирающаяся на разделение и последующий совместный анализ отдельных интегральных квадратичных критериев в терминах Парето - оптимума, в частности равновесного решения по Кэли- Смородински. Для диагональных матриц весовых коэффициентов получены аналитические зависимости. Показано, что применение разработанного метода позволяет улучшить качество регулирования по сравнению с классическим подходом равновесных вкладов

 

 

Экспериментально-аналитический метод определения коэффициента сопротивления разделителя слоев жидкости в баке
# 04, апрель 2015
DOI:
10.7463/0415.0763626

Пожалостин А. А., Гончаров Д. А., Кокушкин В. В.

 

Рассматривается задача о малых осесимметричных колебаниях двухслойной жидкости с разделителем, выполненным на основе пеноматериала. Разделитель полагается жестким и недеформируемым, течение жидкости сквозь разделитель моделируется как течение с некоторым линейно-вязким сопротивлением. Жидкость полагается идеальной и несжимаемой, ее течение - потенциальным. Изложен экспериментально-аналитический метод нахождения такого коэффициента сопротивления

 

Моделирование неравномерного течения и параметров электромагнитного поля в камере жидкостного ракетного двигателя при наличии пристеночного слоя
# 04, апрель 2015
DOI:
10.7463/0415.0763220

аспирант Рудинский А. В., Ягодников Д. А.

 

Составлена осесимметричная конечно-элементная математическая модель истечения ионизированных продуктов сгорания углеводородного топлива, выбраны граничные условия применительно к геометрии камеры жидкостного ракетного двигателя (ЖРД). Получены распределения напряженности магнитного поля и электрической проводимости с учетом низкотемпературного пристеночного слоя. Полученные пространственные распределения выносимого из камеры электрического заряда (тока) и напряженности магнитного поля в зависимости от режимного параметра двигателя, коэффициента избытка окислителя, могут быть использованы для реализации бесконтактных методов электростатической диагностики технического состояния ЖРД

 

Термоэлектрический генератор для МЭМС-взрывателя
# 04, апрель 2015
DOI:
10.7463/0415.0764526

Ефремов А. К., Власов К. В.

 

Рассматривается структурная схема взрывателя, содержащего микроэлектромеханические системы (МЭМС). Проведен анализ возможных источников питания для электрических узлов и выбран автономный термоэлектрический генератор (ТЭГ), обладающий рядов преимуществ по сравнению с другими типами. Показано, что перепад температуры между холодными и горячими спаями, необходимый для создания термоЭДС, может быть обеспечен за счет аэродинамического нагрева корпуса снаряда на траектории. Предложены математическая модель формирования температурного поля на корпусе снаряда и методика расчета выходного сигнала ТЭГ. Приведен пример расчета для конкретного боеприпаса (снаряд 57-мм зенитной пушки С-60), параметры ТЭГ выбраны исходя из требований к безотказности исполнительного элемента огневой цепи взрывателя

 

 

Лазерный измеритель характеристик атмосферных неоднородностей в УФ спектральном диапазоне
# 04, апрель 2015
DOI:
10.7463/0415.0764586

Иванов С. Е., Федотов Ю. В., Городничев В. А., Белов М. Л., Филимонов П. А.

 

Статья посвящена описанию лазерного измерителя характеристик атмосферных аэрозольных неоднородностей, работающего в УФ спектральном диапазоне на безопасной для глаз длине волны излучения 0,355 мкм. Приведены характеристики блоков лазерного измерителя и описана структура его программного обеспечения. Представлены примеры типичного лазерного эхо-сигнала, обратно рассеянного атмосферой, и пространственно-временного распределения коэффициента вариации объемного коэффициента обратного рассеяния атмосферы. Результаты многодневных измерений показывают, что размер регистрируемых аэрозольных неоднородностей в среднем составляет величину ~ 5 м, а коэффициент вариации может достигать значений ~ 8 %

 

Об организации параллельной работы некоторых алгоритмов поиска кратчайшего пути на графе в вычислительной системе с многими потоками команд и одним потоком данных
# 04, апрель 2015
DOI:
10.7463/0415.0764268

Подольский В. Э.

 

В работе рассматривается реализация алгоритмов Беллмана-Форда и Ли поиска кратчайшего пути в графе для вычислительной системы ЭВМ с многими потоками команд и одним потоком данных. В статье показано прикладное значение алгоритмов Беллмана-Форда и Ли на примере решения задачи планирования движения автономных робототехнических комплексов. Впервые получена версия алгоритмов поиска кратчайшего пути в режиме сопроцессора МКОД, а также параллельная версия (поток центрального процессора и поток процессора структур) в режиме МКОД. Представлены результаты анализа работы алгоритмов в режиме МКОД, сформулированы направления развития методики распараллеливания алгоритмов на поток обработки данных и поток обработки структур, в частности, обозначены перспективы использования математического подхода в описании алгоритмов для автоматизации процесса распараллеливания алгоритмов на потоки

 

Рациональное упорядочение модулей учебного курса на основе нечеткой исходной информации
# 04, апрель 2015
DOI:
10.7463/0415.0765620

Домников А. С., Белоус В. В.

 

Обсуждается задача синтеза рационального порядка учебных модулей электронного курса. Исходную информацию упорядочения модулей доставляет нечеткий граф предшествования, построенный на основе субъективных предпочтений эксперта. Рассмотрено несколько вариантов решения поставленной задачи. Показан способ преобразования матрицы смежности нечеткого графа к вероятностной калибровке. Это позволяет применить для решения поставленной задачи многочисленные методы ранжирования объектов, разработанные в теории принятия решений. Рассматривается оригинальный метод ранжирования модулей, основанный на поиске минимального множества уровня, обладающего свойством ацикличности. Ациклические бинарные отношения могут быть преобразованы в линейный порядок без значительных искажений исходной структуры

 

Количественная оценка метакомпетенций учащихся на основе методов машинного обучения
# 04, апрель 2015
DOI:
10.7463/0415.0764221

доцент, к.ф.н. Гаврилина Е. А., Захаров М. А., профессор, д.ф.-м.н. Карпенко А. П.

 

Различают предметные, креативные и когнитивные метакомпетенции учащегося или, другими словами, его метапредметные, метакреативные и метакогнитивные компетенции. В работе предложен ряд методов количественной оценки метакомпетенций учащихся, основанных на применении следующих типов машинного обучения: обучение с учителем, обучение без учителя, обучение с частичным привлечением учителя, обучение с подкреплением, активное обучение, многоуровневое обучение, многозадачное обучение. Большое число этих методов делает актуальной задачу исследования их эффективности и формирования рекомендаций по выбору тех или иных методов на основе особенностей конкретной задачи оценки метакомпетенций

 

 

Исследование методов формирования единого потока данных телеизмерений в многоканальной системе регистрации телеметрической информации
# 04, апрель 2015
DOI:
10.7463/0415.0764089

Сидякин И. М., Эльшафеи М. А.

 

В статье исследуется задача построения многоканальной схемы регистрации телеметрической информации (ТМИ), обеспечивающей одновременный прием данных телеизмерений несколькими телеметрическими станциями и формирование единого потока ТМИ содержащего наиболее достоверные фрагменты принятых данных на основе анализа качества принимаемой информации. В статье рассмотрены варианты построения многоканальной системы регистрации ТМИ. Разработаны, реализованы и проверены экспериментально различные варианты реализации архитектуры многоканальной системы регистрации, в том числе, с применением методов помехоустойчивого кодирования при передаче потока ТМИ по каналу связи с шумами. Представлены критерии выбора наиболее достоверных фрагментов из входных потоков ТМИ и проведен сравнительный анализ эффективности предложенных вариантов реализации.

 

 

Процесс комплектования заказов на складе. Задача маршрутизации сборщиков заказов
# 04, апрель 2015
DOI:
10.7463/0415.0763691

Коробков Е. В.

 

Задача маршрутизации сборщиков заказов на складе является наиболее трудозатратной подзадачей процесса комплектования заказов. Перемещение сборщиков по складу во время ее выполнения достигает до 50% от всех временных затрат. В статьей приводятся аналогии задачи маршрутизации сборщиков заказов на складе с частной формулировкой задачи коммивояжера, описывается оптимальный алгоритм Рэтлиффа-Розенталя для решения задачи маршрутизации сборщиков заказов на одноблочном складе, а также его расширение на большее число блоков, приводятся причины, по которым на практике использование точных оптимальных алгоритмов заменяется использованием эвристик, а также представлены формулировки восьми эвристических методов маршрутизации сборщиков заказов на складе. Статья является второй в цикле статей «Процесс комплектования заказов на складе».

 

 

Верификация и анализ возможности применения виртуальных электроизмерительных приборов при схемотехническом моделировании электротехнических устройств с импульсным потреблением постоянного тока в среде NI MULTISIM 10.1
# 04, апрель 2015
DOI:
10.7463/0415.0764109

Соловьев В. А., Вьюшин Е. А.

 

В работе изложены результаты анализа возможности применения и оценки достоверности показаний виртуальных электроизмерительных приборов при схемотехническом моделировании в среде NI Multisim 10.1 электротехнических устройств с импульсным потреблением постоянного тока. Проведен анализ метрологических свойств электроизмерительных приборов и датчиков среды NI Multisim 10.1. На примере схемотехнической модели силовой части понижающего импульсного регулятора постоянного напряжения рассмотрена методика верификации показаний виртуальных электроизмерительных приборов среды NI Multisim 10.1. На основе полученных результатов даны рекомендации по применению виртуальных электроизмерительных приборов при исследовании энергетических показателей транзисторных преобразователей различного назначения на их схемотехнических моделях

 

 

Выход нейтронов из плазмы токамака с инжекцией нейтральных пучков
# 04, апрель 2015
DOI:
10.7463/0415.0765734

Чирков А. Ю., Волков А. С.

 

Рассматривается плазменно-пучковый режим генерации термоядерных нейтронов в магнитной ловушке токамак, реализуемый при мощном нагреве нейтральными пучками быстрых атомов. В рассматриваемых режимах отношение Q термоядерной мощности к мощности инжекционного нагрева порядка единицы, что достаточно для источника быстрых нейтронов для гибридного термоядерно-ядерного реактора. Скорость реакции с участием быстрых частиц значительно превышает скорость реакции в максвелловской плазме, что позволяет снизить требования к размерам магнитной ловушки. Расчет скорости реакции выполнен в приближении «сдвинутого» максвелловского распределения быстрых частиц по скоростям. Для обоснования выполненных оценок проведен специальный анализ влияния профилей плотности и температуры на величину Q в условиях, близких к рабочим режимам Интернационального Термоядерного Экспериментального Реактора (ИТЭР, ITER). Показана возможность создания источника быстрых термоядерных нейтронов с Q = 1 на основе системы масштаба современных токамаков

 

Влияние растягивающих напряжений на коррозионную стойкость в морской среде α+β - титанового сплава ВТ22
# 04, апрель 2015
DOI:
10.7463/0415.0763670

Пучков Ю. А., Березина С. Л., Седова Л. А.

 

Методами потенциометрии, потенциодинамического анализа и электрохимической импедансной спектроскопии исследовано влияние растягивающих напряжений на пассивацию, показатели коррозии и структуру защитной пленки α+β - титанового сплава ВТ22 в морской воде. Моделирование процесса электропереноса через защитную пленку выявило ее двухслойное строение. Пленка состоит из слоя гидроксида титана, под которым находится, прилегающий к сплаву слой из оксида титана, в основном обеспечивающий защиту сплава от коррозии. Проанализировано влияние растягивающих напряжений, специфических ионов и температуры окружающей среды на процесс наводороживания и замедленное разрушение титановых сплавов в атмосфере морского воздуха

 

# 03, март 2015

Микродуговое оксидирование поверхностей изделий вне ванны
# 03, март 2015
DOI:
10.7463/0315.0760651

Шаталов В. К., Штокал А. О., Блатов А. А.

