2024

Permanent URI for this communityhttps://crust.ust.edu.ua/handle/123456789/18623

Browse

Now showing 1 - 31 of 31

Упровадження інноваційних технологій під час модернізації наявних переїздів для організації швидкісного руху поїздів
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2024) Курган, Микола Борисович; Лужицький, Олег Федорович; Іванов, Родіон Вікторович; Хмелевська, Неля Петрівна; Хмелевський, Владислав С.
UKR: Мета. Основна мета роботи – огляд інноваційних технологій для підвищення безпеки на перетині залізничних колій з автомобільними дорогами. Об’єктом дослідження є процеси функціонування – залізничних переїздів за різної інтенсивності і параметрів руху транспорту, що вимагають вирішення досить широкого кола завдань теоретичного, практичного й організаційного плану. Методика. Дослідження ґрунтується на теорії математичного моделювання та чисельних методах розрахунків на ЕОМ. Предметом дослідження є показники, що дозволяють оцінити стан безпеки після проведеної модернізації чи нових проєктних рішень. Результати. Запропоновано модель удосконаленого методу підсумкового коефіцієнта, що дозволяє прогнозувати зміни у вихідних даних та отримувати різні значення підсумкового коефіцієнта, а отже, планувати заходи з упровадження інноваційних технологій, що підвищують безпеку руху на переїздах. Закриття залізничних переїздів або перехід на дворівневий перетин залізниці й автодороги (шляхопроводи) – це єдиний спосіб повністю усунути ризик. Однак практично неможливо негайно закрити всі залізничні переїзди. Крім фінансових та практичних обмежень, зручність користувача все ще має бути ключовим фактором. Використовуючи методи ієрархій, мозкового штурму та інші, можна визначати надійний набір показників для оцінки й забезпечення загальної безпеки пасажирів і транспорту, пов’язаних з усіма аспектами проєктування, будівництва, обслуговування та експлуатації залізничної мережі. Упровадження інноваційних технологій під час модернізації наявних переїздів є важливим кроком на шляху до організації швидкісного руху поїздів. Ці технології дозволять підвищити рівень безпеки руху на залізничних переїздах і захистити життя людей. Наукова новизна. Вирішено науково-прикладну задачу щодо впровадження інноваційних технологій під час модернізації наявних переїздів для організації швидкісного руху поїздів. Практична значимість. Реалізація обґрунтованої технології модернізації наявних переїздів забезпечить значне підвищення безпеки руху транспорту і пропускної спроможності.
Критичний аналіз розвитку конструкції решітчастих трубобетонних мостів з їздою зверху
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2024) Співак, Дмитро Сергійович; Ключник, Сергій Владиславович
UKR: Мета. У роботі передбачено висвітлити та обґрунтувати необхідність пошуку раціональних схем конструкцій решітчастих трубобетонних мостів з їздою зверху на основі аналізу останніх досліджень та нормативних документів. Методика. Проаналізовано актуальні наукові дослідження для визначення сучасного стану розвитку трубобетонних решітчастих конструкцій. Наведено методи поліпшення конструкцій. Проаналізовано комбінації заповнення елементів решіток бетоном, варіанти перерізів елементів решіток, їхні переваги та недоліки. Розглянуто стан будівельних норм України та інших країн з метою визначення можливих варіантів проєктування трубобетонних мостових конструкцій. Через відсутність детальних досліджень із цього питання визначено доцільність реалізації оптимізаційних досліджень для зазначених конструкцій та необхідні для цього кроки. Результати. Оптимізація конструкцій трубобетонних мостів є актуальним напрямом досліджень, проте вимагає багатокомплексного підходу та використання сучасних комп’ютерних потужностей. Запропоновано метод лінійної оптимізації та визначено його загальні кроки для пошуку економічних моделей. З’ясовано, що база українських ДБН у сфері трубобетонних конструкцій є обмеженою, але може бути розширена за рахунок використання європейських стандартів та інших міжнародних нормативних документів. Наукова новизна. Висвітлено необхідність глобального розвитку та вдосконалення трубобетонних решіток прогонових будов мостів. Акцентовано увагу на перевагах цього напряму, який сприяє прийняттю рішень на етапі вибору типу мосту та детального проєктування решітчастих трубобетонних мостів. Запропоновано методику пошуку оптимальних решіток, у яку можна інтегрувати наявні методи поліпшення конструкції та вимоги нормативних документів. Практична значимість. Результати дослідження можуть бути використані для поліпшення конструкцій трубобетонних мостів на етапі проєктування. Оптимізування решіток може сприяти підвищенню ефективності будівництва та надійності цього виду мостових споруд.
Моделювання процесів фільтрації та тепломасопереносу в підземних водах
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2024) Біляєв, Микола Миколайович; Козачина, Віталій Анатолійович
Мета. Важливим інструментом розв’язання складних задач, які полягають в аналізі динаміки підземних вод і процесів тепломасопереносу в них під час дослідження їх забруднення від різних техногенних джерел у разі аварійних розливів хімічно небезпечних речовин тощо, є метод математичного моделювання. Основною метою статті є розробка комплексу математичних моделей для розрахунку процесу фільтрації безнапірних підземних вод, масопереносу домішки та процесу теплопереносу в підземних водах. Методика. Для прогнозування динаміки підземних вод використано двовимірне рівняння фільтрації у формі Буссінеска. Для моделювання процесів масопереносу в підземних водах використано двовимірне рівняння конвективно-дифузійного переносу домішки. Процес заморожування окремих ділянок підземного потоку змодельовано за допомогою рівняння Лапласа для потенціалу швидкості (розрахунок поля швидкості потоку в умовах геометрії, що змінюється з часом) та двовимірного рівняння теплопереносу в підземних водах. Для розв’язання моделювальних рівнянь динаміки підземних вод і тепломасопереносу використано скінченнорізницеві схеми. Результати. Побудовано комплекс математичних моделей для розрахунку процесу фільтрації безнапірних ґрунтових вод та їх хімічного забруднення. Проведений експеримент підтвердив адекватність побудованої чисельної моделі фільтрації безнапірного потоку підземних вод. Побудовано ефективну математичну модель, що дозволяє визначати температурні поля в підземних водах під час роботи свердловини, яку використовують для заморожування окремих ділянок потоку. Результати комп’ютерного моделювання свідчать про ефективність розроблених математичних моделей. Наукова новизна. Запропоновано ефективні математичні моделі для прогнозування рівня хімічного забруднення підземних вод, її динаміки та теплового режиму. Побудовані математичні моделі дають можливість визначати динаміку зміни температурного режиму підземних вод під час роботи свердловин, через які подають холодоагент для заморожування окремих ділянок. Розроблено комп’ютерну програму, що дозволяє здійснювати комплексне оцінювання стану підземних вод. Практична значимість. Розроблено комплекс комп’ютерних програм для проведення обчислювального експерименту з дослідження процесів фільтрації, хімічного забруднення підземних вод та процесів теплопереносу в них. Цей комплекс програм можна використати для наукового обґрунтування інженерних рішень, спрямованих на захист підземних вод.
№ 3 (107) випуск. Наука та прогрес транспорту
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2024)
UKR: Журнал має за мету висвітлення актуальних питань наукового супроводження транспорту, рухомого складу, транспортної інфраструктури, інформаційних й інтелектуальних систем на транспорті та оприлюднення результатів фундаментальних і прикладних досліджень, сучасних наукових підходів до розробки технологій, аналізу управлінських, економічних й екологічних аспектів роботи підприємств транспорту та транспортного будівництва. Часопис включено до Переліку фахових наукових видань України, у яких можна публікувати результати дисертаційних робіт на здобуття наукового ступеня доктора наук, кандидата наук та доктора філософії за такими спеціальностями: Комп’ютерні науки та інформаційні технології; Матеріалознавство; Галузеве машинобудування; Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка; Теплоенергетика; Технології захисту навколишнього середовища; Будівництво та цивільна інженерія; Залізничний транспорт; Автомобільний транспорт; Транспортні технології (за видами).
Математичне моделювання температурних полів у культиваційних спорудах
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2024) Біляєва, Вікторія Віталіївна; Щербина, С. А.
