Наукові вісті КПІ: міжнародний науково-технічний журнал, № 1-2(135)
Постійне посилання зібрання
Переглянути
Нові надходження
Документ Відкритий доступ Корозійна стійкість гальванічних нікелевих осадів й електрохімічна активність продуктів їх корозії(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Ущаповський, Д. Ю.; Кушмирук, А. І.; Васильєв, Г. С.; Лінючева, О. В.; Редько, Р. М.; Лінючев, О. Г.; Підвашецький, Г. Ю.; Куроченко, Т. О.Проблематика. Блискучі гальванічні нікелеві покриття з підвищеним умістом сульфуру є менш корозійностійкими, ніж матові. Особливо сильного корозійного руйнування блискучі нікелеві покриття зазнають в умовах, що імітують вологий тропічний клімат і характеризуються наявністю випарів оцтової кислоти. Мета дослідження. Дослідити корозійну стійкість гальванічних нікелевих осадів у концентрованій оцтовій кислоті та її випарах, а також електрохімічну активність сульфід вмісних продуктів корозії блискучих нікелевих покриттів. Методика реалізації. Потенціодинамічну та циклічну вольт-амперометрію застосовано, щоб дослідити електрохімічну активність гальванічних нікелевих покриттів і продуктів їх корозії. Швидкість корозії гальванічних нікелевих осадів визначено гравіметричним методом. Дослідження морфології поверхні та складу гальванічних осадів проведено за допомогою сканувальної електронної мікроскопії і рентгенофлюоресцентного аналізу. Результати дослідження. Про підвищену електрохімічну активність сульфідних продуктів корозії блискучих нікелевих покриттів свідчать на порядок вищі значення катодних густин струму в циклічних вольт-амперних кривих (ЦВАК) у порівнянні з блискучими та матовими нікелевими гальванічними осадами, отриманими в ацетатних буферних розчинах. Показано, що сульфідні продукти корозії блискучих нікелевих покриттів, нанесені на основу з матової нікелевої фольги, збільшують швидкість її корозії за експонування в концентрованій оцтовій кислоті та її випарах. Висновки. Виявлено значний вплив сульфуру на інтенсифікацію корозії гальванічних нікелевих осадів у концентрованій оцтовій кислоті та її випарах. Зокрема, це можна пояснити розкладанням в оцтовій кислоті сульфіду нікелю, що входить до складу покриття. Сульфур у ступені окислення (–2) взаємодіє з пасивуючими оксидними покривами з утворенням адсорбованого моношару, що й призводить до переходу нікелю в активний стан. Подальші дослідження будуть спрямовані на глибше вивчення електрохімічних властивостей продуктів корозії блискучих нікелевих покриттів.Документ Відкритий доступ Automated design of zoom riflescope with extended parameters(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Sokurenko, V. M.; Sokurenko, O. M.Background. Designing an arbitrary afocal zoom optical system is a complex and multidimensional problem. It cannot be solved analytically and requires the essential experience and efforts of the designer. Objective. The purpose of the paper is to present and verify by simulation the method and means to perform an automated design of complex multi-lens afocal zoom optical systems having variable parameters and characteristics. Methods. Using the developed specialized software with implemented modification of the adaptive Cauchy differential evolution algorithm for the parametric synthesis of multi-component optical systems of zoom riflescopes with extended functional parameters. Results. The developed optical system of the riflescope provides the 5× magnification ratio and the angular field of view in the object space from 3.26° to 0.83°. It has a reticle located in the first focal plane, the entrance pupil diameter of 60 mm, the eye relief within the range of 106...111 mm, and the maximum system length of 390 mm. The riflescope contains 13 lenses in 10 components. The performed simulations showed that the time interval required for the direct automated design of the riflescope’s optical system is about 30–40 hours for the total number of unknown parameters (variables) equal to 91. The root-mean-square values of the angular aberrations of axial beams in all (five) configurations of the synthesized zoom system do not exceed 1.25 arc minute in the whole spectral range. The algorithm helps to determine the prescription data of optical systems, considering the technical requirements and restrictions specified by the designer. Conclusions. Computer simulations of the development of the zoom riflescope with the magnification of 5-25×, the entrance pupil diameter