Про журнал Науковий вісник «Сучасні проблеми металургії» заснований в 1998 році, видається один раз на рік. Згідно наказу Міністерства освіти і науки України № 1643 від 28.12.2019 року Науковий вісник «Сучасні проблеми металургії» внесено до Переліку наукових фахових видань України, категорія «Б». Галузь знань – технічні науки.
National metallurgical academy of Ukraine
ПЕРКОЛЯЦІЙНИЙ ПІДХІД ДО ОПИСУ МІЖДЕНДРИТНОГО ЖИВЛЕННЯ НА ЗАВЕРШАЛЬНІЙ СТАДІЇ ЗАТВЕРДІННЯ МЕТАЛІВ І СПЛАВІВ
У статті розглянуто фізичні передумови міждендритного живлення на завершальній стадії затвердіння металів і сплавів. Показано, що ефективність компенсації усадки в межах mushy zone визначається не лише наявністю залишкової рідкої фази, а й умовами її транспорту, зокрема проникністю міждендритного простору, локальним тиском і збереженням безперервних шляхів підживлення. Проаналізовано механізми формування усадкової та газоусадкової пористості, вплив зростання частки твердої фази на звуження міждендритних каналів, зниження проникності та локалізацію потоків рідкої фази. Обґрунтовано доцільність застосування перколяційного підходу до опису зв’язності рідкої фази на пізніх стадіях затвердіння. Запропоновано інтерпретувати mushy zone як двофазну систему, у якій рідка фаза виконує роль транспортної мережі, а тверда фаза — обмежувального каркаса. Показано, що втрата міждендритного живлення пов’язана не з повним зникненням рідкої фази, а з руйнуванням її глобальної зв’язності та безперервного транспортного шляху. Встановлено, що перколяція рідкої фази може бути використана як критерій втрати живильності та як теоретична основа для подальшого моделювання пористості й дефектоутворення в металевих виливках.
Авторське право (c) 2026 Сучасні Проблеми Металургії https://creativecommons.org/licenses/by/4.0
ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ПРОЦЕСІВ ПРИГОТУВАННЯ ТА ПОДАЧІ БЕТОННИХ СУМІШЕЙ І ШТУКАТУРНИХ РОЗЧИНІВ У ТЕХНОЛОГІЧНИХ КОМПЛЕКСАХ БУДІВНИЦТВА
У статті досліджено вплив кінематичних параметрів змішувального обладнання, реологічних характеристик бетонних сумішей і штукатурних розчинів та геометричних параметрів систем подачі на ефективність функціонування технологічних комплектів будівництва. Особливу увагу приділено встановленню взаємозв’язку між параметрами процесів змішування матеріалу та умовами його подальшого транспортування до місця укладання або нанесення. Запропоновано узагальнений показник ефективності технологічного комплекту, який враховує продуктивність процесу приготування суміші, ступінь її однорідності після змішування та енергетичні витрати під час транспортування трубопровідними системами подачі. На основі використання аналітичних залежностей встановлено закономірності зміни показників ефективності залежно від режимів роботи змішувального і транспортуючого обладнання. Встановлено екстремальний характер залежності узагальненого показника ефективності від частоти обертання робочого органа змішувача та визначено вплив параметрів трубопровідної системи на втрати тиску під час подачі матеріалу. Отримані результати дозволяють обґрунтувати раціональні режими функціонування змішувального і транспортуючого обладнання та підвищити стабільність подачі будівельних сумішей у технологічних комплектах сучасного будівництва.
КІБЕРБЕЗПЕКА АВТОМАТИЗОВАНИХ ІНФОРМАЦІЙНИХ СИСТЕМ ЕЛЕКТРОЕНЕРГЕТИЧНИХ КОМПЛЕКСІВ ПІДПРИЄМСТВ ГІРНИЧО-ЗБАГАЧУВАЛЬНОЇ ГАЛУЗІ
Впровадження концепцій цифрового виробництва та інтелектуальних сенсорних мереж у гірничо-збагачувальну галузь експоненційно підвищує ризики цілеспрямованих кібератак на електроенергетичні комплекси об'єктів критичної інфраструктури. Постановка проблеми. Електроенергетичні комплекси гірничо-збагачувальних комбінатів забезпечують живлення найбільш енергоємних стадій виробництва. В умовах конвергенції операційних та корпоративних мереж критично розширюється спектр вразливостей. Несанкціоноване втручання в алгоритми керування здатне спричинити як економічні збитки, так і масштабні техногенні аварії. Мета дослідження полягає у розробці комплексної архітектурної моделі та інженерних рішень для підвищення кіберстійкості автоматизованих інформаційних систем електроенергетичних комплексів гірничо-збагачувальних комбінатів. Методи дослідження. Застосовано методологію стандарту IEC 62443 та концепцію ешелонованого захисту, адаптовану до промислової ієрархії ISA-95. Результати. Запропоновано багаторівневу інфраструктуру кіберзахисту автоматизованих інформаційних систем. Для мережевого рівня обґрунтовано впровадження мікросегментації технологічних мереж із застосуванням глибокої інспекції трафіку для базових промислових протоколів. Продемонстровано необхідність конфігураційного загартування операційних систем інженерних станцій та використання захищених мікроядерних платформ для мережевих шлюзів. Висновки. Для забезпечення відмовостійкості на рівні контролерів імплементовано концепцію предиктивного моніторингу фізичної кібербезпеки. Показано, що поєднання вимог міжнародних стандартів безпеки із апаратним моніторингом струмів живлення програмованих логічних контролерів надійно запобігає програмній підміні керуючої логіки. Це ефективно нівелює вектори вторгнення та гарантує безперервність енергоефективного керування процесами переробки сировини.
ДИНАМІКА ГЛИБИННОГО ВІБРАТОРА З УРАХУВАННЯМ ПОСТУПАЛЬНОГО ТА КУТОВОГО РУХУ РОБОЧОГО ОРГАНА
У статті розглянуто динаміку глибинного вібратора для ущільнення бетонних сумішей з урахуванням поступального та кутового руху його робочого органа. Побудовано розрахункову схему глибинного вібратора як просторової коливальної системи, у якій корпус прийнято твердим тілом із шістьма ступенями вільності, а дія бетонної суміші врахована через приєднану масу, пружний та непружний опір середовища. Розглянуто роботу дебалансного віброзбуджувача з двома неврівноваженими вантажами, розташованими на валу з відповідними ексцентриситетами та кутом взаємного розвороту. Одержано аналітичні залежності для визначення відцентрових сил, результуючого моменту, приведеної маси системи, амплітуди поступальних коливань центра мас та амплітуди кутових коливань корпуса. Показано, що рух глибинного вібратора не можна зводити лише до горизонтальних коливань, оскільки дія дебалансних вантажів формує обертову рівнодіючу силу та результуючий момент, які спричиняють складний просторовий рух робочого органа. Встановлено, що траєкторія довільної точки корпуса залежить від її відстані до центра мас, кута розвороту дебалансних вантажів, моменту інерції, частоти обертання вала та приєднаної маси бетонної суміші. Доведено, що зміна кута розвороту дебалансів дозволяє регулювати співвідношення між поступальною та кутовою складовими руху, а отже впливати на характер передавання вібраційної енергії в бетонну суміш. Одержані результати можуть бути використані для обґрунтування параметрів глибинних вібраторів, вибору раціональних режимів ущільнення, зменшення ризику розшарування суміші та подальшої оптимізації форми робочого органа.
