Аннотация: Объектом исследования является имитационная модель сверлильного станка. Предметом исследования взята математическая модель нагрузки двигателя на валу. В настоящей работе под мониторингом понимается оценивание работоспособности состояния станочного оборудования. Предусматривается, что мониторинг будет производиться, применяя простейшую функцию контроля, регистрируя ток на валу электродвигателя с помощью разработанного программного обеспечения (ПО) с применением удаленного диспетчерского управления на основе SCADA-системы и разработанного демонстрационного стенда. Данный подход предоставляет возможность раннего обнаружения поломок и предоставления информации о работоспособности объекта мониторинга. Теоретические исследования базируются на основных положениях теории вычислительной математики, теории автоматического управления, промышленного программирования. Эмпирические исследования включают методы математического моделирования с использованием специального программного обеспечения для ЭВМ. Научная новизна работы заключается в разработке экспериментального стенда мониторинга станочного оборудования, который позволяет оце-нить состояние станка в режиме реального времени и принимать решения на основе полученной информации SCADA-системой (MasterSCADA). Практическая ценность работы состоит в применении блока мониторинга в составе управления станочного оборудования, позволяющего повысить работоспособность станка и снизить риски поломки.

Ключевые слова: мониторинг станка, станочное оборудование, scada-система, нагрузка двигателя, система диспетчеризации, перегрузка электродвигателя, имитационное моделирование, алгоритм работы системы, система мониторинга, имитация сверлильного станка

Abstract: The object of the study is a simulation model of the drilling machine. The subject of the study is a mathematical model of the engine load on the shaft. In this paper, monitoring refers to the assessment of the health of the machine equipment. It is envisaged that the monitoring will be carried out using the simplest control function, registering the current on the motor shaft with the help of the developed software (SOFTWARE) with the use of remote Supervisory control based on the SCADA system and the developed demonstration stand. This approach provides the possibility of early detection of breakdowns and providing information about the health of the monitored object. Theoretical research is based on the basic provisions of the theory of computational mathematics, the theory of automatic control, industrial programming. Empirical research includes methods of mathematical modeling using special computer software. The scientific novelty of the work lies in the development of an experimental monitoring stand of machine equipment, which allows to assess the state of the machine in real time and make decisions based on the information received by the SCADA system (MasterSCADA).

Keywords: the algorithm of the system, simulation modeling, overload of the motor, dispatching system, engine load, scada system, machine equipment, monitoring of the machine, monitoring system, simulation of drilling machine

Аннотация: Предметом исследования является вопрос управления геометрическим качеством обработки, определению технологических режимов, и параметров инструмента, позволяющих обеспечить априорно определяемые требования к качеству поверхности заготовки. Изучены свойства преобразования траекторий формообразующих движений инструмента относительно обрабатываемой детали в характеристики микрорельефа, волнистости и формы поверхности, образуемой процессом резания. Эксперименты показали, что микрорельеф изменяется в зависимости от объема пластической деформации, зависящего от величины подачи на зуб, состоянием режущих кромок, скорости резания. Для решения поставленной задачи использовались методы и средства исследования, включающие теоретические исследования, которые базируются на основных положениях механики процесса резания, теории дифференциальных уравнений, вычислительной математики, теории автоматического управления и методах статистической обработки данных. Эмпирические исследования включают методы экспериментальной динамики и численные методы моделирования с использованием специализированного программного обеспечения для ЭВМ. Основными выводами проведенного исследования является то, что при фрезеровании поверхности фрезами, диаметр которых меньше ширины обрабатываемой поверхности, формируемый рельеф не является регулярным. По ширине обрабатываемой поверхности можно выделить область, в которой наблюдается нестационарное удвоение периода следа инструмента. Причем эта область является нестабильной. Также установлено, что скорость резания оказывает противоречивое влияние на параметры качества формируемой поверхности. С одной стороны, при увеличении скорости резания возрастают градиенты напряжений и деформаций в зоне обработки, что положительно сказывается на формируемом рельефе. В другой, по мере увеличения скорости начинают проявляться параметрические эффекты динамики, вызывающие биения и формирование на поверхности волнистости с недопустимыми параметрами.

