Preview

Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки

Расширенный поиск
Том 47, № 3 (2020)
Скачать выпуск PDF
https://doi.org/10.21822/2073-6185-2020-47-3

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ, МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЕ И ХИМИЧЕСКОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕ 

8-15 233
Аннотация

Цель. В статье рассматривается отвод тепла от компьютерных процессоров с целью обеспечения необходимых тепловых режимов и термостатирования тепловыделяющих компонентов на интегральных схемах. Метод. Применены методы моделирования теплообменных процессов при теплопереносе от нагретого интегрального кристалла в окружающую среду. Результат. Энергоэффективность процессоров теплоотвода возрастает при применении излучающих термоэлектрических полупроводниковых устройств за счёт того, что поглощение тепла осуществляется на одних переходах, а вместо выделения тепла на других происходит испускание фотонов ультрафиолетового диапазона с целью получения лучших энергетических характеристик для обеспечения необходимого отвода мощности от тепловыделяющих компонентов радиоэлектронных схем. Такой подход обладает большим преимуществом за счет того, что излучение обладает максимальным быстродействием при переносе энергии по сравнению с конвекцией и кондукцией, что позволяет осуществить безынерционный отвод тепла от тепловыделяющих компонентов в окружающую среду. Также такой подход позволяет повысить коэффициент полезного действия системы охлаждения и ускорить перенос тепла от нагретых участков для предотвращения теплового пробоя. Вывод. Проведенные исследования позволяют сделать вывод, что для охлаждения с высокой энергоэффективностью можно использовать светоизлучающие термоэлектрические полупроводниковые устройства, которые могут с малой инерционностью осуществить перенос больших объемов мощности в окружающую среду. Инновационная система охлаждения компьютерных процессоров позволяет повысить степень интеграции на несколько порядков, что приведет к увеличению производительности компьютеров и их быстродействию.

16-25 251
Аннотация

Цель. В статье рассматриваются аспекты моделирования рабочих процессов, протекающих в водоходных движителях амфибийных машин, с учетом специфики их эксплуатации. Метод. Применены методы трехмерного моделирования гребных винтов в CAD- и CAE- пакетах, способные с достоверной точностью определять и оптимизировать параметры протекающих рабочих процессов. Результат. Предложен математический аппарат, позволяющий рассчитывать характеристики водоходных движителей машин-амфибий. Спроектирован гребной винт, обеспечивающий большую тягу по сравнению с исходной конструкцией, позволяющий увеличить скорость движения по воде и уменьшить радиус циркуляции при движении по воде. Рассчитанный вариант гребного винта обеспечивает повышение тяги на 36%, позволяет развить большую скорость движения по воде и значительно снизить радиус циркуляции паромно-мостовой машины при маневрировании на воде. Вывод. Предложенный вариант увеличения скорости движения и маневренности на воде паромных машин является наиболее эффективным и наименее затратным; перспективным направлением дальнейших исследований для достижения максимальной эффективности является создание и верификация программно-аппаратных и методических комплексов для моделирования совместной работы системы «водоходный движитель - корпус - силовая установка».

26-38 248
Аннотация

Цель. Общее криотерапевтическое воздействие на тело человека охлаждающим газом (ОГКВ) - физиотерапевтический метод, положительный эффект которого доказан более чем 40 годами использования (в том числе и в России, является одним из лидеров в данной области). Целью исследования являлась оценка перспектив развития технического обеспечения криомедицинского воздействия на органы человека. Метод. В работе представлены обзор и анализ текущего состояния технического обеспечения данного криометода. Результат. Показаны перспективы развития метода и направления для совершенствования оборудования. Отмечается, что развитие ОГКВ ограничивают, в первую очередь, недостаточная точность проведения криовоздействий и относительно высокая их стоимость. Вывод. Низкотемпературное терапевтическое оборудование потенциально может располагаться не только в медицинских, косметологических, спортивных учреждениях, но и в офисных центрах. ключевым в данном направлении является развитие возможностей технического обеспечения, которое в дальнейшем позволит практикующим специалистам осуществить следующий импульс развития методик применения ОГКВ в направлении массового использования данного физического фактора в медицине.