Определенную трудность при получении защитных покрытий электрохимическим способом доставляют крупногабаритные детали, узлы, изделия объемом до 6 м3, когда применение традиционных способов анодирования, в электролитной ванне, затруднено и приходится изыскивать различные технические приёмы.
Применение существующих способов микродугового оксидирования деталей различных форм и размеров в электролитической ванне затруднено, если требуется наносить оксидные слои не по всей поверхности детали, а в отдельных местах. Обработка плоских поверхностей в различных направлениях, наружных и внутренних поверхностей тел вращения, фасонных поверхностей, мест сопряжений, глухих и сквозных отверстий, труб, а также шлицевых и резьбовых отверстий для обеспечения противозадирных свойств в индивидуальном или мелкосерийном производстве, в целях выполнения технических требований и эксплуатационных свойств изделий, является актуальной задачей.
Конструкция приспособлений для выполнения МДО-процесса всевозможных поверхностей различных корпусных изделий машиностроения зависит от многих факторов и может значительно различаться даже при обработке одних и тех же форм поверхностей. Используемая оснастка закрепляется непосредственно на крупногабаритной конструкции (детали, изделии) или крепится в специальном приспособлении. Способ установки оснастки определяется технологическими особенностями обработки, формой конструкции, расположением обрабатываемых поверхностей. Поэтому выбору схемы обработки и конструкции приспособлений необходимо уделять большое внимание.
Для решения перечисленных выше задач в КФ МГТУ им. Н.Э. Баумана впервые предложены способы формирования МДО-покрытий на отдельных поверхностях крупногабаритных деталей с использованием перемещаемых и стационарных электродов.
Следующие результаты работы окажут влияние на развитие предложенных способов обработки и на их скорейшее внедрение в реальное производство:
1. Получение оксидных покрытий на поверхностях крупногабаритных изделий или изделий в сборе при единичном или мелкосерийном типе производства другими способами не представляется возможным.
2. Сформирована методика расчёта расхода электролита при обработке крупногабаритных деталей с использованием перемещаемого электрода, учитывающая режимы формирования МДО-покрытия и конструкцию перемещаемого электрода. При обработке поверхности площадью 1 дм2 в зависимости от режимов формирования МДО-покрытия и конструкции перемещаемого электрода расход электролита составит 4 − 6 л/мин.
3. Сформирована наглядная конструкторско-технологическая классификация способов микродугового оксидирования отдельных поверхностей крупногабаритных деталей на основании геометрии покрываемой поверхности, конструкции используемого электрода и способа формирования электролитической ванны.
4. Классифицированные способы могут быть успешно использованы в технологиях создания крупногабаритных изделий из титановых сплавов, а предложенная таблица полезна как специалистам, так и студентам при изучении электрохимических способов обработки.

 

Анализ динамики объёмного гидропривода с частотным управлением при энергопитании от встроенного пневмогидравлического аккумулятора
# 03, март 2015
DOI:
10.7463/0315.0759683

Зуев Ю. Ю., Зуева Е. Ю., Голубев В. И.

Представлена структура объёмного гидропривода, включающая нерегулируемый насос, гидромотор и блок энергонакопления с пневмогидравлическим аккумулятором (ПгА).  Управление приводом осуществляется за счёт изменения частоты тока, поступающего на асинхронный электродвигатель (АЭД) от частотного преобразователя.
Перечислены преимущества  привода при установке блока энергонакопления, позволяющего накапливать энергию как от АЭД, так и в режимах рекуперации, при движении выходного звена привода с помогающими нагрузками.  Сформированы модели и компьютерные программы анализа нестационарного движения выходного звена объемного гидропривода с частотным управлением (ОГП-ЧУ) при энергопитании гидромотора от ПгА. Исследованы разгонные режимы вала мотора при действии различных нагрузок, приведены энергетические характеристики ПгА и алгоритмы нахождения потребных рабочих, невытесняемых и конструкционных объёмов аккумулятора, обеспечивающих разгон выходного звена мотора до нужной скорости. Представлены графики изменения угловой скорости вала мотора, вытесняемого ПгА объёма жидкости, зависимости энергии и развиваемой аккумулятором мощности  при разрядке ПгА от времени разгона вала мотора. Эти зависимости получены при варьировании различными параметрами системы – инерционностью, вязким трением, постоянным моментом нагрузки, объёмной постоянной мотора.
Показано, что наиболее существенное влияние на сокращение времени разгона оказывает снижение инерционности нагрузки, а также применение гидромотора с повышенными значениями объёмных постоянных,   причём за счёт ПгА возможно более чем в 2,5 раза снизить время разгона вала мотора. Вместе с тем из-за очевидного усложнения ОГП-ЧУ решение  вопроса о рациональной структуре и параметрии ПгА следует выполнять на основании комплексного анализа требований. Эти требования связаны с функциональностью ОГП-ЧУ в штатных и отказных режимах работы, а также с технико-экономическими и эксплуатационными показателями  конкурентоспособности привода, определяемыми назначением и спецификой гидрофицированного технического объекта.

 

Сравнительный анализ схем формирования водородовоздушной смеси в канале с радиальными пилонами
# 03, март 2015
DOI:
10.7463/0315.0762500

Алексеев Д. П., Новиков В. В.

Изучение процессов, протекающих в гиперзвуковых прямоточных воздушно реактивных двигателях (ГПВРД) является актуальной задачей. К таковым процессам относится в том числе процесс образования водородо-воздушной смеси перед камерой сгорания ГПВРД. Исследование такого рода процессов экспериментальным путем связано с различного вида трудностями, поэтому важное значение имеет использование математических моделей и численного моделирования для анализа таких задач.
В данной работе рассмотрен процесс образования водородо-воздушной смеси путем инжекции водорода в спутный сверхзвуковой поток воздуха посредством радиальных пилонов, расположенных в трехмерном канале с центральным коаксиальным цилиндром. За основу геометрической модели взят канал круглого сечения, который в осесимметричной постановке представляет собой сектор. В канале установлены пилоны. Рассмотрены пилоны двух разных форм, а также два варианта их расположения в канале. Пилоны отличаются высотой, методом крепления, а также разными турбулизаторами потока, предназначенными для улучшения эффективности смешения. Пилон №1 крепится к стенке канала и занимает в радиальном направлении не более 1/3 радиуса канала. Пилон №2 расположен вдоль всего радиуса канала и крепится с одной стороны к стенке канала, а с другой – к коаксиальному цилиндру, проходящему вдоль оси симметрии. Инжекция водорода осуществляется с поверхности пилона перед турбулизатором. Угол инжекции водорода относительно оси канала в случае одного турбулизатора обусловлен его геометрией и составляет 12°, в случае второго - 0° (в целях уменьшения потерь полного давления потока). Изучается влияние геометрической формы пилонов на характеристики формирующегося течения водородовоздушной смеси.
Исследования проводятся численно на основе уравнений Рейнольдса для турбулентного движения многокомпонентного вязкого газа. Уравнения Рейнольдса замыкаются k-ε моделей турбулентности. Задача решена на расчетной сетке в 300 тысяч ячеек с числом Куранта CFL=1. Уравнения дискретизируются методом контрольного объема по схемам второго порядка точности.
Показано, что за счет изменения геометрии турбулизатора можно повысить интенсивность перемешивания, но при этом уменьшается проникающая способность водорода вследствие уменьшения угла инжекции. В тоже время, изменение формы турбулизатора влечет за собой ухудшение смесеобразования. Снижение эффективности смесеобразования достигает в некоторых областях 37%. Наличие же дополнительного турбулизатора в окрестностях коаксиального цилиндра не компенсирует потери в качестве смесеобразования. Потери полного давления снижаются при инжекции водорода под нулевым углом к оси канала.

 

Исследование RANS/ILES методом высокого разрешения эффективности применения синтетических струй для управления отрывным течением в открытой каверне при дозвуковых скоростях внешнего потока
# 03, март 2015
DOI:
10.7463/0315.0761617

Любимов Д. А., Федоренко А. Э.

Полости в виде каверны часто встречаются на самолетах: ниши для уборки  шасси, различного вооружения и т.п. Актуальным для практики вопросом является снижение уровня пульсаций давления и температуры в каверне. В данной статье представлены результаты моделирования обтекания каверны внешним дозвуковым потоком (M=0.85, T=300K). Расчеты проводились при помощи RANS/ILES (Reynolds Averaged Navier-Stokes – RANS, Implicit Large Eddy Simulation – ILES) метода высокого разрешения на сетке в 2 с половиной миллиона  ячеек для числа Рейнольдса в полтора миллиона. Для управления течением предлагается использовать синтетические струи. Синтетические струи создаются периодическим выдувом и всасыванием газа через щель из полости с подвижной диафрагмой – генератора синтетических струй. Они не требуют специального рабочего тела и средств для его подвода, компактны, эффективны. Вместо очень затратного расчета течения в генераторе синтетических струй было использовано модифицированное граничное условие, на стенке в том месте, где располагались щели для выхода синтетических струй. Было рассмотрено 2 варианта расположения струй: перед каверной и внутри нее на передней стенке. Режим каждой струи задавался значением частоты и амплитуды синтетической струи. Для струи, расположенной внутри каверны, было рассмотрено 2 режима: 100 Гц и 50 м/с, 200 Гц и 50 м/с. Для струи, расположенной перед каверной, было рассмотрено 3 режима: 20 Гц и 20 м/с,.100 Гц и 50 м/с, 200 Гц и 50 м/с. Анализ результатов расчетов показал, что синтетические струи снижали уровень пульсаций статического давления и температуры на нижней и задней стенках каверны для всех исследованных режимов. Самым эффективным оказался режим с параметрами 200Гц, 50 м/с и наружным расположением синтетической струи. Также было проведено сравнение результатов расчетов для квазидвумерной и трехмерной каверн, у которых были одинаковые длина и глубина. Анализ показал, что для оценки пульсаций давления и температуры, нельзя использовать упрощенные квазидвумерные расчеты. Это связано с тем, что распределение пульсаций давления и температуры на задней стенке каверны, где они обычно максимальны, носит существенно трехмерный характер.

 

Расчет на прочность ортотропных локально нагруженных оболочек
# 03, март 2015
DOI:
10.7463/0315.0760049

Виноградов Ю. И.

Предметом исследований статьи являются слоистые ортотропные цилиндрические, конические, сферические и тороидальные оболочки, которые в конструкциях летательных аппаратов часто нагружаются локально по малым площадкам их поверхностей.
Целью работы является определение концентрации напряжений в оболочках в зависимости от структуры ортотропного композиционного материала, формы и параметров оболочки, форм площадок нагружения, границы которых не совпадают с линиями главных кривизн оболочек. Для этого построен аналитический вычислительный алгоритм оценки прочности оболочек по напряжениям, который позволяет получать результаты решения краевых задач с контролируемой погрешностью. Метод решения дифференциальных уравнений аналитический, алгоритм решения краевых задач мультипликативный.
Основными результатами исследований являются графики концентрации напряжений в ортотропных оболочках в зависимости от их параметров и площадок нагружения, очерченных окружностями и эллипсами.
Место работы в ряду других, посвященных определению концентрации напряжений в оболочках, определяется аналитическим решением прикладных задач оценки прочности по напряжениям оболочек классических форм.
Построенный эффективный аналитический алгоритм решения краевых задач и полученные результаты необходимы в НИОКР.

 

О графах больших размерностей относительно выделенного участка, возникающих при формировании диагностических моделей в реконфигурируемом вычислительном поле системы функционального контроля и диагностики бортового комплекса управления космического аппарата
# 03, март 2015
DOI:
10.7463/0315.0759301

Савкин Л. В., Ширшаков А. Е., Новичков В. М.