Ключевые слова: попутное фрезерование, шероховатость, волнистость, концевая фреза, рельеф поверхности, скорость резания, износ инструмента, критическая скорость, деформация, контакт зубьев фрезы

Abstract: The subject of research is the issue of managing the geometric quality of processing, the definition of technological regimes, and tool parameters to ensure a priori defined requirements for the quality of the surface of the workpiece. , cutting speed.The main conclusions of the study are that when milling the surface with cutters whose diameter is less than the width of the surface being processed, the relief formed is not regular. The width of the treated surface can be used to distinguish the area in which there is a non-stationary doubling of the tool wake period. Moreover, this area is unstable. It was also found that the cutting speed has a contradictory impact on the quality parameters of the formed surface. On the one hand, as the cutting speed increases, the gradients of stresses and strains in the treatment zone increase, which has a positive effect on the formed relief. In the other, as the speed increases, parametric effects of the dynamics begin to appear, causing beats and the formation of waviness on the surface with unacceptable parameters.

Keywords: deformation, critical speed, tool wear, cutting speed, surface relief, end mill, waviness, roughness, associated milling, the contact of the teeth of the cutter

Аннотация: Объектом исследования явились существующие методы и средства диагностики состояния торфяных залежей и тушения торфяных пожаров. В статье проведен системный анализ проблем, связанных с образованием и применением торфа, включая его повышенную пожарную опасность. Показано, что тушение торфяных пожаров водой лишает возможности эксплуатировать торфяные месторождения. Предложена модель автоматизированного комплекса обнаружения, предотвращения и тушения пожаров существующими газовыми торфяными стволами, которые дорабатываются в термоэлектрозонды, и позволяют подавить процесс саморазогрева торфа с помощью атмосферного азота, получаемого методом сепарации воздуха. Методология исследования базируется на новом отечественном способе "азотирования" торфа, который защищен патентом РФ на изобретение. Новизна исследования заключается в том, что при разработке модели автоматизации, помимо тепловой локации и подавления очага саморазогрева торфа газоторфяными стволами термозондами, предлагаемого в указанном патенте РФ, синтезирована схема вертикального электрозондирования торфяника (известного с прошлого века), путем соответствующей доработки газоторфяных стволов в термоэлектрозонды.

Ключевые слова: торф, самовозгорание торфяников, термозондирование, тепловая локация, очаг самовозгорания, сепарация воздуха, азотирование торфа, электрометрия, вертикальное электрозондирование, электропрофилирование

Abstract: The object of the research is the existing methods and diagnostics means of the condition of peat deposits and suppression of peat fires. The author carried out a system analysis of the problems connected with formation and use of peat with due consideration of its increased fire danger. The article shows that suppression of peat fires with water makes it impossible to exploit the peat fields. The author offers a model of the automated complex of detection, prevention and suppression of fire with the existing gas peat trunks which are constructively improved and turned to thermoelectroprobes that allow to suppress the process of self-heating of peat by means of atmospheric nitrogen received using the air separation method. The methodology of the research is based on a new domestic method of peat "nitrating" protected by the patent of the Russian Federation for inventions. The novelty of the research lies in synthesizing a diagram of vertical electric sounding of the peat bog (known since the last century) by means of appropriate finishing of gas-peat trunks to thermoelectroprobes in the course of development of the automation model, in addition to the thermal location and suppression of the center of self-heating of peat using gas-peat trunks (the thermoprobes offered in the specified patent of the Russian Federation).

Keywords: peat nitrating, air separation, self-ignition center, thermal location, thermo intubation, self-ignition of peat bogs, peat, electrometry, vertical electrosounding, electric profiling

