Вісник Східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля

Причинно-наслідкові зв’язки виникнення відмов функціонування конструктивних складових рухомого складу залізничного транспорту

2025-06-22T18:10:04+00:00

Стаття розкриває особливості важливості, науково-дослідних робіт, з визначення причинно-наслідкових зв'язків виникнення відмов функціонування конструктивних складових рухомого складу залізничного транспорту важко переоцінити через їхню багатогранну роль у забезпеченні безпеки, ефективності та економічності залізничних перевезень. Ці дослідження є критично важливими для підвищення безпеки руху, оскільки відмови конструктивних елементів можуть призвести до катастрофічних наслідків, включаючи людські жертви та значні матеріальні збитки. Аналіз причинно-наслідкових зв'язків дозволяє розробити ефективні методи запобігання таким відмовам, мінімізуючи ризики аварійних ситуацій. З точки зору ефективності експлуатації, дослідження причин відмов допомагають оптимізувати процеси технічного обслуговування та ремонту, зменшуючи час простоїв та підвищуючи надійність рухомого складу, що в свою чергу, сприяє безперебійному руху вантажів та пасажирів, підвищуючи економічну ефективність залізничних перевезень. Особливу увагу приділено аналізу факторів фізико-механічого характеру пов'язаними з процесом виготовлення металу та експлуатаційного, таким як пошкодження від дії корозії.

Крім того, науково-дослідні роботи відіграють ключову роль у зниженні експлуатаційних витрат, оскільки прогнозування та запобігання відмовам дозволяє зменшити обсяги ремонтних робіт та знизити загальні витрати на обслуговування. Дослідження також сприяють подовженню терміну служби рухомого складу, виявляючи слабкі місця в конструкції та матеріалах, що дозволяє розробляти заходи щодо їх посилення та покращення. Важливим аспектом є впровадження нових технологій, таких як системи дистанційного моніторингу та безрозбірна діагностика, які дозволяють виявляти потенційні відмови на ранніх стадіях, підвищуючи рівень безпеки та ефективності. Нарешті, дослідження причин відмов допомагають знизити ризик екологічних катастроф, особливо при перевезенні небезпечних вантажів, забезпечуючи екологічну безпеку залізничних перевезень. Доведено, що науково-дослідні роботи є невід'ємною частиною забезпечення безпеки, ефективності та економічності залізничного транспорту.

Aдитивні технології створення теплопровідних полімерних композитів

2025-06-06T07:58:21+00:00

У роботі досліджено вплив складу полімерного композиту та параметрів його адитивного виробництва, на значення його теплопровідності. У якості полімерної матриці для досліджень було використано типовий для адитивного виробництва, екологічний та доступний полімерний матеріал - полілактид. До складу композиту вводили, різні за природою, теплопровідні наповнювачі — порошкоподібну мідь і графіт, у різних масових співвідношеннях, з метою підвищення теплопровідності та забезпечення можливості керування тепловими характеристиками матеріалу. Композитні матеріали було створені шляхом змішування складових у розплаві на двошнековому екструдері. Адитивне виробництво дослідних зразків здійснювалось за технологією виробництва наплавленням філаменту. Матеріал для адитивного виробництва у вигляді філаменту отримували з композитного матеріалу шляхом екструзії. Зразки друкували з орієнтацією шарів паралельно та перпендикулярно до напрямку теплового потоку, що дозволило оцінити вплив просторового розташування струменів матеріалу на анізотропію теплопровідності.

Композитні матеріали на основі полілактиду, отримані класичним методом лиття під тиском та методом адитивного виробництва, показали близькі значення теплопровідності. Використання мідних і графітових наповнювачів дозволило суттєво підвищити теплопровідність матеріалу—у понад два рази. Орієнтація шарів та розташування струменів матеріалу щодо напрямку теплового потоку має значний вплив на його теплопровідність. Встановлено, що графітовий наповнювач є більш ефективним у порівнянні з мідним, оскільки забезпечує більш значний приріст теплопровідності навіть за меншого масового вмісту. Крім того, вплив орієнтації шарів і наповнювача більш виражений для графітових наповнювачів. Такий підхід може дозволити розробляти легкі, ефективні з точки зору тепловідведення полімерні елементи корпусів для електроніки, які мають як функціональне, так і конструкційне значення. Анізотропія теплопровідності, контрольована за допомогою параметрів друку, відкриває нові можливості для інженерного проектування складних виробів з оптимізованими теплофізичними характеристиками.

