258 research outputs found
Sort by
Критичний аналіз гелієвих газобалонних систем наддування паливних баків ракетних двигунів
Get PDFAs is known, the pressurization systems (PS) of the fuel tanks of rocket propulsion units (RPU) are intended to provide the necessary pressures of fuel components at the entrances to the engines and intake devices (for their continuous operation). Their second purpose is to create the required gas pressure levels in thin-walled fuel tanks for their stability on the active flight trajectory of the carrier rocket (CR) [1, 2].
PS are part of the pneumatic-hydraulic fuel supply systems (PHFSS). They are the most expensive, complex, and scientifically intensive parts of the CR [3] after the liquid rocket engines (LRE).
Currently, liquid oxygen and hydrocarbon fuel (RG-1, T-1, methane, synthetic, hereinafter referred to as gas) are the most widely used and planned for use in the near future as RRE fuels. Examples include the RRE CRs "Zenit," "Cyclone-4M," "Mayak" (Ukraine), Antares (USA and Ukraine), Atlas-V, Falcon 9 (USA), "Changzheng-7" and "Changzheng-9" (China), KSLV-I, KSLV-II (South Korea), and others.
For the pressurization of the fuel tanks of all the listed modern RPUs on the specified fuel components, helium has found the widest application as a working fluid [4]. Prior to launching the RPU, special balloons of the flight pressurization system are filled with cooled helium (for example, on the "Zenit" CR, ~113K). These balloons are placed in the fuel tanks of modern RPUs with liquid oxygen. Helium is used for pre-launch tank pressurization.
It is necessary to note such an interesting fact, which requires an explanation. All liquid intercontinental ballistic missiles of the Soviet Union, the USA, and China, even of the latest generation, did not use helium, not even for the operation of automation units. Most CRs for space missions also managed without helium. Generator, steam, mixed, and "chemical" PS were widely used [5].Як відомо, системи наддування (СН) паливних баків ракетних рухових установок (РУ) призначені для забезпечення необхідних тисків компонентів палива на входах у двигуни і забірні пристрої (для їх безперервної роботи). Їх друге призначення – створення потрібних рівнів тисків газу в тонкостінних паливних баках для їх стійкості на активній ділянці траєкторії польоту ракети-носія (РН) [1, 2].
СН входять до складу пневмогідравлічних систем подачі (ПГСП) компонентів палива. Вони є найдорожчими, складними, наукомісткими частинами РН [3] після рідинних ракетних двигунів (РРД).
В даний час як паливо РРД найбільш широко використовуються і плануються до застосування в найближчому майбутньому рідкий кисень і вуглеводневе пальне (РГ-1, Т-1, метан, синтин, надалі - гас). Достатньо навести як приклад РРД РН «Зеніт», «Циклон-4М, «Маяк» (Україна), Antares (США та Україна), Atlas-V, Falcon 9 (США), "Чанчжен-7" та "Чанчжен-9 (КНР), КSLV-I, КSLV-II (Південна Корея) та ін.
Для наддування паливних баків всіх перерахованих сучасних РУ на зазначених компонентах палива в силу ряду причин найбільше поширення як робоче тіло знайшов гелій [4]. Заздалегідь перед запуском РУ охолодженим гелієм (наприклад, на РН «Зеніт» ~113К) заправляють спеціальні балони системи польотного наддування. Ці балони розміщують у сучасних РУ в баках з рідким киснем. Гелієм з температурою навколишнього середовища проводять і передпускове наддування баків.