Аннотация: В статье рассматриваются проблемы пожарной и экологической безопасности современных объектов теплоэнергетики, в частности, котельных и тепло-электро-централей (ТЭЦ). Предлагаются и описываются инновационные методы и средства автоматизации технологических процессов котельных и ТЭЦ, которые позволят оптимизировать технологические процессы и снизить себестоимость производства тепловой энергии, а также восстановить природные циклы круговорота кислорода, воды и углерода с помощью биотуннелей, биогумусных и биотермических технологий, поглощающих и утилизирующих в геосферу вредные выбросы котельных и ТЭЦ. Методология решения указанных проблем заключается в изменении подсистемы химической водоочистки, в оптимизации использования энергетического потенциала паровых котлов, в обеспечении требуемых уровней пожарной, экологической и энергетической безопасности. Новизна предлагаемых решения заключается в применении паро-винтовых машин, которые повышают КПД за счет использования утилизируемого в специальных редукционно-охладительных установках избыточного давления пара, а также в применении сепараторов воздуха, которые позволяют сжигать углеводородное топливо в кислороде, а оставшимися инертными газами обеспечить предотвращение и тушение пожаров.

Ключевые слова: котельные, тепло-электро-централь, экология, природные циклы, сепаратор воздуха, мембрана, пожарная безопасность, химводоочистка, паро-винтовые машины, биотуннели

Abstract: The paper deals with the problems of fire and ecological safety of modern heat supply facilities, in particular boiler rooms and combined heat and power plants (CHPP) Innovative methods and automation equipment of technological processes of boiler rooms and CHPP, which will allow to optimize technological processes and to reduce cost of production of thermal energy and also to recover natural cycles of circulation of oxygen, water and carbon by means of biotunnels, biohumus and biothermal technologies absorbing and utilizing harmful bursts of boiler rooms and CHPP in a geosphere are offered and described. The methodology of the solution of the specified problems consists in changing the subsystems of chemical water purification, optimization of boilers’ energy potential usage and in providing the required levels of fire, ecological and energy safety. The novelty of the proposed solution is in the application of the steam screw machines which increase efficiency by using the excessive steam pressure utilized in special reduction and cooling installations and in application of the air separators, allowing to burn the hydrocarbon fuel in the oxygen and to use the remaining inert gases to prevent and suppress fire hazards.

Keywords: chemical water purification, fire safety, membrane, separator of air, natural cycles, ecology, thermal power station, boilers, steam-screw machines, biotunnels

Аннотация: Авторы рассматривают процессы, происходящие в тепловых машинах, в том числе в двигателях внутреннего сгорания, с точки зрения их самоорганизации при выполнении регенеративного (обобщенного) цикла Карно. Показано, что тепловые машины, реализующие и цикл Стирлинга, и другие - являются частным случаем обобщенного цикла Карно, но из-за унитарности процессов в них не могут даже приблизиться к его КПД. Основополагающим при этом является тот факт, что топливо в таких машинах необходимо сжигать с помощью кислорода, а не воздуха. В работе предложен синергетический подход к реализации обобщенного цикла Карно, путем создания модели дифференциальной винтовой машины с обособленными тепловыми секциями. Научная новизна предлагаемой методологии заключается в том, что результирующий процесс в многопроцессной (мультипроцессной) машине является суммой множества разных процессов, организуемых одновременно во множестве разных рабочих камер в отношении множества разных порций рабочего тела. Сопряжение предлагаемой машины с термомагнитным сепаратором воздуха обеспечит полную ликвидацию токсичных выбросов.

Ключевые слова: обобщенный цикл Карно, двигатель Стирлинга, тепловая машина, изотермический процесс, адиабата, дифференциальная винтовая машина, Термомагнитный сепаратор воздуха, унитарность процессов, множественность процессов, самоорганизация

Abstract: The authors consider the processes occurring in heat engines, including internal combustion engines, in terms of their self-organization during the regenerative (generalized) Carnot cycle. The article shows that the heat engines that implement the Stirling cycle as well as other ones are a particular instance of the generalized Carnot cycle, but due to unitarity of the processes they cannot even approximate its coefficient of efficiency. The fundamental fact is that the fuel in these engines must be burned using oxygen, not air. The work proposes a synergetic approach to implementation of the generalized Carnot cycle by creating a model of the differential screw-rotor machine with separate thermal sections. The scientific novelty of the proposed methodology is that the resulting process in a multi-process machine is the sum of a set of different processes organized simultaneously in a set of different operating chambers in relation to a set of different portions of the working medium. The connection of the proposed machine with a thermomagnetic air separator will ensure the complete elimination of toxic emissions.