UKR: Мета. Основна мета статті полягає в розробці методу розрахунку теплових полів у ґрунті теплиць в разі його штучного обігріву. Оскільки температурний режим у ґрунті теплиць має істотний вплив на врожайність рослин, дуже важливо, з одного боку, забезпечити потрібну температуру в ґрунті, а з іншого – визначити енергоощадний режим обігріву. Методика. Для побудови методу використано чисельне інтегрування рівняння теплопереносу. Для аналізу та прогнозування нестаціонарного процесу нагрівання ґрунту в теплиці в разі його штучного обігріву використано двовимірне рівняння теплопереносу, а для його розв’язання – дві скінченнорізницеві схеми. На базі побудованих чисельних моделей розроблено комп’ютерну програму для проведення обчислювального експерименту. Результати. Створено ефективні комп’ютерні моделі для прогнозування нестаціонарного формування теплових зон у ґрунті теплиці під час її штучного обігрівання. Наведено результати чисельного моделювання. Наукова новизна. Розроблено прогностичні чисельні моделі для аналізу динаміки формування теплових полів у ґрунті теплиць під час його штучного нагрівання. На базі розроблених чисельних моделей створено комплекс прикладних програм для проведення обчислювального експерименту з визначення нестаціонарного поля температури в ґрунті теплиць. Побудовані чисельні моделі належать до класу «operational models», тобто розроблені для оперативного аналізу теплових полів у ґрунті. Для практичного використання розроблених чисельних моделей потрібна стандартна вхідна інформація. Практична значимість. Побудовані чисельні моделі становлять інструмент для аналізу динаміки нагрівання ґрунту та можуть бути використані піл час розробки енергоощадної технології обігріву. За допомогою цих моделей можна визначати час оптимального нагрівання ґрунту в різних зонах (коренева система, поверхня ґрунту) та визначати раціональне місце розташування нагрівальних елементів, час, коли потрібно вимкнути нагрівальні елементи, та час, коли їх потрібно ввімкнути знову. Тобто ці моделі дозволяють розробити енергоощадну технологію обігрівання ґрунту в теплиці.
Особливості організаційних і технічних заходів щодо підвищення рівня живучості і вибухопожежобезпеки потенційно небезпечних об’єктів
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2024) Оніщенко, В'ячеслав В.; Сухай, Сергій Михайлович
UKR: Мета. Робота спрямована на дослідження особливостей організаційних і технічних заходів підвищення рівня вибухопожежобезпеки потенційно небезпечних об’єктів. Методика. Для досягнення поставленої мети: 1) проведено дослідження з визначення можливих небезпек та ризиків на потенційно небезпечних об’єктах; 2) проаналізовано практичні організаційні і технічні заходи щодо підвищення рівня вибухопожежобезпеки небезпечних об’єктів; 3) оцінено склад і можливості системи раннього виявлення загрози виникнення надзвичайних ситуацій та оповіщення, а також можливості реалізації цієї системи на відповідних об’єктах Збройних сил України; 4) розглянуто основні види автоматизованого сповіщення та принципи їх роботи, також проаналізовано наявних технічні рішення. Результати. Узагальнено особливості організаційних і технічних заходів щодо підвищення рівня вибухопожежобезпеки об’єктів зберігання засобів ураження. З’ясовано ключові етапи реалізації технологічних рішень для забезпечення живучості потенційно небезпечних об’єктів. Наукова новизна. Уперше проведено аналітичне обґрунтування необхідності застосування на об’єктах зберігання засобів ураження, інших потенційно небезпечних об’єктах систем моніторингу небезпеки та своєчасного оповіщення про можливі надзвичайні ситуації. Розглянуто особливості конструктивно-технологічних рішень щодо підвищення рівня вибухопожежобезпеки об’єктів зберігання засобів ураження шляхом проведення організаційних та технічних заходів. Практична значимість. Упровадження ефективних конструктивно-технологічних рішень щодо застосування систем моніторингу небезпеки та своєчасного оповіщення про можливі надзвичайні ситуації дозволить перейти від заходів локалізації збитків до прогнозу і попередження катастроф і надійного захисту об’єктів зберігання засобів ураження Збройних сил України, інших потенційно небезпечних об’єктів та об’єктів критичної інфраструктури держави.
Математична модель аналізу кисневого режиму в біореакторі
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2024) Біляєв, Микола Миколайович; Машихіна, Поліна Борисівна; Побєдьонний, Руслан Павлович; Чірков, Антон Олексійович; Чирва, Максим Віталійович
UKR: Мета. Сьогодні аеротенки широко використовують для очищення стічних вод підприємств та комунальних стоків. Оцінювання ефективності очищення води в аеротенках за різних режимів експлуатації є важливою задачею. Для розв’язання такої задачі потрібно мати математичні моделі, що дозволяють оперативне отримати дані щодо ефекту очищення в аеротенках. Основною метою роботи є розробка чисельної box-моделі для визначення ефективності очищення стічних вод в аеротенку. Методика. Для математичного моделювання процесу біологічного очищення стічних вод у біореакторі використовують нульвимірні рівняння матеріального балансу, що записані відносно концентрації субстрату, активного мулу та розчиненого кисню в стічних водах. Для розрахунку процесу окислення субстрату використано модель Monod. Для інтегрування моделювальних рівнянь використовують метод Ейлера. Розглянуто спрощену модель біологічного очищення води в біореакторі, що дає можливість отримати аналітичне розв’язання задачі. Отриманий аналітичний вираз дає можливість швидко визначити зміну концентрації розчиненого кисню в стічних водах залежно від зміни концентрації активного мулу в біореакторі. Побудована чисельна модель дає можливість визначати динаміку зміни концентрації забруднень, активного мулу та кисню в стічних водах за час перебування їх у біореакторі. Результати. Запропоновано інструмент теоретичної оцінки ефективності біологічного очищення стічних вод в аеротенку. Побудовано чисельну модель, що дає можливість визначити концентрацію розчиненого кисню, субстрату та активного мулу на виході з аеротенка. Наукова новизна. Розроблено ефективну чисельна модель, що дозволяє швидко розраховувати динаміку очищення стічних вод у біореакторі та на базі цієї інформації оцінювати ефективність роботи реактора. Практична значимість. Побудована математична модель може бути корисна під час реконструкції споруд біологічного очищення стічних вод, а також на етапі проєктування біореакторів для врахування їх роботи за різних умов експлуатації. Розроблено комп’ютерну програму, що реалізує побудовану чисельну модель. Наведено результати комп’ютерного експерименту.
Використання габіонів для захисту від ураження нафтосховища
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2024) Біляєв, Микола Миколайович; Калашніков, Іван Володимирович; Берлов, Олександр Вікторович; Козачина, Віталій Анатолійович; Полторацька, Вікторія Миколаївна
UKR: Мета. Під час вибуху дрона утворюють уламки, що спричиняють ризик ураження як людини, так і об’єктів на промисловому майданчику. Тому основною метою роботи є оцінювання ефективності використання габіонів із різними наповнювачами для зменшення ризику ураження стінки нафтосховища уламками, що з’являються під час вибуху дрона на промисловому майданчику, а також аналіз величини позаперешкодної швидкості руху уламків. Методика. Для аналізу ефективності використання габіонів як захисних споруд нафтосховища під час розлітання уламків дрона використано чисельну модель, що базується на інтегруванні рівняння руху матеріальної точки. Рівняння руху уламка базуються на другому законі Ньютона. Такий підхід дозволяє визначити позаперешкодну швидкість уламка після проходження тіла захисної перешкоди – габіону. Побудована чисельна модель враховує початкову швидкість уламка, його розмір, напрям руху, висоту викиду, а також матеріал, яким наповнено тіло габіону. На базі цієї чисельної моделі створено комп’ютерну програму для проведення обчислювального експерименту. Результати. Розроблено ефективний інструмент аналізу ризику ураження нафтосховища від метальної дії уламків, що утворюються в разі вибуху дрона, та аналізу ефективності використання габіонів. Подано результати обчислювальних експериментів. Наукова новизна. Побудовано швидкорозрахункову чисельну модель для оперативного аналізу ефективності використання габіонів, які мають різне наповнення та які використовують для захисту нафтосховища на промисловому майданчику від метальної дії уламків, що утворюються під час вибуху дрона. Практична значимість. Розроблено комп’ютерну програму для розрахунку динаміки руху уламків у повітрі та в тілі габіону. Використання цієї програми дозволяє підібрати раціональні розміри захисної перешкоди – габіону на промисловому майданчику для захисту нафтосховища від ураження.