До питання про створення композиційних керамічних матеріалів

2025-06-22T16:47:40+00:00

У зв’язку з інтенсивним розвитком сучасних бездротових технологій зв’язку, а також постійним зростанням кількості електронних пристроїв, які функціонують у широкому частотному діапазоні, у навколишньому середовищі спостерігається стале підвищення рівня штучного електромагнітного випромінювання. Це зумовлює поступове зростання електромагнітного фону, що створює потенційні ризики для безперебійної та надійної роботи високочутливої електронної апаратури, а також може чинити негативний вплив на здоров’я та загальний стан біологічних об’єктів, зокрема людей. У зв’язку з цим особливої актуальності набувають дослідження, спрямовані на створення нових ефективних матеріалів з високими електромагнітно-захисними властивостями, які також повинні характеризуватись задовільними експлуатаційними показниками. У даній роботі наведено результати експериментального дослідження процесу розроблення композиційної керамічної плитки, що містить у своєму складі електропровідні та сегнетоелектричні функціональні компоненти. Як електропровідну добавку використано карбід кремнію у кількості 30 мас. %, а як сегнетоелектричну – титанат стронцію, який вводили в кількості 10, 20 і 30 мас. %. Дослідна плитка має двошарову структуру: перший шар являє собою керамічну масу з 30 мас.% карбіду кремнію, другий шар – масу з відповідним вмістом титанату стронцію. Формування зразків здійснювалося методом напівсухого пресування, а випал проводили в силітовій печі за температур 1120–1140 °С з ізотермічною витримкою 20 хвилин. У процесі дослідження проаналізовано вплив зміни вмісту титанату стронцію на фізико-механічні характеристики виробів. Визначено основні експлуатаційні властивості зразків, такі як водопоглинання, пористість, уявна густина та межа міцності при згині. За результатами досліджень визначено оптимальний склад композиційної кераміки, який забезпечує прийнятне поєднання експлуатаційних характеристик: водопоглинання – 6,84 %, пористість – 14,90 %, уявна густина – 2,16 г/см³, межа міцності при згині – 26,5 МПа. Встановлено, що зростання уявної густини може слугувати індикатором підвищення загальної щільності й потенційної міцності виробу, незважаючи на деяке збільшення пористості. Результати дослідження можуть бути використані при подальшій розробці керамічних матеріалів з функціональними властивостями для використання в умовах дії електромагнітного випромінювання.

Останні досягнення у створенні водних емульсій на основі полімеру полілактиду

2025-06-22T17:02:44+00:00

Сучасна тенденція до екологічного та сталого розвитку спонукає дослідників і науковців все більше приділяти уваги вивченню та вдосконаленню потенційних біополімерів як альтернативи традиційним полімерним матеріалам. Хоча полімери на основі відновлюваної сировини вже широко застосовуються в медицині та пакуванні, вони все ще потребують подальших досліджень для досягнення характеристик, порівнянних із традиційними полімерними системами, з метою розширення сфер їх застосування. Емульсії на основі полі(молочної кислоти) (PLA) привертають значну увагу у лакофарбовій промисловості завдяки своїй біорозкладності, сталості та потенціалу заміни традиційних систем на основі розчинників і полімерів з викопної сировини. У цьому огляді представлено всебічний аналіз сучасних досліджень і досягнень у галузі підготовки емульсій PLA з акцентом на фундаментальні властивості емульсій та різні методи синтезу, зокрема випаровування розчинника, емульгування з дифузією та гомогенізацію під високим тиском. Проаналізовано роль стабілізаторів і розчинників у забезпеченні стабільності емульсій і їхнього впливу на кінцеві властивості покриттів. Окремо розглянуто широко вживані ПАР та біоосновні стабілізатори.