ИНФОРМАТИКА, ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА И УПРАВЛЕНИЕ 

39-48 277
Аннотация

Цель. В статье предложена трехступенчатая модель, которая позволяет увеличить эффективность аутентификации при реализации систем дистанционного обучения, не только в системах автоматического прокторинга, но и в сложных информационных системах критически важных объектов. Метод. Увеличение эффективности аутентификации пользователей происходит за счёт увеличения точности аутентификации по клавиатурному почерку. Результат. Предложенная модель поможет осуществить процесс разграничения доступа для мошенников и легальных пользователей, путём приспосабливания к малейшим изменениям параметров клавиатурного почерка, что позволяет увеличить точность аутентификации. Во время тестирования один из тестируемых пользователей был аутентифицирован при помощи сравнения Девиаций, в то время как Другие три пользователя были аутентифицированы при помощи критерия χ2. Оставшиеся пользователи не смогли пройти процедуру аутентификацию на всех этапах системы. Вывод. Проведено экспериментальное исследование, результаты которого показали высокую способность предложенной модели разграничения доступа для легальных пользователей и злоумышленников с учетом незначительных изменений параметров динамики нажатия клавиш, и повысить точность аутентификации пользователей. Достоверность аутентификации пользователей на практике составила 97,5%.

49-59 211
Аннотация

Цель. Процесс проектирования магистрального воздушного судна (ВС), в частности на этапе предварительного проектирования, предполагает сравнение и анализ большого количества проектных альтернатив при заданных критериях эффективности. При этом решается задача выбора состава рациональных проектно-конструкторских параметров, что является актуальной проблемой этапа предварительного проектирования ВС. Метод. Разработанный метод, позволяет определить вектор параметров, обеспечивающий рациональные характеристики при заданном критерии эффективности. В связи с чем, предлагаем ввести глобальный критерий эффективности — взлетная масса ВС, а частными критериями выступают аэродинамическое качество на крейсерском режиме полета и величина топливной эффективности. Результат. В такой постановке задачи проектирования приходится решать ряд взаимосвязанных задач, причем, одни являются формализованными, а для других пока не существует математического аппарата и ПО, позволяющего автоматизировать процесс. Отличительной особенностью предлагаемого подхода к поиску рационального проектного решения является применение методов статистического анализа в сочетании с методами высокоточного математического моделирования, программно-реализованные в единой информационной среде с применением языков Фортран V и C++. Вывод. Предлагаемый метод выбора состава рациональных проектноконструкторских параметров позволяет на ранних стадиях и этапах проектирования магистрального ВС, сформировать облик и обеспечить заданные характеристики для его составных элементов.

60-70 257
Аннотация

Цель. Целью данной работы является разработка концепции системы наблюдения за состоянием объектов инфраструктуры с применением технологии трёхмерного лазерного сканирования и обработки полученных данных с помощью специализированного программного обеспечения. Метод. Основополагающими методами при проведении исследования являются аналитический метод, заключающийся в обзоре и системном анализе существующих способов мониторинга зданий и сооружений и разработке на их основе технологической схемы наблюдения за объектами инфраструктуры; метод эмпирического системного анализа; инструментальный метод, представленный проведением полевой съемки в рамках периодического деформационного геодезического мониторинга с помощью наземного лазерного сканера Leica ScanStation C10 для получения исходной пространственной информации. Объектом исследования является искусственное дорожно-транспортное сооружение в г. Краснодаре (Тургеневский мост). Предмет исследования - целесообразность применения периодического деформационного геодезического мониторинга и базирующейся на его основе системы наблюдений за состоянием объектов инфраструктуры. Результат. Результатом исследования является разработка концепции системы периодического мониторинга за состоянием инфраструктурных объектов с выявлением характера и степени протекающих в них в процессе эксплуатации деформационных процессов, базирующейся на применении технологии трехмерного наземного лазерного сканирования. Вывод. Применение системы наземного лазерного сканирования за счет своего быстродействия и высокой точности обеспечивает получение максимально полной информации о контроле характера и видах деформационных изменений сканируемых объектов с целью автоматизации процесса мониторинга в рамках обеспечения их безопасности.