Аналіз впливу параметрів експлуатації машин на технічні характеристики елеватора в пункті чищення та миття парку техніки
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2024) Богомаз, Володимир Миколайович; Нагачевський, В’ячеслав Йосипович; Приймак, Микола Віталійович
UKR: Мета. Дослідження спрямовано на визначення характеру впливу параметрів експлуатації машин підприємства (кількості гусеничних та колісних машин, річних норм витрати їх моторесурсів) на технічні характеристики елеватора для очищення брудовідстійника пункту чищення та миття парку техніки, зокрема висоту елеватора та його продуктивність, а також побудову аналітичних та графічних залежностей зазначених величин від параметрів експлуатації техніки. Методика. Для досягнення мети використано алгоритми розрахунків, представлені в сучасній технічній літературі, та проведено аналіз факторів і величин, які впливають на значення висоти та продуктивності елеватора пункту. Установлено, що для визначення проєктних параметрів елеватора необхідно мати статистичні дані щодо експлуатації техніки на підприємстві та провести детальний розрахунок, який передбачає: математичне очікування середньодобової кількості машиновиходів із парку для різних типів техніки, а також сумарне значення, кількість номерних обслуговувань машин, кількість постів зовнішнього миття машин, геометричні параметри брудовідстійника. Результати. Для елеватора пункту чищення та миття парку машин конкретного підприємства, який призначено для очищення брудовідстійника, проведено графічний аналіз впливу кількості гусеничних та колісних машин та їх річних норм витрат моторесурсів на величину його висоти та продуктивності. Установлено, що функції зміни продуктивності та висоти є лінійними зростаючими (за фіксованих інших параметрів). Наукова новизна. Автори вперше дослідили залежності проєктних параметрів (висоти та продуктивності) елеватора, побудовали аналітичні залежності математичного очікування середньодобової кількості машиновиходів для колісної та гусеничної техніки від кількості відповідних машин та річних норм витрат моторесурсів, а також висоти та продуктивності елеватора. Для прикладів парків підприємств із параметрами експлуатації техніки, узятими зі статистичних даних, проведено графічний аналіз побудованих залежностей. Практична значимість. Використання побудованих залежностей дає можливість визначити загальний характер та діапазон зміни вищезазначених проєктних параметрів у разі варіювання показників експлуатації техніки на конкретному підприємстві. Запропоновані залежності можуть бути використані для швидкого визначення необхідних проєктних параметрів елеватора за конкретних даних з експлуатації техніки.
Дослідження системи первинного накопичення електричної енергії тягового фотоенергетичного модуля
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2024) Чуприна, Єгор Михайлович; Муха, Андрій Миколайович; Бондар, Олег Ігорович; Плаксін, Сергій Вікторович
UKR: Мета. Основна ідея роботи полягає у тому, що електрична енергія, яку генерують фотоелектричні установки, малими частинами надходить до ємнісних накопичувачів енергії малої потужності, а далі ці «порції» енергії надходять в один спільний, так званий тяговий накопичувач. Дослідження спрямоване на отримання часових діаграм зміни струму та напруги в запропонованій системі. Методика. Проведено огляд світової літератури щодо теми роботи. За основу цього дослідження взято аналіз перехідних процесів в електричних колах системи, під час передачі енергії від фотоенергетичного модуля до тягового конденсатора під дією різ-них сигналів керування: послідовного, паралельного, суміщеного. Основним методом досліджень є імітаційне комп’ютерне моделювання. Для моделювання роботи системи накопичення електричної енергії використано програмне середовище Scilab. Результати. Доведено актуальність дослідження та розробки системи первин-ного накопичення електричної енергії з використанням тягового фотоенергетичного модуля. Установлено ключові математичні залежності між параметрами складових елементів електричних кіл. Запропоновано структуру ділянки з накопичувачами електричної енергії з тяговими фотоенергетичними модулями, а також блоком «перетворювач – імпульсний сигнал». Отримано графічні характеристики перехідних процесів, які відбувалися під час передачі енергії від ємнісних елементів малої потужності до ємнісного елемента великої потужності (тягового конденсатора). Наукова новизна. Уперше отримано графічні залежності передачі енергії між елементами системи, що дозволяє провести обґрунтований вибір параметрів цих елементів. Також вперше отримано часові залежності, які описують закон керування процесом передачі енергії між ланками системи, що дозволить визначити раціональні режими її роботи. Практична значимість. За результатами досліджень відкриваються нові можливості в дослідницькій сфері при розробці масштабних експериментальних моделей шляхової структури маглева в разі впровадження системи розподільного первинного накопичення електроенергії в тяговому фотоенергетичному модулі.
Математичне моделювання процесу формування кислотних дощів у разі викидів із ТЕС
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2024) Біляєв, Микола Миколайович; Петренко, Володимир Дмитрович; Біляєва, Вікторія Віталіївна; Берлов, Олександр Вікторович; Звонарьова, Ольга Віталіївна
UKR: Мета. Відомо, що кислотні дощі негативно впливають на навколишнє середовище. Формування кислотних опадів в атмосфері відбувається внаслідок хімічної взаємодії продуктів горіння палива та атмосферної вологості. Кислотні дощі призводять до втрати врожаю, погіршення плодючості землі, закислення води у водоймах. Актуальною проблемою залишається розробка науково обґрунтованих методів дослідження інтенсивності такого кислотного забруднення атмосферного повітря та поверхні ґрунту в регіонах, де мають місце значні викиди від ТЕС. Для розв’язання цієї задачі важливо використовувати математичне моделювання, оскільки визначити експериментальним шляхом вплив викидів від ТЕС на формування кислотних дощів неможливо. Тому основною метою роботи є створення математичної моделі для прогнозування утворення кислотних дощів у разі викидів з ТЕС. Методика. Для прогнозування процесу формування кислотного дощу використано тривимірне рівняння конвективно-дифузійного переносу забруднювача, що враховує профіль швидкості вітру, атмосферну стратифікацію, інтенсивність емісії домішки, напрям вітру. Це рівняння також використано для опису процесу перенесення водної пари в атмосферному повітрі. Щоб описати процес утворення кислоти в атмосферному повітрі, використано стехіометричне співвідношення. Чисельне інтегрування моделювального рівняння переносу здійснено за допомогою методу розщеплення. Результати. Побудовано багатофакторну чисельну модель, що дозволяє визначати зони, де формуються кислотні дощі. Розглянуто задачу прогнозування формування кислотного дощу в разі викидів від ТЕС на базі побудованої чисельної моделі. Наукова новизна. Запропоновано чисельну модель для прогнозування виникнення кислотного дощу внаслідок викидів із ТЕС. Модель є багатофакторною та враховує конвекцію, атмосферну дифузію, нерівномірний профіль вітру. Створено комп’ютерний код, що дозволяє оперативно оцінювати зони кислотного забруднення. Практична значимість. Розроблений комп’ютерний код для аналізу зон кислотного забруднення довкілля в разі промислових викидів дає можливість прогнозувати інтенсивність такого забруднення в різних метеоумовах.