Попри численні переваги, емульсії PLA мають низку викликів, зокрема гідрофобність, фазове розшарування та обмежені механічні характеристики, що стримує їхнє широке промислове застосування. У цьому огляді ідентифіковано основні проблеми та розглянуто потенційні шляхи їх подолання, включаючи використання нанотехнологій, біоосновних стабілізаторів і оптимізованих технологій обробки. Також обговорюються стратегії покращення масштабованості, зменшення екологічного впливу емульсій PLA та перспективні напрями застосування. Оскільки наявні дослідницькі результати здебільшого представлені у вигляді окремих експериментальних робіт, цей огляд має на меті систематизувати накопичену інформацію у вигляді структурованого та порівняльного аналізу. Таким чином, він закладає підґрунтя для подальших досліджень і впроваджень у сфері екологічно безпечних покривних матеріалів.

Дослідження впливу дискретного управління вузлом охолодження та конденсації на ефективність виробництва аміаку

2025-06-22T17:23:30+00:00

Оптимізація процесу синтезу аміаку полягає у визначенні найбільш ефективних параметрів і умов роботи для досягнення поставлених цілей або максимізації продуктивності в умовах обмежених ресурсів і зовнішніх факторів.

Основні аспекти, в яких оптимізація має вирішальне значення для синтезу аміаку, включають

Раціональне використання ресурсів - оптимізація зменшує споживання енергії, сировини та хімічних речовин, що сприяє зниженню виробничих витрат і підвищенню ефективності використання вторинних ресурсів.

Покращення якості продукції - оптимізація забезпечує стабільне виробництво аміаку високої якості, що є критично важливим для його подальшого використання.

Підвищення безпеки процесу - оптимальні умови експлуатації сприяють створенню безпечного виробничого середовища, мінімізуючи ризик нещасних випадків, пожеж та вибухів.

Стабільність роботи обладнання - оптимізація зменшує коливання параметрів, що позитивно впливає на надійність процесу та якість кінцевого продукту.

Зниження загальних витрат - оптимізація може мінімізувати витрати на експлуатацію обладнання, споживання енергії та технічне обслуговування.

Оптимізація є важливим інструментом підвищення ефективності, продуктивності та сталості процесу виробництва аміаку.

У цій статті розглянуто застосування системи дискретного керування з математичною моделлю апарата повітряного охолодження (АПО) та проаналізовано економічну доцільність впровадження цієї системи.

В результаті аналізу можна визначити, чи прийнятні наближені розв'язки для практичного використання, чи є необхідність застосування більш точних методів розв'язання задачі.

Першим кроком був вибір оптимального ступеня дискретизації, який дозволив, з одного боку, точно врахувати незначні зміни величин, а з іншого - уникнути надмірного збільшення кількості можливих станів, що ускладнює розрахунки, особливо при роботі зі складними математичними моделями. Встановлено, що економічна ефективність запропонованої дискретної системи керування з моделлю вузлом охолодження та конденсації зі ступенем дискретності 0,5, адже за рахунок економії електричної енергії вона дозволяє отримати до 2,7 млн. грн/рік.

Стратегічні підходи до зменшення ризиків руйнування бурильних колон на основі систем інженерного моніторингу

2025-06-22T15:49:23+00:00

У сучасній нафтогазовій промисловості питання підвищення довговічності бурильних установок є ключовим для забезпечення ефективності та економічної доцільності видобутку ресурсів. Діяльність у жорстких умовах експлуатації призводить до інтенсивного зношення обладнання, що обумовлює необхідність застосування новітніх технологій для його захисту. Одним із перспективних напрямів у цьому контексті є впровадження BIM-технологій (Building Information Modeling), які сприяють покращенню управління життєвим циклом обладнання, оптимізації процесів технічного обслуговування та прогнозуванню зносу. У статті проведено комплексний аналіз впливу корозійних середовищ на матеріали бурильних установок, визначено основні чинники, що призводять до деградації конструктивних елементів, та розглянуто сучасні методи їх захисту. Зокрема, увага приділена використанню антикорозійних покриттів, модифікованих матеріалів і катодного захисту. Крім того, розглянуто можливості застосування BIM-технологій для моніторингу стану бурильного обладнання в реальному часі, що дозволяє своєчасно виявляти дефекти, мінімізувати ризики аварій та збільшувати експлуатаційний ресурс установок. Дослідження показало, що інтеграція BIM-моделей з методами прогнозної аналітики та системами технічного обслуговування дозволяє значно зменшити витрати на ремонт і простої обладнання. Це, у свою чергу, забезпечує підвищення загальної ефективності нафтогазових підприємств та сприяє їх стійкому розвитку. Автори підкреслюють важливість подальших досліджень у сфері цифрового моделювання для підвищення довговічності бурильних установок та розробки нових стандартів управління технічним станом обладнання. Результати роботи можуть бути корисними для інженерів, які займаються проектуванням і експлуатацією бурильного обладнання, а також для науковців, що досліджують перспективні методи захисту матеріалів у нафтогазовій галузі. Подальші дослідження у цьому напрямку мають потенціал значно покращити надійність обладнання та знизити операційні витрати, що є критично важливим фактором для енергетичної безпеки та економічної стабільності галузі.