Одной из проблем, стоящих перед реализацией многофункциональных законченных систем на базе реконфигурируемых вычислительных полей (РВП), является проблема оптимального перераспределения логико-арифметических ресурсов в процессе роста объема функциональных задач. Независимо от сложности, все они преобразуются в орграф, функционально-топологическая структура которого накладывается соответствующим образом на РВП, реализованное, как правило, на основе программируемых логических интегральных схем (ПЛИС).
Ввиду ограниченности аппаратных конфигураций и функций, реализуемых посредством коммутируемых логических блоков (КЛБ), вышеназванная проблема приобретает еще более критический характер, когда появляется необходимость в пределах строго выделенного участка РВП реализовать еще более сложную задачу, по сравнению с той, которая решалась в предыдущий вычислительный такт. В таких случаях можно говорить о графах больших размерностей относительно выделенного участка РВП.
В статье данная проблема рассматривается в рамках построения диагностических алгоритмов, реализующих диагностику и контроль бортового комплекса управления космического аппарата, с помощью РВП. Приводятся примеры возникновения больших графов относительно выделенного участка РВП при формировании аппаратных уровней диагностической модели, под которой в данном случае подразумевается аппаратная реализация любого алгоритма диагностики аппаратным способом в РВП.
Рассмотрены примеры появления больших графов при формировании сложных диагностических моделей, связанных с резким отличием в образовании аппаратных уровней на близко расположенных фрагментах РВП, уделено внимание случаям возникновения больших графов при формировании многоканальных диагностических моделей.
Приводятся три основные способа решения проблемы больших графов относительно выделенного участка РВП: разбиение графа на фрагменты, использование временных окон с перемещением и запоминанием промежуточных значений функций высоких аппаратных уровней диагностических моделей, глубокое адаптивное перестроение диагностической модели.
Показано, что последний из трех способов является наиболее эффективным, но требует глубокого перестроения диагностической модели на всех ее аппаратных уровнях РВП.

 

Численный анализ влияния частотной подставки на выходную характеристику лазерного гироскопа
# 03, март 2015
DOI:
10.7463/0315.0759705

Енин В. Н., Санеев В. И.

Одной из проблем, стоящих перед реализацией многофункциональных законченных систем на базе реконфигурируемых вычислительных полей (РВП), является проблема оптимального перераспределения логико-арифметических ресурсов в процессе роста объема функциональных задач. Независимо от сложности, все они преобразуются в орграф, функционально-топологическая структура которого накладывается соответствующим образом на РВП, реализованное, как правило, на основе программируемых логических интегральных схем (ПЛИС).
Ввиду ограниченности аппаратных конфигураций и функций, реализуемых посредством коммутируемых логических блоков (КЛБ), вышеназванная проблема приобретает еще более критический характер, когда появляется необходимость в пределах строго выделенного участка РВП реализовать еще более сложную задачу, по сравнению с той, которая решалась в предыдущий вычислительный такт. В таких случаях можно говорить о графах больших размерностей относительно выделенного участка РВП.
В статье данная проблема рассматривается в рамках построения диагностических алгоритмов, реализующих диагностику и контроль бортового комплекса управления космического аппарата, с помощью РВП. Приводятся примеры возникновения больших графов относительно выделенного участка РВП при формировании аппаратных уровней диагностической модели, под которой в данном случае подразумевается аппаратная реализация любого алгоритма диагностики аппаратным способом в РВП.
Рассмотрены примеры появления больших графов при формировании сложных диагностических моделей, связанных с резким отличием в образовании аппаратных уровней на близко расположенных фрагментах РВП, уделено внимание случаям возникновения больших графов при формировании многоканальных диагностических моделей.
Приводятся три основные способа решения проблемы больших графов относительно выделенного участка РВП: разбиение графа на фрагменты, использование временных окон с перемещением и запоминанием промежуточных значений функций высоких аппаратных уровней диагностических моделей, глубокое адаптивное перестроение диагностической модели.
Показано, что последний из трех способов является наиболее эффективным, но требует глубокого перестроения диагностической модели на всех ее аппаратных уровнях РВП.

 

Модель светорассеяния в ультразвуковой кавитационной области
# 03, март 2015
DOI:
10.7463/0315.0759834

Скворцов С. П.

Одной из проблем, стоящих перед реализацией многофункциональных законченных систем на базе реконфигурируемых вычислительных полей (РВП), является проблема оптимального перераспределения логико-арифметических ресурсов в процессе роста объема функциональных задач. Независимо от сложности, все они преобразуются в орграф, функционально-топологическая структура которого накладывается соответствующим образом на РВП, реализованное, как правило, на основе программируемых логических интегральных схем (ПЛИС).
Ввиду ограниченности аппаратных конфигураций и функций, реализуемых посредством коммутируемых логических блоков (КЛБ), вышеназванная проблема приобретает еще более критический характер, когда появляется необходимость в пределах строго выделенного участка РВП реализовать еще более сложную задачу, по сравнению с той, которая решалась в предыдущий вычислительный такт. В таких случаях можно говорить о графах больших размерностей относительно выделенного участка РВП.
В статье данная проблема рассматривается в рамках построения диагностических алгоритмов, реализующих диагностику и контроль бортового комплекса управления космического аппарата, с помощью РВП. Приводятся примеры возникновения больших графов относительно выделенного участка РВП при формировании аппаратных уровней диагностической модели, под которой в данном случае подразумевается аппаратная реализация любого алгоритма диагностики аппаратным способом в РВП.
Рассмотрены примеры появления больших графов при формировании сложных диагностических моделей, связанных с резким отличием в образовании аппаратных уровней на близко расположенных фрагментах РВП, уделено внимание случаям возникновения больших графов при формировании многоканальных диагностических моделей.
Приводятся три основные способа решения проблемы больших графов относительно выделенного участка РВП: разбиение графа на фрагменты, использование временных окон с перемещением и запоминанием промежуточных значений функций высоких аппаратных уровней диагностических моделей, глубокое адаптивное перестроение диагностической модели.
Показано, что последний из трех способов является наиболее эффективным, но требует глубокого перестроения диагностической модели на всех ее аппаратных уровнях РВП.

 

Влияние поляризации зондирующего радиосигнала на эффективность выделения отклика надводной цели
# 03, март 2015
DOI:
10.7463/0315.0760670

Пинчук А. Н.

Одной из проблем, стоящих перед реализацией многофункциональных законченных систем на базе реконфигурируемых вычислительных полей (РВП), является проблема оптимального перераспределения логико-арифметических ресурсов в процессе роста объема функциональных задач. Независимо от сложности, все они преобразуются в орграф, функционально-топологическая структура которого накладывается соответствующим образом на РВП, реализованное, как правило, на основе программируемых логических интегральных схем (ПЛИС).
Ввиду ограниченности аппаратных конфигураций и функций, реализуемых посредством коммутируемых логических блоков (КЛБ), вышеназванная проблема приобретает еще более критический характер, когда появляется необходимость в пределах строго выделенного участка РВП реализовать еще более сложную задачу, по сравнению с той, которая решалась в предыдущий вычислительный такт. В таких случаях можно говорить о графах больших размерностей относительно выделенного участка РВП.
В статье данная проблема рассматривается в рамках построения диагностических алгоритмов, реализующих диагностику и контроль бортового комплекса управления космического аппарата, с помощью РВП. Приводятся примеры возникновения больших графов относительно выделенного участка РВП при формировании аппаратных уровней диагностической модели, под которой в данном случае подразумевается аппаратная реализация любого алгоритма диагностики аппаратным способом в РВП.
Рассмотрены примеры появления больших графов при формировании сложных диагностических моделей, связанных с резким отличием в образовании аппаратных уровней на близко расположенных фрагментах РВП, уделено внимание случаям возникновения больших графов при формировании многоканальных диагностических моделей.
Приводятся три основные способа решения проблемы больших графов относительно выделенного участка РВП: разбиение графа на фрагменты, использование временных окон с перемещением и запоминанием промежуточных значений функций высоких аппаратных уровней диагностических моделей, глубокое адаптивное перестроение диагностической модели.
Показано, что последний из трех способов является наиболее эффективным, но требует глубокого перестроения диагностической модели на всех ее аппаратных уровнях РВП.

 

Процесс комплектования заказов на складе. Обзор
# 03, март 2015
DOI:
10.7463/0315.0763161

Коробков Е. В.

В статье описываются основные складские функции — перемещение, хранение и передача информации, а также связи между типовыми складскими операциями (прием, перемещение, распределение в ячейку хранения, сборка, накопление и сортировка, кросс-докинг, отгрузка). Представлена классификация систем комплектования заказов по наличию ручного труда, а также перечислены внешние (маркетинговые каналы, структура потребительского спроса, структура пополнения запасов и уровень инвентаризации поставщиков, общий спрос на продукцию, состояние экономики) и внутренние (уровень механизации, доступность информации, размерность склада, способ отправления на отгрузку, тип зонирования, способ выделения заказов по партиям, метод распределения хранения, метод маршрутизации) факторы, влияющие на сложность проектирования систем. Перечислены основные критерии оптимизации при проектировании складов. В статье представлен литературный обзор по следующим подзадачам планирования и оперирования процессом комплектования заказов. Задача проектирование планировки рассмотрена на двух уровнях — внешнем (задача планировки сооружения) и внутреннем (задача конфигурации проходов). Для задачи распределения товаров, или единиц складского учета, выделены следующие методы — случайное распределение, распределение в ближайшую свободную ячейку, выделенное распределение (по пространственно-ходовому индексу и частотно-ориентированное), а также распределение по классам и семействам (по принципу комплементарности и по контактной частоте). Задача группирования по партиям может быть выполнена двумя способами — группированием по артикулу (посевные и сберегательные алгоритмы) и группированием по временны́м окнам. Для задачи зонирования рассматриваются две стратегии — прогрессивная и синхронизированная, а также специальный метод «пожарных бригад». Представлена краткая библиография по задаче накопления и сортировки. Задача маршрутизации сборщиков заказов будет рассмотрена подробно в следующей статьей цикла «Процесс комплектования заказов на складе».

 

Обработка сверхширокополосных сигналов на параллельных структурах
# 03, март 2015
DOI:
10.7463/0315.0762518

Чернышев С. Л.

Рассмотрено, какими возможностями для обработки СШП сигналов могут обладать нерегулярные линии, в которых неоднородности подключались бы параллельно. Найдены элементы матрицы рассеяния параллельного шлейфа, нагруженного на реактивную нагрузку.  Рассмотрены частные случаи, когда нагрузками параллельного шлейфа являются короткое замыкание и холостой ход. Получены выражения для частотной и временной областей: частотные характеристики и переходные характеристики. Показано, что прошедшая и отраженная волны определяются суперпозицией двух волн: первично отраженной от шлейфа и волной, отраженной от его конца. Это дает возможность формировать на такой структуре сверхширокополосный сигнал. Рассмотрен  случай, когда параллельный шлейф представляет собой неоднородную линию. Найдены элементы матрицы рассеяния такого соединения для короткого замыкания и холостого хода на конце линии, а также для режима бегущей волны. Рассмотрены примеры разных параллельных структур. Сделан вывод о перспективности таких структур для использования при формировании и фильтрации сверхширокополосных сигналов за счет появления возможности разделения падающей и прошедшей волн.

 

Анализ адекватности модели согласования версий записи в базах данных NoSQL
# 03, март 2015
DOI:
10.7463/0315.0761977

Цвященко Е. В.

В статье исследуется модель согласования версий записи. Целью данной работы является анализ адекватности модели. Данная модель позволяет оценить распределение времени обработки пользователями версий записи и распределение числа версий записи. Используется вариант модели, согласно которому, время обработки клиентом версий записи зависит в явном виде от количества обновлений, выполненными другими клиентами между последовательными обновлениями текущим клиентом. Для доказательства адекватности был выполнен натурный эксперимент в облачном кластере – 10 виртуальных узлов, предоставленные компанией DigitalOcean. В качестве операционной системы (ОС) использовалась ОС Ubuntu Server 14.04, предустановленная поставщиком. Для эксперимента была выбрана NoSQL система Riak. В версии Riak выше 2.0 доступны «точечные векторы версий» (DVV), которые являются расширением вектора часов. При их использовании гарантируется, что количество версий, одновременно хранящихся в БД, не будет превышать число клиентов, параллельно работающих с записью, что очень важно при проведении экспериментов. Для написания прикладной программы использовалась java-библиотека, предоставленная Riak. Процессы запускались непосредственно на узлах. В эксперименте использовались две записи базы данных: Z и RZ. Z – запись, версии которой обрабатывают пользователи; RZ – служебная запись, содержащая счетчики обновлений записи. Алгоритм работы прикладной программы можно кратко описать следующим образом: каждый клиент считывает версии записи Z, обрабатывает ее обновления, используя счетчики записи RZ, и сохраняет обработанную версию в БД, при этом, старые версии удаляются. Затем пользователь повторно читает запись RZ и увеличивает счетчики обновлений для других клиентов, после чего, перечитывает запись Z и сохраняет необходимую статистику и обдумывает результаты обработки. В случае возникновения конфликта из-за одновременных обновлений записи RZ пользователь получает все версии этой записи и объединяет информацию из них, используя специальный алгоритм. Было выполнено 4 серии по 5 экспериментов в каждой серии. От эксперимента к эксперименту менялись следующие данные: число клиентов и k – отношение среднего времени обдумывания к среднему времени обработки одного обновления. Средняя относительная погрешность оценки среднего числа версий записи составила 7,5%, дисперсии – 5,5%. Получена очень небольшая погрешность оценки среднего значения времени обработки версий записи, которая составила 0,22%.