of 60 mm, and the reticle located in the first focal plane have confirmed the effectiveness of the proposed algorithm to design automatically complex multi-lens optical systems with variable parameters. The obtained results proved the high image quality of the generated 13-lens riflescope with the long eye relief. The implemented modification of the adaptive Cauchy differential evolution method can be considered a powerful tool that helps to automate the parametric synthesis of multicomponent optical systems of zoom riflescopes, taking into account the requirements set by the designer. Future research should test the feasibility of the automated design of other riflescopes containing more lenses and providing extreme performances.Документ Відкритий доступ Technology of repairing the active main pipeline using braze-welded couplings(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2011) Tymchik, Grigoriy S.; Podolian, Oleksandr O.; Serhiienko, Kateryna S.Background. During operation, the main pipeline needs to be repaired. During periodic diagnostics of the pipeline state defects are detected, some of which are unacceptable. The classic repairing method, that involves the shutdown of the pipeline with subsequent replacement of its defective spots, requires significant financial costs and is associated with a forced pipeline outage and environmental violation. Objective. The purpose of this article is to improve the technology of reinforcing sections of main high-pressure pipeline with welded couplings, which are filled with molten metal by allowing obtaining high efficiency of pipe strengthening of medium and small diameters. Methods. Strength improvement of the active pipeline spots is realized by installing brazed-welded couplings on an active main pipeline. Strengthening the pipeline with the coupling consists in the redistribution of the load part from the pipe to the wall of the coupling, which leads to a decrease of the stress level in the pipe wall. The reinforcement efficiency of the pipeline could be evaluated by the degree of reduction of circumferential stresses in the fixed pipe wall. Results. The article suggests a technique for strength improvement of pipeline spots using couplings filled with a molten metal that has a high elasticity modulus. The operations of formation of under-coupling layer with the parameters that provide achievement of the maximum value of the stresses reduction degree in the reinforced pipe are proposed, while ensuring an even load distribution between the wall of the pipeline spot being repaired and the coupling shell. An improved technology for fixing defective spots of the active pipeline has been proposed, designs for front seals have been proposed that facilitate the formation of under-coupling layer with optimal parameters. The proposed technique makes it possible to increase the efficiency of the pipe strengthening of small and medium diameters. Conclusions. The article proposes an improved technology of the defective spots reinforcing of the active main pipeline using braze-welded coupling. The focus is on the design of mechanical seals that ensure the tightness of the under-coupling space during the formation of the coupling layer. Further research would be performed in the direction of developing a mathematical model of the pipeline reinforced with braze-welded coupling, taking into account temperature changes during heating and cooling of the coupling structures during the formation of the under-coupling layer. Some research will be also performed to improve the coupling structures and methods of quality control of their mounting on the pipe.Документ Відкритий доступ Імітаційна модель футбольного сезону з матчами з фіксованим результатом(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Чертов, О. Р.; Жук, І. С.