МЕТОД ПОБУДОВИ КРИЗОВО-КОНТЕКСТНОГО ДАТАСЕТУ ДЛЯ ВЕРИФІКАЦІЇ ADAPTIVE IRM
Ця робота присвячена не експериментальному підтвердженню ефективності Adaptive IRM, а побудові спеціалізованого кризово-контекстного датасету, який робить таку перевірку можливою в коректній постановці. У статті запропоновано метод перетворення кризових повідомлень із HumAID у пари виду «абстрактний запит – кризово-залежна відповідь», де питання навмисно очищується від прямих маркерів лиха, а правильна інтерпретація потребує відновлення прихованого контексту події. Такий дизайн відрізняється від переважних у crisis informatics задач tweet-level classification, informativeness detection, humanitarian categorization і multimodal crisis annotation, для яких призначені HumAID, CrisisBench, AIDR, TREC-IS і CrisisMMD [1, 2, 3, 4, 5, 6]. У результаті роботи сформовано датасет обсягом 41 152 записи за п'ятьма категоріями кризових подій; під час генерації питань використовувалася схема primary generation -> retry generation -> fallback, причому fallback було задіяно у 1 432 випадках, що становить 3.48% корпусу. Як наступний етап пропонуються формалізована ручна валідація, автоматична retrieval-style перевірка семантичної узгодженості, event-disjoint split на рівні подій HumAID, реалізація Adaptive IRM і порівняння LLM-baseline, LLM+Adaptive IRM, RAG і PEFT-baselines із розширеним набором автоматичних і ручних метрик [7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15].
ТЕРМОДИНАМІЧНИЙ АНАЛІЗ ФОРМУВАННЯ ЕНЕРГЕТИЧНОГО ОПТИМУМУ ГАЗИФІКАЦІЇ ВУГІЛЛЯ
У роботі застосовано рівноважне термодинамічне моделювання для аналізу енергетичної ефективності газифікації вугілля залежно від коефіцієнта витрати окисника. Коефіцієнт витрати окисника розглядається як неперервний керувальний параметр, а аналіз ґрунтується на узгодженому дослідженні рівноважної температури процесу, складу, теплоти згоряння та питомого виходу генераторного газу. Встановлено, що реакція зазначених параметрів на зміну коефіцієнта витрати окисника має стійку тристадійну структуру, яка включає область неповного перетворення, оптимальну область та область надлишкового окислення. Показано, що зміна коефіцієнта витрати окисника призводить до узгодженої трансформації складу газу, зокрема до максимуму сумарної горючої складової та мінімуму продуктів окислення при значенні близько 0,3. Показано, що температура процесу зростає монотонно зі збільшенням коефіцієнта витрати окисника і не визначає положення енергетичного оптимуму, зростання температури та виходу газу після певного значення коефіцієнта витрати окисника вже не компенсує зниження його теплоти згоряння. Запропоновано інтегральний енергетичний показник, який враховує одночасно вихід газу та його теплоту згоряння. Встановлено, що цей показник має чіткий максимум при коефіцієнті витрати окисника близько 0,3 для всіх досліджених умов. Отримані результати дозволяють розглядати зазначене значення як універсальну характеристичну точку процесу газифікації, що визначається його внутрішньою термодинамічною структурою та відповідає області раціональних режимів із мінімальними окислювальними втратами.
СПРОЩЕНИЙ МЕТОД РОЗРАХУНКУ ІНТЕГРАЛЬНИХ ЕНЕРГЕТИЧНИХ ПОКАЗНИКІВ МЕТАЛУРГІЙНОЇ ПРОДУКЦІЇ НА ОСНОВІ НАСКРІЗНИХ ВИТРАТНИХ КОЕФІЦІЄНТІВ
У роботі розглянуто можливість використання наскрізних витратних коефіцієнтів для спрощеного розрахунку енергетичних показників металургійної продукції в умовах багатостадійного виробництва. Показано, що традиційний прямий підхід не забезпечує належного врахування внутрішніх взаємозв’язків між технологічними переділами, матеріальними потоками та вторинними енергоресурсами, що обмежує його застосовність у прогнозних і порівняльних розрахунках. Запропоновано спрощений метод, у якому наскрізні витратні коефіцієнти використовуються як узагальнена розрахункова база для визначення інтегральних енергетичних показників продукції без побудови повної деталізованої моделі для кожного переділу. Показано, що такий підхід зберігає високу точність порівняно з повною розрахунковою схемою та водночас суттєво спрощує оцінку впливу змін у структурі виробництва, сортаменті продукції та технологічних параметрах. Додатково продемонстровано, що отримані енергетичні показники можуть бути використані для швидкого розрахунку супутніх показників, пов’язаних з енергоспоживанням, зокрема умовно-паливного еквівалента продукції, еквівалентних витрат первинної енергії та вуглецевої інтенсивності, на основі уніфікованих коефіцієнтів перерахунку. Запропонований метод може бути застосований при виробничому плануванні, технічному переозброєнні підприємств та оцінці ефективності енерго- і ресурсозберігаючих заходів.
ВПРОВАДЖЕННЯ RFID-ТЕХНОЛОГІЇ ДЛЯ ІДЕНТИФІКАЦІЇ ОБ'ЄКТІВ У РІТЕЙЛІ: ОПТИМІЗАЦІЯ АВТОМАТИЗОВАНИХ ЛІНІЙ СОРТУВАННЯ
Досліджено проблематику інтеграції систем радіочастотної ідентифікації УВЧ-діапазону в апаратно-програмні комплекси високошвидкісних конвеєрних ліній рітейл-складів. Теоретично обґрунтовано архітектурні рішення для мінімізації впливу багатопроменевого поширення радіохвиль та доплерівського зсуву частоти на ймовірність зчитування пасивних міток у динаміці. Валідацію запропонованої гібридної математичної моделі обробки колізій, яка поєднує детерміновану сегментацію префіксного дерева (Query Tree) зі стохастичним алгоритмом DFSA стандарту EPCglobal Gen2, здійснено шляхом розробки комплексного цифрового двійника в середовищі MATLAB Simulink. Імітаційне моделювання довело здатність архітектури досягати розрахункового показника надійності ідентифікації 99.2% за лінійної швидкості конвеєра 3.0 м/с. Віртуалізовано архітектуру розподіленого проміжного програмного забезпечення (Middleware) на базі парадигми периферійних обчислень (Edge Computing) для просторово-часової фільтрації сирих радіочастотних даних та локального кешування таблиць маршрутизації. Результати стохастичної симуляції підтверджують, що трансляція агрегованих масивів у формат Application Level Events із подальшою асинхронною передачею через інтерфейси EPCIS до Warehouse Management System знижує системну затримку до 42 мс. Загальна розрахункова пропускна здатність оптимізованого комплексу в імітаційному середовищі становить 10710 оброблених одиниць за годину із часткою алгоритмічних помилок сортування менше 0.08%.