 

Влияние инструментария Big Data на развитие научных дисциплин, связанных с моделированием
# 03, март 2015
DOI:
10.7463/0315.0761354

Сухобоков А. А., Лахвич Д. С.

В статье приводится определение Big Data на основе 5V (Volume – объём, Variety – разнообразие, Velocity – скорость,  Veracity – достоверность, Value – ценность), а также представлены примеры задач, требующих использования инструментов Big Data, из различных областей деятельности: здравоохранение, образование, финансовые услуги, промышленность, сельское хозяйство, логистика, розничная торговля, информационные технологии, телекоммуникации и других. Представлен обзор инструментов Big Data, включающий продукты c открытым исходным кодом, платформы IBM Bluemix и SAP HANA. Показаны примеры архитектуры корпоративных систем обработки данных и управления с использованием инструментов Big Data для крупных интернет-компаний и для предприятий традиционных отраслей. В рамках обзора предложена классификация инструментов Big Data, устраняющая недостатки ранее разработанных таких классификаций. Предложенная схема классификации содержит 19 классов и позволяет охватить несколько сотен существующих и разрабатываемых продуктов.
Появление и использование инструментов Big Data помимо решения практических задач влияет на развитие дисциплин, связанных с моделированием технических, естественных или социально-экономических систем, решением задач на основе построенных моделей. В составе этих дисциплин появляются новые направления. Эти новые направления решают свойственные каждой дисциплине задачи, но для систем, содержащих значительно большее количество отдельных элементов и связей между ними. Характеристики задач, решаемых в рамках новых направлений, не всегда соответствуют критериям Big Data. Направление Big Data предлагается идентифицировать как раздел теории алгоритмов сортировки и поиска данных. В других дисциплинах возникают свои направления, которые предложено назвать по аналогии с Big Data: Big Calculation - в численных методах, Big Simulation - в имитационном моделировании, Big Management - в управлении социально-экономическими системами, Big Optimal Control - в теории оптимального управления. Показаны примеры решаемых задач и методов, развиваемых в рамках новых направлений. Выявленная тенденция не ограничивается рассмотренными дисциплинами, в качестве других примеров перечислены: теория графов, математическая статистика, теория игр, исследование операций.

 

Моделирование самоорганизации малых научных групп на основе когнитивных динамических моделей с учетом человеческого фактора
# 03, март 2015
DOI:
10.7463/0315.0760688

Мухамедрахимова Л. Н.

В статье рассматривается проблема повышения эффективности управления процессами самоорганизации малых научных групп (МНГ) в процессе выполнения научного проекта. С целью выявления наиболее эффективных способов самоорганизации МНГ и исследования ее свойств построены когнитивные динамические модели, в основу которых положены линейные и нелинейные отношения.
Предложен подход, согласно которому МНГ представляется в виде системы, выходной координатой которой является темп и ритм деятельности, полученный в процессе взаимодействия членов группы. При этом природа взаимодействия такова, что один член группы стимулирует или тормозит деятельность другого(-их) члена(-ов) группы. Ведущим принципом, лежащим в основе взаимодействия, является положительная или отрицательная обратные связи.
На основе данного принципа разработаны две когнитивные динамические модели МНГ, использующие целостный и системный подходы представления личности, позволяющие учитывать человеческий фактор.  Когнитивная динамическая модель МНГ при целостном подходе к личности представляется в виде  трехуровневой иерархической системы из 13 человек, состоящей из трех научных тем, объединенных в один общий проект. Целостный подход при этом рассматривает личность как «материальную точку» и отражает связь ритма, темпа деятельности и саморегуляции личности в процессе деятельности.  Когнитивная динамическая модель МНГ при системном подходе к личности представляется в виде 3 личностей, находящихся на одном иерархическом уровне и объединенных выполнением научного проекта. Модель позволяет учесть совместимость личностей и другие социально-психологические феномены, повышающие надёжность и эффективность управления и самоорганизации группы. Системный подход при этом рассматривает личность как систему трех концептов: интеллектуальная деятельность, организационно-трудовая деятельность и психофизиологическое состояние.
Свойства моделей были проанализированы методом компьютерного моделирования в среде MATLAB и, таким образом, сформированы различные алгоритмы самоорганизации членов МНГ.
Полученные результаты могут быть использованы для повышения эффективности и производительности МНГ и установлении и формировании подходящей самоорганизации личности в составе МНГ.

 

Формирование интегральных оценок успеваемости учащихся с помощью операторов агрегирования
# 03, март 2015
DOI:
10.7463/0315.0759904

Сакулин С. А., Анисимова О. В.

Предметом работы является проблема формирования интегральных оценок успеваемости учащихся с помощью агрегирования оценок по различным дисциплинам на основе экспертных знаний. Цель работы состоит в повышении объективности и точности итоговых оценок успеваемости учащихся. Сложившаяся практика формирования интегральных оценок сталкивается с рядом проблем, прежде всего, с необходимостью принимать решения на основе размытых и субъективных факторов. Традиционные подходы к экспертному формированию интегральных оценок предполагают использование в качестве операторов агрегирования взвешенное среднее арифметическое. Никакой аддитивный оператор агрегирования, в том числе среднее арифметическое, не позволяет формализовать взаимозависимость или взаимовлияние оценок. Поэтому традиционные подходы не позволяют формализовать знания эксперта о взаимовлиянии оценок. Для формализации таких явлений пригоден аппарат нечетких мер и интегралов
В работе предложен подход к формализации знаний эксперта, основанный на применении нечетких мер и интеграла Шоке в качестве оператора агрегирования. Для идентификации нечётких мер в рамках предложенного подхода был выбран метод на основе максимизации энтропии нечёткой меры. Этот метод позволяет получать наименее специфичную нечёткую меру, ограниченную предпочтениями эксперта. Отмечено, что в процессе идентификации нечёткой меры могут возникать ситуации, при которых решение заведомо отсутствует. Для предупреждения таких ситуаций необходима тщательная работа по обучению экспертов формированию интегральных оценок с использованием нечётких мер и интеграла Шоке. В известных источниках по формированию интегральных оценок успеваемости учащихся метод, предложенный в данной публикации, не упоминался. Экспериментальное формирование интегральных оценок успеваемости с использованием указанного метода показало, что полученный оператор агрегирования позволяет формализовать знания эксперта, которые не удаётся формализовать с помощью традиционных подходов. Изложенный в публикации метод формирования интегральных оценок успеваемости перспективен для снижения субъективизма принятия решения о зачислении учащихся по конкурсу на те или иные вакантные места.

 

Использование алгоритма кластеризации для разбиения изображения на односвязные области
# 03, март 2015
DOI:
10.7463/0315.0759275

Белим С. В., Кутлунин П. Е.

В статье предложена методика разбиения изображения на односвязные области по цвету. Пиксели исходного изображения представляются в виде точек пятимерного пространства, включающего в себя три цветовые координаты и две пространственные. Для устранения выделенных характеристик производится нормализация координат точек. Множеству точек сопоставляется полносвязный взвешенный граф. Вершинами графа служат точки пятимерного пространства. В качестве весов рёбер используется евклидово расстояние между точками. Для решения задачи кластеризации строится минимальное остовное дерево данного графа. Для выделения кластеров дерево разбивается на поддеревья путём удалением некоторых ребер. Каждое поддерево представляет односвязную область на изображении. С целью увеличения скорости работы и сокращения объема занимаемой памяти используется жадный алгоритм построения минимального остовного дерева для такого графа. Поиск удаляемых ребер осуществляется на графике зависимости длины присоединяемого ребра от порядкового номера его присоединения в жадном алгоритме. Искомые ребра определяются как максимумы на графике. Такой поиск основан на предположении, что переход к соседнему кластеру приводит к присоединению более длинного ребра по сравнению с ребрами в одном кластере. Разбиение на кластеры происходит итерационно. На каждом следующем шаге более крупные кластеры разбиваются на более мелкие. В результате чего может быть построена иерархия разбиения на кластеры. Проведён компьютерный эксперимент на искусственных и фотографических изображениях.
Предложенный метод свободен от недостатков, присущих самому распространенному методу  k-средних, и позволяет достаточно хорошо разделять области разного цвета с одинаковой интенсивностью. К тому же не требуется априорного определения количества кластеров. Вместо этого необходимо выбрать глубину разбиения, а количество кластеров будет определено автоматически. Также предложенный метод свободен от недостатков выделения контуров областей. Достаточно найти одну точку границы, чтобы отделить две области друг от друга.
Отличительной особенностью предложенного метода является естественное построение иерархии кластеров, которая позволяет выбирать уровень детализации. Данное свойство делает данный метод применимым в алгоритмах предобработки изображений для дальнейшего распознавания образов или поиска деталей на изображении.

 

Расчет и проектирование защитной шторки электротехнического прибора
# 03, март 2015
DOI:
10.7463/0315.0760703

Гаврюшина Н. Т.

Широкое применение  изделий из пластмасс связано с относительной дешевизной материала и наличием надежных технологических процессов изготовления, в том числе и набирающих признание технологий 3-D печати. Вместе с тем, относительно низкие прочностные свойства пластмасс по сравнению с металлическими сплавами вызывают необходимость научно обоснованного подхода к проектированию изделий их пластмасс. Особого внимания требует учет   релаксационных свойств пластмассовых деталей, функционирующих в условиях термомеханического нагружения. Релаксация напряжений приводит к снижению уровня внутренних напряжений и возникновению необратимых пластических деформаций. Напряженно-деформированное состояние определяется видом нагрузки и существенно зависит от температурного и временного факторов. Для проведения расчетов необходимо располагать результатами испытаний материала на ползучесть. В конкретной детали напряженно-деформированное состояние не является однородным, особенно в области концентрации напряжений. В качестве концентраторов напряжений могут выступать надрезы и внутренние углы. Концентрация напряжений приводит к резкому снижению прочности пластмассовых деталей, в особенности при нагревании и высокой скорости деформации. В зонах концентрации напряжений наиболее существенно проявляются явления ползучести и релаксации напряжений. Основной причиной потери конструкцией работоспособности является релаксация напряжений, процесс релаксации напряжения зависит от свойств материала, времени нахождения детали в напряженном состоянии и уровня деформаций. Для повышения работоспособности используют другие материалы, снижают продолжительность времени нахождения детали в деформированном состоянии и уровень деформаций (напряжений) в конструкции.

 

Конечно-элементное моделирование процессов термоползучести на основе методов Рунге-Кутты
# 03, март 2015
DOI:
10.7463/0315.0759406

Димитриенко Ю. И., Губарева Е. А., Юрин Ю. В.

Деформации термоползучести большинства жаростойких сплавов, как правило, обнаруживают нелинейную зависимость от напряжений, и являются практически необратимыми, поэтому для расчета этих материалов наибольшее распространение получила теория пластического течения, наиболее адекватно описывающая данные эффекты. Конечно-элементный расчеты напряженно-деформированного состояния конструкций с учетом деформаций термоползучести в настоящее время реализованы в основных коммерческих программных пакетах, в том числе в ANSYS. Однако, в большинстве случаев для решения нелинейных уравнений ползучести применяется или явные методы или неявные, основанные на методе Эйлера аппроксимации производных по времени. Метод Эйлера достаточно эффективен с точки зрения экономии оперативной памяти при проведении вычислений, однако относительно затратен по времени вычислений и не всегда обеспечивает требуемую точность расчетов деформаций ползучести.
В работе предложен алгоритм конечно-элементного решения трехмерной задачи термоползучести, использующий конечно-разностные схемы  Рунге-Кутты различного порядка по времени. Приведен численный тестовый пример решения задачи о термоползучести бруса под действием растягивающей нагрузки.  Результаты расчетов показывают, что метод Рунге-Кутты с увеличением порядка точности  позволяет получать  более точное решение - относительная ошибка с увеличением порядка точности на единицу уменьшается также примерно на порядок. Разработанный алгоритм показал себя достаточно эффективным и может быть рекомендован для решения более сложных задач термоползучести конструкций.