Проблематика. Футбол – це величезна індустрія, порівнянна із традиційними економічними галузями. У числовому виразі це десятки мільярдів доларів. Однією з найважливіших проблем, з якою стикається ця галузь, є договірні матчі (матчі з фіксованим результатом). Найбільш ефективним способом запобігання цій загрозі є багатосторонній підхід у поєднанні із заходами, спрямованими на розширення потенціалу правоохоронних органів та спортивних організацій. Однією зі складових цього підходу є використання математичних методів виявлення підозрілих щодо фіксованого результату матчів. Мета дослідження. Метою роботи є розроблення алгоритму моделювання договірних матчів, пов’язаних із заробітком на ставках, з використанням якого формуються матчі, результати яких відмінні від очікуваних і можуть розглядатись як аномальні. Методика реалізації. Розрахунок ймовірностей забиття голів командами під час гри на основі реальних даних сезону; розроблення імітаційної моделі футбольного сезону без договірних матчів і її аналіз за допомогою статистичного моделювання; розроблення алгоритму моделювання договірних матчів, пов’язаних із заробітком на ставках, і його аналіз. Результати дослідження. Розроблено імітаційну модель футбольного сезону, яка дозволяє з використанням отриманих на реальних даних ймовірнісних розподілів кількості голів, забитих командами протягом домашніх або виїзних ігор, змоделювати результати матчів, враховуючи силу команд і тип гри, а також змоделювати ситуації «договірного» матчу, замінивши поточні результати. За загальними розподілами типів результатів матчів та різницями голів усіх матчів змодельований сезон є подібним до реального сезону. За критерієм Колмогорова–Смирнова різниця наведених розподілів на рівні значущості 0,001 є статистично незначущою. Висновки. Розроблену імітаційну модель футбольного сезону можна використовувати для дослідження ефективності методів виявлення підозрілих щодо фіксованого результату матчів і їх порівняльного аналізу.Документ Відкритий доступ Застосування моделей структури поверхонь поділу в сталях під час отримання виробів із заданим життєвим циклом(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Копилов, В. І.; Кузін, О. А.; Кузін, М. О.Проблематика. Розвиток цифрового машинобудування вимагає розробки і використання міждисциплінарних концепцій і моделей поведінки неоднорідних полікристалічних матеріалів у разі дії технологічних і експлуатаційних навантажень. У зв’язку із цим набуває важливого значення розроблення й використання підходів до моделювання та аналізу механічної поведінки граничних зон поділу виробів із врахуванням їх енергії. Розроблення таких підходів дозволяє вирішувати актуальну науково-технічну проблему – оптимізацію режимів технологічних обробок виробів із заданим життєвим циклом. Мета дослідження. Використання системних моделей структури сталей для розроблення обчислювальних схем та методів управління структурно-енергетичним станом поверхонь поділу структурних складових під час отримання виробів з підвищеними параметрами надійності з урахуванням умов їх експлуатації. Методика реалізації. Аналіз структури проводився з використанням концепції інваріантного моделювання, результатів металографічних і фактографічних досліджень, електронної мікроскопії. Виконано оцінювання структурно-енергетичного стану поверхонь поділу зерен після іонно-плазмового травлення зразків, проведено випробовування на зношування і ударний згин, здійснено системне комп’ютерне моделювання властивостей полікристалічних систем за допомогою відкритого пакета скінченно-елементного аналізу FEniCS на мові Python. Результати дослідження. Під час застосування енергетичного опису континуальних нелокальних середовищ встановлено, що залежно від кутів між границями у стиках зерен змінюється структурно-енергетичний стан цієї області та її здатність до утворення мікродефектів. За величини кутів у межах 140°–180° формуються зони з високою спроможністю до утворення міжзеренних пошкоджень і руйнування під дією навантаження. Показано, що інтенсивність зношування і міжзеренне руйнування в разі удару зростає залежно від кількості потрійних стиків, в яких границі суттєво різняться за рівнем енергії. Сталь 40Х (5135 Steel) є більш чутливою до утворення потрійних стиків з високим градієнтом енергії під час термічної обробки, ніж сталі, що містять нікель, молібден і кремній. Висновки. На основі ієрархічного моделювання будови полікристалів запропоновано нові підходи і створено алгоритм для визначення взаємозв’язків між структурою поверхонь поділу сталей і їх експлуатаційною надійністю. Розсіяні пошкодження утворюються на поверхнях поділу між потрійними стиками зерен з високим градієнтом енергії. Зменшення частки потрійних стиків, які суттєво різняться за величиною енергії під час проектування технологічних режимів процесів гартування і відпуску, дозволило на 48–53 % підвищити опір зношуванню покращуваних сталей.Документ Відкритий доступ Аналіз програмних методів оптимізації керування локальним станом даних вебзастосунків(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Бурчак, П. В.; Олещенко, Л. М.