71-81 204
Аннотация

Цель. Целью исследования является формирование структурно совершенных ортогональных латинских квадратов (ОЛК) методом индексно упорядоченного расположения элементов таблицы умножения n-множеств на основе таблицы умножения. Метод. Формирование ортогональных латинских квадратов произведено методом индексной структуризации таблиц умножения n - множеств. Результат. Предлагается метод построения структурно совершенных ортогональных латинских квадратов пар индексированных конечных множеств нечетной размерности, на основе индексного упорядочения nxn- массива элементов таблицы умножения. Отличительная особенность предлагаемого метода построения структурно совершенных ортогональных квадратов из элементов двух индексированных множеств, одинаковой размерности, заключается в использовании авторами, разработанного ими метода перестановок элементов исходных nxn- матричных конфигураций, с формированием индексно упорядоченных или индексно структурированных комбинаторных конфигураций. Вывод. Использование метода построения семейства ортогональных латинских квадратов для пар индексированных конечных множеств одинаковой нечетной размерности по элементам, образующим их таблицу умножения, методом индексной структуризации по принципу функциональных зависимостей значений индексов пар элементов множеств и значений индексов пар элементов её окружения позволяет формировать ортогональные конфигурации определенного класса, в которых, оперируя индексами элементов, легко демонстрируется их ортогональность.

82-92 246
Аннотация

Цель. Моделирование головы человека является важной проблемой, возникающей в самых разных областях науки и техники. Существующие активные технологии реконструкции и моделирования исследуемого объекта требуют наличия дорогостоящего оборудования и подготовленного персонала. Метод. Альтернативой является использование пассивных методов, выполняющих обработку изображений с помощью специальных математически алгоритмов. Одним из таких методов является стереозрение, основанное на использовании парных снимков, сделанных одновременно с помощью нескольких, определенным образом, расположенных и откалиброванных камер. Однако общим недостатком методов стереозрения является возможность получения ошибочных карт глубины изображения из-за некачественных исходных снимков или неправильно установленных параметров камер и освещения. Результат. Разработаны процедуры, использующие дополнительные параметры точек изображения, с помощью которых можно проводить коррекцию карт глубины для исключения появления дефектов на них. Для достижения поставленной цели проведен анализ существующего математического обеспечения для обработки фото- и видеоматериалов; предложены методы подавления шумов на изображении, получения контура изображения, а также методика получения трехмерной матрицы объекта, основанная на изменении направленности освещения; апробирована работа алгоритма на тестовом примере. Вывод. Разрабатываемая методика должна улучшить качество карты глубины обрабатываемого изображения и, тем самым, сделать процедуры моделирования более эффективными.

93-100 227
Аннотация

Цель. Целью исследования является определение различных устойчивых характеристик изображений (полуинварианты и инварианты) как дескрипторы, необходимые для формирования признакового пространства эталонов, предназначенных для распознавания образов различной природы относящихся к различным классам объектов. Метод. В качестве методических основ, лежащих в построении методов распознавания образов, предлагаются метрики оценки близости распознаваемого изображения к заданному эталону в пространстве матриц ковариаций, опирающиеся на полученные дескрипторы. Результат. Разработано содержание основных этапов выделения дескрипторов заданного класса объектов с учетом различной освещенности распознаваемых изображений. Эффективность полученных результатов подтверждается проведенными экспериментальными исследованиями, связанными с решением задачи распознавания специальных снимков - фаций. Выводы. Определение устойчивых дескрипторов изображения как инвариантов или полуинвариантов к преобразованиям масштабирования и яркости позволяет решать задачи классификации фаций в условиях нестабильности съемки распознаваемых изображений. При этом изображения могут быть повернуты и сдвинуты произвольным образом. В целом предложенный подход позволяет разработать эффективную систему распознавания образов при наличии различного рода помех на распознаваемых изображениях.

СТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРА 

101-110 225
Аннотация

Цель. Определение напряженного состояния грунтового основания с трапецеидальным вырезом от действия собственного веса, согласно условиям эквивалентности воздействий, сводится к определению напряженного состояния от внешней поверхностной нагрузки, распределенной по гидростатическому закону. Метод. Задача определения напряжений в основаниях сооружений при любой степени развития областей пластических деформаций грунта имеет строгую математическую формулировку, и критерии подобия могут быть получены с помощью более простого аппарата теории подобия. Моделирование осуществляется с помощью критериев подобия, на основании которых выполняется модель, определены условия нагружения и осуществлен переход от замеренных на модели величин к соответствующим величинам натурной конструкции. Критерии подобия могут быть получены либо с помощью теории подобия, либо с помощью анализа размерностей. Используя метод погружения совместно с методом центробежного моделирования можно достичь еще большего эффекта увеличения собственного веса модели из прозрачного оптически чувствительного материала. Фиксация напряжений в области модели при необходимости производится методом «замораживания». Результат. Используя систему уравнений смешанной задачи теории упругости и пластичности, и метод масштабов установлены критерии подобия для моделирования напряжений в основаниях здании и сооружений. Отмечены ограничения по выбору множителей подобия для сыпучих грунтов, возможности применения при этом метода центробежного моделирования, а также особенности моделирования связных грунтов. Вывод. Необходимым условием подобия напряженных состояний сыпучих однородных оснований в натуре и модели является равенство множителей подобия геометрического масштаба и силового фактора.