ВИКОРИСТАННЯ МАТЕМАТИЧНОГО МОДЕЛЮВАННЯ ДЛЯ ВДОСКОНАЛЕННЯ ПРОЦЕСУ СЕЛЕКТИВНОГО ЛАЗЕРНОГО ПЛАВЛЕННЯ ДЛЯ 3D-ДРУКУ
Актуальність дослідження зумовлена необхідністю підвищення точності прогнозування процесів селективного лазерного плавлення металевих порошків в адитивному виробництві. Метою роботи є розробка узагальненої фізико-математичної моделі та ефективного чисельного алгоритму з урахуванням теплообміну, гідродинаміки та еволюції вільної поверхні. Використано метод скінченних об’ємів і ітераційний розрахунковий блок GMRES. У результаті отримано розподіл поля температури в розрахунковій області з виділенням зони ліквідусу. Побудовано залежності ширини та глибини ванни розплаву від швидкості руху лазеру та діаметру лазерної плями. Зроблено висновок про адекватність моделі та її придатність для інженерних розрахунків.
УМОВИ ОПТИМАЛЬНОГО РЕЖИМУ ДОУЩІЛЬНЕННЯ БЕТОННОЇ СУМІШІ ТА КРИТЕРІЇ ЕФЕКТИВНОСТІ ВІБРАЦІЇ
У статті розглянуто умови оптимального режиму доущільнення бетонної суміші вібраційною машиною з просторовим збудженням, у якій поєднується дія горизонтальних коливань форми та вертикальних коливань привантажувача. Актуальність дослідження зумовлена необхідністю підвищення ефективності вібраційного ущільнення бетонних виробів, забезпечення інтенсивної структурної перебудови суміші та зниження енерговитрат у процесі формування. Метою роботи є встановлення критеріїв ефективності вібраційного доущільнення та обґрунтування параметрів оптимального режиму роботи установки на основі енергетичного підходу. У дослідженні використано методи аналітичного моделювання, засновані на балансі енергії за цикл коливань, визначенні дисипованої енергії у вертикальному та горизонтальному каналах деформування, а також на формулюванні порогових умов активного ущільнення за динамічним тиском і зсувними напруженнями. Отримано співвідношення, що дають змогу оцінити енергетичну ефективність процесу, встановити умови узгодження частот збудження та визначити коефіцієнт синергії комбінованої дії зсувних і компресійних механізмів. Показано, що оптимальний режим доущільнення досягається за умови максимізації дисипованої в суміші енергії, виконання порогових умов структурної перебудови середовища та підтримання квазірезонансного режиму з урахуванням зміни динамічних властивостей суміші в процесі ущільнення. Практичне значення одержаних результатів полягає у можливості використання запропонованих критеріїв для вибору параметрів привантажувача та режимів роботи віброзбуджувачів при проектуванні й удосконаленні вібраційних установок для формування бетонних виробів.
ПРО ДОЦІЛЬНІСТЬ ПОПЕРЕДНЬОГО НАВАНТАЖЕННЯ АНКЕРНИХ ШТАНГ В УМОВАХ УКРАЇНИ
Розміщення частки промислових і соціальних об'єктів під землею, на тривалий час експлуатації та впливу зовнішніх джерел сейсмічної енергії різного походження стало актуальною проблемою сьогодення. Рамно-анкерне кріплення є найбільш розповсюдженою системою кріплення підземних виробок у тому числі і для довготривалої експлуатації підземних споруд промислового призначення. Процедура кріплення починається з кріплення виробки метало полімерними анкерами (АКМ). Далі під захистом анкерного кріплення (АК) відбувається кріплення виробки рамами. Особливостями такої комбінації є те, що анкерне кріплення протидіє будь яким переміщенням гірських порід у виробку. У цей самий час, за незначних переміщень порід у простір виробки, рамне кріплення все ще не почало протидіяти гірському тиску. За значних переміщень для АКМ рамне кріплення вимушене приймати на себе навантаження ваги порід об’єму стиснутої оболонки. Така ситуація не є прийнятною для кріплення виробок з довготривалим терміном експлуатації. Врахування фактору довготривалої експлуатації підземних споруджень призводить до детального аналізу чинників, що можуть мати вплив на неї. Одним із найважливіших чинників, що має вплив на вантажо спроможність порід у околі виробки є попереднє навантаження (ПН) анкерних штанг АКМ. Аналіз літературних джерел показав відсутність сталої думки на його величину і взагалі навіть на його доцільність. За існуючими нормативними документами в Україні воно прийняте на рівні 5 т. За цими документами ПН повинно здійснюватися за рахунок стиснення порід шляхом закручування гайки на хвостовій ділянці анкерної штанги. Проте на тепер цей метод створення ПН змінився. Враховуючи технологічну складність операції з накатки різьби від неї відмовились. На тепер операція зі створення ПН анкерних штанг здійснюється шляхом закручування литої гайки по періодичним виступам на поверхні анкерної штанги. Як результат нормативне значення ПН не є досяжним. Як показують розрахунки, максимальне значення ПН не перевищує 2т. Величина ПН не може бути контрольованою, оскільки визначається зупинкою процедури закручування гайки у зв’язку з неможливістю її подальшого виконання. Оскільки посадки у парі гвинт-гайка є широко ходовими тобто вільними і як наслідок, відбувається закушування гайки на періодичних виступах анкерної штанги. Говорити про досягнення проектних значень ПН не варто. Для кріплення промислових об’єктів на тривалий час експлуатації такий стан речей не є допустимим. Для з’ясування важливості виконання ПН нормативних значень необхідно провести експериментальне дослідження в промислових умовах. Таке дослідження було проведено і його результати представлено в даній статті. Наведено графічні зображення стану поверхні покрівлі виробок, що підлягали дослідженню та зроблено висновки.
ДИНАМІЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ РОБОЧИХ ХАРАКТЕРИСТИК АСИНХРОННОГО ДВИГУНА ЗА УМОВ ПОГІРШЕННЯ ЯКОСТІ ЕЛЕКТРОЕНЕРГІЇ
У статті представлено динамічну електромагнітну модель трифазного асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором, розроблену для моделювання його роботи в умовах реальних порушень якості електроенергії. Актуальність дослідження зумовлена зростаючим впливом проблем електромагнітної сумісності та енергетичних втрат у промислових системах, що працюють за умов асиметрії напруги та гармонічних спотворень - характерних для мереж із нелінійними навантаженнями, такими як зварювальне обладнання, дугові печі та частотні перетворювачі. Традиційні моделі двигунів, які базуються на припущенні ідеальних умов живлення, не забезпечують достатньої точності для прогнозування погіршення характеристик за наявності таких спотворень. Для подолання цього обмеження запропонована модель побудована на основі просторово-часових комплексів та розширених рівнянь Парка–Горєва. Ключовою особливістю є врахування насичення магнітопроводу, змодельованого через поліноміальну залежність взаємної індуктивності від намагнічувального струму, що дозволяє більш точно описувати роботу двигуна в умовах високих навантажень та несиметрії. Модель була апробована на асинхронному двигуні МТКН 112-6 потужністю 5,3 кВт у двох режимах: при ідеальній синусоїдальній напрузі та при спотвореному асиметричному живленні з гармоніками до 10-го порядку. Результати показали, що спотворення напруги призводить до зростання втрат у статорі (з 491,3 Вт до 498,3 Вт) і роторі (з 652,2 Вт до 661,5 Вт), зниження ККД (з 81,4% до 81,2%) та суттєвого зменшення коефіцієнта потужності (з 0,98 до 0,90). Крім того, спотворення форм струмів і пульсації моменту підтвердили підвищене електромагнітне навантаження на двигун. Отримані результати моделювання добре узгоджуються з експериментальними даними (RMSE < 4%), що підтверджує надійність і практичну цінність запропонованої моделі для задач діагностики, прогнозного обслуговування, цифрових двійників та навчального моделювання. На відміну від традиційного гармонічного аналізу на основі перетворення Фур’є, використання просторово-часових комплексів дозволяє комплексно описувати як усталені, так і перехідні режими без необхідності розкладання на окремі гармоніки. Дане дослідження робить внесок у розвиток енергоефективних та інтелектуальних промислових систем. Подальші дослідження будуть спрямовані на впровадження стохастичних моделей для врахування динамічних змін якості електроенергії, що дозволить реалізувати прогнозне керування та підтримати розвиток автоматизації в рамках концепції Industry 4.0.
ЗAСТОСУВAННЯ КОМП’ЮТЕРНИХ СИСТЕМ УПРAВЛІННЯ У ПРОЦЕСІ ЛИТТЯ AЛЮМІНІЄВИХ СПЛAВІВ ПІД ТИСКОМ НA МОДЕРНІЗОВAНОМУ ОБЛAДНAННІ
У стaтті висвітлено результaти впровaдження комп’ютеризовaної системи керувaння процесом лиття aлюмінієвих сплaвів під тиском нa модернізовaному виробничому облaднaнні. Описaно прaктичну реaлізaцію керувaння подaчею розплaву, тиском ущільнення тa охолодженням форми в режимі реaльного чaсу з урaхувaнням темперaтурно-швидкісних пaрaметрів кожного циклу. Зaвдяки aлгоритмaм aдaптивного регулювaння вдaлося скоротити тривaлість технологічного циклу нa 10 %, знизити енерговитрaти, a тaкож зменшити чaстку дефектних виробів із пористістю тa тріщинaми. Встaновлено, що використaння комп’ютерного моніторингу дозволяє точніше виявляти критичні зони в прес-формі, де відбувaються перегріви aбо недостaтнє зaповнення. Нaведено технічні хaрaктеристики модернізовaної лінії тa порівняння з трaдиційною схемою керувaння. Покaзaно, що впровaдження комп’ютерної підтримки прийняття рішень сприяє стaбілізaції пaрaметрів лиття при змінних умовaх роботи, зокремa при переході нa нові мaрки сплaвів aбо зміні конфігурaції виробів.
ВПЛИВ ТЕМПЕРАТУРИ ГУМОВИХ ВІБРООПОР НА АМПЛІТУДУ ВЕРТИКАЛЬНИХ КОЛИВАНЬ ВІБРАЦІЙНОГО СТОЛУ
В статті проводиться розгляд та дослідження вібраційного обладнання для віброформування бетонних виробів з використанням пружних гумових вібраційних опор. Актуальність даної теми підтверджується постійним використанням підприємствами обладнання подібного типу при виготовленні малогабаритних бетонних виробів для облаштування покриття вулиць та майданів. Метою даної роботи було дослідження впливу температури гумових віброопор на амплітуду вертикальних коливань вібраційного столу, дотримання необхідної величини якої має вирішальний вплив на якість виготовленої продукції. Під час дослідів використовувались загальні емпіричні і теоретичні методи досліджень. На початку проведений розгляд різноманітних конструкцій гумових вібраційних опор, що використовуються у віброформувальному обладнанні, з оцінкою їх конструктивних та експлуатаційних особливостей. Надалі здійснено експериментальні дослідження на діючому вібраційному обладнанні по визначенню температурних режимів роботи гумових віброопор та вимірюванню амплітуди вертикальних коливань робочого органу. У ході досліджень виявлено, що на початку амплітуда коливань має мінімальні значення, а далі зі збільшенням температури гума втрачає жорсткість унаслідок підвищення рухливості макромолекул і зменшення модуля пружності, що призводить до поступового підвищення амплітуди коливань. Виконано детальний аналіз результатів експериментальних досліджень з метою оцінки впливу досліджуваних параметрів на ефективність роботи обладнання. Наведено практичні рекомендації щодо експлуатації та удосконалення віброформувального обладнання з гумовими пружними віброопорами з урахуванням отриманих результатів.
МУЛЬТИАГЕНТНА АРХІТЕКТУРА М’ЯКИХ СЕНСОРІВ НА БАЗІ ГЛИБОКОГО НАВЧАННЯ ДЛЯ ПРОАКТИВНОГО УПРАВЛІННЯ ЕНЕРГОЕФЕКТИВНІСТЮ РУДОВІДНОВЛЮВАЛЬНИХ ПЕЧЕЙ
Актуальність дослідження зумовлена високою енергоємністю виробництва феросплавів та обмеженими можливостями прямого моніторингу внутрішніх параметрів ванни рудовідновлювальних печей (РВП/SAF), що ускладнює ефективне управління технологічним процесом. Проблема полягає у домінуванні реактивних підходів до управління, які не забезпечують своєчасного реагування на зміну стану системи. Метою роботи є розроблення концепції інтелектуальної системи управління на основі мультиагентної архітектури з використанням «м’яких сенсорів». У дослідженні застосовано методи глибокого навчання, зокрема рекурентні нейронні мережі (LSTM/GRU), фізико-інформовані нейронні мережі (PINN) та підходи мультиагентної координації. У результаті запропоновано структуру системи, що включає спеціалізованих агентів за напрямами енергоефективності, технологічної безпеки та контролю хімічного складу, взаємодія яких забезпечується агентом-оркестратором. Отримані результати свідчать про можливість переходу до проактивного управління з горизонтом прогнозування 1–3 години, що дозволяє знизити питомі витрати електроенергії та підвищити безпеку функціонування печі. Встановлено, що інтеграція мультиагентного підходу та гібридних нейромережевих моделей забезпечує підвищення точності прогнозування та стабільності технологічного процесу.