Дослідження напружено-деформованого стану елементів універсального превентора

2025-06-22T16:11:15+00:00

Розглядається роль та конструктивні особливості противикидного обладнання, зокрема універсального превентора, який використовується під час буріння нафтових і газових свердловин. Обсадна колона із бурильною колоною розділяє свердловинний стовбур, а кільцевий зазор між ними заповнюється буровим розчином, що створює гідростатичний тиск для контролю виходу пластових рідин. Універсальний превентор забезпечує герметизацію кільцевого простору, дозволяючи одночасно провертати та протягувати бурильні труби, що підвищує безпеку та ефективність процесу буріння. У роботі також наведено інформацію, що стосується аналізу закордонних та вітчизняних досліджень і публікації за тематикою дослідження. Основним робочим елементом в конструкції універсального превентора є кільцевий гумовий ущільнювач, який піддається дії циклічних навантажень і втомному руйнуванню внаслідок проходження крізь нього бурильної колони. Водночас корпус та поршень превентора піддаються дії високого тиску, що призводить до виникнення та концентрації у певних ділянках значних напружень. З метою визначення величин та ділянок концентрації напружень побудовано тривимірну модель універсального превентора. Для дослідження використано тільки два його елементи: корпус та поршень. Величини тисків, які застосовувались під час дослідження становили: 14 та 70 МПа. При дослідженні було враховано величину зазору між корпусом та поршнем. Встановлено, що за малих величин зазорів між поршнем та корпусом за прийнятих граничних умов відбувається їх взаємодія, у результаті чого спостерігається поява контактного тиску. Максимальна величин цього тиску складає 320 МПа при величині зазору між робочими поверхнями корпусу та поршня 0,1мм. За величини зазору 0,4 мм та аналогічних граничних умов контактного тиску не спостерігається. Подальше збільшення величини зазору може призвести до швидшого виходу ущільнювальних манжет з ладу. У роботі підкреслюється важливість контролю технічного стану превенторів та точності їх ремонту для забезпечення безпеки робітників і попередження аварійних ситуацій під час буріння нафтових і газових свердловин.

Підвищення рівня функціональних можливостей посівної машини з дисковими сошниками