Створення математичної моделі станційного рейкового кола у вигляді скінченного дискретного автомата
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2024) Маловічко, Володимир Володимирович; Маловічко, Наталія Валентинівна; Рибалка, Роман Володимирович
UKR: Мета. Гарантування безпеки руху поїздів є обов’язковим завданням під час розвитку технічної оснащеності залізничного транспорту в Україні. Для діагностування та перевірки працездатності таких систем використовують імітаційні моделі напільних пристроїв, зокрема рейкового кола. Найбільш розповсюдженими є моделі у вигляді диференціальних рівнянь та в операторній формі. На жаль, вони не повністю підходять для розв’язання вказаної задачі. У зв’язку з цим виникає необхідність створення математичної моделі, яка простіше інтегрується для перевірки як релейних електричних централізацій, так і систем мікропроцесорної централізації. Методика. Для досягнення поставленої мети автори запропонували створити математичну модель у вигляді скінченного дискретного автомата. У цій роботі розглянуто створення моделі станційного рейкового кола як напрямленого графа. Під час створення моделі визначено вхідні та вихідні величини моделі та стани. Побудовано таблиці входів та виходів автомата, створено секвенційні вирази для абстрактної моделі автомата та виконано їх мінімізацію. Закодовано стани автомата за допомогою тригерних схем. Результати. У ході проведених досліджень було створено математичну модель рейкового кола у вигляді скінченного автомата моделі Мура, а також проведено перевірку її працездатності в програмному середовищі Proteus. Розроблена модель дозволяє імітувати роботу станційного рейкового кола на рівні абстракції, що оперує з двійковими сигналами. Це дозволяє спростити узгодження роботи моделі з програмними засобами мікропроцесорної централізації. У цілому з’явилась можливість більш ефективно перевіряти працездатність систем мікропроцесорної централізації на етапах проєктування і під час уведення в експлуатацію. Наукова новизна. Розроблена математична модель дозволяє визначити реакцію програмної частини мікропроцесорної централізації на поведінку рейкового кола в різних, зокрема нетипових режимах роботи, а також визначити реакцію системи станційної електричної централізації на окремі відмови і на виникнення декількох відмов одночасно. Практичне значення. Запропоновану математичну модель можна використовувати як для перевірки роботи систем мікропроцесорної централізації на стадії проєктування та впровадження, так і для релейних систем централізації під час розробки діагностичних комплексів контролю їх працездатності.
Несні сталеві конструкції для встановлення залізничних тензометричних ваг
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2024) Клочко, Л. І.
UKR: Мета. Основною метою публікації є зіставлення за основними техніко-економічними показниками двох запропонованих конструктивних варіантів опорної системи для залізничних тензометричних ваг під чотиривісні вагони широкої колії. Це обумовлено необхідністю проведення реконструкції і модернізації основних фондів промислового підприємства, зокрема капітальної перебудови та заміни старих залізничних ваг на сучасні електронні тензометричні ваги. Також мета роботи пов’язана з необхідністю розширення номенклатури залізничних вагонів, для яких передбачена можливість зважування, включаючи й транспортні одиниці закордонного вагонного парку. Методика. Для досягнення зазначеної мети проаналізовано сучасні види залізничних вагонів для вантажних перевезень, визначено основні складові тензометричних ваг для зважування основних видів вагонів та розроблено спеціальну опорну систему для підтримання платформи ваг. Опорна система передбачена у двох конструктивних варіантах – з однією просторовою несною рамою та з двох окремих плоских несних рам. За допомогою вітчизняного проєктно-обчислювального комплексу SCAD побудовано скінченноелементні моделі для обох запропонованих конструктивних варіантів. На основі аналізу їх напружено-деформованого стану підібрано раціональні перерізи для кожного конструктивного елемента, а також визначено загальну масу. Результати. Проведений порівняльний аналіз двох розроблених конструктивних рішень для опорної системи під сучасні залізничні тензометричні ваги дозволив установити, що варіант із двох окремих несних рам має меншу масу приблизно на 40 % відносно варіанта з однією просторовою несною рамою. Проте технологічність його виготовлення є дещо нижчою, оскільки при цьому задіяно 10 конструктивних елементів проти 7 варіанта № 1. Наукова новизна. Проведений чисельний аналіз дозволив теоретично обґрунтувати більш раціональне та ефективне конструктивне рішення для опорної системи під сучасні залізничні тензометричні ваги. Практична значимість. Розроблено та запропоновано для практичної реалізації конструктивний варіант сталевої опорної системи, який за своїми техніко-економічними показниками є найефективнішим для наявних умов діючого промислового підприємства. Також розроблений конструктивний варіант узгоджено з проєктом капітальної реконструкції будівлі для зважування залізничних вагонів.
Дослідження процесів у колі тягового конденсатора моделі високошвидкісного магнітолевітаційного транспорту
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2024) Голота, Олександр Олександрович; Муха, Андрій Миколайович; Устименко, Дмитро Володимирович; Плаксін, Сергій Вікторович
UKR: Мета. Високошвидкісний магнітолевітаційний транспорт (маглев), побудований за принципом електродинамічного підвішування, має особливості у вигляді великих секцій обмоток шляхових котушок. Через це виникає потреба в дослідженні електричних процесів у колах цих котушок для підвищення ефективності енергетичних показників такого виду транспорту. Дослідження електричних процесів у колах шляхової енергоустановки дозволяє обґрунтувати передумови для створення розподіленої системи накопичення та передачі енергії. Енергоустановка складається з окремих підсистем, серед яких є блок первинного накопичення енергії, блок розподілення енергії, а також тяговий модуль. Основна мета цього дослідження полягає у визначенні характеру перехідних процесів у блоці розподілення енергії та отриманні характеристик процесу розрядження тягового конденсатора. Методика. Проведено моделювання електричного кола, яке б відповідало потребам відповідного блока розподілення енергії шляхової структури для необхідних умов роботи системи руху маглева – керівних імпульсів із різною комбінаторикою. У процесі дослідження використано комп’ютерне моделювання фізичних систем у програмному середовищі Scilab. Результати. Проведено огляд наявних досліджень обґрунтовано актуальність дослідження шляхової енергоустановки високошвидкісного магнітолевітаційного транспорту. Наведено основні математичні залежності електричних кіл з ємнісними та індуктивними елементами. Створено структурне зображення індуктивної ділянки системи руху маглева з тяговим модулем: тягові котушки та конденсатор, а також блок «перетворювач – імпульсний сигнал». Створено дієвий інструмент аналізу перехідних процесів. Наукова новизна. Уперше запропоновано структурну та елементну реалізацію блока розподілення енергії для шляхової енергоустановки високошвидкісного наземного транспорту. Отримано часові залежності, які описують процеси в запропонованій системі під час виконання принципів імпульсного керування тяговими котушками. На підставі аналізу характеру перехідних процесів у колі тягового конденсатора запропоновано напрями подальшого розвитку цієї енергоустановки. Практична значимість. Результати роботи створюють підґрунтя для подальших досліджень та розробки експериментально-дослідних моделей (випробувального стенда) маглева, щоб отримати нові співвідношення та характеристики, які дозволять підтвердити ефективність і працездатність нового принципу керування запропонованою системою.
Експериментальна оцінка ефективності використання візуальних міток для керування безпілотними транспортними засобами
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2024) Остапець, Ярослав Денисович
UKR: Мета. Дослідження спрямовано на експериментальну оцінку ефективності використання візуальних міток, а саме маркерів ARToolKitPlus, ArUco і двовимірних кодів типу QR (quick response code) у задачах локалізації безпілотних транспортних засобів (БТЗ) всередині приміщень. Методика. Для можливості реалізації процесів локалізації та сприйняття безпілотних транспортних засобів на основі візуальних міток (маркерів) розроблено структуру підсистеми обробки візуальних міток. Запропоновано алгоритм сумісного використання візуальних міток трьох типів – маркерів ARToolKitPlus, ArUco і кодів QR – для локалізації безпілотних транспортних засобів та ідентифікації вантажу на прикладі сценарію роботи складу інтернет-магазину. Для проведення експериментів над маркерами обрано такий апаратно-програмний засіб, як «розумна» камера машинного зору JeVois–A33 з програмним модулем JeVois Markers Combo та графічним інтерфейсом JeVois Inventor. Результати. Проведено експериментальне дослідження можливості коректного розпізнавання візуальних міток для умов роботи в приміщеннях. У результаті серії експериментів визначено можливості коректного розпізнавання візуальних міток типу маркерів ArUco, ARToolKitPlus та кодів QR під час сканування під прямим кутом відносно камери на відстані в діапазоні від 0,3 до 2 метрів. Наукова новизна. У дослідженні отримано значення ймовірностей коректного розпізнавання маркерів ArUco, ARToolKitPlus та двовимірних кодів QR в умовах локалізації безпілотних транспортних засобів усередині приміщень. Практична значимість. Отримані результати дослідження можна застосовувати під час створення, імітаційного моделювання та аналізу ефективності алгоритмів локалізації та сприйняття безпілотних транспортних засобів усередині приміщень із використанням відповідних візуальних міток (маркерів). Запропонована узагальнена структура підсистеми обробки візуальних міток системи локалізації та сприйняття може бути використана під час розробки систем керування безпілотними транспортними засобами.