 

Показатель преломления черных и зеленых щелоков
# 03, март 2015
DOI:
10.7463/0315.0759545

Авраменко Е. В., Лапшов С. Н., Шерстобитова А. С., Яськов А. Д.

Отсутствие достоверных данных по оптическим свойствам черных и зеленых щелоков затрудняет контроль их состава в технологическом процессе производства сульфатной целлюлозы. В связи с этим в настоящей работе приводятся результаты измерения показателя преломления черных щелоков n(k,t) при концентрациях в растворах абсолютно сухого вещества до k = 70 % и температурах t = 10-90 °C, а также в зеленых щелоках n(C,t) при общей щелочности C = 0-250 г/л и том же температурном диапазоне. Все образцы растворов черного и зеленого щелоков были предоставлены Сегежским целлюлозно-бумажным комбинатом и аттестованы в заводской лаборатории. Измерения проводились посредством лабораторного рефрактометра Аббе (УРЛ-1), цифрового рефрактометра «Expert pro», гониометра-спектрометра ГС-5, а также ультрафиолетового спектрофотометра. Также в настоящей работе представлены спектры оптической плотности D в ультрафиолетовой области длин волн для образцов зеленого щелока и основного формирующего его минерального компонента – сульфида натрия Na2S. Для расчетов дисперсии n(λ) в видимом спектральном диапазоне здесь использовалась одноосцилляторная модель Лоренца. Обсуждаются результаты исследования дисперсионной зависимости показателя преломления в зеленых щелоках с различной концентрацией и формирующих их химических компонентах n(λ, C) при t = 20 °C . Расчетные и экспериментальные зависимости n(λ) имели не только хорошее качественное, но и вполне удовлетворительное количественное соответствие. В работе также представлены основные минеральные компоненты, определяющие оптические свойства в этих щелоках. Приведенные здесь данные по концентрационной и температурной зависимостям показателя преломления в черных n(k,t) и зеленых n(C,t) щелоках нигде ранее не были опубликованы. Эти данные представляют существенный интерес для контроля содорегенерационных технологий производства сульфатной целлюлозы.  Полученные результаты также могут использоваться для настройки и калибровки современных отечественных и зарубежных промышленных рефрактометров.

 

Способ определения закона управления разомкнутым шаговым электроприводом
# 03, март 2015
DOI:
10.7463/0315.0761902

профессор, д.т.н. Красовский А. Б.

Рассматривается разомкнутый шаговый электропривод с электрическим дроблением шага и питанием двигателя от управляемого инвертора тока, к которому предъявляетсятребование отработки заданной траектории движения произвольной формы с высокой точностью. Показано, что при традиционном программном управлении, когда фазные токи двигателя формируют одинаковой амплитуды и переменной частоты пропорциональной заданной скорости движения, из-за невозможности воздействия на динамический момент двигателя возможны значительные ошибки, снижающие точность отработки заданной траектории, динамические показатели, провоцирующие колебательные процессы и даже выпадение двигателя из синхронизма.
Предложен и обоснован новый способ определения алгоритма управления, адекватного параметрам привода и программируемой траектории движения, обеспечивающий минимизацию ошибки регулирования и повышение за счет этого точности отработки заданных параметров движения и расширяющий динамические возможности привода. Суть предлагаемого способа состоит в использовании видоизмененной математической модели привода в d,q координатах при питании двигателя от источника тока, в которой в качестве входного воздействия выбирается программируемая траектория движения, а необходимый закон управления находится из решения соответствующих уравнений. Приведено описание разработанной имитационной модели шагового электропривода в среде MATLAB – SIMULINK, с помощью которой на типовых примерах проверена и подтверждена эффективность предложенного способа определения закона управления.
Установлено, что отработка без ошибки заданной тахограммы движения при наличии в ней изломов технически не реализуема, поскольку требует бесконечно больших форсировок напряжения силового источника питания для обеспечения мгновенных положительных или отрицательных сдвигов фазы токов, формируемых в обмотках двигателя.
Полученные результаты могут быть использованы при проектировании программно управляемых прецизионных шаговых электроприводов в роботах, станках с числовым программным управлением, в сборочном оборудовании.

 

Особенности проектирования учебных целей дисциплин инженерных образовательных программ
# 03, март 2015
DOI:
10.7463/0315.0761285

Цветков Ю. Б.

Статья посвящена  проблеме  проектирования учебных целей дисциплин в инженерном образовании. Показано,  что система хорошо определенных целей  может служить основой анализа содержания дисциплины,  контроля ее освоения и совершенствования.
Рассмотрены   детальная  конкретизация целей и придание  им такой формы и содержания, которые позволяют объективно оценить их достижение.  Для этого цели должны учитывать подготовку обучаемого, обозначать, что он сможет сделать по завершении обучения, при каких условиях и насколько хорошо  он сможет это сделать.
 Приведены примеры формулировок  целей, позволяющие продемонстрировать в явном виде результаты, достигаемые обучающимся.
Показано, что  уровни познавательной деятельности можно разделить на группы начального  уровня  мышления (помнить, понимать, применять) и мышление высокого уровня (анализировать, оценивать, создавать).
При этом уровни знаний, осваиваемых в  результате познавательной  деятельности,  включают фактические, концептуальные, процедурные знания и метапознание.
Основой формирования системы целей в  инженерном  образовании может служить  их  двумерная классификация - таксономия.
На примере  инженерной дисциплины рассмотрены формулировки целей, учитывающих условия их достижения и критерии исполнения соответствующих действий для различных сочетаний уровня мышления и уровней знаний.
Приведенные результаты могут служить основой для проектирования учебных целей при  реализации компетентностного  подхода в современном  инженерном образовании.
Дальнейшая  работа в этом направлении предусматривает анализ и апробацию применимости двумерной матрицы классификации учебных целей на примерах инженерных  дисциплин.
Представляет интерес  возможность использования матриц конкретизированных целей для преобразования содержания дисциплин и проектирования связанных с ними  оценочных средств, особенно применительно к  освоению студентами навыков  мышления высокого уровня.

 

Национальный интерес России в свете коммуникативной компетенции инженеров
# 03, март 2015
DOI:
10.7463/0315.0761212

Яминский А. В.

Проблема развития коммуникативных навыков инженеров-менеджеров международного класса рассматривается в контексте национального интереса России. Ключевой сутью этого понятия является целостность территории и непрерывность границ, а аспекты благосостояния, процветания, культуры и пр. являются производными. Для России понятие национального интереса предполагает выживание и независимость от внешнего мира. Глобальное общество породило новые формы взаимодействия, основанные на межгосударственных, межнациональных и индивидуальных коммуникациях. Качество коммуникаций – дипломатических, профессиональных, культурных и пр. – играет решительную роль в отстаивании национального интереса. Школа «Профессиональный английский в мире бизнеса» (PEBW BMSTU) развивает профессиональные коммуникативные навыки студентов и молодых специалистов на английском языке. В перспективе они могут стать защитниками российских национальных интересов. Триада «Национальный интерес  – Корпоративная культура – Личностные ценности» является основополагающей в основе учебного процесса и обуславливает соответствие обучения национальному интересу. Коммерческое образование, международные студенческие образовательные инициативы, типа известных BEST и ESTIEM, не обеспечивают внутренних связей триады и соответственно не действуют в направлении национального интереса страны. Обучающиеся преследуют личные цели, ибо за все уплачено. Школа PEBW моделирует виртуальную бизнес-компанию. Междисциплинарный тренинг обуславливает интригу вовлеченности и принадлежности, потребность самовыражения и способствует формированию менталитета, соответствующего национальному интересу России. В качестве внеаудиторной работы, оттачивая приобретенные навыки и незамедлительно получая обратную связь, слушатели школы PEBW организуют и проводят визиты иностранных делегаций. Приводимые отзывы выпускников школы красноречиво иллюстрируют значимость тренинга. Атмосферу и деловой настрой школы подметила главный редактор газеты «The Moscow Times», которая посетила занятие и позднее написала руководителю школы, – «Я восхищена Вашим классом и полностью очарована Вашими студентами. Они вселяют надежду на будущее вашей страны».

 

Разработка и исследование подходов к управлению, контролю и оцениванию качества реализации компетентностно-ориентированных образовательных программ
# 03, март 2015

Кон Е. Л., Фрейман В. И., Южаков А. А.

В статье предлагаются подходы к решению задач эффективного управления, контроля и оценивания качества реализации образовательных программ, построенных на базе Феде-ральных государственных образовательных стандартов высшего профессионального образо-вания (ФГОС ВПО). Проанализированы особенности и проблемы практического внедрения компетентностного подхода при проектировании и реализации образовательных программ, построенных в соответствии с ФГОС ВПО. Обоснована актуальность решения задачи кон-троля и оценивания результатов обучения, заданных в компетентностном формате; выделе-ны основные проблемы, сформулированы цель и задачи работы. Проиллюстрированы осо-бенности формирования компетенций как основных результатов реализации теоретического обучения по образовательной программе; проанализированы требования к способам форми-рования и средствам контроля частей компетенций (дисциплинарных компетенций) и их компонентной структуры («знаний», «умений», «владений»), формируемых и контролируе-мых в конкретных дисциплинах (разделах) образовательной программы. Предложены и ис-следованы варианты решения задач контроля и оценивания результатов обучения и образо-вания по направлению (специальности) подготовки. Предложены и проанализированы под-ходы и инструменты определения интегральных оценок результатов подготовки выпускни-ков компетентностно-ориентированных образовательных программ; специфические особен-ности применения; способы повышения точности. Для контроля и оценивания уровня освоения образовательной программы по результатам государственной итоговой аттестации предложено использование агрегированной компетентностной модели выпускника. Предложены варианты обобщенного и детализированного представления результатов освоения образовательной программы, учитывающие компетентностный формат требований ФГОС ВПО. Предлагаемые подходы и методы позволят повысить эффективность решения задач формирования, контроля и оценивания уровня освоения компетенций как основных результатов обучения по компетентностно-ориентированным образовательным программам.

 

# 02, февраль 2015

Особенности истечения жидкости через отверстия некруглой формы
# 02, февраль 2015
DOI:
10.7463/0215.0758817

Пильгунов В. Н., Ефремова К. Д.

Исследованы особенности процесса истечения вязкой жидкости через отверстия некруглой формы. Получены значения коэффициентов объёмного расхода воды, вытекающей через квадратное, прямоугольное, треугольное и крестообразное отверстия с острой входной кромкой при совершенном сжатии струи. Представлены конструкции внешних цилиндрических насадков с некруглыми входными отверстиями и исследованы расходно - перепадные характеристики этих насадков. Показано, что исследованные типы отверстий некруглой формы обладают большей, по сравнению с круглым отверстием, пропускной способностью, а внешние цилиндрические насадки с входными отверстиями некруглой формы устойчиво работают без срыва при повышенных значениях напора истечения. Управление абсолютным давлением в кавитационной камере внешнего цилиндрического насадка открытого типа посредством её регламентированного подключения к атмосфере позволяет в определённом диапазоне изменять расход истечения и обеспечить его стабилизацию при колебаниях напора истечения. Приведённые экспериментальные данные могут быть использованы при проектировании водопропускных сооружений, систем орошения, аппаратов химического производства и элементов гидроавтоматики.

Прогнозирование ресурса винтовых механизмов качения
# 02, февраль 2015
DOI:
10.7463/0215.0756784

Блинов Д. С., Морозов М. И.

Для расчета на ресурс винтовых механизмов качения (ШВМ и ПРВМ) необходимо знать их динамическую грузоподъемность, экспериментальное определение которой требует больших материальных и временных затрат. Установлены корреляционные связи статической и динамической грузоподъемностей ШВМ и ПРВМ от параметров, определяющих их типоразмеры. Используя эти связи, методами степенной регрессии получены эмпирические зависимости, связывающие коэффициент равный отношению статической грузоподъемности к динамической грузоподъемности с параметрами, определяющими типоразмеры механизмов. С помощью этого коэффициента, рассчитав статическую грузоподъемность проектируемого механизма, можно прогнозировать его динамическую грузоподъемность и ресурс.