Необхідно констатувати такий цікавий факт, який має знайти пояснення. Всі рідинні міжконтинентальні балістичні ракети Радянського Союзу, США, КНР навіть останнього покоління, гелій не використовували, навіть для роботи агрегатів автоматики. РН для космічних місій у своїй переважній більшості також обходилися без гелію. Широко використовувалися генераторні, парові, сумішні, «хімічні» СН [5]
Роль натуральних волокон у створенні екологічно безпечних звукопоглинаючих полімерних матеріалів
Get PDFCurrently, the issue of processing industrial waste and using secondary raw materials is of great importance not only from the perspective of environmental protection but also because in conditions of raw material scarcity, waste becomes a powerful raw material and energy resource. At the same time, research on the processing and rational use of secondary thermoplastic polymer materials (polyolefins) and plant-based waste, which can be used to obtain effective composite materials with the necessary set of properties (improved sound-absorbing properties) and reduced cost, remains relevant. Therefore, the development of technologies for creating polymer composite materials (PCM) based on production waste is not only environmentally but also economically justified.
Previously, based on studies of the chemical nature and surface properties of dispersed fillers of plant origin, as well as the properties of secondary polyolefins (polyethylene and polypropylene), regularities of technological processes for creating PCMs based on them have been established. A cellulose-containing composite material for construction purposes based on secondary polypropylene and technological waste of the agro-industrial complex based on buckwheat husks has been developed.
This work will investigate the feasibility of using natural fibers in the creation of sound-absorbing polymer materials based on industrial waste and secondary raw materials, the use of which is aimed at effectively solving problems related to the operation of building structures, products, and facilities related to compliance with industrial, technological, and environmental safety requirements.На даний час проблема переробки промислових відходів та використання вторинної сировини знаходить актуальне значення не лише з позицій охорони навколишнього середовища, а й пов\u27язана з тим, що в умовах дефіциту сировини, відходи стають потужним сировинним і енергетичним ресурсом. У той же час актуальними є й наукові дослідження з переробки та раціонального використання вторинних термопластичних полімерних матеріалів (поліолефінів) та відходів рослинного походження, які можуть бути використані при отриманні ефективних композиційних матеріалів з необхідним комплексом властивостей (покращеними звукопоглинаючими властивостями) та зниженою собівартістю [1, 2]. Тому питання розробки технологій створення полімерних композиційних матеріалів (ПКМ) на основі відходів виробництв є не тільки екологічно, а й економічно обґрунтованим.
Раніше на основі досліджень хімічної природи та поверхневих властивостей дисперсних наповнювачів рослинного походжання, а також властивостей вторинних поліолефінів (поліетилену та поліпропілену) встановлені закономірності технологічних процесів створення ПКМ на їх основі. Розроблено целюлозовмісний композиційний матеріал будівельного призначення на основі вторинного поліпропілену та технологічних відходів агропромислового комплексу на основі гречаного лушпиння [1].
В даній роботі будуть проведені дослідження щодо доцільністі використання натуральних волокон при створенні звукопоглинаючих полімерних матеріалів на основі промислових відходів та вторинної сировини, використання яких спрямоване на ефективне вирішення проблем експлуатації будівельних конструкцій, виробів та споруд, пов’язаних з дотриманням вимог промислової, техногенної та екологічної безпеки
Використання еластомерних матеріалів в умовах експериментального виробництва
No full textEfficient cost reduction in experimental production requires a comprehensive approach and consideration of specific conditions and possibilities of the enterprise. Automation, robotization, the use of universal numerically controlled machines, and the implementation of other advanced technologies in the context of the mentioned production can result in significant initial investments and a substantial increase in product costs in the early stages. However, in the long-term perspective, such an approach undoubtedly leads to a decrease in overall expenses. Despite its advantages, at the early stages of innovative projects, particularly in the field of mechanical engineering, costs associated with increased fixed assets are practically unacceptable due to the lack of financial resources. Experimental production exhibits all the characteristics of a single-unit production. If we open any textbook on mechanical engineering technology, we can read something like this: the main features of single-unit production include a low probability of product repetition, the use of versatile equipment, and highly skilled workers. It is clear that the higher the level of automation, the greater the initial capital investments, but the lower the labor costs due to a reduction in the number of production personnel.