Прогнозування наслідків надзвичайної ситуації на залізничній станції
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2024) Біляєва, Вікторія Віталіївна; Калашніков, І. В.; Берлов, Олександр Вікторович; Губін, Олександр Ігорович; Козачина, Віталій Анатолійович
UKR: Мета. Розглянуто задачу визначення розмірів зон ураження у випадку екстремальної ситуації на залізничній станції внаслідок пожежі цистерн. Задачею прогнозування є визначення зон теплового забруднення, а також хімічного та механічного забруднення. Основна мета роботи полягає у створенні чисельних моделей для розрахунку зон механічного та теплового забруднення довкілля в разі пожежі на залізничній станції. Методика. Для аналізу розмірів та інтенсивності зон теплового, хімічного, механічного забруднення довкілля у випадку виникнення екстремальної ситуації на залізничній станції використано рівняння тепломасопереносу та другий закон Ньютона для моделювання механічного забруднення довкілля. Для розв’язання рівнянь використано чисельні методи – метод Ейлера та скінченнорізницеві схеми. На базі розроблених чисельних моделей створено комп’ютерний код для проведення обчислювального експерименту. Результати. Розроблено сучасні комп’ютерні моделі оцінювання зон хімічного, теплового, механічного за-бруднення в разі виникнення екстремальної ситуації. Наведено результати комп’ютерного моделювання. Наукова новизна. Створено комплекс чисельних моделей для комп’ютерного моделювання процесів тепломасопереносу та динаміки руху точки, що дозволяє проводити обчислювальний експеримент із визначення зон забруднення під час пожежі на залізничній станції. Практична значимість. На базі створених математичних моделей розроблено комп’ютерний код. Цей код є інструментом розв’язання важливих задач у галузі екологічної безпеки та цивільного захисту. Комп’ютерний код дає можливість оперативно визначати інтенсивність та розміри зон забруднення довкілля у випадку виникнення екстремальної ситуації.
Уточнення методики визначення характеристик канатних доріг
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2024) Куроп’ятник, Олексій Сергійович; Краснощок, Олександр Леонідович
UKR: Мета. У цій роботі поставлено за мету уточнити методику та розробку алгоритму визначення характери-стик канатних доріг традиційної конструкції та із самохідними вагонами із врахуванням нових факторів впливу. Методика. Проведено аналіз наявних методик визначення характеристик канатних доріг різних конструкцій. Досягнення зазначеної мети здійснено шляхом врахування ваги індивідуального приводу та фактичного кута підйому вагона відносно горизонту – для самохідного вагона; впливу коефіцієнта зчеплення каната з натяжним шківом та кута огинання канатом натяжного шківа – для канатної дороги традиційно-го типу. Для визначення необхідної потужності приводу канатної дороги із самохідними вагонами методом силового аналізу враховано вплив ваги індивідуального приводу самохідного вагона, а також фактичний кут підйому самохідного вагона відносно горизонту. Для канатних доріг традиційного типу використано мето-дику обходу за контуром, яка враховує коефіцієнт зчеплення каната з натяжним шківом, а також кут огинання канатом натяжного шківа. Результати. Отримано залежності необхідної потужності приводу від проєктних параметрів канатної дороги з урахуванням нових факторів впливу. Вибір конкретної методики розрахунку необхідної потужності обґрунтовано відповідно до обраного типу дороги та вихідних даних. Отримані результати можна доповнити шляхом проведення додаткових розрахунків за формулами, наведе-ними в цій роботі. Представлені алгоритми з визначення характеристик канатної дороги за уточненою мето-дикою дозволяють на рівні програмування складати програмне забезпечення для точного розрахунку значення необхідної потужності приводу. Наукова новизна. Уточнено залежності необхідної потужності при-воду від характеристик канатної дороги шляхом врахування додаткових факторів, що дозволило більш точ-но оцінити їх вплив на остаточний результат. Практична значимість. Результати цієї роботи можуть бути використані під час проєктування енергоефективних канатних доріг, для яких електродвигун підбирають за уточненою методикою, що враховує більшу кількість факторів впливу на необхідну потужність приводу.
Контекстний аналіз сайту
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2024) Горбова, Олександра Вікторівна; Богуцький, Данило Владиславович
UKR: Мета. У статті передбачено описати метод контекстного дослідження вебсайтів, який є альтернативою традиційним еталонним тестам. На відміну від лабораторних досліджень, де умови суворо контролюють, контекстне дослідження дозволяє оцінити зручність використання вебсайту в реальному контексті, враховуючи фактори, що впливають на користувача в його звичному середовищі. Це означає, що дослідники спостерігають за користувачами, які взаємодіють із вебсайтом у їхньому природному оточенні, наприклад, удома або на роботі, що дозволяє отримати більш релевантне розуміння користувацького досвіду. Методика. Використано метод контекстного дослідження, який передбачає детальне спостереження та опитування невеликої групи користувачів щодо певних аспектів вебсайту. Це допомагає отримати реальне уявлення про те, як користувач сприймає та використовує сайт у реальних умовах, у контексті вебсайтів. Дослідники можуть спостерігати за тим, як користувачі використовують вебсайт, які завдання вони намагаються виконати, із якими труднощами вони стикаються та як вони взаємодіють з іншими інструментами та програмами. Результати. Дослідження дозволяє значною мірою спростити оцінку зручності вебсайту за допомогою визначених підходів та розробленого програмного забезпечення. Завдяки використанню контекстного дослідження можна виявити недоліки, які не були б помітні під час лабораторних тестів, та запропонувати поліпшення, що підвищують зручність використання вебсайту. Наукова новизна. Дослідження базується на ключових принципах, таких як врахування контексту, спільна оцінка, зручність як головний показник, фокус на предметі дослідження. Це дозволяє отримати більш глибоке розуміння того, як користувачі взаємодіють із вебсайтом у реальних умовах, а не лише в штучно створеному лабораторному середовищі. Практична значимість. Результати роботи дозволяють використовувати метод контекстних досліджень у широкій сфері людської діяльності в рамках вебсайтів за різною їх спрямованістю для поліпшення користувацького досвіду. Це може бути особливо корисно для вебсайтів, які розробляють для певних груп користувачів, таких як люди з обмеженими можливостями або літні люди.
База даних для моніторингу технічного стану споруд, як складова частина промислової безпеки
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2024) Богаченко, Сергій Вікторович; Шатов, Сергій Васильович
UKR: Мета. Розробка бази даних, призначеної для систематизації та зберігання інформації про технічний стан промислових споруд на основі результатів періодичних візуальних та інструментальних обстежень. Методика. Інформаційна система включає базу даних, систему управління базою даних та прикладну програму. При виборі типу бази даних для моніторингу технічного стану споруд, використання реляційної структури являється найбільш доцільним. Модель бази даних охоплює власників, споруди, конструкції, кількісні та якісні параметри дефектів і пошкоджень, показники міцності будівельних конструкцій та кренів промислових споруд. Результати. У процесі розробки бази даних для моніторингу технічного стану промислових споруд було використано мову структурних запитів. Створена база даних «Monitoring» включає взаємопов’язані таблиці, які забезпечують цілісне і ефективне зберігання інформації. Зв’язок таблиць виконаний за допомогою зовнішніх ключів, що забезпечує легкий доступ та керування даними. Умовно таблиці поділені на таблиці, які заповнюють користувачі та таблиці, які заповнені згідно законодавчих та нормативних документів на етапі створення бази даних. Такий підхід до побудови бази даних забезпечує структуроване зберігання інформації про технічний стан споруд з урахуванням нормативів та законодавства. Інтеграція таблиць, що заповнюються користувачами та попередньо заповнених таблиць створює систему, яка підвищує ефективність ведення моніторингу технічного стану промислових споруд. Наукова новизна. Наукова новизна запропонованої бази даних полягає в інноваційному підході до структурування та інтеграції різних типів даних, пов’язаних із технічним станом промислових споруд. Система пропонує ефективне об’єднання даних різних форматів та джерел у єдиний інформаційний простір та в подальшому забезпечить комплексний аналіз стану будівельних конструкцій, який являється одним з ключових факторів промислової безпеки. Практична значимість. Вона полягає в покращенні ефективності обслуговування промислових споруд та безпеки експлуатації, надає інструменти для зберігання результатів моніторингу стану будівельних конструкцій.