Исследование влияние режимных параметров на течение и характеристики турбулентности дозвуковых струй из конического и шевронных сопел с помощью RANS/ILES-метода высокого разрешения
# 02, февраль 2015
DOI:
10.7463/0215.0758676

Бендерский Л. А., Любимов Д. А.

Струйные течения встречаются во многих инженерных приложениях: струйное охлаждение, струи из авиационных двигателей, подача топлива в камерах сгорания. Для выхлопных струй из авиационных двигателей важно знать влияние режимных параметров на параметры течения и турбулентности в струях. В данной статье представлено численное исследование с помощью RANS/ILES-метода высокого разрешения влияния числа Маха и температуры на течение в струях. Проведены расчеты истечении холодной и горячей дозвуковых струй из конического и шевронных сопел. Получено влияние режимных параметров на осредненные и пульсационные характеристики течения для всех типов сопел. Проведено сравнение полученных результатов с известными экспериментальными данными.

Распределенный алгоритм расчета динамики старта летательного аппарата в условиях взаимодействия со средой
# 02, февраль 2015
DOI:
10.7463/0215.0756606

Щеглов Г. А., Шилов А. Ю., Юнак Е. В.

Представлено описание распределенного алгоритма и структуры реализующего его программного комплекса в котором программа расчета динамики старта летательного аппарата в условиях взаимодействия с потоком среды дополняется программой для определения нестационарных гидродинамических нагрузок методом вихревых элементов. Особенностью алгоритма является объединение в единую систему локальной программы и параллельной программы, использующей технологию MPI. Проанализировано ускорение, достигаемое при параллельных вычислениях на различном числе ядер, и дана оценка степени распараллеливания различных операций. Показано, что разработанный алгоритм может быть эффективно использован для решения задач на небольшом числе ядер, например на персональном компьютере с одним или двумя четырехядерными процессорами.

Разработка комплекта баллистического программного обеспечения для решения задачи оценки характеристик летательного аппарата на стадии эскизного проектирования
# 02, февраль 2015
DOI:
10.7463/0215.0755846

Майорова В. И., Гришко Д. А., Леонов В. В., Мунин Е. Н.

Представлено описание разработанного авторами комплекта специального баллистического программного обеспечения, позволяющего проводить оценки лётных характеристик летательных аппаратов на стадии эскизного проектирования. Разработка нашла практическое применение при проведении научно-исследовательских, дипломных и курсовых работ. Созданное программное обеспечение даёт возможность проведения расчётов, связанных с определением как атмосферных, так и с орбитальных параметров движения летательного аппарата. Для каждой программы комплекта приведён пример, отражающий некоторые её возможности. В отличие от существующих аналогов разработанный комплект позволяет трансформировать текущую конфигурацию программ под решение широкого круга задач в новых проектах.

Методы контроля параметров ультразвуковой кавитации
# 02, февраль 2015
DOI:
10.7463/0215.0759806

Скворцов С. П.

Приведен обзор физических процессов, лежащих в основе действия ультразвуковой кавитации. Эти процессы в первую очередь определяются скоростью схлопывания пузырьков, энергией кавитации и индексом кавитации. Проанализированы основные методы контроля кавитации и выделены методы, позволяющие определить параметры пульсаций пузырьков. К ним относятся метод оптического зондирования кавитационной области и метод анализа спектральных компонент акустического кавитационного шума. Отмечена их универсальность и малая инерционность при использовании для контроля параметров кавитации. Контроль параметров пульсаций позволяет глубже понять физические механизмы действия кавитации в различных областях.

Решение терминальной задачи управления для аффинной системы при помощи многочленов
# 02, февраль 2015
DOI:
10.7463/0215.0758826

Голубев А. Е., Крищенко А. П.

Один из способов решения терминальных задач для аффинных динамических систем основан на использовании многочленов степени 2n-1, где n - порядок системы. В настоящей статье исследуется терминальная задача, для которой конечное состояние системы совпадает с началом координат в фазовом пространстве системы. Ищется множество начальных состояний таких, что решение терминальной задачи можно построить при помощи многочлена степени 2n-2. Отметим, что решение рассматриваемой терминальной задачи управления может быть использовано для решения задачи стабилизации нулевого положения равновесия за конечное время. Для систем второго порядка доказываются необходимые и достаточные условия существования многочлена второй степени, который определяет решение терминальной задачи. Приводится решение терминальной задачи управления с использованием многочленов второй и третьей степени. Рассмотрен пример решения задачи управления для математического маятника. В статье обсуждено решение терминальной задачи для аффинных систем третьего порядка, основанное на использовании многочленов четвертой и пятой степени.

Планирование неравномерного потребления субъекта оптового рынка электроэнергии на основе прогноза соотношений часовых цен
# 02, февраль 2015
DOI:
10.7463/0215.0757930

Руссков О. В., Сараджишвили С. Э.

Показаны ограничения применения математических моделей временных рядов для прогноза неравномерного графика потребления субъекта оптового рынка электроэнергии с превалированием требований технологии над требованиями часового планирования. Рассмотрены факторы, влияющие на неравномерность графика потребления металлургического предприятия. Предложен метод совместного прогноза соотношений цен и объёмов электроэнергии, позволяющий обойти проблему трудности прогноза неравномерного графика потребления. Проанализированы соотношения цен рынка, при которых снижается требование к точности прогноза потребления электроэнергии. Приведены положительные результаты испытаний прогнозной математической модели, основанной на данном методе.

Анализ структур данных для представления базовых моделей конечных автоматов
# 02, февраль 2015
DOI:
10.7463/0215.0756654

Гуренко В. В., Бычков Б. И.

Применение аппарата теории автоматов в задачах анализа и синтеза структур сложных систем приводит к необходимости программной реализации моделей конечных автоматов. Структуры данных при этом нередко выбираются произвольно, что приводит к необоснованным затратам вычислительных ресурсов, снижает результативность анализа и эффективность компонентов самих систем. Целью статьи является обоснование выбора статических и динамических структур данных для машинной реализации базовых моделей конечных автоматов. Структуры данных подобраны исходя из традиционных способов задания автоматов. Авторами предложена система критериев для оценки структур данных. Критерии сформулированы на основе алгоритмических особенностей задач теории автоматов с учетом вычислительной сложности в емкостной и временной составляющих. Проведен сравнительный анализ структур данных по предложенной системе критериев. Анализ показал преимущество тех структур, которые отвечают способу задания автомата таблицей переходов/выходов. Для таких структур был проведен эксперимент с целью измерения временных параметров. Исследование полученных данных дало возможность разграничить области применения выбранных структур в задачах теории автоматов. Результаты работы позволят более эффективно применять модели конечных автоматов в программных разработках.

Онтологический подход к тестированию уровня владения обучающимся метапредметными понятиями
# 02, февраль 2015
DOI:
10.7463/0215.0756631

доцент, к.ф.н. Гаврилина Е. А., Захаров М. А., профессор, д.ф.-м.н. Карпенко А. П., Смирнова Е. В.

Работа посвящена оценке уровня усвоения обучающимся метапонятийного состава учебных предметов. Предлагаемый подход основан на использовании когнитивной карты обучающегося (ККО), которая формализует его представления о некотором фрагменте предметной семантической сети (ПСС) и, в идеале, совпадает с этим фрагментом. Контроль усвоения обучающимся понятийного состава данного фрагмента ПСС сводится к сравнению подграфа ПСС, соответствующего этому фрагменту, и графа, который определяет соответствующая ККО. Рассматриваем два подхода к тестированию уровня владения обучающимся метапонятиями: на основе онтологии метапредмета: на основе онтологий традиционных учебных предметов.

Равновесное значение температуры спутника на низкой околоземной орбите
# 02, февраль 2015
DOI:
10.7463/0215.0758801

Хегаб Т. М.

Проведен анализ тепловых потоков, действующих на условный искусственный спутник Земли шаровой формы, и определено равновесное значение его температуры. Основное внимание уделено количественной оценке солнечного излучения, отраженного от поверхности Земли. Составлено уравнение теплового баланса спутника в предположении его установившегося температурного состояния и определено равновесное значение его температуры. Представленная методика позволяет проводить оценку возможного диапазона изменения температуры спутника при его движении по низкой околоземной орбите. Построены графики, иллюстрирующие изменение равновесного значения температуры спутника при его движении по орбите

Робототехническая система контроля и ремонта труб малого диаметра
# 02, февраль 2015
DOI:
10.7463/0215.0757676

Воротников С. А., Никитин Н. И., Чекарелли М.

Одним из трендов робототехнических разработок является создание миниатюрных робототехнических систем (МРС), предназначенных для выполнения задач в ограниченных пространствах. Примером такого пространства являются трубопроводы малого диаметра: от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров, используемые в сфере коммунального хозяйства, на предприятиях химической промышленности, в магистральных линиях систем жизнеобеспечения судов и др. В статье предложен вариант построения МРС контроля и ремонта внутренних поверхностей произвольно ориентированных труб диаметром 50 мм. Проведенный анализ показал, что в условиях поставленной задачи оптимальной конструкцией МРС является модульная конструкция, а оптимальным способом перемещения МРС внутри трубопровода - червячный. Система управления МРС должна содержать 3 основных модуля. Первый - базовый модуль связан с оператором МРС. Он формирует команды управления, а также реализует прием, обработку и хранение информации, поступающей с датчиков и дефектоскопов транспортно-манипуляционного устройства. Второй - выносной модуль предназначен для ретрансляции команд управления между оператором и исполнительным устройством, обеспечения синхронной подачи кабеля, а также подачи ремонтного раствора. Третий модуль - транспортно-манипуляционное устройство осуществляет непосредственно перемещение, диагностику и локальный ремонт трубопровода с помощью специализированного оборудования.

Оценка методом самосогласования температурного коэффициента линейного расширения композита с дисперсными включениями
# 02, февраль 2015
DOI:
10.7463/0215.0757059

профессор Зарубин В. С., профессор Кувыркин Г. Н., Савельева И. Ю.

Область рационального применения композитов как конструкционных материалов, одновременно воспринимающих тепловые и механические нагрузки, в значительной степени определяется комплексом их термоупругих свойств. Из представленного в статье обзора работ, посвященных анализу термоупругих характеристик композитов, следует, что проблема теоретической оценки этих характеристик является актуальной. Среди термоупругих свойств композитов важное место занимает его температурный коэффициент линейного расширения. Наряду с волокнистыми композитами в технике широко применяют дисперсно упрочненные композиты, в которых роль включений выполняют частицы из высокопрочных и высокомодульных материалов, в том числе наноструктурные элементы. Обычно дисперсные частицы имеют близкие размеры во всех направлениях, что позволяет форму таких частиц в первом приближении считать шаровой. В статье для композита с изотропными шаровыми включениями из совокупности различных материалов методом самосогласования получены расчетные формулы, связывающие температурный коэффициент линейного расширения с объемной концентрацией включений и их термоупругими характеристиками, а также с термоупругими характеристиками матрицы композита.

Оптимизация многокомпонентных дисперсно-армированных композитов на основе сплайн-аппроксимации
# 02, февраль 2015
DOI:
10.7463/0215.0757079

Димитриенко Ю. И., Дроголюб А. Н., Губарева Е. А.

В работе предложен алгоритм решения задачи оптимального проектирования многокомпонентных дисперсно-армированных композиционных материалов, свойства которых определяются концентрациями наполнителей и не зависят от их формы. Сформулирована задача условной оптимизации композита с ограничениями на его эффективные характеристики - модуль упругости, прочности при растяжении и сжатии и коэффициент теплопроводности при минимизации плотности композита. Расчет эффективных характеристик композита осуществляется с помощью конечно-элементного решения вспомогательных локальных задач теории упругости и теплопроводности, возникающих при использовании метода асимптотического осреднения.

О точности расчетных схем вихревых методов при моделировании обтекания профилей с угловой точкой
# 02, февраль 2015
DOI:
10.7463/0215.0756954

Кузьмина К. С., Марчевский И. К., Морева В. С.

