Науковий Журнал Метінвест Політехніки. Серія: Технічні науки
МЕТОДИКА ПОБУДОВИ МАТЕМАТИЧНОЇ МОДЕЛІ ПРОГНОЗУВАННЯ РИЗИКІВ ДЛЯ СТРАТЕГІЧНОГО ПЛАНУВАННЯ ЗАХОДІВ ІЗ БЕЗПЕКИ ПРАЦІ
У статті розглянуто актуальність та науково-методичні основи побудови математичних моделей прогнозування ризиків у сфері охорони праці на підприємствах промисловості. Відзначено, що традиційні методи контролю та аналізу стану охорони праці ґрунтуються переважно на ретроспективній статистиці, мають обмежену ефективність, водночас підвищення технічної складності виробництва, використання нових матеріалів та технологічних рішень супроводжується зростанням рівнів професійних ризиків і потенційних небезпек.Обґрунтовано необхідність переходу від реактивного до проактивного управління безпекою праці, що передбачає, зокрема, використання регресійнокореляційного аналізу для формування достовірних прогнозів рівня професійних ризиків із використанням побудованих математичних моделей. Наведено методику розробки математичної моделі прогнозування, яка передбачає послідовне виконання етапів, які охоплюють визначення прогнозованого показника, формування масиву початкових даних, розрахунок коефіцієнтів парної кореляції, побудову множини регресійних моделей, оцінку точності прогнозу та вибір оптимальної моделі. Особливу увагу приділено проблемі достовірності статистичних даних, необхідності їх попередньої обробки, а також використанню наукових підходів у моделюванні складних виробничих процесів. У статті наведено приклад побудови моделі на основі фактичних даних підприємства металургійної галузі. Наукова новизна роботи полягає у формалізації методики побудови регресійнокореляційних моделей прогнозування, що дозволяє інтегрувати математичні методи у практику стратегічного планування заходів із безпеки праці. Практична значущість отриманих результатів полягає у можливості використання отриманих моделей для підвищення ефективності управління охороною праці, оптимізації розподілу ресурсів, мінімізації професійних ризиків та забезпечення відповідності сучасним міжнародним стандартам, зокрема ISO 45001:2018.Впровадження регресійно-кореляційних моделей прогнозування сприяє створенню інтегрованої систе- ми ризик-менеджменту на підприємстві, де профілактичні заходи плануються з урахуванням прогнозів і ймовірнісних сценаріїв розвитку виробничих процесів. Це дозволить ефективно розподіляти ресурси, кон- центруючи фінансування на тих напрямах, які забезпечують максимальний вплив на зниження рівня ризику.
Авторське право (c) 2025 https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0
ІДЕНТИФІКАЦІЯ ТА УПРАВЛІННЯ ПСИХОСОЦІАЛЬНИМИ РИЗИКАМИ НА ПІДПРИЄМСТВІ ДПП «КРИВБАСПРОМВОДОПОСТАЧАННЯ» ЗА ДОПОМОГОЮ МАТЕМАТИЧНОГО КОРЕЛЯЦІЙНОГО МЕТОДУ
У дослідженні представлено новий підхід до оцінювання та керування психосоціальними ризиками у сфері водопостачання. Основною метою є вдосконалення наявних моделей шляхом інтеграції математичних методів для підвищення точності, об’єктивності та релевантності оцінки. Запропоновано багатофакторний підхід, що включає використання методу головних компонент (PCA), кореляційного аналізу, а також методу аналізу ієрархій (AHP) для ідентифікації ключових чинників ризику. Розроблена математична модель враховує як зовнішні, так і внутрішні впливи, що визначають рівень стресостійкості працівників. Для кількісного вимірювання психосоціальних ризиків використано інтегральний показник, сформований на основі вагових коефіцієнтів, отриманих у результаті багатовимірного аналізу.Результати дослідження дають змогу не лише діагностувати поточний рівень психосоціального навантаження, але й прогнозувати його зміну в часі, що значно підвищує ефективність управлінських рішень. Встановлено тісний взаємозв’язок між якістю реагування на аварійні ситуації та рівнем стресостійкості персоналу. Водночас модель потребує подальшої апробації на підприємствах різного типу, а також врахування динаміки змін факторів у тривалій перспективі. Практична цінність розробки полягає у можливості впровадження результатів у систему керування охороною праці задля оптимізації умов праці, зниження психоемоційного навантаження та покращення добробуту працівників.