Influence of the Isothermal Transformation Temperature on the Structure and Properties of Low-Carbon Steel
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2024) Vakulenko, Ihor O.; Plitchenko, Serhii O.; Asgarov, Khangardash; Lytvynov, Bohdan V.; Orak, Abdulkadir; Umur, Hakan
ENG: Purpose. The study is aimed at evaluating the effect of the isothermal transformation temperature on the structure and properties of low-carbon steel. Methodology. The material for the study was a 3 mm diameter wire made of mild steel with the following chemical composition: 0.21% C, 0.47% Mn, 1.2% Si, 0.1% Cr, 0.03% S, 0.012% P. The 0.3 m long wire samples were subjected to austenitizing at 920 °C for 8...9 min, after which they were held iso-thermally for 11 min at temperatures of 650...200 °C, followed by cooling in air. The strength, plastic properties, and strain hardening coefficient were determined from the analysis of tensile curves. Findings. It was found that a decrease in the temperature of isothermal transformation, starting from 450...400 °C, increases the amount of Widmannstätten ferrite due to the disappearance of polyhedral ferrite grains. At the same time, the number of areas with locally located dispersed cementite particles similar to pearlite colonies increases, and bainite crystals appear. Against the background of a sharp decrease in the strain hardening coefficient in the range of 450...400 °C, the ability of the bainite phase to undergo plastic deformation should be considered one of the reasons for the delay in den-sity reduction. Originality. The effect of steel hardening with a decrease in the pearlite transformation temperature is based on the grinding of ferrite grains, an increase in the amount of Widmannstätten ferrite, and the dispersion of pearlite colonies. The strengthening effect of steel with a bainite structure is based on an increase in the degree of supersaturation of the solid solution with carbon atoms and dispersion hardening by particles of the carbide phase. Practical value. The optimal structural state of steel intended for the manufacture of such critical elements as a sup-port beam, railroad car bogie, etc. is a mixture of phase components with different dispersion and morphology, and their quantitative ratio is determined by the operating conditions of a particular product.
1 (105) випуск. Наука та прогрес транспорту
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2024)
UKR: Журнал має за мету висвітлення актуальних питань наукового супроводження транспорту, рухомого складу, транспортної інфраструктури, інформаційних й інтелектуальних систем на транспорті та оприлюднення результатів фундаментальних і прикладних досліджень, сучасних наукових підходів до розробки технологій, аналізу управлінських, економічних й екологічних аспектів роботи підприємств транспорту та транспортного будівництва. Часопис включено до Переліку фахових наукових видань України, у яких можна публікувати результати дисертаційних робіт на здобуття наукового ступеня доктора наук, кандидата наук та доктора філософії за такими спеціальностями: Комп’ютерні науки та інформаційні технології; Матеріалознавство; Галузеве машинобудування; Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка; Теплоенергетика; Технології захисту навколишнього середовища; Будівництво та цивільна інженерія; Залізничний транспорт; Автомобільний транспорт; Транспортні технології (за видами).
Зміни щодо нормативного визначення кліматичних навантажень і впливів на будівельні конструкції
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2024) Банніков, Дмитро Олегович; Радкевич, Анатолій Валентинович; Косячевська, Світлана Миколаївна
UKR: Мета. Основною метою публікації є якісний та кількісний аналіз змін щодо кліматичних навантажень, які пов’язані з уведенням в дію у вітчизняній нормативній базі стандарту ДБН В.1.2–2:2006, порівняно з попереднім стандартом, а також подальших змін до цього стандарту. Методика. Для досягнення цієї мети були розглянуті як самі стандарти з визначення навантажень і впливів на будівельні конструкції, так і введені в дію Зміни, що передбачали низку новацій. Основний акцент при цьому зроблено на методології визначення різних видів кліматичних навантажень, зокрема навантажень від власної ваги ґрунтів, снігового та вітрового навантажень, ожеледно-вітрового навантаження, а також системи складання сполучень цих навантажень. Охоплено питання термінологічного забезпечення процесу визначення навантажень. Результати. На основі виконаного порівняльного аналізу встановлено, що запропонований у Змінах підхід до складання сполучень навантажень дозволяє отримати більш високі їх значення, ніж всі попередньо використані підходи. Методика визначення навантаження від власної ваги ґрунтів залишилась без змін. Методика визначення снігового та вітрового навантажень змінена принципово. При цьому остаточні значення навантажень є в 2,5–3 рази вищими за значення в попередньому стандарті. Найбільше це проявилось для Сумської та Чернігівської областей України. Методика визначення ожеледно-вітрового навантаження доповнена в частині врахування вітрового напору за наявності ожеледних відкладень. При цьому кореляція з вітровим напором за умови відсутності ожеледних відкладень не є досить чіткою. Наукова новизна. Якісно та кількісно оцінено зміни в методиці визначення основних видів кліматичних навантажень на будівельні конструкції для умов України, зокрема навантажень від власної ваги ґрунтів, снігового та вітрового навантажень, ожеледно-вітрового навантаження, а також системи складання сполучень цих навантажень. Практична значимість. Отримано дані, які дозволяють визначити шляхи та напрями подальшого вдосконалення та уточнення наявних методик розрахунку основних кліматичних навантажень для умов України.
№ 2 (106) випуск. Наука та прогрес транспорту
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2024)
UKR: Журнал має за мету висвітлення актуальних питань наукового супроводження транспорту, рухомого складу, транспортної інфраструктури, інформаційних й інтелектуальних систем на транспорті та оприлюднення результатів фундаментальних і прикладних досліджень, сучасних наукових підходів до розробки технологій, аналізу управлінських, економічних й екологічних аспектів роботи підприємств транспорту та транспортного будівництва. Часопис включено до Переліку фахових наукових видань України, у яких можна публікувати результати дисертаційних робіт на здобуття наукового ступеня доктора наук, кандидата наук та доктора філософії за такими спеціальностями: Комп’ютерні науки та інформаційні технології; Матеріалознавство; Галузеве машинобудування; Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка; Теплоенергетика; Технології захисту навколишнього середовища; Будівництво та цивільна інженерія; Залізничний транспорт; Автомобільний транспорт; Транспортні технології (за видами).
Quick computing CFD model to predict chemical pollution in room
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2024) Biliaiev, Mykola M.; Biliaieva, Viktoriia V.; Berlov, Oleksandr V.; Kozachyna, Vitalii A.; Mashykhina, Polina B.
ENG: Purpose. The problem of accidental contamination of workspaces attracts special attention, since in the event of such extreme situations, intense chemical contamination of the air in work areas occurs. This poses a threat of toxic exposure to workers. When assessing the consequences of such situations, it is necessary to take into account the time factor, in particular, to quickly determine the creation of concentrations of chemically hazardous substances. In this regard, an urgent task is to develop effective mathematical models for rapid assessment of the consequences of extreme situations in the working areas of chemically hazardous facilities. The paper considers a CFD model for analyzing the process of chemical air pollution in a workspace during an accidental release of a chemically hazardous substance. The solution of the problem is based on the numerical integration of the fundamental equations of continuum mechanics. Methodology. To calculate the air velocity field in the working room during the operation of supply and exhaust ventilation, a mathematical model of the motion of an inviscid fluid was used. The equation of convective diffusion motion was used to calculate the concentration of a chemically hazardous substance in the workspace. The integration of the modeling equations was carried out using finite difference schemes. Findings. A dynamic model has been created to calculate the spread of a chemically hazardous substance in a work-space. On the basis of the built CFD model, a computer program was created to conduct a computational experiment. Originality. A CFD model has been created to predict the level of air pollution in a workspace in the event of toxic gas emissions. The model is based on the fundamental equations of aerodynamic mechanics and mass transfer. The model makes it possible to determine the effect of the ventilation mode, the intensity of emission of a chemically hazardous substance, the location of equipment in the workspace, and the dynamics of the formation of concentration fields. Practical value. The developed CFD model can be used to quickly analyze the consequences of accidental emissions of a chemically hazardous substance in a workplace and assess the risk of toxic exposure of workers.