111-121 211
Аннотация

Цель. В предлагаемой публикации проведено исследование задач о плоской деформации упругих тел, содержащих внутренние прямолинейные трещины. В каждом случае границы рассматриваемых областей подкреплены тонкими гибкими накладками. Первая часть работы посвящена задаче о бесконечном упругом клине, грани которого с внешней стороны свободны и усилены тонким гибким материалом, а биссектриса содержит прямолинейную трещину, к берегам которой приложены нормальные силы, и исследованию концентрации напряжений в вершинах трещины. Во второй части работы рассмотрена задача о равновесной радиальной внутренней трещине в сечении круглой трубы. Внутренняя поверхность трубы испытывает гидростатическое давление; внешняя - усилена тонким гибким покрытием. Целью исследования в каждой из представленных задач является определение значений фактора влияния. Метод. Задачи объединяет единый подход, в котором наличие покрытия моделируется математически, с использованием специальных граничных условий, полученных на основе асимптотического анализа точного решения для полосовой или кольцевой гибкой накладки малой относительной толщины. В первой задаче вывод сингулярного интегрального уравнения (СИУ) проведен с помощью преобразования Меллина, позволившего перейти к решению системы обыкновенных дифференциальных уравнений и получить СИУ, относительно производной функции разрыва, I-го рода с ядром Коши. Во второй задаче разрывные решения строятся с помощью рядов Фурье, в результате чего выводится сингулярное интегральное уравнение аналогичной структуры. Ранее аналогичные идеи были успешно реализованы авторами при исследовании задачи о равновесном состоянии полосы с покрытием, ослабленной внутренней поперечной трещиной, при произвольных условиях на нижней грани полосы. Вывод. Получены СИУ для рассматриваемых задач. Методом коллокации построены решения СИУ для различных комбинаций геометрических и физических характеристик задач. Во всех рассмотренных случаях рассчитаны значения фактора влияния. Проведен анализ изменения фактора влияния в зависимости от различных комбинаций геометрических параметров и механических характеристик задач. С ростом жесткости покрытия и увеличения его толщины значения фактора влияния уменьшаются; увеличение значения фактора влияния обеспечивается приближением трещины к границе тела и увеличением ее относительной длины.

122-131 184
Аннотация

Цель. Разработка конструкций и расчет металлодеревянных подкрановых балок сопряжены с определенными трудностями. В статье рассматриваются методики расчета и проектирования металлодеревянных подкрановых балок. При этом излагается алгоритм, который позволяет проектировать рациональные по расходу материала системы. Метод. В качестве примера принята металлодеревянная балка пролетом 12м, на которую действуют мостовые краны грузоподъёмностью 30тс. Работа металлодеревянной подкрановой балки сравнивалась с дощатоклееной подкрановой балкой без усиления. Для расчета дощатоклееной балки, усиленной металлическими элементами (или металлодеревянная балка), «отбрасываем» элементы усиления и заменяем их упругоподатливыми опорами. Податливость этих опор учитывается с помощью коэффициента упругих опор - r, который определяется в зависимости от жесткости опор, а усилие в металлических элементах находим из равновесия узлов. Результат. В обоих вариантах нагружения металлодеревянных подкрановых балок показало, что наибольший изгибаюший момент имеет место при расположения колеса мостового крана над упругой опорой. Вывод. Металлодеревянную подкрановую балку рационально использовать при действии мостовых кранов грузоподъёмностью до 30 тс; металлодеревянные подкрановые балки рекомендуется проектировать пролетами до 12 м; сравнение дощатоклееных подкрановых балок с металлодеревянными показало, что металлодеревянные балки на 40-55% эффективнее.



Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2073-6185 (Print)
ISSN 2542-095X (Online)