СИСТЕМНИЙ ПІДХІД ДО ВСТАНОВЛЕННЯ ВПЛИВУ РІДКІСНОЗЕМЕЛЬНИХ МЕТАЛІВ НА СТРУКТУРУ ВАЛКОВИХ ЧАВУНІВ
У статті розглядається вплив рідкісноземельних металів на мікроструктуру валкових чавунів. Наведено аналіз сучасного стану вальцеливарного виробництва та питання у обраному напрямку дослідження. Протягом багатьох років у вальцеливарному виробництві ведуться роботи із заміни магнію іншими модифікаторами. Аналіз наявних досліджень і публікацій охоплює питання, що зосереджені на окремих складниках, тоді як модель модифікування чавунних валків РЗМ потребує подальшого дослідження та узагальнення. Метою статті є встановлення карбідоутворюючої здатності різних РЗМ у білих валкових чавунах. Для досягнення цієї мети була поставлена наступна задача – установити вплив хімічних елементів церієвої та ітрієвої підгруп РЗМ на мікроструктуру валкового чавуну. Обґрунтувати вибір РЗМ для обробки білих валкових чавунів. Виявлені закономірності впливу рідкісноземельних елементів церієвої підгрупи – самарію та церію та ітрієвої підгрупи – гадолінію та ітрію при швидкості охолодження, що має місце у валковій ливарній формі на процеси структуроутворення білих чавунів для прокатних валків. Встановлені індивідуальні закономірності впливу досліджених підгруп рідкісноземельних металів на мікроструктуру відрізняються інтервалами їх залишкових вмістів. Модифікування білого чавуну РЗМ забезпечувало зміну типу карбідної евтектики та дисперсності перліту. Встановлені закономірності впливу рідкісноземельних елементів підгруп на процеси структуроутворення білих чавунів для прокатних валків: карбідоутворююча здатність РЗМ ітрієвої підгрупи була у 5,2 рази більшою за церієву підгрупу. Це дало можливість обґрунтувати тип основи комплексного модифікатора для досягнення необхідних властивостей матеріалу прокатних валків.
АНАЛІЗ ОБЛАДНАННЯ ДЛЯ ОТРИМАННЯ В ЛАБОРАТОРНИХ УМОВАХ ВИСОКОМІЦНОГО ЖАРОСТІЙКОГО СПЛАВУ ЗІ ЗНИЖЕНОЮ ЩІЛЬНІСТЮ
Сучасний розвиток авіаційної та енергетичної техніки обумовлює зростання вимог до матеріалів, що працюють в умовах високих температур, складного напружено-деформованого стану та інтенсивних термоциклічних навантажень. Особливої актуальності набуває створення високоміцних жаростійких сплавів на основі нікелю зі зниженою щільністю, що дозволяє одночасно підвищувати ресурс відповідальних деталей та зменшувати масу конструкцій. Водночас традиційні нікелеві жаростійкі сплави наближаються до межі своїх експлуатаційних можливостей, що зумовлює необхідність розробки нових багатокомпонентних систем легування та вдосконалення технологій їх отримання. Метою роботи є проведення комплексного порівняльного аналізу сучасного електротермічного обладнання для вибору оптимальної технологічної схеми лабораторного отримання експериментальних жаростійких сплавів зі зниженою щільністю. У роботі розглянуто особливості застосування електродугових печей, установок вакуумно-дугового переплаву, електрошлакового переплаву, вакуумно-індукційних та електронно-променевих систем з урахуванням їх технологічних можливостей, енергетичних характеристик, рівня вакууму, стабільності хімічного складу та можливостей рафінування металу. Показано, що електродугові печі доцільні для первинного відпрацювання рецептур сплавів та роботи з тугоплавкими компонентами, проте характеризуються обмеженими можливостями контролю чистоти металу. Установки вакуумно-дугового та електрошлакового переплаву забезпечують високий рівень очищення металу, однак мають технологічні обмеження для швидкого створення нових експериментальних композицій у лабораторних умовах. Електронно-променеві технології забезпечують надвисоку чистоту металу, але характеризуються високою вартістю та складністю експлуатації. Встановлено, що найбільш раціональним рішенням для лабораторного синтезу багатокомпонентних жаростійких сплавів є вакуумно-індукційне плавлення, яке забезпечує ефективну дегазацію, високу точність легування, гомогенізацію розплаву та можливість отримання зливків із прогнозованою структурою. Сформульовано критерії вибору лабораторного обладнання з урахуванням обмежень виробничої площі, енергоспоживання та доступності технологічної інфраструктури. Отримані результати можуть бути використані при створенні мобільних лабораторних комплексів для дослідження та розробки нових жаростійких матеріалів.
ДОСЛІДЖЕННЯ ЗНОСОСТІЙКОСТІ АЗОТОВАНОЇ СТАЛІ ШХ15 В АБРАЗИВНОМУ СЕРЕДОВИЩІ
Досліджено зносостійкість азотованої сталі ШХ15 в абразивному середовищі після азотування в тліючому розряді у безводневих азотно-аргонових середовищах. Проаналізовано вплив технологічних параметрів, зокрема тиску та вмісту аргону, на товщину, твердість, фазовий склад і градієнт твердості азотованих шарів із використанням двофакторного рототабельного планування. Розроблено емпіричні математичні моделі, що описують властивості азотованого шару та процес зношування. Експериментально встановлено, що зносостійкість, твердість поверхні та товщину азотованого шару можна керовано змінювати й оптимізувати шляхом варіювання режимів азотування. Найвищу зносостійкість досягнуто за оптимальних параметрів азотування, що суттєво перевищує показники гартованої сталі.