2025-06-22T17:46:17+00:00

Підвищення врожайності сільськогосподарських культур тісно пов’язано із створенням належних умов для проростання насіння при формуванні посівних борозенок робочими органами посівних машин. Особливо це відноситься до посівних машин із дисковими сошниками, які поряд із їх перевагами допускають формування борозенок із значним засміченням рослинними рештками їх посівного ложе. Причиною цьому, як виявилось, є те, що диски сошників, перекочуючись по ґрунту, своєю натискною дією на рослинні рештки, при недостатньому опору зі сторони ґрунту, не змозі перерізати їх, тому переміщують їх у дно борозенок і залишають їх у насіннєвому ложе. Для висіяного насіння в такі борозенки не створюються належні умови для їх проростання, що в кінцевому результаті призводить до зниження врожайності сільськогосподарських культур. Підвищити різальну ефективність дисків можливо за рахунок надання їм обертового руху із проковзуванням, що потребує при розрізанні рослинних решток зменшеного тиску на них. В результаті цього розрізання дисками рослинних решток відбувається в приповерхневому шарі ґрунту, що упереджує їх переміщення до посівного ложе борозенок. Пошуковими дослідженнями виявлена посівна машина, диски сошників яких розрізають рослинні рештки з проковзуванням за рахунок того, що вали дисків кожного сошника з’єднані між собою шарнірним механізмом, а їх протилежні торці з’єднані із зовнішніми торцями валів сусідніх сошників шарнірними валами, які кінематично зв’язані з опорно-привідними колесами посівної машини. Разом з цим, привід дисків сошників і висівного апарату під час посіву може суттєво збільшити навантаження на опорно-привідні колеса посівної машини, що спричинить їх надмірне проковзування, внаслідок чого порушиться стабільність обертального руху привідних механізмів. Установлено, що забезпечити стабільність обертального руху привідних механізмів посівної машини можна упередженням надмірного проковзування її опорно-привідних коліс за рахунок зрівноваження підвищеної обертової сили на їх привідному валу. Такою є запропонована посівна машина, в склад якої входить енергетично забезпечений врівноважувач, який за умов надмірного проковзування опорно-привідних коліс, зрівноважує підвищену обертову силу на їх привідному валу, забезпечуючи тим самим стабільність роботи висівного апарату і обертового руху дисків сошників із проковзуванням під час посіву сільськогосподарських культур.

Економічні аспекти використання вторинних ресурсів та матеріалів у контексті циркулярної енергетики

2025-06-22T18:31:07+00:00

Використання вторинних ресурсів у формуванні сталих енергетичних систем є важливим для розвитку сучасної економіки, оскільки сприяє зменшенню залежності від викопних джерел енергії, зниженню рівня забруднення довкілля та оптимізації ресурсокористування. Зростаючий попит на енергію та виснаження природних ресурсів роблять циркулярні підходи до енергетики необхідністю, а використання відходів як ефективних енергоносіїв і інтеграція інноваційних технологій перетворюють вторинні ресурси на ключовий елемент сталого розвитку. Сучасні тренди замкнених енергетичних систем орієнтовані на цифровізацію управління енергетичними потоками, використання штучного інтелекту для підвищення ефективності переробки вторинних ресурсів.

Прикладом є країни G7, що інвестують в інноваційні енергоефективні технології та оптимізують логістичні ланцюги для зменшення відходів. Концепція Circular Energy зосереджується на максимальному зменшенні відходів і технологіях переробки, перепрофілювання і рециклінгу в енергетичних системах, підкреслюючи важливість сталого розвитку. Додатково, ефективне управління вторинними ресурсами дозволяє значно скоротити викиди парникових газів, зменшити навантаження на природні екосистеми та підвищити рівень енергетичної незалежності країн.

Стимулювання цього сектору містить податкові пільги, субсидії та екологічні норми, які сприяють економічній ефективності індустрії. Також уряди та міжнародні організації розробляють нові регуляторні механізми, спрямовані на розширення можливостей використання вторинних ресурсів та покращення технологій їх переробки. Зокрема, інвестиції в дослідження і розвиток сприяють створенню нових матеріалів з покращеними енергетичними характеристиками, що можуть ефективно замінювати традиційні викопні ресурси.

Наведені аспекти підкреслюють вплив вторинних ресурсів на формування сталих економічних моделей, зниження витрат виробництва і підвищення енергоефективності в сучасній промисловості. Використання циркулярних принципів в енергетиці є ключовим фактором для досягнення кліматичних цілей та забезпечення довгострокової екологічної стійкості.

Адаптивне прецедентне міркування з імовірнісною інтеграцією для діагностики та прогнозування технічного стану складних систем