The aim of this study is to explore the potential use of elastomeric materials specifically for addressing the aforementioned production challenges. Elastomers are synthetic materials with predictable and controllable properties. They are a combination of polymer materials, mineral components, various rubbers, plasticizers, solvents, catalysts, antioxidants, stabilizers, lubricants, dyes, and others.Ефективне зниження собівартості дослідного виробництва потребує комплексного підходу та врахування конкретних умов і можливостей підприємства. Автоматизація, роботизація, використання універсальних верстатів з числовим програмним керуванням та впровадження інших прогресивних технологій у контексті згаданого виробництва можуть призвести до значних початкових інвестицій та суттєвого збільшення собівартості продукції на ранніх стадіях. Проте в довгостроковій перспективі такий підхід, безсумнівно, призводить до зниження загальних витрат. Незважаючи на свої переваги, на ранніх стадіях інноваційних проектів, зокрема в галузі машинобудування, витрати, пов’язані зі збільшенням основних фондів, є практично неприйнятними через брак фінансових ресурсів. Експериментальне виробництво має всі ознаки одиничного виробництва. Якщо відкрити будь-який підручник з технології машинобудування, то можна прочитати приблизно таке: до основних особливостей одиничного виробництва відносяться низька ймовірність повторення продукції, використання різнопланового обладнання, висока кваліфікація працівників. Зрозуміло, що чим вищий рівень автоматизації, тим більші початкові капіталовкладення, але менші витрати праці за рахунок скорочення чисельності виробничого персоналу.
Метою цього дослідження є вивчення потенційного використання еластомерних матеріалів спеціально для вирішення вищезазначених виробничих проблем. Еластомери - це синтетичні матеріали з передбачуваними та контрольованими властивостями. Вони являють собою комбінацію полімерних матеріалів, мінеральних компонентів, різноманітних каучуків, пластифікаторів, розчинників, каталізаторів, антиоксидантів, стабілізаторів, мастил, барвників та ін
Синтез конструкторських рішень для корпусів високотискових насосів
Get PDFDevelopment of modern rocket and space technology is difficult to imagine without the development and implementation of new manufacturing technologies. One such innovation is 3D printing. The development of additive technologies has made it possible to create geometric shapes for parts and assemblies that are practically unlimited in complexity, which was impossible when using traditional manufacturing and processing methods. The use of new forms and designs with the implementation of topology optimization helps to more efficiently and rationally use material, as well as create lightweight and improved designs that meet strength and stability standards, among others.
Topology optimization of structures is a mathematical approach capable of solving a number of engineering tasks. It iteratively solves the problem of rational material distribution in a structure within a limited space, taking into account boundary conditions and acting loads. The method of topology optimization is used at the initial stage of designing structures or modernizing existing ones. The obtained optimal solution is further modified based on technological and functional requirements. This approach significantly saves time at the initial stage of design.
This paper presents the results of implementing the Selective Laser Melting (SLM) technology and topology optimization conducted at FlightControl Propulsion company, using the example of implementing the design of an oxidizer pump inlet for a turbopump unit (TPU) of a liquid rocket engine (LRE).Розвиток сучасної ракетно-космічної техніки складно уявити без розвитку і впровадження нових технологій виробництва. Одним із таких нововведень і є 3D-друкування. Розвиток адитивних технологій дав змогу отримати практично необмежені за складністю геометричні форми деталей і агрегатів, що було неможливим під час використання класичних методів виготовлення та обробки. Використання нових форм і дизайну з впровадженням топологічної оптимізації допомагає більш ефективно і раціонально використовувати матеріал, а також створювати полегшені та вдосконалені конструкції, які відповідають нормам міцності, стійкості і так далі.
Топологічна оптимізація конструкцій є математичним підходом, здатним вирішити низку поставлених завдань для інженерів. Ітеративно вирішується проблема раціонального розподілу матеріалу в конструкції в обмеженому просторі, з урахуванням граничних умов і діючих навантажень. Метод топологічної оптимізації використовується на початковій стадії розроблення конструкцій або модернізації наявних. Отримане оптимальне рішення модернізується виходячи з вимог технологічності та функціоналу. Цей підхід дає змогу істотно заощадити час на початковому етапі проектування конструкції.