МОЖЛИВОСТІ ПЕРЕРОЗПОДІЛУ НАЯВНИХ В ОБІГУ РЕСУРСІВ ВОЛЬФРАМУ МІЖ ГАЛУЗЯМИ ВИКОРИСТАННЯ
Досліджуються галузі та форми застосування вольфраму, аналізуються способи переробки матеріалів, які містять вольфрам, з точки зору можливості перерозподілу наявного ресурсу між сферами його застосування. Встановлено, що з цієї точки зору найбільшим є вироби з твердих сплавів на основі карбіду вольфраму; На території України щорічно знаходиться в обігу приблизно від однієї до двох тисяч тон виробів з твердих сплавів. Способи переробки відходів твердих сплавів, які не передбачають відновлення вольфраму з карбіду, характеризується мінімальними витратами енергії, але обмеженими можливостями щодо перерозподілу наявного ресурсу вольфраму між сферами його використання. Способи переробки відходів твердих сплавів, які передбачають відновлення вольфраму, створюють найширші можливості для перерозподілу наявного в обігу ресурсу вольфраму між різними сферами його використання.
КІНЕТИКА ДИФУЗІЙНОГО НАСИЧЕННЯ БОРОМ ІНСТРУМЕНТАЛЬНОЇ СТАЛІ У8
У роботі досліджено вплив режимів порошкового борування – температури (850, 900, 950°C) та витримки (4, 6, 8 год) – на товщину, будову та мікротвердість дифузійного шару на інструментальній сталі У8. Встановлено, що кінетика формування шару задовільно описується параболічним законом, характерним для дифузійно-керованих процесів. Розраховано коефіцієнти дифузії бору при кожній температурі; визначено кінетичні параметри дифузії бору: енергію активації Q = 199,6 кДж/моль та передекспоненційний множник D₀ = 9,24×10-4 м²/с. Мікроскопічний аналіз виявив зубчастий рельєф міжфазної границі, який покращує зчеплення дифузійного шару з основою. Дисперсійний аналіз (ANOVA) підтвердив, що температурний режим є пріоритетним чинником, котрий визначає товщину шару (η2 = 0,9897 проти 0,8964 для часу витримки). На базі методу поверхні відгуку побудовано поліноміальну регресійну модель другого ступеня (R2adj = 0,9886), придатну для розрахунку режимів борування без додаткових досліджень. Результати розширюють уявлення про механізм дифузії бору та закладають кількісну основу для проектування режимів зміцнення деталей зі сталі У8.
ПРОГРАМНА РЕАЛІЗАЦІЯ ІМПЕДАНСНОГО PI-РЕГУЛЯТОРА СИСТЕМИ КЕРУВАННЯ ДУГОВОЇ СТАЛЕПЛАВИЛЬНОЇ ПЕЧІ НА МОВІ GO
Керування електродами дугової сталеплавильної печі (ДСП) залишається складною інженерною задачею через нелінійну та стохастичну природу електричної дуги. Нестабільність дуги безпосередньо впливає на питоме енергоспоживання та рівномірність проплавлення шихти, що критично для металургійних підприємств з безперервним циклом виробництва. У цій роботі розглянуто підхід до програмної реалізації імпедансного PI-регулятора системи керування електродами ДСП із застосуванням мови програмування Go. В основу алгоритму покладено дискретну форму PI-регулятора з обмеженням інтегратора (anti-windup), що дозволяє уникнути насичення при різких змінах завдання. Математична модель дуги побудована на базі рівнянь Кассі-Майра, адаптованих для дискретного часового кроку. Програмна реалізація оформлена у вигляді модульної структури мовою Go з окремими компонентами для розрахунку регулятора, циклу моделювання та збереження результатів у форматі CSV. За результатами моделювання встановлено, що система виходить на заданий імпеданс протягом 0,15-0,2 с при перерегулюванні, що не перевищує допустимих меж. Зафіксована залишкова статична похибка в межах 2-3% пояснюється спрощеннями прийнятої моделі дуги та може бути усунена шляхом введення адаптивного коригування коефіцієнтів. Отримані результати підтверджують придатність Go як інструменту для реалізації алгоритмів керування у складі промислових програмних систем.
ВИЗНАЧЕННЯ ДІАГНОСТИЧНИХ ОЗНАК ТЕХНІЧНОГО СТАНУ РОЛИКІВ ТА ЇХ РЕСУРСУ ВАЖКОГО СТРІЧКОВОГО КОНВЕЄРА
У статті розглянуто проблему визначення діагностичних ознак технічного стану роликів важкого стрічкового конвеєра та оцінювання їх ресурсу в умовах гірничого виробництва. Актуальність дослідження зумовлена тим, що відмови роликів є однією з найпоширеніших причин зростання опору руху стрічки, пошкодження стрічкового полотна, перевантаження суміжних роликоопор і збільшення простоїв транспортної системи. Метою роботи є обґрунтування інформативних діагностичних параметрів, які дозволяють своєчасно виявляти дефектні та нерухомі ролики, а також оцінювати ступінь вичерпання їх ресурсу з урахуванням реальних експлуатаційних навантажень. У роботі проаналізовано основні фактори, що впливають на технічний стан роликів: величину лінійного навантаження, масу і гранулометричний склад вантажу, швидкість транспортування, натяг стрічки, поперечні коливання полотна, ударну дію великих кусків матеріалу та радіальне биття корпуса ролика. На основі розрахункових залежностей показано, що найменш надійним елементом ролика є підшипниковий вузол, ресурс якого визначається сумарною дією статичних, динамічних, ударних і вібраційних навантажень. Запропоновано підхід до оцінювання міри пошкодження підшипника за інтервал часу, що дорівнює повному оберту стрічки конвеєра, а також спосіб виявлення нерухомих роликів на основі порівняння амплітуд інформативних частот вібросигналу еталонної та контрольованих роликоопор із урахуванням затухання коливань і зміни швидкості руху стрічки. Встановлено, що найбільш інформативними діагностичними ознаками є параметри вібраційного сигналу, амплітудно-частотні характеристики, приріст амплітуди на інформативних частотах, ознаки підвищеного опору обертанню та температурні індикатори перегріву. Практичне значення результатів полягає в можливості використання визначених ознак для побудови систем автоматизованого моніторингу роликів важких стрічкових конвеєрів і прогнозування міжремонтного ресурсу обладнання.
ІНТЕГРАЦІЯ ФУНКЦІОНАЛУ КОМПЛАЄНС-УПРАВЛІННЯ В СИСТЕМУ ДЕКАРБОНІЗОВАНОГО РОЗВИТКУ МЕТАЛУРГІЙНОГО ВИРОБНИЦТВА
У статті визначено основні напрями інтеграції складових комплаєнс-функціоналу в систему технологічного розвитку чорної металургії, узгоджену з сучасними концепціями декарбонізації, циркулярної економіки та ESG-орієнтованого управління. Розглянуто механізми та способи підвищення екологічної чистоти основних металургійних процесів шляхом використання вторинних ресурсів (шлами, шлаки, пил, дисперсні відходи вапняного виробництва), фізичної теплоти газів-продуктів виробництва та хімічної енергії CO–H₂-сумішей. Обґрунтовано концептуальні підходи до інтеграції інструментів комплаєнс-управління до системи управління енергоефективністю та ресурсоефективністю металургійного виробництва, що дає змогу підвищити прозорість матеріальних та енергетичних потоків та контролювати вуглеродомісткість основних етапів наскрізної технологічної схеми виробництва сталі. Доведено що інтеграція інструментів комплаєнс-управління до процесів декарбонізації дозволяє контролювати вуглецевий слід, мінімізувати антропогенний вплив на навколишнє середовище та підвищувати економічну стабільність підприємств. Обґрунтовано роль удосконалення існуючих технологій у реалізації концепції сталого та екологічно безпечного виробництва.