Моделювання нестаціонарного процесу масопереносу в підземних водах
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2024) Біляєв, Микола Миколайович; Козачина, Віталій Анатолійович
UKR: Мета. Інфільтрація забруднених вод, аварійні розливи хімічно небезпечних речовин у ґрунтові води призводять до формування у водоносних шарах значних за розмірами зон техногенного забруднення. Тому важливою є розробка систем захисту від забруднення підземних вод. Для аналізу ефективності роботи таких систем захисту на етапі проєктування потрібно мати науково обґрунтовану інформацію про динаміку зміни зон забруднення у підземних водах. Така інформація може бути отримана за допомогою методу математичного моделювання. Робота спрямована на створення чисельної моделі для розрахунку нестаціонарного процесу геоміграції за умови застосування хімічного захисту підземних вод від забруднення. Методика. Для опису динаміки підземних потоків розглянуто два рівняння фільтрації, що дозволяють проводити математичне моделювання процесу фільтрації як під час розв’язання планових задач, так і для розв’язання задач профільної фільтрації. Для аналізу зміни якості підземних вод використано двовимірне рівняння геоміграції. Це рівняння враховує конвективний перенос домішки у фільтраційному потоці, дисперсію, інтенсивність інфільтрації домішки в підземний потік. Також це рівняння використано для розрахунку руху нейтралізатора у ґрунтових водах. Чисельне інтегрування рівняння фільтрації проведено за допомогою скінченнорізницевих методів. Для чисельного інтегрування рівняння геоміграції використано неявну схему розщеплення. Результати. Побудовано швидкозастосовну чисельну модель розрахунку динаміки ґрунтових вод. Модель є також платформою для розв’язання іншої важливої задачі – розрахунку процесів геоміграції. Запропоновано чисельну модель розрахунку нестаціонарного процесу геоміграції, що дає можливість оцінювати не тільки процес формування зон забруднення в потоці ґрунтових вод, але і визначати ефективність методу нейтралізації домішки в підземному потоці. Наукова новизна. Побудовано ефективні чисельні моделі для експрес-оцінювання зміни динаміки ґрунтових вод та їх якості під дією техногенного джерела. Ці моделі враховують комплекс важливих фізичних факторів, що впливають на процес геоміграції та процес нейтралізації домішки в підземному потоці. Практична значимість. Розроблено комп’ютерну програму, що дозволяє методом обчислювального експерименту визначати ефективність процесу нейтралізації агресивної домішки в ґрунтових водах з метою їх захисту від техногенного забруднення.
№ 4 (108) випуск. Наука та прогрес транспорту
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2024)
UKR: Журнал має за мету висвітлення актуальних питань наукового супроводження транспорту, рухомого складу, транспортної інфраструктури, інформаційних й інтелектуальних систем на транспорті та оприлюднення результатів фундаментальних і прикладних досліджень, сучасних наукових підходів до розробки технологій, аналізу управлінських, економічних й екологічних аспектів роботи підприємств транспорту та транспортного будівництва. Часопис включено до Переліку фахових наукових видань України, у яких можна публікувати результати дисертаційних робіт на здобуття наукового ступеня доктора наук, кандидата наук та доктора філософії за такими спеціальностями: Комп’ютерні науки та інформаційні технології; Матеріалознавство; Галузеве машинобудування; Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка; Теплоенергетика; Технології захисту навколишнього середовища; Будівництво та цивільна інженерія; Залізничний транспорт; Автомобільний транспорт; Транспортні технології (за видами).
Визначення ефективності сталевих конструкцій покриття складської будівлі
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2024) Місюра, Євген Андрійович
UKR: Мета. Основною метою цієї статті є зіставлення за основними техніко-економічними показниками двох запропонованих конструктивних варіантів сталевого покриття для складської будівлі класу В+ у місті Дніпро. Актуальність роботи пов’язана з постійним збільшенням обсягів і темпів вантажних транспортних перевезень як в усьому світі, так і в Україні, особливо останнім часом. Це потребує створення нових та розширення наявних складських площ різних видів. У свою чергу, це призводить до необхідності створення таких несних конструкцій для складських площ, які б були здатні перекривати значні прогони і при цьому забезпечували б мінімальні витрати на їх будівництво та експлуатацію. Методика. Для досягнення цієї мети проаналізовано сучасні класифікації складських будівель за вітчизняними стандартами та міжнародними підходами, визначено клас розглядуваної будівлі за цими двома методиками та розроблено два конструктивні варіанти сталевого покриття – на основі несного ригеля у вигляді кроквяної ферми і на основі балково-рамної схеми. За допомогою вітчизняного проєктного комплексу Ліра–CAПР побудовано скінченноелементні моделі для обох запропонованих конструктивних варіантів. На основі аналізу їх напружено-деформованого стану підібрано раціональні перерізи для кожного конструктивного варіанта, а також розраховано загальну масу та вартість. Результати. Проведений порівняльний аналіз двох розроблених конструктивних рішень для сталевого покриття складської будівлі дозволив з’ясувати, що варіант із застосуванням балково-рамної системи має приблизно на 10 % меншу масу та вартість. Також технологічність його виготовлення є більш високою ніж варіанта із застосуванням кроквяної ферми. Наукова новизна. У результаті проведення чисельного аналізу теоретично обґрунтовано більш раціональне та ефективне конструктивне рішення для сталевого покриття складської будівлі в місті Дніпро. Практична значимість. Розроблено та запропоновано для практичної реалізації конструктивний варіант сталевого покриття, який за своїми техніко-економічними показниками є найефективнішим для умов сучасного промислового підприємства. Також розроблений конструктивний варіант складської будівлі класифіковано відповідно до вітчизняних і міжнародних сучасних підходів.
On the Issue of the Radon Activity of Tectonic Faults on the Qatar Peninsula
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2025) Ulyanov, V. Y.; Bilyk, V. V.
ENG: Purpose. The paper aims at providing the modern evaluation of radon activity in identified tectonic faults of the earth's crust based on archival data of radon measurements in groundwater which previously have been performed in the northern and eastern parts of the Qatar Peninsula. Methodology. The paper presents an additional extended justification for the application of an innovative technique for these conditions to identify the activity rate of tectonic faults in the rock foundation under the geological conditions of the Qatar Peninsula based on third-party measurements of radon in groundwater and using own universal Evaluation scale. Findings. A modern analysis of previously obtained results of radon measurements in groundwater of the Qatar Peninsula allowed us to suggest the orientation of tectonic fault directions in its northern and eastern parts and to additionally reveal the rate of their radon activity within the peninsula with a preliminary magnitude evaluation of displacement along the faults. A similar assumption was also proposed in the western part of the UAE adjacent to the peninsula, where the Barakah Nuclear Power Plant (BNPP) is located. This assumption is based on a certain similarity in the geological and tectonic conditions of the region. Originality. For the first time, the authors proposed the location of tectonic faults within the northern and eastern parts of the Qatar Peninsula according to radonometry performed for other purposes. We estimated their radon activity and the magnitude of movement along the faults. This implies increased safety during the construction and operation of various facilities, including a high degree of responsibility, particularly pipeline systems and transport communications that are important for the country's economy. Practical value. This technique can also be used in seismic monitoring for construction sites and in adjacent territories of other countries where similar explorations have not been conducted before.