У цій роботі представлено результати впровадження технології SLM (Selective Laser Melting) і топологічної оптимізації, проведеної в компанії FlightControl Propulsion, на прикладі реалізації конструкції патрубка насоса окиснювача турбонасосного агрегату (ТНА) рідинного ракетного двигуна (РРД)
Автоматизований пристрій розвантаження бункера з сипучими матеріалами
Get PDFThe unloading process of bunkers or wagons with bulk materials is usually carried out using pneumatic devices. For use in industrial facilities, these installations are bulky or unprotected from material scattering and dust formation. Therefore, the development of a custom device for unloading bunkers with bulk materials is a relevant task.
The aim of the research is to develop an automated device for unloading a bunker with bulk materials.
The process of creating an automated bunker unloading device will be based on the analysis of existing modern equipment. After a reasoned choice of design, we will determine the functional control system diagram for further detailed elaboration of each element of the proposed automated bunker unloading device.Процес розвантаження бункерів або вагонів з сипучими матеріалами зазвичай здійснюється за допомогою пневматичних пристроїв. Для використання в цеху промислові установки громіздкі, або не захищені від розсіювання матеріалу і утворення пилу. Таким чином, розробка власної конструкції пристрою для розвантаження бункера з сипучими матеріалами є актуальною задачею.
Метою дослідження є розробка автоматизованого пристрою розвантаження бункера з сипучими матеріалами.
Процес створення автоматизованого пристрою розвантаження бункеру з сипучими матеріалами здійснимо на основі аналізу існуючого сучасного обладнання. Після обґрунтованого вибору конструкції визначимо функціональну схему системи керування для подальшого детального опрацювання кожного елементу запропонованого автоматизованого пристрою розвантаження бункеру
Про типові недоліки моделей трансформаторів для оцінки втрат струму холостого ходу.
No full textFor many decades, the main, if not the only, equivalent circuit of a single-phase transformer was its T-model. To avoid ambiguity and take into account the topology of the core and windings, we will use the terms inner and outer windings, instead of the primary and secondary windings. So, inductances LS1 and L′S2 are the so-called "leakage inductances" of the inner and outer windings, respectively, r1 and r′2 are their resistances. In order to reproduce hysteretic (quasi-static) properties of the core material and to account for the dynamic core losses and saturation, the magnetizing branch is represented by an ATP-inductor DHM, which implements, starting with 2019 version, a Dynamic Hysteresis Model (DHM).
We have attracted attention to typical mistakes made in modeling transformer inrush currents. It is explained that the main mistake is the use of the convenient T-model and their three-phase derivatives. Their disadvantages are rooted in using separate leakage models of primary and secondary circuits, as well as in inability to reproduce different magnetization levels of the legs and yoke. We show the benefits of the π-model, but at the same time, caution against its oversimplification. Although we use an advanced hysteresis model to describe processes in the legs and yokes, it is shown that accounting hysteresis and core losses is completely optional in modeling inrush currents. These model properties have no visible impact neither on the current peaks nor their decay in time.Протягом багатьох десятиліть основною, якщо не єдиною, еквівалентною схемою однофазного трансформатора була його Т-модель. Щоб уникнути неоднозначності і врахувати топологію сердечника і обмоток, ми використовуватимемо терміни "внутрішні і зовнішні обмотки" замість "первинна і вторинна обмотки". Так, індуктивності LS1 і L′S2 є так звані "витоконапруження" внутрішніх і зовнішніх обмоток відповідно, r1 і r′2 - їхні опори. Щоб відтворити гістерезичні (квазістатичні) властивості матеріалу сердечника та врахувати динамічні втрати в сердечнику і насичення, гілка намагнічування представлена АТП-індуктором DHM, який реалізує, починаючи з версії 2019 року, Динамічну модель гістерезису (DHM).