Проблематика. Актуальність дослідження оптимізації керування локальним станом даних вебзастосунків полягає у забезпеченні високої продуктивності, ефективного використання ресурсів, забезпеченні задоволення користувачів та адаптації до зростаючих вимог сучасного вебсередовища. Використання різного роду бібліотек часто призводить до зниження швидкодії роботи вебзастосунку та ускладнення виконання програмного коду. Об’єктом цього дослідження є процес зберігання та керування даними клієнтської частини вебзастосунку, предметом дослідження є програмні методи керування локальним станом даних вебзастосунку. Мета дослідження. Метою цього дослідження є зменшення часу обробки даних вебзастосунків щодо відомих програмних методів. Методика реалізації. Основна ідея запропонованого методу полягає у використанні атомарного підходу до стану даних вебзастосунку. Маючи довільну сутність, у загальному стані вебзастосунку створюється фрагмент стану, що відповідає тільки за цю сутність. Такий фрагмент є незалежним від інших фрагментів стану і може працювати лише з інкапсульованою сутністю. Використовуючи інкапсуляцію, в React Context API передається конфігурація сутності у вигляді об’єкта, що містить дані та функції, що їх змінюють. Результати дослідження. Розроблений прорамний метод був порівняний з популярними бібліотеками для керування локальним станом даних вебзастосунку Redux, MobXState-Tree та Recoil. Порівнюючи у відсотковому співвідношенні кожний із сценаріїв тестування, отримано в середньому зменшення часу виконання програми на 17 %. Висновки. Для дослідження програмних методів було обрано бібліотеки Redux, MobXState-Tree та Recoil. Аналіз методів виконано за допомогою утиліти SonarQube. Для оцінювання результатів роботи програмних методів використано утиліту браузера Google Chrome DevTools. Запропонований оптимізований програмний метод дозволяє зменшити час обробки даних та оптимізувати керування станом вебзастосунків.Документ Відкритий доступ Моделювання дифузійно-дрейфових процесів в електронно-дірковій плазмі активної області p-i-n-діодів в умовах проникаючої в плазму НВЧ-хвилі методами теорії збурень(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Бомба, А. Я.; Мороз, І. П.Проблематика. Розглянуто проблему розробки інструментальних засобів для математичного моделювання стану електронно-діркової плазми в активній області p-i-n-структур за умов впливу додаткового фактора – потужного надвисокочастотного (НВЧ) електромагнітного поля. Задача важлива для спеціалістів у сфері НВЧ-електроніки, оскільки p-i-n-структури використовуються, зокрема, для комутації потужних електромагнітних полів і у якості захисних пристроїв вхідних трактів радіотехнічних систем. Мета дослідження. Полягає у розробці методології моделювання розподілу концентрації електронно-діркової плазми в активній області плазмових діодів з урахуванням впливу на динаміку носіїв заряду проникаючого в активну область НВЧ-випромінювання та розвитку асимптотичних методів розв’язання відповідних сингулярно збурених нелінійних задач. Методика реалізації. Досягнення мети забезпечується застосуванням методів пограничного шару, комплексних амплітуд та класичних аналітико-числових методів розв’язання крайових задач для систем звичайних диференціальних рівнянь. Результати дослідження. Запропоновано узагальнену математичну модель стаціонарного стану електронно-діркової плазми в активній області p-i-n-діодів у гідродинамічному наближенні, яка враховує вплив на процеси у плазмі НВЧ-випромінювання. Основу моделі складає нелінійна сингулярно збурена крайова задача для системи рівнянь неперервності електронно-діркових струмів та Пуассона. Модельна крайова задача зведена до рекурентної послідовності лінійних крайових задач. Знайдено розв’язки поставленої задачі у вигляді асимптотичних рядів, що містять стаціонарну і нестаціонарну складові. Особливістю запропонованої математичної моделі є те, що вона відображає ефект виявлення електромагнітної НВЧ ТЕ-подібної хвилі на неоднорідності розподілу концентрації носіїв заряду у активній області p-i-n-діода. Висновки. Розроблено методологію моделювання стаціонарного стану електронно-діркової плазми в активній області p-i-n-діодів з урахуванням впливу на динаміку носіїв заряду проникаючого в активну область НВЧ випромінювання.Документ Відкритий доступ Модель термометричної характеристики діодного сенсора температури(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Павлов, Л. М; Яганов, П. О.