МЕТОДИКА АНАЛІЗУ ЗМІНИ ГЕОМЕТРІЇ ПІСЛЯ ВИПРОБУВАНЬ НА УДАРНО-АБРАЗИВНЕ ЗНОШУВАННЯ
Сучасний етап розвитку матеріалознавства характеризується високим рівнем досліджень структури та механічних властивостей матеріалів. Подальший прогрес у цій галузі пов'язаний не лише з розробленням принципово нових методів випробувань, але й із вдосконаленням існуючих підходів шляхом інтеграції сучасних цифрових технологій реєстрації та аналізу даних. Це дозволяє не тільки підвищити точність вимірювань та збільшити кількість проміжних значень, але й визначати додаткові характеристики поведінки матеріалу, що раніше були недоступними для прямого вимірювання. Метою цієї роботи є розширення інформативності методу випробувань на ударно-абразивне зношування шляхом цифровізації його результатів для отримання комплексної оцінки опору матеріалу динамічному абразивному впливу. У роботі представлено огляд методів проведення випробувань на абразивне та ударно-абразивне зношування та розглянуто аспекти вдосконалення методики визначення показників для аналізу результатів ударно-абразивного зношування. На відміну від класичних підходів, які обмежуються лише визначенням втрати ваги зразка, запропонована методика включає додаткове 3D-сканування для кількісної оцінки зміни геометрії поверхні після випробувань. Наукова новизна полягає у можливості не лише фіксувати загальний показник зношування (втрату ваги), але й безпосередньо вимірювати розподіл та величину пластичної деформації, що накопичується в металі під дією ударного впливу абразивних частинок. Запропонований підхід дозволяє перейти від одномірної оцінки зносостійкості до двовимірної (втрата ваги + деформаційний рельєф). За результатами 3D-сканування та подальшої обробки отриманої інформації формується графічне зображення (карта глибин або профілограма), яке кількісно характеризує опір матеріалу пластичному деформуванню в умовах ударно-абразивної дії. Це відкриває нові можливості для порівняльного аналізу матеріалів, прогнозування їх поведінки в умовах експлуатації та верифікації математичних моделей процесів зношування.
РОЗРОБКА ТИПОВОЇ АРХІТЕКТУРИ ПОБУДОВИ ЦИФРОВИХ ДВІЙНИКІВ В АВТОМАТИЗОВАНОМУ ВИРОБНИЦТВІ ПРИ КЕРУВАННІ ОЧИСНИМИ СПОРУДАМИ
У статті запропоновано типову архітектуру побудови цифрового двійника в автоматизованому виробництві. Вона ґрунтується на використані рівнів для мінімізації часу розроблення цифрового двійника та забезпечує гнучкість та здатність поступово розширюватися без радикальних змін. Розглянуто рівні системи та надано рекомендації, щодо складових рівнів та їхнього розроблення.
СТАН ТА ПЕРСПЕКТИВИ ПЕРЕРОБКИ ПИЛУ ЕЛЕКТРОСТАЛЕПЛАВИЛЬНОГО ВИРОБНИЦТВА І ТЕХНОГЕННИХ ЗАЛІЗОВМІСНИХ МАТЕРІАЛІВ
Металургійна технологія переробки пилу ДСП та залізовмісних відходів металургійного виробництва. Аналіз фізико-хімічних процесів, експериментальні дослідження та розробка інноваційних технологічних рішень та рекомендацій щодо пилу ДСП та залізовмісних відходів металургійного виробництва. Теоретичні дослідження базуються на основних положеннях фізичної хімії і теорії металургійних процесів. Розрахунки термодинамічної рівноваги оксидних систем основані на теорії Гіббса та реалізовані за допомогою комп’ютерної програми «FASTSage 6.0»; дослідження хімічного складу фазових складових марганцевих феросплавів виконали з застосуванням растрового електронного мікроскопу YSM-6300LA фірми JEOL, Японія. Ефективне видалення цинку з пилу ДСП можливе вже при помірних температурах 1000…1100оС, у тому числі при використанні як вуглецевого відновника некондиційних вуглецевих матеріалів. Для отримання рідкого продукту слід передбачити надмірну кількість вуглецю на навуглецювання з тим, щоб знизити температуру одержуваного розплаву. При температурах порядку 1000…1100оC залізовмісний пил і шлам зазнають змін, що призводить до зменшення вмісту Zn в обробленому матеріалі, переходу вихідних пилуватих матеріалів в компактну, досить міцну масу. Спільна переробка окалини та пилу ДСП шихтуванням у різних пропорціях не є раціональною, оскільки в цьому випадку відбувається зменшення концентрації цинку, що збирається в газоочистці переробного агрегату. Більш ефективним буде організація почергової переробки пилу ДСП та окалини у різні часові періоди (наприклад, помісячно).
Авторське право (c) 2025 Сучасні Проблеми Металургії https://creativecommons.org/licenses/by/4.0
ЕНЕРГОЗБЕРІГАЮЧІ ТЕХНОЛОГІЇ ПРИ ВИРОБНИЦТВІ ТРУБ
Однією з актуальних проблем України в даний час є нестача первинних енергоносіїв, зокрема природного газу, що обмежує енергоспоживання підприємств. Проблема посилюється поетапним підвищенням вартості енергоносіїв (природного газу, електроенергії), а також іншими причинами, що знижує конкурентоспроможність металургійних підприємств України. Метою даної роботи є аналіз відомих технічних рішень по енергозбереженню в прокатному виробництві, переважно при виробництві гарячекатаних безшовних труб, для подальшого удосконалення виробництва труб. На основі аналізу шляхів енергозбереження при виробництві гарячекатаних труб відзначається головний напрямок енергозбереження в прокатному виробництві – це будівництво прокатних станів поблизу машини безперервного лиття заготовки. В даній роботі розглянуті такі напрямки зниження енерговитрат, як: гарячий посад заготовок в нагрівальні печі трубопрокатних агрегатів; економія природного газу при нагріві термічній обробці; пряме прошивання безперервно литої заготовки на косовалковому стані пілігримового агрегата; термомеханічна обробка труб з прокатного нагріву.