Keywords: thermal machine, isothermal process, adiabatic curve, differential screw machine, thermomagnetic separator of air, unitarity of processes, plurality of processes, self-organization, Stirling engine, the generalized Carnot cycle

Аннотация: Oбеспечение непрерывнoгo функциoнирoвания системы регулирoвания и защиты клапанoв парoвoй турбины является oснoвoй надежнoй рабoты турбоагрегата, которая важна, в частности, и в аспекте защиты при возникновении угрозы аварии вследствие возрастания частоты вращения турбины выше определённого значения в пределах рабочего диапазона с нечувствительностью не более 0,5% средней рабочей частоты вращения. Исполнительными органами защиты парового турбоагрегата являются стопорные, регулирующие и обратные клапаны. По сигналу чувствительного элемента защиты турбоагрегат может быть остановлен закрытием стопорных клапанов цилиндра высокого давления и цилиндра среднего давления или их регулирующих клапанов и поворотной диафрагмы или совместным закрытием названных выше стопорных и регулирующих органов. Принципoм функциoнирoвания пoдoбнoй системы является автoматизирoванная система, предназначенная для пoддержания oснoвных регулируемых параметрoв турбoагрегата в режимах электрическoй и теплoвoй нагрузки. В статье исследован электромеханический привод для перемещения отсечного золотника в системе управления турбоагрегата. Изложены предъявляемые к нему требования. На основе динамических характеристик электромеханического привода производства АО «Диаконт» была построена модель системы управления, обеспечивающая выполнение режима аварийного закрытия. Структура системы защиты обеспечивает независимость её срабатывания от состояния системы регулирования турбоагрегата.

Ключевые слова: электромеханический привод, отсечный золотник, механические характеристики, математическая модель, электродвигатель, роликовинтовая передача, внеэксплуатационный режим, система управления, техногенная безопасность, турбоагрегат

Abstract: Proper functioning of a turbogenerator set depends on continuous functioning of the system of regulation and protection of valves of a steam turbine. Proper functioning of a turbogenerator set is important in the case of accident threat caused by the increase of turbine rotation speed over a particular value within the operational range with insensitivity maximum 0,5% of an average operational rotation frequency. The protection of a steam turbogenerator set is guaranteed by cut-out, control and back-flow valves. By a signal of a sensor element of protection, a turbogenerator can be stopped by closing cut-out valves of a high-pressure and an intermediate pressure cylinders or their control valves and a grid valve, or simultaneous closing of the above mentioned cut-out and control units. Such a system operates on the basis of an automated system used for support of the key regulated parameters of a turbogenerator in electric load and heat load modes. The authors of the article study electro-mechanical drive used for moving a riding cutoff valve in a turbogenerator control system. The authors describe the requirements to it. Based on dynamic characteristics of the electro-mechanical drive produced by the joint company “Diakont”, the authors construct a model of a control system, which guarantees the emergency shut-down mode operation. The protection control system structure guarantees the independence of its operation from the condition of a turbogenerator control system. 

Keywords: turbogenerator, technogenic safety, control system, non-operating mode, roller drive, electric motor, mathematical model , mechanical performance, riding cutoff valve, electro-mechanical drive