Проблематика. Мікроелектронні технології дозволяють створити структури з високою чутливістю до зовнішніх впливів. У напівпровідниковій мікроелектроніці це структури типу потенційного бар’єру на p-n переході. Кремнієві діодні сенсори мають високу термочутливість у широкому діапазоні температур. Розроблено як фізичні, так і формальні математичні моделі термометричної характеристики діодного сенсора. Похибка вимірювання температури за деякими з цих методів виявилась неприйнятною для контролю багатьох технологічних процесів. Актуальним є проведення досліджень температурних властивостей p-n переходу у нерівноважному стані для формалізації нової термометричної характеристики діодного сенсора. Мета дослідження. Метою роботи є модель термометричної характеристики кремнієвих діодних сенсорів за результатами вимірювань вольт-амперних характеристик у діапазоні температур. Методика реалізації. Здійснено аналіз методів градуювання термометричної характеристики діодних сенсорів за вольт-амперними характеристиками, виявлено чинники, що впливають на точність вимірювання температури, обгрунтовано метод регресійного аналізу для формування поліноміальної моделі термометричної характеристики. Результати дослідження. В результаті досліджень вольт-амперних характеристик кремнієвих діодів у діапазоні температур (248 … 393) К встановлено, що похибка вимірювання температури діодними сенсорами пов’язана з залежністю фактора неідеальності p-n переходу від температури. Проведена оцінка точності термометричної характеристики, де ця функціональна залежність представлена у вигляді апроксимаційного поліному. Висновки. Представлено альтернативну модель термометричної характеристики діодних сенсорів температури рівнянням регресії другого степеня. Аргументами функції є струм і напруга діода у режимі прямого зміщення. Стабільність струму у колі p-n переходу не передбачається. Точність визначення температури в діапазоні температур (248 … 393) К знаходиться в межах ± (0,2 … 0,256) K.Документ Відкритий доступ Сенсори на основі наноцелюлози для біорозкладної, гнучкої, одноразової і носимої електроніки(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Найдьонов, А. О.; Коваль, В. М.Проблематика. Швидкий технічний прогрес призвів до зниження терміну експлуатації побутової електроніки. Впровадження приладів зеленої гнучкої електроніки, що здатні біологічно розкладатися, дозволять запобігти екологічній катастрофі. Останнім часом все більшої популярності набуває використання органічних матеріа лів замість неорганічних аналогів, що дає змогу перейти від жорстких твердотільних сенсорів багаторазового використання, що потребують утилізації, до гнучких, одноразових сенсорів, що придатні до носіння людиною на тілі або одязі й до самочинного розкладання у природі після використання. Одним із таких перспективних органічних матеріалів є наноцелюлоза. Мета дослідження. Вивчення можливості використання наноцелюлози для виготовленні гнучких, носимих, одноразових сенсорів різних видів фізичних та хімічних величин. Методика реалізації. У статті проаналізовано, класифіковано та здійснено порівняння різних технологій і осо бливостей синтезу, а також основних характеристик гнучких сенсорів, виготовлених на основі наноцелюлози. Також у роботі було зіставлено основні параметри гнучких сенсорів на основі наноцелюлози з відповідними аналогами сенсорів на основі штучних полімерів. Результати дослідження. У роботі було встановлено фізичні та технологічні особливості використання наноце люлози для виготовлення сенсорів різних видів фізичних та хімічних величин з метою покращення їх робочих характеристик. Встановлено, що наноцелюлоза може використовуватися як у якості підкладки, так і у якості чутливого елементу сенсора. Також було показано, що наноцелюлоза може використовуватися як у сенсорах, що ґрунтуються на електричних фізичних явищах, так і на оптичних ефектах. Висновки. Наноцелюлоза є перспективним біорозкладним матеріалом, на основі якого можна створювати гнучкі, одноразові, носимі сенсори. Технологія виготовлення таких сенсорів має містити лише низькотемпе ратурні та сухі процеси обробки. Для ефективного застосування в певних видах сенсорах доцільно виготовляти наноцелюлозу з модифікованою поверхнею або у вигляді композитів з іншими наноматеріалами. На основі одержаних результатів можна вдосконалювати наявні та розробляти нові методи створення гнучких носимих одноразових сенсорів, які не потребують утилізації.