ПРОГНОЗУВАННЯ ЗАЛИШКОВОГО РЕСУРСУ (НАПРАЦЮВАННЯ) МЕХАНІЧНИХ ОБ’ЄКТІВ ЗА СТАТИСТИКОЮ ЇХ ВІДМОВ
Статтю присвячено проблемі визначення залишкового ресурсу механічних об’єктів на основі аналізу статистики їх відмов із використанням імовірнісно-фізичного підходу. У роботі обґрунтовується доцільність застосування дифузійного монотонного розподілу (DM-розподілу) як теоретичної моделі надійності. Ця модель відрізняється від традиційних строго ймовірнісних розподілів тим, що її параметри мають фізичну інтерпретацію: коефіцієнт варіації узагальненого процесу деградації та середню швидкість зміни визначального параметра. Такий підхід дає змогу поєднати математичну строгість зі зрозумілою фізичною суттю процесів зношування й руйнування об’єктів.У статті розглянуто основні характеристики залишкового ресурсу – середнє значення та гамма-відсотковий ресурс, наведено вирази для їх обчислення на основі DM-розподілу. Показано, що методика є зручною як у випадках, коли відома динаміка зміни визначального параметра, так і за наявності довгострокової статистики відмов. Наведено приклад обробки експериментальних даних із втомних випробувань, який широко використовувався різними дослідниками, що підтверджує адекватність обраної моделі. Результати порівняння емпіричних і розрахункових оцінок свідчать про їхню близькість, зокрема, похибка не перевищує 5 %, що є високим показником точності для статистичних методів. Практичне значення дослідження полягає у можливості ефективного планування термінів заміни та профілактичних заходів для об’єктів з тривалим терміном служби, як-от атомні станції, трубопроводи, мостові споруди й авіаційна техніка.
ТРИСТУПЕНЕВА СИСТЕМА ЗАПОБІЖНИХ, ЗАХИСНИХ І РЕАБІЛІТАЦІЙНИХ ЗАХОДІВ ЩОДО ЗНИЖЕННЯ ПСИХОСОЦІАЛЬНИХ РИЗИКІВ ПРАЦІВНИКІВ
У статті аргументовано необхідність комплексного й системного підходу до оцінювання психосоціальними ризиками та керування ними на робочому місці. Актуальність питання суттєво зросла через глобальні кризи, зокрема пандемію COVID-19 та повномасштабне збройне вторгнення РФ в Україну. Останнє спричинило зниження добробуту працівників, значне збільшення їх психічного виснаження та погіршення самопочуття загалом. На основі аналізу міжнародних стандартів ISO 31000:2018 та ISO 45003:2021, а також інноваційних світових методик визначено основні фактори впливу на психологічне здоров’я.Запропоновано впровадження моделі керування психосоціальними ризиками, яка передбачає три рівні заходів: попередження, підвищення стресостійкості та мінімізацію негативних наслідків.Особливу увагу зосереджено на визначенні «психосоціальної небезпеки» як дисбалансу між вимогами роботи та наявними ресурсами працівника. Автором запропоновано практичні рекомендації щодо використання онлайн-інструментів для об’єктивної ідентифікації та оцінки ризиків. Обґрунтовано, що професійна діяльність у більшості випадків характеризується умовами високого темпу, надмірністю або дефіцитом інформації за дії перешкод та інших несприятливих тих факторів, які потенційно впливають на функціональний стан і працездатність негативно. Результати проведеного дослідження наголошують на надзвичайній важливості адаптації міжнародного досвіду керування психосоціальними ризиками до націо нальних умов для забезпечення належного рівня психологічної безпеки працівників та комфортних для них умов праці. Відповідно до цього особливої значущості набувають дослідження, які не тільки спрямовані на зниження нервово-психічної напруги та досягнення психофізіологічної релаксації, але й покликані запобігати розвитку стійких функціональних зрушень.