Аннотация: Предметом исследования является разработка термобаромагнитного сепаратора воздуха, синергетических технологических процессов, методических и расчетных основ для сооружения передовых пилотных и демонстрационных объектов, оптимизирующих сжигание топлива сепарированным из воздуха кислородом, поглощающих и утилизирующих СО2 и Н2О, а также компенсирующих выжигаемый О2. Описываемая НИР, обобщает фундаментальные и прикладные исследования в области геофизики, геохимии, термодинамики, электромагнетизма, строительства, экологии, экономики и права, и позволяет построить синергетическую модель восстановления кислородного, водного и углеродного циклов, на основе которой разработать технологии оптимального сжигания природного газа, твердого и жидкого топлива и продуктов газификации, а также поглощения и утилизации СО2 и Н2О с компенсацией О2, выжигаемого из атмосферы при сгорании топлива. Методология исследования включает в себя создание новой био-транспортно-энергетической парадигмы, которая позволит снизить социально-экономических потери от выбросов транспорта и ТЭЦ, а также от аварий, пожаров и ДТП, вызванных ошибочным подходом в создании и функционировании техносферы. В отличие от «затратной природы» реализации требований конкурсной документации (п.2.3.4. «общие затраты на удаление СО2 – не более 400 руб. за тонну» и п.2.3.5. «затраты на захоронение на уровне 100 руб. за тонну СО2»), которые, например, для дорожно-транспортной инфраструктуры Ростова н/Д составят 24,96 млрд.руб. в год (на удаление) и 6,24 млрд.руб в год (на захоронение) соответственно, в предлагаемом проекте единовременные затраты на «биоархитектуру» Ростова-на-Дону, оцениваются в 14,49 млрд.руб. и в 650,0 млн.руб. – на внедрение систем «ПАРСЕК» на всех Ростовских ТЭЦ и котельных, и окупаются за 8,3 года.

Ключевые слова: термомагнитная сепарация воздуха, парниковые газы, утилизация углекислого газа, сжигание топлива, поглощение воды, компенсация выжигаемого кислорода, ультразвуковой аэрозольный впрыск, поглощение экологического вреда, безопасность тепловых электростанций, биотехнологическая парадигма

Abstract: The research subject is the development of a termo-baromagnetic air separator, synergetic technological processes, methodological and calculation bases for design of progressive pilot and demonstration objects, optimizing fuel combustion with oxygen, separated from air, absorbing and utilizing carbon dioxide and water, and compensating burnt oxygen. The described scientific research generalizes the fundamental and applied research in the field of geophysics, geochemistry, thermodynamics, electromagnetism, construction, ecology, economics, and law, and helps design the synergetic model of restoration of oxygen, water, and carbon cycles, which can serve as a base for the technology of optimal burning of natural gas, solid and liquid fuel, and gasification products, carbon dioxide and water absorption and utilization with compensation of oxygen, burnt out of the atmosphere during fuel burning. The research methodology includes the creation of a new bio-transport-energy paradigm, which will help reduce socio-economic losses caused by transport emissions and thermal power stations, and by accidents, fires and road accidents, caused by wrong approach to the formation and functioning of technosphere. Unlike the cost-intensive nature of the compliance with competition documents (clause 2.3.4. “general expenditures for CO2 removal – not more than 400 rubles per ton” and clause 2.3.5. “expenditures for burial about 100 rubles per ton of CO2”), which will tot to 24,96 billion rubles per year for road and transport infrastructure of Rostov-on-Don (for removal) and 6,24 billion rubles per year (for burial) correspondingly, the proposed project estimates nonrecurring costs for “bio-architecture” of Rostov-on-Don at 14,49 billion rubles, and 650,0 billion rubles for the “PARSEK” systems launching in all thermal power and boiler stations of Rostov, which will be repaid in 8,3 years. 

Keywords: ultrasonic aerosol injection, compensation of burnt oxygen, water absorption, fuel combustion, carbon dioxide utilization, greenhouse gases, thermomagnetic air separation, ecological harm elimination, thermal power stations' safety, biotechnological paradigm

Аннотация: Предметом исследования являются существующие системы противопожарной защиты жилых высотных зданий, которые, как свидетельствует статистика пожаров, не адекватны их пожарной опасности. Показано, что пожарная безопасность населения, проживающего в «высотках», обусловленная временем эвакуации людей при пожарах, обратно пропорциональна этажности здания и, несмотря на наличие незадымляемых лестничных клеток в высотных зданиях, вероятность гибели в них в 4,16 раз выше, чем в квартирах одно и двух этажных домов. В результате системного синтеза предложена модель, которая реализует самоорганизацию трех процессов: раннего обнаружения загорания с соответствующим оповещением, наличия и доступности «незадымляемого пути эвакуации» и подавления/замедления распространения огня азотом, сепарируемым из воздуха. Новизна исследования заключается в комбинировании аспирационного и термомагнитного методов обнаружения и подавления загорания в защищаемых помещениях, сепарируемым из воздуха азотом. При этом обеспечивается оповещение жильцов об необходимости эвакуации, и автоматическая сигнализация о загорании передает сигнал тревоги в ближайшую пожарную часть.