Документ Відкритий доступ Конструкції теплообмінних апаратів на двофазних теплопередавальних елементах для утилізації теплоти повітряу вентиляційних системах: огляд(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Алексеїк, Є. С.; Алексеїк, О. С.Проблематика. Теплообмінники-утилізатори теплоти викидного вентиляційного повітря широко використовують для підвищення енергоефективності будівель. Для підвищення ефективності передачі теплоти від гарячого повітря до холодного в таких теплообмінниках в якості основних теплопередавальних елементів використовують двофазні пристрої, зокрема: термосифони, теплові труби та пульсаційні теплові труби. Проте такі теплообмінникиповиннімативисокутемпературну,ентальпійнутаенергетичнуефективністьзанизькогоаеродинамічного опору. Крім того, специфіка роботи у вентиляційних системах, зокрема, відносно низькі робочі температури та малі перепади температур гарячого та холодного повітря, створює певні складнощі під час вибору теплоносіїв для двофазних елементів. Таким чином, для створення ефективних теплообмінників-утилізаторів на двофазних елементах необхідно вирішити низку складних задач. Мета дослідження. Виявити невирішені та малодосліджені питання в конструюванні теплообмінників-утилізаторів на двофазних теплопередавальних елементах для вентиляційних систем. Методика реалізації. Аналіз описаних у літературі конструкцій, їх характеристик та результатів досліджень. Результати дослідження. В результаті аналізу літературних джерел було виявлено як загальні риси конструкцій теплообмінників-утилізаторів на двофазних теплопередавальних пристроях, так і низку питань, що потребують досліджень. Висновки. Теплообмінні апарати на двофазних теплопередавальних елементах мають широкі перспективи використання та забезпечують повну теплову ефективність до 85 %, при цьому є низка невирішених питань, що стосуються оптимізації конструкції двофазних пристроїв та теплообмінників загалом, оптимізації оребрення, дослідження коефіцієнтів тепловіддачі та теплопередачі, втрат тиску, відведення конденсату.Документ Відкритий доступ Адаптація результатів експериментальної кваліфікації пасивних систем безпеки ядерних енергоустановок(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Кондратюк, В. А.Проблематика. Актуальним питанням забезпечення безпеки ядерних енергоустановок (ЯЕУ) є адаптація результатів експериментальної кваліфікації арматури пасивних систем безпеки на однофазному середовищі до аварійних умов двофазних потоків. Для більшості обладнання систем, важливих для безпеки атомних електростанцій, не існує принципової можливості кваліфікації за допомогою прямих випробувань в аварійних умовах. Досвід експлуатації атомних електростанцій, а також результати моделювання після проєктних аварій визначили можливу невідповідність умов роботи арматури в аварійних ситуаціях і в режимах експлуатаційних випробувань з однофазним парогазовим середовищем. Таким чином, треба адаптувати результати експериментальної кваліфікації арматури систем аварійного видалення пари і газу в однофазному середовищі до аварійних умов двофазних потоків. Мета дослідження. Метою цієї статті є достатнє обґрунтування адаптації результатів випробувань на однофазному середовищі до умов аварійних процесів із двофазним середовищем. Методика реалізації. Для досягнення цілей дослідження було використано детерміністичне моделювання умов і критеріїв функціонування/випробувань клапанів систем аварійного видалення пари і газу. Результати дослідження. Виконано аналіз обґрунтованості результатів експериментальної кваліфікації для динамічного напору тиску на замикаючий пристрій у режимі випробувань (однофазний режим течії) і динамічного напору тиску на замикаючий пристрій в аварійному режимі (двофазний режим течії). Виконання адаптації результатів експериментальної кваліфікації на закриття на однофазному середовищі клапанів систем аварійного видалення пари й газу до аварійних умов двофазних потоків проводилось за умов дозвукових та надзвукових режимів течії. Висновки. Обґрунтовано адаптацію результатів експериментальної кваліфікації на закриття клапанів систем аварійного видалення пари і газу до аварійних умов дозвукових і трансзвукових течій двофазного потоку в проточній частині клапанів. Критеріями кваліфікації вважаються динамічний напір на замикаючий пристрій клапана в однофазних потоках експлуатаційних випробувань та динамічний напір у двофазних потоках аварійних режимів.