Ми звернули увагу на типові помилки, які робляться при моделюванні ударних струмів трансформаторів. Пояснюється, що основною помилкою є використання зручної Т-моделі та її трьохфазних похідних. Їхні недоліки кореняться в використанні окремих моделей витоків первинних і вторинних коліс, а також в неспроможності відтворювати різні рівні намагнічування ніг і ядра. Ми показуємо переваги π-моделі, але в той же час застерігаємо від її переспрощення. Хоча ми використовуємо передову модель гістерезису для опису процесів у ніг і ядрах, показано, що врахування гістерезису і втрат в сердечнику є абсолютно необов\u27язковим при моделюванні ударних струмів. Ці властивості моделі не мають видимого впливу ані на піки струму, ані на їхнє спадання з часом
Паралельні обчислення при комп’ютерному моделюванні теплових режимів
Get PDFThe laboriousness and material intensity of natural experiments, their limitations, the multidimensionality and nonlinearity of the studied processes and phenomena, as well as the rapid development of computer technology and software, have significantly highlighted the relevance of theoretical research (mathematical modeling). A special role in the development and study of technological systems characterized by high-temperature conditions of process flow (in metallurgy, energy, mechanical engineering, etc.) is attributed to the creation of rational mathematical models of heat exchange processes.
Modern multicore systems are quite effective when used in server centers and for cloud computing. However, despite the significant mathematical and computational complexity of the algorithms used, parallel computing on multiprocessors is increasingly being applied in computer simulation. An analytical review of the current state of the problem has shown insufficient development of SCADA- and MES-level systems capable of predicting the stability of technological equipment of modern ACS of enterprises based on modeling its thermal regimes.Трудомісткість, та матеріаломісткість натурних експериментів, їх обмеженість, багатовимірність та нелінійність досліджуваних процесів та явищ, а також стрімкий розвиток обчислювальної техніки та програмного забезпечення значно актуалізував теоретичні дослідження (математичне моделювання). Особлива роль у розробці та дослідженні технологічних систем, що характеризуються високотемпературними умовами протікання процесів (у металургії, енергетиці, машинобудуванні тощо), відводиться створенню раціональних математичних моделей процесів теплообміну.
Сучасні багатоядерні системи є доволі ефективними при використанні у серверних центрах та при хмарних обчисленнях. Проте, не зважаючи на значну математичну та обчислювальну складність використовуваних алгоритмів, паралельні обчислення на мультипроцесорах набувають все більшого застосування при комп’ютерному моделюванні. Аналітичний огляд сучасного стану проблеми показав недостатній розвиток систем SCADA- і MES-рівнів, здатних прогнозувати стійкість технологічного обладнання сучасних АСУ підприємств на основі моделювання його теплових режимів.
Світові тренди і перспективи розвитку в Україні зеленої енергетики
Get PDFThe climate crisis continues to evolve worldwide. The Scottish Climate Agreement has replaced the Paris Agreement, and the world is moving towards a new agreement in 2026 [1, 2]. Practically all countries have planned to reduce emissions according to the "Net Zero" climate neutrality model by 2050. Statistics show that the development of global solar and wind energy generation has reached a certain plateau, and gas issues in Europe have further highlighted the problems of autonomy and energy security for countries [3]. Currently, a new trend of localizing green generation is emerging. Everything related to the technologies of storing, transporting, and balancing green electricity is coming to the forefront of energy development [4, 5].
In our research, we have examined the impact of global trends in green energy on its development in Ukraine.Кліматична криза в світі продовжує розвиватись. Шотландська кліматична угода прийшла на зміну Паризької і світ продовжує рухатись до нової угоди 2026 року [1, 2]. Практично всі країни світу запланували знизити викиди за моделлю кліматичної нейтральності «Net Zero» до 2050 року. Статистика доводить, що розвиток світової генерації сонячної та вітрової енергетики вийшов на певне плато, а газові проблеми в Європі ще більше актуалізували проблеми автономності та енергобезпечності країн [3]. Наразі формується новий тренд локалізації зеленої генерації. Все що стосується технологій зберігання, транспортування та балансування зеленої електроенергії виходить на перший план у розвитку енергетики [4, 5].