Рассмотрена двумерная задача о численном моделировании обтекания профиля потоком. Предполагается, что среда является несжимаемой, что позволяет использовать для расчета течения бессеточные лагранжевы методы вихревых элементов (МВЭ). Целью работы является исследование точности расчетных схем МВЭ, основанных на разных подходах к выполнению граничного условия на поверхности профиля, в случае моделирования обтекания профилей с угловой точкой. При построении расчетной схемы профиль заменяется ломаной, состоящей из участков-панелей. Профиль в данной работе полагается жестким и неподвижным. Расчетные схемы строятся на основе двух эквивалентных с математической точки зрения подходов к выполнению граничного условия. Первый, так называемый «классический», подход предполагает равенство нулю нормальной компоненты скорости среды на поверхности профиля. В этом случае возникает необходимость решать сингулярное интегральное уравнение с ядром Гильберта, интеграл в котором нужно понимать в смысле главного значения по Коши. Это накладывает ограничения на способ дискретизации профиля, в частности, длины соседних панелей не должны существенно различаться. Во втором случае к нулю приравнивается предельное значение касательной компоненты скорости со стороны профиля.

Анализ современных подходов к проектированию искусственных желудочков сердца роторного типа
# 02, февраль 2015
DOI:
10.7463/0215.0755225

Банин Е. П., Гуськов А. М., Сорокин Ф. Д.

В работе проведен анализ существующих подходов к численному и натурному экспериментам при проектировании искусственного желудочка сердца роторного типа. Для реализации метода визуализации потока с помощью масляных пятен предложена оригинальная конструкция испытательного стенда, построенного на модульном принципе. Показаны основные особенности разработанного стенда. Проведено математическое моделирование поведения крови во входном аппарате искусственного желудочка сердца. Рассмотрены входные аппараты с тремя и четырьмя лопатками. Поток крови считается стационарным. Кровь принята несжимаемой, вязкой жидкостью. Математическое моделирование проводится методами вычислительной гидродинамики (CFD). Исследование направлено на выявление потенциально опасных застойных зон и других негативных эффектов. Для получения зависимости распределения скоростей потока от геометрических параметров конструкции рассмотрены различные конфигурации входного аппарата искусственного желудочка сердца.

Технологические аспекты создания крупногабаритных оптических телескопов
# 02, февраль 2015
DOI:
10.7463/0215.0755509

проф., д.т.н. Сычев В. В.

Развитие крупногабаритного оптического телескопостроения во многом определяется уровнем технологических возможностей в реализации научно-технических идей. В настоящее время в мире успешно работают множество крупногабаритных телескопов, Разрабатываются новые проекты более совершенных телескопов. Все разработки подчинены одной цели - увеличить количество информации путем увеличения диаметра главного зеркала телескопа. В статье приведен анализ развития адаптивного телескопостроения в нашей стране. На примере отечественного телескопа АСТ-25 рассмотрены технологические аспекты создания крупногабаритных оптических телескопов. Отмечены особенности концепции построения телескопа, позволившие достичь предельно возможных характеристик, обеспечивающих получение максимального количества информации. Проведено сравнение между собой целого ряда проектов крупногабаритных телескопов по технологическим критериям. Показано, что отечественный проект адаптивного супертелескопа АСТ-25 превосходит зарубежные аналоги, а проекты Euro50 (50м) и OWL (100м) не имеет смысла реализовывать Ключевые слова: крупногабаритные оптические телескопы, критерий информативности, адаптивные оптические системы, искажающие факторы.

Оценка уровня подготовленности по физике в техническом вузе
# 02, февраль 2015
DOI:
10.7463/0215.0758077

Ан А. Ф., Соколов В. М.

В статье отражены результаты исследования, посвященного решению задачи максимально однозначного описания уровневой дифференциации целей учебной дисциплины «Физика», ориентированной на модель профессиональной компетентности выпускника технического вуза, и разработке сопряженных с этим описанием оценочных процедур, средств диагностики. Предложена и апробирована таксономия диагностируемых требований к усвоению содержания обучения физике, элементы которого студент, выпускник должен уметь использовать при выполнении оценочных заданий, опираясь только на собственную память. При проектировании диагностических средств учтены экспертные оценки значимости учебных элементов курса физики для фундаментальной, мировоззренческой подготовки и успешного освоения блока профессиональных дисциплин, использовано содержание типовых задач по дисциплинам профессионального цикла основной образовательной программы

Особенности организации консультаций и контролируемой самостоятельной работы студентов младших курсов
# 02, февраль 2015
УДК: 378.14

Вергазова О. Б.

В данной статье рассматриваются особенности организации консультаций и контролируемой самостоятельной работы по математическим дисциплинам студентов-первокурсников в начале первого семестра. В статье говорится о необходимости активизации владения основными методами решения задач, прежде всего, функционально-графическим методом решения уравнений и неравенств, у студентов-первокурсников. Рассматривается проблема отбора учебного материала для данной работы, связанная с задачей активизации знаний, умений и навыков, методов решения задач, которая требуется для дальнейшего качественного усвоения учебного материала по математическим дисциплинам. На примере решения отдельных задач автор демонстрирует возможности применения функционально-графического метода решения тригонометрических уравнений и неравенств Содержание статьи представляет интерес для преподавателей ВУЗов, студентов-первокурсников, учителей, работающих в старших классах, старшеклассников, желающих поступить в высшие технические учебные заведения.

Использование технологии виртуальных машин для сопровождения учебного процесса в технических дисциплинах вузов
# 02, февраль 2015
УДК: 004.423

Большаков С. А., Семкин П. С.

В статье рассмотрены возможности использования в учебном процессе технологии виртуальных машин. Выявлены основные проблемы, которые актуальны при использовании современной компьютерной техники в дисплейных залах университета, в качестве одной из основных выделена проблема настройки и сопровождения программно-технической среды при совместном использовании большим числом студентов и кафедр. Дана характеристика понятий эмулятора виртуальных машин и гостевых операционных систем. Рассмотрены возможности и эффективность использования технологии виртуальных машин. Показаны варианты применения рассмотренной технологии в учебном процессе университета. Рассмотрены способы настройки виртуальных машин и передачи информации в гостевую виртуальную машину. Дается оценка преимуществ использования рассмотренной технологии в высших учебных заведениях.

Памяти Оливера Хевисайда (1850 – 1925)
# 02, февраль 2015
DOI:
10.7463/0215.0757600
УДК: 929

Самохин В. П., Тихомирова Е. А.

Представлен краткий обзор основных достижений Оливера Хевисайда выдающегося английского учёного, инженера, математика и физика, впервые применившего комплексные числа для изучения электрических цепей и разработавшего технику применения преобразования Лапласа для решения дифференциальных уравнений. Хевисайд переформулировал уравнения Максвелла в терминах векторов напряжённостей электромагнитного поля, электрической и магнитной индукций, разработал теорию линий связи, известную как «телеграфные уравнения», и развил идею ионосферы, предсказав существование в ней отражающего радиоволны слоя. Приведены сведения о родителях Хевисайда, интересные факты из его жизни и деятельности, подробности самообразования, увлечений математикой и физикой, а также из истории создания теории связи и электродинамики, связанные с вкладами в это направление Джемса Максвелла. Оливер Хевисайд был членом Королевского общества Великобритании и первым из награждённых медалью Фарадея лондонского Институтом инженеров-электриков.

# 01, январь 2015

Влияние погрешностей монтажа в зубчато-поводковых передачах
# 01, январь 2015
DOI:
10.7463/0115.0754787

Сачков М. Ю., Тимофеев Б. П.

В работе получена функции положения зубчато-поводковой передачи, состоящей из двух колес с числом поводков равном пятнадцати. Так же получены координаты точек контакта и рассчитаны ошибки функции положения при пересопряжении. Передача обладает высокой технологичностью (для ее изготовления не требуется специального оборудования), а функция перемещения близка к линейной. Данная статья характеризует влияние погрешности межосевого расстояния на качественные характеристики передачи. В работе представлены графические зависимости и табличные расчетные данные для номинального межосевого применялись численные методы программного пакета MathCAD.

Математическое и программное обеспечение для обработки результатов метрологических измерений деталей роликовинтовой передачи
# 01, январь 2015
DOI:
10.7463/0115.0753736

Блинов Д. С., Морозов М. И., Анисимов П. Д.

Роликовинтовые передачи (РВП) являются сейчас наиболее перспективными преобразователями вращательного движения в поступательное. Высокие эксплуатационные параметры РВП достигаются, в первую очередь, за счет прецизионной точности изготовления специальной резьбы ее деталей. Отсюда актуальным и высокоответственным мероприятием становится полный метрологический контроль резьбы винта, роликов и гайки. Измерение на контурографе профиля витков в осевом сечении резьбовой детали позволяет рассчитать и проконтролировать целый ряд важнейших параметров этой детали. Для обработки результатов измерений разработано математическое и программное обеспечение, которое можно использовать для контроля деталей РВП со специальной резьбой, а также для контроля высокоточных деталей с треугольной или трапецеидальной резьбой, имеющей симметричный профиль.

Проветривание карьеров струйными вентиляторами в комплексе с устройством для аэрации
# 01, январь 2015
DOI:
10.7463/0115.0755210

Старостин И. И., Бондаренко А. В.

Предложена схема проветривания карьеров с применением направляющего устройства для интенсификации аэрации (патент на полезную модель ʺУстройство для аэрации карьеровʺ) в комплексе с карьерными вентиляторами на базе турбовинтовых авиационных двигателей. На основе моделирования и анализа результатов исследований установлены параметры и закономерности воздушных течений в карьерах, предложены расчётные зависимости скоростей течений для оценки условий и эффективности применения новой схемы вентиляции. Показано, что применение данной схемы позволяет увеличить количество воздуха, проветривающего карьер, в 8-10 раз по сравнению с одним вентилятором. И тем самым существенно понизить концентрацию вредных веществ в воздухе рабочей зоны.

О фундаментальных решениях, переходных вероятностях и дробных производных
# 01, январь 2015
DOI:
10.7463/0115.0754986

Бутко Я. А.

В серии недавних работ Богдана К., Хансена В., Якубовского Т., Шипковского К. и Сидора С. была развита техника построения эволюционных полугрупп, порождённых некоторыми заданными операторами. В рамках предложенной техники использовался тот факт, что полугруппа является ядром отрицательного левого обратного оператора к сумме временной производной и генератора этой полугруппы. И это ядро называлось (слабым) фундаментальным решением данной суммы. Этот факт был доказан в статье К. Богдана, Я. А. Бутко и К. Шипковского (K. Bogdan, Ya. A. Butko and K. Szczypkowski) “Majorization, 4G theorem and Schrödinger perturbations”. Именно, было показано, что полугруппа, порождённая заданным оператором, действительно является (слабым) фундаментальным решением упомянутой выше суммы, и только её. Кроме того, техника К. Богдана и его соавторов была использована в этой статье для обсуждения эволюционных полугрупп, порождённых аддитивными возмущениями ½-устойчивого субординатора, т.е. оператора дробной производной Вейля порядка ½. Настоящая заметка служит дополнением к вышеназванной статье. Целью статьи является прояснение взаимосвязи между (слабым) фундаментальным решением, описанным выше, и традиционным понятием фундаментального решения, используемым в теории уравнений с частными производными и в функциональном анализе. В статье также обрисовываются соотношения между переходными вероятностями случайных процессов, эволюционными полугруппами, эволюционными уравнениями и их фундаментальными решениями. Различные понятия фундаментального решения обсуждаются для процессов Леви с бесконечно гладким символом и для устойчивых субординаторов.

Оптимизация траектории выведения ракеты-носителя с малым космическим аппаратом на солнечно-синхронную орбиту на основе псевдоспектрального метода
# 01, январь 2015
DOI:
10.7463/0115.0755072

Ван Л.