КОНЦЕПЦІЯ VISION ZERO У СФЕРІ БЕЗПЕКИ І ЗДОРОВ’Я ПРАЦІВНИКІВ
У роботі розглядається концепція напряму Vision Zero як сучасної проактивної парадигми в системі управління безпекою і здоров’ям на роботі. Ця концепція активно підтримується міжнародними організаціями, а саме Міжнародною асоціацією соціального забезпечення (ISSA) та Міжнародною організацією праці (ILO). Філософія Vision Zero має амбітну й цілком досяжну мету – безпека як ключова цінність будь якої організації чи підприємства, інтегруючи це на всіх рівнях прийняття рішень та формуючи корпоративну культуру безпеки організації чи підприємства. Як наслідок – повне усунення виробничих травм і професійних захворювань.Гострі, видимі події (нещасні випадки) привертають значно більше уваги, ніж хронічні, часто приховані захворювання з довгим латентним періодом. Звідси виникає актуальна задача з пошуку шляхів зменшення кількості професійних захворювань. Її вирішення вбачається на побудові нової філософії, яка здатна об’єднати безпеку, здоров’я та добробут працівників на роботі й тим самим підвищити їх обізнаність, мотивацію до зміни ставлення до власного здоров’я, умов виробничого середовища, виконання трудових обов’язків, а також вдосконалення методології оцінювання ризиків, лідерства, навчання тощо. Перелічене гарно поєднується в концепції Vision Zero, яка являє собою це не стільки накази «згори донизу», скільки створення платформи для спільного вирішення різних проблем і задач, де кожен працівник відчуває себе уповноваженим і відповідальним за безпеку праці.У статті проведено порівняльний аналіз практик реалізації концепції в різних країнах із фокусом на чинники успіху: сильне лідерство, відкрита культура комунікацій та ефективний зворотний зв’язок. Окремо розглянуто можливість адаптації Vision Zero до національних умов України та специфіки галузей промисловості. Також під час проведення аналізу враховані практичні інструменти – оцінка клімату безпеки, випереджальні індикатори, навчальні методики.
ДОСЛІДЖЕННЯ СТРУКТУРОУТВОРЕННЯ КОМПОЗИЦІЙНОГО ЗНОСОСТІЙКОГО ШАРУ ПРИ ЕЛЕКТРОКОНТАКТНОМУ НАПЛАВЛЕННІ ПОРОШКОВИМИ СТРІЧКАМИ
Перспективним напрямом відновлення зношених та зміцнення нових деталей є формування поверхневого шару з необхідними експлуатаційними властивостями. Одним із найбільш поширених технологічних процесів є дугове наплавлення, але воно має ряд недоліків, які включають суттєву зміну початкового фазового стану матеріалу покриття і значний термічний вплив на матеріал деталі. Запобігти утворенню зони термічного впливу значних розмірів дозволяють технології нанесення покриттів, що базуються на короткочасній тепловій дії. До таких процесів належить електроконтактний спосіб, що характеризується спільною пластичною деформацією приконтактного об’єму поверхні та присадкового матеріалу з утворенням з’єднання покриття з основним металом. З огляду на короткочасність перебігу процесу електроконтактного наплавлення, існують певні складності в прогнозуванні одержуваної якості покриття та відповідності його основним експлуатаційним властивостям. Тому виникає необхідність удосконалення технології відновлення зношених поверхонь електроконтактним методом за рахунок дослідження формування структури наплавленого шару та розробки методів забезпечення програмованого розподілу структурних складників по його перетину, а також за рахунок удосконалення технології виготовлення присадкових матеріалів із градієнтним розподілом властивостей. У представленій роботі проведено дослідження впливу вмісту вуглецю у шихтовому матеріалі сердечнику порошкової стрічки на процес структуроутворення наплавленого шару, враховуючи технологічні параметри процесу електроконтактного наплавлення та подальшої електротермічної обробки.
МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ПОВЕДІНКИ ТУГОПЛАВКИХ ЧАСТОК ПОРОШКОВОГО СЕРДЕЧНИКА У ТЕРМОДЕФОРМАЦІЙНОМУ ОСЕРЕДКУ ПРИ НАПЛАВЛЕННІ
Відновлення працездатності деталей та вузлів обладнання, що працює в умовах абразивного зношування, може бути досягнуто двома шляхами: заміною спрацьованих деталей новими або нарощуванням шарів відновлюючих та зміцнюючих покриттів на зношену поверхню до номінальних розмірів. Перший шлях є економічно менш вигідним через те, що витрати на запасні частини можуть сягати до 80 % від вихідної вартості обладнання. Застосування електроконтактного наплавлення композиційними матеріалами, коли на зношену поверхню наносять шар необхідної товщини, що має заздалегідь визначений рівень робочих характеристик, дозволяє ефективно вирішувати задачу подовження нормативного терміну служби технологічних вузлів обладнання. Фізико-механічні властивості покриттів (міцність зчеплення, зносостійкість, твердість) залежать від поведінки тугоплавких частинок шихтової композиції сердечника у поперечному перерізі шару. Тугоплавкі частинки не деформуються в процесі електроконтактного наплавлення, вступаючи під дією сили на ролику-електроді у фізичний контакт із в’язко-пластичними поверхневими шарами основного металу деталей. Специфіка виробництва композиційних матеріалів для електроконтактного наплавлення зносостійких покриттів зумовлює в осередку деформації наявність дроблених тугоплавких частинок осколкової форми, які можуть бути різним чином орієнтовані гранями або ребрами стосовно поверхні деталі. У представленій математичній моделі розглянуто поведінку дроблених тугоплавких частинок в осередку деформації на прикладі спільного впровадження суміжних частинок, представлених у вигляді ідеалізованих абсолютно жорстких клинів. Адекватність запропонованої моделі підтверджується зіставленням розрахункових даних та результатів експериментальних досліджень. Встановлено, що найбільша глибина впровадження спостерігається у разі введення до шихтової композиції сердечника як зносостійкого складника тугоплавких частинок у вигляді конусу. Аналіз одержаних експериментальних даних показав, що міцність зчеплення значно підвищується у разі впровадження тугоплавких часток у в’язко-пластичні поверхневі шари основного металу деталі.
ОЦІНКА ВПЛИВУ ТЕРМІЧНОГО ПОПЕРЕДНЬОГО НАВАНТАЖЕННЯ НА МЕХАНІЧНУ РОБОТУ БАЛКОВИХ ЕЛЕМЕНТІВ ТРАНСПОРТНИХ КОНСТРУКЦІЙ НА СТАДІЇ ТЕХНОЛОГІЙ ВИГОТОВЛЕННЯ
У статті представлено результати математичного моделювання зворотного вигину хребтової балки від температурного навантаження під час виготовлення залізничного вагона й оцінка впливу термічного попереднього навантаження на механічну роботу балкових елементів транспортних конструкцій на стадії технологій виготовлення.Сучасні транспортні конструкції постійно піддаються різноманітним експлуатаційним навантаженням, серед яких значне місце посідають температурні коливання. Ці коливання можуть призводити до виникнення термічних напружень у матеріалах, особливо в балкових елементах, що є основними несучими компонентами. Попереднє термічне навантаження, тобто циклічні температурні впливи, що відбуваються до прикладення основного експлуатаційного навантаження, може суттєво змінювати механічні характеристики матеріалів і, як наслідок, впливати на загальну працездатність та довговічність конструкції.Зворотний вигин від дії температурного навантаження – це фундаментальне явище, обумовлене генерацією залишкових термомеханічних напружень унаслідок нерівномірного нагріву / охолодження та подальшої пластичної деформації. Його обов’язково враховують у технологічних процесах, пов’язаних із високими температурами під час виготовлення.За результатами отриманої математичної моделі для визначення попереднього вигину хребтової балки напіввагона, можна зробити такі висновки: 1. Зменшення величини початкового вигину на стадії виготовлення балки внаслідок деяких втрат попереднього напруження становить від 14 до 23 %, залежно від місця прикладання термічного навантаження Р.2. Зворотний вигин балки, попередньо напруженої вигином двотавра, знижує величину прогину від дії зварювальних деформацій порівняно з прогином звичайної балки від 23 до 31 %.