У нашому дослідженні ми розглянули вплив загальносвітових трендів у зеленій енергетиці на її розвиток в Україні
Освітній процес в технологічному середовищі розробки аерокосмічної техніки
Get PDFThe effectiveness of using aerospace equipment depends on the developed and high-quality technological environment of their production and operation. The stages of development, production, and operation of new aircraft should take into account the prospects for the development of their technological environment. This environment includes scientists, designers, and technologists with the relevant education, with elements of vision and forecasting the development of this technical direction; the availability of the necessary resource base for the production of the designed object; the level and quality of information technologies and research; the suitability of the technological environment for the functioning of the operational environment. Violation or absence of at least one of the mentioned components causes significant problems in the implementation of a particular project. The analysis of all the mentioned components for compliance with the technological environment in Ukraine with modern requirements demonstrates that their level, at best, remained at the level of the 1990s. Ukraine, due to the lack of focus on the development and application of tomorrow\u27s technology, is gradually losing its role as one of the leaders in the development of aerospace technology and the chance to return to the countries that determine the technological environment of the planetary society.Ефективність застосування об’єктів аерокосмічної техніки залежить від розвинутого і якісного технологічного середовища їх виробництва та експлуатації. Етапи розробки, виробництва і експлуатації нових літальних апаратів мають враховувати перспективи розвитку їх технологічного середовища. До такого середовища відносяться вчені-проектанти, конструктори і технологи відповідної освіти з елементами бачення і прогнозування розвитку даного напряму техніки; наявність необхідної ресурсної бази для виготовлення спроектованого об’єкта; рівень і якість інформаційних технологій і науково-дослідних робіт; відповідність технологічного середовища для функціонування середовищу практичної експлуатації. Порушення чи відсутність хоча б одного з перерахованих компонентів, викликають значні проблеми в реалізації того чи іншого проекту. Аналіз усіх перерахованих компонентів на відповідність технологічного середовища в Україні сучасним вимогам демонструє, що їх рівень в кращому випадку залишився на рівні 90-х років 20-го сторіччя. Україна за відсутності акценту на розвиток і застосування техніки завтрашнього дня поступово втрачає роль одного із лідерів розвитку аерокосмічної техніки і шанси повернення до країн, що визначають технологічне середовище планетарного суспільства
Керування ризиками під час реалізації інноваційних проектів та стартапів в сучасних умовах
Get PDFThe issue of building an innovative ecosystem has always been relevant. In recent decades, this process has transformed into the development of a startup ecosystem, which has become the de facto standard in leading universities worldwide. While for centuries, industrial enterprises collaborating with academic institutions and universities were the main drivers of innovation development, in recent decades, universities have become the main drivers, possessing a huge resource of motivated young people and experienced scientists who, during the educational process, involve talented youth in scientific research and solving tasks from stakeholders. Such a model effectively operates in the conditions of a developed innovative startup ecosystem, where large corporations, future "Unicorns" with capitalization exceeding a billion dollars, start their journey from student benches and small startup teams working in conditions of uncertainty and risks.Питання розбудови інноваційної екосистеми завжди були актуальними. Останніми десятиріччями цей процес трансформувався в розбудову стартап екосистеми, яка вже є де-факто стандартом в провідних університетах світу. Якщо на протязі декількох сторічь основними рушіями інноваційного розвитку були промислові підприємства, які співпрацювали з академічними установами та університетами, то останніми десятиріччями основними драйверами стають саме університети, де є величезний ресурс мотивованих молодих людей та досвідчені науковці, які на протязі навчального процесу залучають талановиту молодь до наукових досліджень та вирішення завдань з боку стейкхолдерів. Саме така модель ефективно працює в умовах розвитої інноваційної стартап екосистеми, коли великі корпорації, майбутні «Єдинороги» з капіталізацією понад мільярд доларів, починають свій шлях з студентської лави та невеличких стартап команд, які працюють в умовах невизначеності та ризиків