2025-06-22T14:52:34+00:00

У цьому дослідженні представлено вдосконалену адаптивну систему Case-Based Reasoning (CBR) для діагностики та прогнозування технічного стану суднових енергетичних установок у реальному часі, що досягається завдяки інтеграції байєсівських мереж, моделювання процесів Маркова та когнітивного моделювання в єдиному динамічно адаптивному середовищі. Традиційні підходи CBR, хоча й ефективні у пошуку аналогів серед історичних випадків, часто не здатні враховувати складні стохастичні залежності між компонентами системи, динамічні патерни деградації при змінних експлуатаційних навантаженнях та реальні часові варіації в даних датчиків. Щоб подолати ці обмеження, запропонована методика включає шість інтегрованих фаз: збір і нормалізацію даних для забезпечення уніфікованої стандартизації гетерогенних показників датчиків та експлуатаційних параметрів; ймовірнісний аналіз відмов із застосуванням байєсівських мереж для обчислення умовних ймовірностей відмов та коригування ваг релевантності випадків з урахуванням міжкомпонентних залежностей; сценарне прогнозування на основі дискретних моделей процесів Маркова для симуляції динаміки переходів станів і передбачення траєкторій деградації; адаптацію та об’єднання рішень, яке поєднує результати класичного CBR, ймовірнісні висновки та оцінки деградації за допомогою динамічно нормалізованих зважених коефіцієнтів (α, β, γ), що відображають поточний рівень ризику; підтримку бази знань шляхом включення нових реальних та синтетичних випадків, отриманих через когнітивне моделювання, що підвищує точність пошуку та зменшує проблему дефіциту даних; та автоматизоване формування профілактичних рекомендацій з технічного обслуговування відповідно до прогнозованого залишкового ресурсу. Експериментальна валідація на комплексному наборі даних із понад 11 000 історичних і синтетичних випадків показала діагностичну точність на рівні 91 % порівняно з 79 % у традиційного CBR, зниження кількості хибних тривог на 6,7 %, покращення точності прогнозування залишкового ресурсу на 5–7 % та зменшення похибки прогнозування на 4,7 %, що обумовлено модулем когнітивного моделювання, який також підвищив показники виявлення рідкісних відмов на 5,1 %. Ці емпіричні результати підтверджують високу надійність і стійкість системи за змінних навантажень та каскадних сценаріїв відмов, а також її інтеграцію в бортові архітектури моніторингу для оптимізації графіків обслуговування, зменшення незапланованих простоїв та підвищення експлуатаційної безпеки суднових енергетичних установок.

Розробка платформи для управління харчуванням з інтеграцією штучного інтелекту

2025-06-22T15:25:26+00:00

В сучасних умовах зростаючої зацікавленості у здоровому способі життя актуальним стає впровадження цифрових рішень для ефективного управління харчуванням. Значна частина населення стикається з труднощами у формуванні збалансованого раціону, дотриманні режиму прийому їжі та контролі калорійності. Ці труднощі обумовлені як інформаційною перевантаженістю, так і відсутністю персоналізованих інструментів, які б враховували індивідуальні потреби, рівень фізичної активності, цілі користувача та його харчові звички. Водночас, ринок програмних засобів у цій сфері представлений переважно універсальними платформами, орієнтованими на стандартизовані підходи без глибокої персоналізації та адаптації до локального користувача. У статті розглядається концепція створення веб-платформи для моніторингу та корекції раціону харчування з інтеграцією елементів штучного інтелекту. Основною метою є розробка гнучкого інструменту для щоденного контролю за харчовою поведінкою, формування рекомендацій на основі попереднього досвіду користувача, аналізу його фізіологічних параметрів та вподобань. У статті проаналізовано основні проблеми сучасного харчування, висвітлено недоліки існуючих цифрових рішень, зокрема брак адаптації, складність інтерфейсу, обмежений функціонал безкоштовних версій, а також ризики, пов’язані з передачею персональних даних третім сторонам. Увагу приділено теоретичним засадам побудови рекомендаційних систем, їх класифікації та принципам дії у контексті харчової поведінки. Особливо наголошено на важливості безпечної обробки персональних даних відповідно до міжнародного стандарту ISO/IEC 27001. Запропонована концепція має на меті сформувати наукове підґрунтя для створення адаптивної, безпечної та зручної системи харчування, що враховує потреби та особливості кожного окремого користувача. Реалізація такої системи може мати суттєвий вплив на формування довготривалих здорових звичок, профілактику захворювань, пов’язаних з харчуванням, і стати ефективним інструментом у сфері громадського здоров’я. Її розробка потребує міждисциплінарного підходу, що об’єднує знання з дієтології, інформаційних технологій та поведінкових наук.