МОДЕЛЮВАННЯ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ПРОЦЕСІВ У НЕЛІНІЙНОМУ КОЛІ ЕЛЕКТРОЛІЗЕРА ІМПУЛЬСНОГО ОСАДЖЕННЯ МЕТАЛЕВИХ ПОКРИТТІВ
Метою даного дослідження є побудова аналітичної моделі електромагнітних процесів у нелінійному електричному колі електролізера, який працює в режимі імпульсного осадження металевих покриттів. Особливу увагу приділено впливу параметрів реверсованої прямокутної напруги на прикатодний спад напруги, струм осадження та загальні електрофізичні характеристики процесу. Дослідження спрямовано на виявлення оптимальних режимів роботи джерела живлення, які забезпечують найвищу якість осадженого шару при мінімальних енергетичних затратах. Методика. Для опису процесів у колі було використано метод перетворення змінних та побудовано систему диференціальних рівнянь, що відображає динаміку напруги та струму в умовах імпульсного живлення. У моделі враховано ключові елементи кола: активний опір, ємність, індуктивність електроліту, а також нелінійні провідності, що характеризують електрохімічну поведінку системи. Для аналізу якості покриття здійснено моделювання в інтервалах прямого та зворотного імпульсів із подальшим визначенням максимальних і мінімальних значень прикатодного спаду напруги та повного струму. Проведено чисельне порівняння з аналітичними результатами для перевірки точності моделі. Результати. У результаті дослідження отримано замкнені аналітичні вирази, які описують часові залежності напруги та струму осадження. Показано, що індуктивність електроліту суттєво впливає на форму імпульсу струму та, відповідно, на кінетику росту покриття. Встановлено, що оптимальне співвідношення тривалості прямого та зворотного імпульсів лежить у межах τ/T≈0.73…0.78. У цьому діапазоні максимальні значення прикатодного спаду напруги не перевищують 0.6 В, а загальний струм та напруга джерела залишаються у безпечних межах (до 150 А та 13 В відповідно). Водночас середній частковий струм розряду іонів металу на катоді становить приблизно 70 А, що свідчить про стабільну швидкість осадження. Наукова новизна. Запропоновано нову аналітичну модель електролізера, яка вперше враховує індуктивність електроліту в імпульсному режимі. Це дозволило розширити існуючі підходи до моделювання електрохімічних процесів та отримати точні формули для ключових параметрів без необхідності повномасштабного чисельного моделювання. Також встановлено кількісні критерії, що визначають граничні значення параметрів напруги й тривалості імпульсів, за яких забезпечується мінімізація дефектів кристалічної структури покриття. Практичне значення. Результати дослідження мають прикладне значення для галузей, де застосовується електрохімічне осадження – зокрема, у мікроелектроніці, гальванотехніці, машинобудуванні та енергетиці. Запропоновану модель можна використовувати як основу для створення сучасних імпульсних джерел живлення з оптимізованими режимами роботи. Крім того, вона стане в пригоді при розробці систем автоматизованого контролю процесів осадження та адаптації лабораторних рішень до умов промислового виробництва.
РОЗРАХУНОК ОПТИМАЛЬНОЇ СИСТЕМИ ГІДРОЕНЕРГЕТИЧНОЇ УТИЛІЗАЦІЇ: ПРИКЛАД МЕТАЛУРГІЙНОГО ПІДПРИЄМСТВА
Метою даного дослідження є розрахунок оптимальної системи утилізації вторинних гідроенергетичних ресурсів на прикладі цеху графітації металургійного підприємства ВАТ «Український графіт». Основним завданням є визначення такої конфігурації системи збору та перетворення гідроресурсів, яка дозволяє мінімізувати собівартість виробленої електроенергії та забезпечити енергоефективність підприємства з урахуванням наявних технічних і просторових обмежень. Методика. У дослідженні використано методи гідравлічного розрахунку, комбінаторну оптимізацію, сигнатурні функції для моделювання обмежень, а також техніко-економічний аналіз для оцінки ефективності різних конфігурацій систем збору гідроресурсів. Результати. Визначено параметри оптимальної системи гідроенергетичної утилізації для конкретного об’єкта. Встановлено, що найбільш економічно доцільним є варіант із використанням лише одного центру збору (ЦЗ № 2), при загальній довжині трубопроводів близько 200 м. Річне вироблення електроенергії перевищує 135 тис. кВт•год, а собівартість становить 0,30 US$ /кВт•год, що значно нижче чинного тарифу. Орієнтовні капітальні витрати на обладнання (мікро-ГЕС типу 10Пр) та інфраструктуру становлять US$ 168,8 тис. Наукова новизна. Запропоновано нову методику оцінки ефективності системи утилізації гідроенергетичних ресурсів (СГЕУ) на рівні окремого промислового цеху з урахуванням технічних обмежень і просторових характеристик. Уперше застосовано сигнатурну функцію для опису «заборонених зон» у розміщенні обладнання. Практичне значення. Розроблена методика дозволяє точно та ефективно планувати системи утилізації енергетичного потенціалу вторинних вод на промислових підприємствах. Це сприяє підвищенню енергонезалежності, зниженню витрат на електроенергію, покращенню екологічних показників і раціональному використанню ресурсів. Отримані результати можуть бути адаптовані до інших підприємств із подібною інфраструктурою.
АЛГОРИТМИ ТА МЕТОДИ В ДИНАМІЧНИХ ЗАДАЧАХ ОПТИМАЛЬНОГО РОЗМІЩЕННЯ ВОГНЕВИХ ГРУП
Робота присвячена розвязанню актуальної задачі розгортання вогневих угруповань сил ППО для прикриття рубежів повітряного нападу. Для вирішення поставленої задачі використовуються сучасні методи теорії оптимального розбиття множин, математичного моделювання з використанням диференціальних рівнянь та їх систем, розроблено спеціалізований програмний пакет, що включає мобільний та браузерний додаток. При розробці програмного комплексу використовувалися сучасні мови та технології програмування, проводився огляд та порівняння з існуючими рішеннями в різних країнах. Проведено ретроспективний аналіз, розроблено критерії оптимальності шуканого рішення, визначено переваги та недоліки підходу. Використання методів теорії оптимального розбиття множин дозволяє аналітично визначати критерії якості розв’язку, проводити аналітичне дослідження допустимих розв’язків та оцінити оптимальність рішення, а апробація аналітичних результатів на практиці та прикладах з реальними вхідними даними підвищує точність та релевантність результатів, отриманих аналітично. На сьогодні питання динамічного розгортання вогневих груп є дуже актуальним для України. Рішення про створення та функціонування вогневих груп було прийнято та реалізовано лише з початку повномасштабного вторгнення країни-агресора та набуло широкого застосування під час масованого застосування країною-агресором ударних безпілотників проти цивільних, військових та енергетичних об’єктів України. Ефективність використання вогневих груп доведена практикою, але спосіб їх розміщення, як правило, є евристичним, тобто не оптимальним.