Ключевые слова: высотные здания, противопожарная защита, самоорганизация, раннее обнаружение загорания, подавление распространения огня, аспирация, сепарация, мембранный комплекс, термомагнитный сепаратор воздуха, эвакуация

Abstract: The object of this research is the existing fire protection systems of residential high-rise buildings which as the statistics of the fires testifies, aren't adequate to their fire danger. It is shown that the fire safety of the population living in "skyscrapers", caused by time of evacuation of people in cases of fires, is inversely proportional to the number of floors of the building and, despite the existence of isolated staircases in high-rise buildings, the probability of death in them is 4.16 times higher than in apartments and one to two story houses. As a result of system synthesis, the author offers a model which realizes self-organization of three processes: early detection of fire with the corresponding notification; existence and availability of an “fire isolated stairway”; suppression/delay of spread of fire by nitrogen separated from the air. The scientific novelty of this research consists in a combination of aspiration and thermomagnetic methods of detection and suppression of fire in protected rooms by nitrogen separated from the air. At the same time, the notification of residents about need for evacuation is provided, and the automatic fire alarm system transmits an alarm signal to the nearest fire station.

Keywords: membrane complex, separation, aspiration, suppression of spread of fire, early fire detection, self-organization, fire prevention , high-rise buildings, thermomagnetic separator of air, evacuation

Аннотация: Предметной областью проекта являются нанотехнологии газоразделения атмосферного воздуха и создание с их использованием сепараторов воздуха и пожарно - технического вооружения на их основе (мембранных и термомагнитных). Одновременно планировалось исследовать и разработать технологию локального тушения пожаров сепарированным из воздуха азотом, а также предотвращения взрывов метана в угольных шахтах и самовозгораний торфа, путем создания азотных сред в них. Несомненно перспективным станет применение сепараторов воздуха и для подавления пожаровзрывоопасности жилого сектор, где происходит более 70% пожаров. Методология исследования базируется на свойствах азота по "блокировке активности кислорода" в воздухе, а также на "парамагнитных свойствах" кислорода и "диамагнитных свойствах" остальных атмосферных газов. Новизна предлагаемых решений защищена патентами РФ на изобретения, как мембранных сепараторов, так и термомагнитных, а также способов защиты и подавления самовозгорания торфяников и взрывов метана в угольных шахтах. Бесспорным преимуществом применения сепарированного из воздуха азота для тушения пожаров является тот факт, что в отличие от воды он не наносит повреждений ни строениям, ни электроприборам и предметам быта.

Ключевые слова: кнудсендовская диффузия, половолоконные мембраны, парамагнетик, диамагнетики, термомагнитная сепарация, локальное газовое пожаротушение, пожарная техника, предотвращение пожара, пожарная безопасность, противопожарная оборона

Abstract: The subject of this project is the nanotechnologies of gas separation of the atmospheric air and creation of air separators and fire equipment that is based upon it (membrane and thermomagnetic). There were also plans to research and develop a technology for local suppression of fire by nitrogen separated from the air, as well as prevention of methane explosions in coal mines and spontaneous peat combustion by creation of nitrogen environment within them. The use of air separators would certainly be promising for use in residential sector, which is the area where over 70% of all fires take place. The methodology of this research is based on the properties of nitrogen that “block the activity of oxygen” in the air, as well as the “paramagnetic properties” of oxygen and “diamagnetic properties” of other atmospheric gases. The novelty of the proposed solutions is protected by patents registered in the Russian Federation for both, the membrane and thermomagnetic separators, as well as means of protection against spontaneous combustion of peat and methane explosions in coal mines. An undisputable advantage of use of nitrogen separated from air to suppress fire is the fact that unlike using water, the nitrogen does not harm the structure, electronics, or household goods.

Keywords: fire prevention, firefighting equipment, local gas fire extinguishing, thermomagnetic separation, diamagnetics, paramagnetic, hollow-fiber membranes, Knudsend's diffusion, fire safety, fire protection