Оптимізація виправлення кривих у плані за допомогою комп’ютерного моделювання для підвищення безпеки руху поїздів
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2025) Хмелевська, Неля Петрівна; Курган, Микола Борисович; Курган, Дмитро Миколайович
UKR: Мета. Автори передбачають розробити та впровадити інноваційні підходи до оптимізації виправлення кривих у плані залізничних колій за допомогою комп'ютерного моделювання. Цей процес має на меті: підвищення безпеки руху; поліпшення плавності ходу, що підвищує комфорт пасажирів; усунення обмежень швидкості на кривих ділянках, що дозволяє скоротити час у дорозі та підвищити пропускну спроможність залізниць; зменшення витрат на обслуговування колії та ремонт рухомого складу. Застосування спеціального програмного забезпечення для симуляції різних сценаріїв руху поїздів по скоригованих кривих дозволить оцінити вплив структури поїздопотоку на швидкість руху, динаміку рухомого складу та стан колії. Методика. Дослідження базується на теорії математичного моделювання та чисельних методах розрахунків. Для пошуку оптимального варіанту реконструкції залізничних ділянок лінію розглянуто як комплексну систему, яка складається з різних об’єктів інфраструктури. Ці об’єкти через незадовільний технічний стан можуть обмежувати швидкість руху на певних ділянках. Розв’язання цієї задачі є складним через взаємозалежність таких об’єктів: скорочення часу руху на окремій ділянці не є лінійним, а отримання точних результатів потребує проведення тягових розрахунків з урахуванням різних варіантів усунення обмежень швидкості. Результати. Запропоновано алгоритм розрахунків для оптимізації довгих ділянок залізничної колії. Алгоритм дозволяє враховувати бажаний напрямок зсувів у кривих, що значно полегшує процес оптимізації. Наведено приклад розрахунків за запропонованим алгоритмом, який демонструє ефективність підходу. Наукова новизна. Розв’язано науково-прикладну задачу оптимізації процесу корегування залізничних кривих у плані. Це сприяє підвищенню безпеки та швидкості руху поїздів завдяки впровадженню новітніх методів комп’ютерного моделювання. Практична значимість. Реалізація запропонованої технології оптимізації залізничного плану дозволить суттєво підвищити швидкість і безпеку руху поїздів, а також збільшити пропускну спроможність залізничних ліній. Це стане важливим кроком для інтеграції українських залізниць до європейської транспортної системи.
Підбір складових та способи модифікації ґрунтоцементу з метою підвищення експлуатаційних властивостей земляного полотна
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2025) Громова, Олена В'ячеславівна
UKR: Мета. Основою метою наукової статті є обґрунтований вибір складових компонентів ґрунтоцементних армувальних структурних елементів і методів модифікування структури ґрунтоцементу для підсилення земляного полотна під залізничну колію. Методика. Для влаштування ґрунтоцементних підсилювальних елементів під суміщену залізничну колію за бурозмішувальною технологією розв’язано коло задач, що включають: обґрунтований вибір складових компонентів і модифікаторів ґрунтоцементного елемента; визначення властивостей компонентів; встановлення експлуатаційних вимог до ґрунтоцементну і його складу; проєктування оптимальних складів із заданими експлуатаційними характеристиками із врахуванням властивостей ґрунтів і режимів роботи. Результати. Проведено дослідження впливу складових компонентів ґрунтоцементу на реологічні властивості ґрунтоцементних сумішей та фізико-механічні властивості грунтоцементну. На основі обробки даних методом статистичного аналізу обрано оптимальний вміст складових компонентів ґрунтоцементних сумішей, щоб забезпечити технологічні і експлуатаційні показники ґрунтоцементу для різних типів ґрунтів і підсилити ґрунтову основу під час влаштування колії. Досліджено вплив мінеральних зернистих, волокнистих і хімічних модифікаторів на властивості ґрунтоцементну. Наукова новизна. З’ясовано можливість використання вертикальних армувальних елементів із ґрунтоцементу з необхідними технологічними та експлуатаційними показниками, отриманих за бурозмішувальною технологією, для підсилення земляного по- лотна із врахуванням напружено-деформованого стану і морфології ґрунтових основ. Авторка на основі проведеного дослідження здійснила спробу підібрати складові компоненти і розробити оптимальні склади ґрунтоцементу для підсилення ґрунтового полотна залізниці під суміщену колію. Також розглянуто напрями модифікації ґрунтоцементу мінеральними, волокнистими і хімічними добавками. Практична значимість. Проведене дослідження дає можливість отримати ґрунтоцементні елементи оптимального складу і властивостей для різних типів ґрунтів і напружено-деформованого стану з метою вертикального підсилення ґрунтових основ під залізничну колію. Для модифікування структури ґрунтоцементу і мінімізації витрати цементу запропоновано застосовувати як модифікувальні компоненти підсилення фіброві волокна. Щоб збільшити щільність, тріщиностійкість, міцність і модуля деформативності і поліпшити пластичність суміші, рекомендовано використати хімічні модифікатори до 0,3 % і для економії цементу – часток тонкодисперсних відходів промисловості у вигляді меленого шлаку чи відсіву каменеподрібнення в кількості 20…30 %.
Модернізація наявних переїздів на напрямках будівництва в Україні залізничної колії європейського стандарту
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2025) Курган, Микола Борисович; Курган, Дмитро Миколайович; Лужицький, Олег Федорович; Іванов, Родіон Вікторович; Хмелевська, Неля Петрівна
UKR: Мета. У статті передбачено проаналізувати сучасні технологічні рішення для підвищення рівня безпеки на залізничних переїздах, запобігання аварійним ситуаціям та забезпечення безперебійного руху транспорту. Методика. Дослідження базується на застосуванні математичного моделювання та чисельних методів для аналізу впливу модернізації та нових проєктів на рівень безпеки залізничних переїздів. За допомогою комп’ютерного моделювання побудовано математичні моделі, які відображають різні сценарії функціонування переїздів. На основі отриманих даних проведено оцінку ефективності запропонованих заходів та роз-роблено рекомендації щодо подальшої оптимізації системи безпеки. Для оцінки ефективності запропонованих заходів розроблено систему показників, що дозволяють кількісно оцінити рівень безпеки залізничних переїздів до та після модернізації. Ці показники враховують в себе добову інтенсивність руху поїздів через переїзд, добову інтенсивність руху транспорту на автомобільній дорозі, устаткування переїзду, радіус кривої у плані та поздовжній ухил автомобільної дороги на підходах до переїзду. Результати. Запропоновано вдосконалення методу підсумкового коефіцієнта аварійності, який є одним із поширених інструментів для оцінки безпеки руху на залізничних переїздах. Застосування цього методу дозволило кількісно оцінити рівень ризику виникнення аварійних ситуацій та проаналізувати ефективність заходів, спрямованих на підвищення безпеки. Метод відносно простий у застосуванні та не вимагає складних математичних обчислень, дозволяє врахувати широкий спектр факторів, що впливають на безпеку руху на переїзді, таких як інтенсивність руху, конструктивні особливості переїзду, наявність сигналізації тощо. За допомогою підсумкового коефіцієнта проведено порівняння рівня безпеки різних переїздів та відстежено динаміку змін їхнього устаткування в часі. Це дозволило визначити переїзди, які потребують першочергової модернізації, а також прогнозувати зміни у вихідних і розрахункових даних та планувати заходи з упровадження інноваційних технологій, що підвищують безпеку руху на переїздах. Наукова новизна. Розроблено інтегровану модель оцінки безпеки залізничних переїздів, яка враховує не лише традиційні показники (частота аварій, інтенсивність руху), але й нові фактори, такі як надійність обладнання, людський фактор та вплив зовнішніх умов. Запропонована модель дозволяє визначити більш точний прогноз ризиків та обирати оптимальні рішення щодо модернізації переїздів з урахуванням конкретних умов експлуатації. Практична значимість. Сформульовані рекомендації можуть бути використані для розробки ефективних програм модернізації залізничних переїздів в Україні. Упровадження запропонованих технологій дозволить підвищити рівень безпеки руху на 20 % та зменшити середній час очікування на переїзді на 15 %. Крім того, це сприятиме підвищенню пропускної спроможності залізниць та зниженню ви-трат на утримання інфраструктури.