Рассматривается задача оптимизации траектории выведения ракеты-носителя воздушного базирования с малым космическим аппаратом на солнечно-синхронную орбиту. На основе программы трехэтапного полета с пассивным промежуточным участком, используется математическая модель движения ракеты-носителя с учетом внешних возмущений, вызванных несферичностью Земли, атмосферным сопротивлением и ветром. Для решения задачи проводится процедура дискретизации, базирующаяся на псевдоспектральном методе, позволяющая преобразовать исходную задачу в задачу нелинейного программирования с динамическими ограничениями и критерием максимума конечной массы на целевой орбите. Применение предлагаемой процедуры решения иллюстрируется примером расчета оптимального управления и соответствующей траектории выведения для двухступенчатой жидкостной ракеты-носителя, выводящей малый космический аппарат на солнечно- синхронную орбиту высотой 512 км. В численном результате показывается эффективность предложенного метода, а также анализируется параметры полученной трехэтапной траектории с промежуточным пассивным участком полета.

Численное исследование управления с помощью синтетических струй отрывными течениями в переходных межтурбинных диффузорах
# 01, январь 2015
DOI:
10.7463/0115.0753472

Потехина И. В., Любимов Д. А.

Синтетические струи являются перспективным средством активного газодинамического управления потоком. Они уменьшают или ликвидируют отрывные зоны, возникающие при течении в криволинейных диффузорах. Это становится важным в связи с тенденцией уменьшения размеров диффузорных переходных каналов. В данной статье представлено численное исследование с помощью RANS/ILES-метода высокого разрешения влияния синтетических струй на отрывное течение в стандартном и «агрессивном» (его длина на 20% меньше стандартного) межтурбинных диффузорах. Проведены параметрические исследования влияния амплитуды и частоты синтетических струй на течение. Было получено, что использование синтетических струй в рассмотренных диффузорах позволяет улучшить их характеристики, а для «агрессивного» диффузора приблизить их к уровню стандартного.

Моделирование аэроупругой динамики двух связанных упругих оболочек, установленных на экране
# 01, январь 2015
DOI:
10.7463/0115.0753164

Щеглов Г. А., Ермаков А. В.

Изучается модельная задача аэроупругости, в которой упругие конструкции обтекаются пространственным потоком несжимаемой среды. Упругие конструкции представляют собой две тонкостенные консольно закрепленные оболочки вращения, связанные системой упругих связей, установленые рядом на непроницаемом экране так, что оси вращения перпендикулярны экрану. Дискретизация упругой системы проводится в препроцессоре коммерческого пакета Patran путем разбиения геометрической модели на четырехугольные оболочечные конечные элементы. Для расчета параметров течения и нестационарного аэродинамического нагружения конструкций применяется метод вихревых элементов, основанный на модели потока завихренности Лайтхилла-Чорина. В качестве вихревых элементов применяются симметричные вортоны-отрезки. Уравнение динамики упругой системы решаются методом разложения по собственным формам колебаний. Сравнение спектров нагрузок для упругой и абсолютно жесткой конструкции показало, что спектры изменяются незначительно. Требуется проведение дальнейших расчетов, в которых необходимо будет увеличить длительность проведенных расчетов, дискретизацию при построении расчетной схемы и учет большего числа форм колебаний, что потребует увеличения вычислительных мощностей.

К вопросу об эффективности крупногабаритных оптических телескопов
# 01, январь 2015
DOI:
10.7463/0115.0754723

проф., д.т.н. Сычев В. В.

Разработка и реализация проектов крупногабаритных оптических телескопов как у нас, так и за рубежом происходило на основе различных концепций построения. В каждом из этих проектов неизбежно решались проблемы оптимизации технических характеристик и параметров конструкции и аппаратуры телескопа. Ключевыми из них являлись характеристики и параметры несущего корпуса (опорно-поворотного устройства), крупногабаритной оптики телескопа и систем автоматического управления силовыми и прецизионными приводами в системе адаптивной коррекции изображения. Всегда стоял вопрос - какую концепцию выбрать. В статье предложен комплексный критерий, позволяющий не только оценить эффективность крупногабаритных оптических телескопов, но и сравнить между собой их концептуальный и технологический уровень с точки зрения получения информации. Предложен новый термин - инвариант информативности, характеризующий информативные возможности выбранной концепции и реализующей технологии. Это позволит избежать неоправданных осложнений технических решений, ошибочных акцентов и лишних материальных затрат при разработке проекта.

Сравнительный анализ дальности зондирования для различных вариантов аэрозольного лидара
# 01, январь 2015
DOI:
10.7463/0115.0754084

Иванов С. Е., Филимонов П. А., Белов М. Л., Федотов Ю. В., Городничев В. А.

Статья посвящена сравнительному анализу дальности зондирования аэрозольного лидара в ультрафиолетовом, видимом и ближнем инфракрасном спектральных диапазонах для различных вариантов аэрозольного лидара - для разной частоты повторения лазерных импульсов и разных алгоритмах обработки лазерных локационных сигналов. Показано, что режим приема с накоплением сигналов обеспечивает существенно большую дальность зондирования, чем режим приема без накопления сигналов. Предельная дальность зондирования в режиме накопления сигналов определяется зависимостью энергии в импульсе лазера от частоты повторения.

Исследование процесса выстрела из миномета с учетом перетекания пороховых газов из трубки стабилизатора в заминное пространство
# 01, январь 2015
DOI:
10.7463/0115.0755041

Ефремов А. К.

Изложена методика внутрибаллистического расчета миномета, учитывающая перетекание пороховых газов из трубки стабилизатора в заминное пространство. Традиционная методика базируется на предположении, что после прорыва перфорационных отверстий в трубке основной заряд мгновенное сгорает и выполняет лишь роль воспламенителя дополнительного заряда. Предлагаемая методика позволяет выявить передний закон закона дав-ления (и перегрузки) при выстреле. Это способствует адекватной оценке эффективности функционирования инерционных механизмов взрывателя, которые должны завершить взведение до достижения максимального уровня перегрузки. Приведены результаты расчета для 82-мм миномета, которые соответствуют известным опытным данным.

Алгоритмы роевого интеллекта в задаче обеспечения надежности по постепенным отказам
# 01, январь 2015
DOI:
10.7463/0115.0755194

Аноп М. Ф., Катуева Я. В., Михаличук В. И.

Вероятностно-статистическое направление теории надежности использует модели, основанные на анализе частот внезапных отказов. Эти модели не являются функциональными и не отражают связи показателей надежности с выполнением объектом заданных функций. В то же время, значительную часть отказов технических систем составляют постепенные отказы, вызванные деградацией внутренних параметров системы под действием различного рода внешних факторов. В работе показано, как, используя функциональную модель технического объекта, обеспечить требуемый уровень его надежности на стадии проектирования. Предлагается метод решения данной задачи в условиях неполноты исходной информации - когда отсутствует информация о закономерностях технологических отклонений и деградации параметров, а модель исследуемой системы является моделью типа «черного ящика». 

Модификация метода вектора спада для оптимизационно-имитационного подхода к задачам проектирования систем защиты информации
# 01, январь 2015
DOI:
10.7463/0115.0754845

Быков А. Ю., Артамонова А. Ю.

В статье рассмотрен метод для решения задачи выбора средств защиты информации, который может быть применен в рамках оптимизационно-имитационного подхода. При данном подходе задача выбора средств защиты сформулирована как задача дискретного программирования с линейным показателем качества, определяющим стоимость выбранных средств, и неявными ограничениями, суть которых заключается в проверке допустимости возможного решения с помощью экспериментов на реализации имитационной модели системы защиты информации. Предложенный метод является модификацией метода вектора спада, учитывает особенности задачи и требует максимум m+1 шагов, где m - размерность неизвестного вектора булевых переменных, задающего множество выбранных средств. Приведено доказательство этого утверждения. Представлен результат решения задачи для заданных исходных данных.

Анализ процессов обработки версий записи в базах данных NoSQL
# 01, январь 2015
DOI:
10.7463/0115.0753706

профессор, д.т.н. Григорьев Ю. А., Цвященко Е. В.

В статье рассмотрены процессы обработки версий записей. Представлен алгоритм ведения версий записей в базах данных NoSQL. Разработана модель обработки версий записи при одновременной работе пользователей с записью. Модель позволяет оценить время согласования, а также число версий записи, одновременно существующих в базе данных. Представлено два варианта модели. В первом варианте время обработки пользователем версий записи рассчитывается из числа версий, считанных пользователем. Во втором варианте время обработки рассчитывается из числа обновлений, выполненных другими пользователями между последовательными обновлениями записи текущим клиентом. Представлен анализ модельных экспериментов.

Численное моделирование электрической проводимости контактов шероховатых тел
# 01, январь 2015
DOI:
10.7463/0115.0753353

Мурашов М. В., Панин С. Д., Климов С. М.

С начала 20 века и до настоящего времени предпринимаются усилия по разработке модели электропроводности контактов. Особенную актуальность задача контактной электропроводности приобретает с развитием микро- и нанотехнологий. Проводить заимствование из более глубоко проработанных моделей контактной теплопроводности на основе аналогии между тепло- и электропроводностью часто не возможно из-за ряда принципиальных различий. При разработанных на сегодняшний день в той или иной мере 3D- моделях деформирования шероховатых тел 3D-модели электропроводности через контактирующие шероховатые тела нет. В статье предложена пространственная модель электрического контакта шероховатых тел, позволяющая вычислять величину электрической контактной проводимости в зависимости от давления.

Моделирование динамики ротора электрошпинделя на магнитных подшипниках
# 01, январь 2015
DOI:
10.7463/0115.0753146

Богданова Ю. В., Гуськов А. М.

Рассматривается проблема стабилизации ротора высокоскоростного электрошпинделя на активных магнитных подшипниках (АМП). Современное развитие машино- и приборостроения, появление новых конструкционных материалов и инструментов предъявляют повышенные требования к производительности и точности обрабатывающего оборудования, что возможно только на базе поиска инновационных решений и подходов к конструированию компонентов станков и обрабатывающих комплексов, в частности, шпиндельных узлов станков. Благодаря принципу магнитной левитации обеспечивается устойчивый бесконтактный подвес ротора в магнитном поле, а применение электронных систем управления позволяет контролировать и управлять поведением вращающегося ротора.

Тренинг и оценка качества креативных способностей с помощью ЭВМ
# 01, январь 2015
DOI:
10.7463/0115.0754865

Печников В. П., Добряков А. А.

Образовательные технологии ближайшего будущего должны иметь возможность развивать не только логическую составляющую мыслительной деятельности человека, но и внелогическую (интуитивно-чувственную) составляющую, от которой в большой степени зависит результативность его творческих действий. Развитие функционального механизма активизации составляющих внелогического, эмоционально-чувственного интеллекта возможно посредством разработки специальных средств и контрольно-обучающих тренингов творческих форм профессиональной деятельности. Эти средства и тренинги могут использовать программы, составленные для решения конкретных технических и других задач при наличии достаточной визуализации текущих результатов и контрольно-оценочных средств. Приводится конкретный пример тренинга, использующий распространенную программу MS Excel.

Андре-Мари Ампер (к 240-летию со дня рождения)
# 01, январь 2015
DOI:
10.7463/0115.0755871
УДК: 929

Самохин В. П., Мещеринова К. В., Тихомирова Е. А.

Представлен краткий обзор основных достижений Андре-Мари Ампера, выдающегося французского учёного, основоположника электродинамики и автора фундаментальных работ в области химии, биологии, лингвистике и философии. Приведены сведения о родителях Ампера, интересные факты из его жизни и деятельности, включая подробности его самообразования, увлечений математикой, химией и педагогической работы. Приведены интересные факты из истории создания электродинамики, связанные с вкладами в это направление Ханса Э́рстеда, Франсуа Араго́ и  Огюсте́на Френе́ля. Описаны конструкции двух приборов, придуманных Ампером для электродинамических исследований, и дискуссии с противниками зарождающейся науки. Приведены предпосылки введения Ампером понятий электрического напряжения, тока и его направления, которые стали основой для вывода Ампером закона взаимодействия токов, который носит теперь его имя.

 

Поделиться:
 
ПОИСК
 
elibrary crossref ulrichsweb neicon rusycon
 
ЮБИЛЕИ
ФОТОРЕПОРТАЖИ
 
СОБЫТИЯ
 
НОВОСТНАЯ ЛЕНТА



Авторы
Пресс-релизы
Библиотека
Конференции
Выставки
О проекте
Rambler's Top100
Телефон: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)
  RSS
© 2003-2016 «Наука и образование»
Перепечатка материалов журнала без согласования с редакцией запрещена
 Тел.: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)