КОМПЛЕКСНА ОЦІНКА ВПЛИВУ ТЕРМІЧНОЇ ОБРОБКИ НА МІКРОСТРУКТУРУ Й ЕКСПЛУАТАЦІЙНІ ВЛАСТИВОСТІ РЕЙКОВИХ СТАЛЕЙ
У роботі досліджено вплив режимів термічної обробки на формування мікроструктури та експлуатаційні властивості рейкових сталей евтектоїдного та заевтектоїдного складу. Особлива увага приділена взаємозв’язку між параметрами тонкої структури (міжпластинчаста відстань, розмір зерна) та субзеренної структури (розмір блоків мозаїки, щільність дислокацій) із границею витривалості, що визначає довговічність і надійність рейок у реальних умовах експлуатації. Методами рентгеноструктурного та металографічного аналізу встановлено, що одинарне гартування з нагріву СВЧ формує у сталі різнозернисту структуру з підвищеною щільністю дислокацій, проте не забезпечує достатньої однорідності зерна аустеніту.Подвійна термічна обробка, яка включає сфероїдизуючий відпал на дрібнозернистий перліт і подальше гартування з нагріву СВЧ, забезпечує істотне подрібнення зерна, зменшення різнозернистості та формування високодисперсної, однорідної структури. Це призводить до зростання границі витривалості сталей порівняно з одинарною обробкою. Встановлено, що ключовим чинником підвищення втомної міцності є зменшення розміру блоків мозаїки та підвищення щільності дислокацій, тоді як вплив лише середнього розміру зерна аустеніту є менш визначальним. Найбільш значний ефект досягається у заевтектоїдних сталях із підвищеним вмістом вуглецю, де зростання частки карбідної фази та зменшення міжкарбідної відстані додатково підвищує опір розвитку втомних тріщин. Отримані результати мають практичну значущість для вдосконалення технології виробництва рейок нового покоління з підвищеною довговічністю та надійністю.
ТЕХНОЛОГІЇ «ЗЕЛЕНОЇ» МЕТАЛУРГІЇ ДЛЯ ВИПЛАВКИ ТА ОБРОБКИ СТАЛЕЙ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКОГО ПРИЗНАЧЕННЯ: ВІД БЕЗКОКСОВОГО ВИРОБНИЦТВА ДО ТЕРМОМЕХАНІЧНОЇ ОБРОБКИ
Стаття присвячена комплексному аналізу інноваційних технологій «зеленої» металургії та їхній ролі у виробництві сталей для сільськогосподарського призначення. Актуальність дослідження зумовлена потребою аграрного сектору у високоякісних сталях із поєднанням таких властивостей, як зносостійкість, ударна в’язкість, корозійна стійкість та технологічність (зварюваність, формоздатність), а також сучасними викликами декарбонізації та механізмом CBAM, який визначає вимоги до вуглецевого сліду продукції. Показано, що перехід від традиційної схеми BF–BOF до безкоксових технологій на основі прямого відновлення заліза (DRI/HBI) з подальшою виплавкою в електродугових печах (EAF) дозволяє скоротити викиди СО2 на 80–95 % і створює нову ресурсну базу для сталей аграрного призначення. Розглянуто сучасні рішення компактного виробництва сталі на базі ливарно-прокатних модулів CSP, ISP та ESP, а також станів Стеккеля. Ці технології інтегрують безперервне розливання і прокатку в єдиний цикл, скорочують енерговитрати, знижують собівартість та забезпечують контроль мікроструктури. Доведено, що поєднання таких модулів із термомеханічно контрольованими процесами (TMCP) дає можливість отримувати ультрадрібнозернисту структуру з оптимальним балансом міцності й пластичності. Особлива увага приділена ролі мікролегування (B, V, Nb, Ti), яке сприяє утворенню зміцнюючих фаз і підвищенню ресурсу деталей у складних умовах експлуатації. Систематизовано основні групи сталей для аграрного сектору: зносостійкі (Hardox, Armox, 30MnB5, 65Г), конструкційні низьколеговані (09Г2С, S355MC), мартенситні й бейнітні (40Cr, 30MnB5), інструментальні (Х12МФ, У8А) та корозійностійкі (AISI 304, 316). Показано, що вибір технологічного маршруту визначає не лише собівартість і екологічний вплив, а й здатність сталі витримувати специфічні умови аграрної експлуатації – абразивне зношування в ґрунті, ударні навантаження та агресивні середовища. Підкреслено перспективність формування металургійно-аграрних кластерів на основі «зелених» технологій, здатних забезпечити потреби післявоєнної модернізації та експортні можливості України на європейських ринках.
КОМП’ЮТЕРНЕ ТА ЧИСЕЛЬНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ТЕРМОМЕХАНІЧНОГО СТАНУ БІМЕТАЛЕВИХ КОНСТРУКТИВНИХ ЕЛЕМЕНТІВ
У статті розглянуто математичне моделювання напружено-деформованого та пружно-пластичного стану двошарових біметалічних планок, які є важливими елементами конструкцій прокатного устаткування й експлуатуються у діапазоні підвищених температур. Актуальність дослідження обумовлена широким застосуванням біметалів у зонах інтенсивного тертя та динамічних навантажень, де необхідне забезпечення високої зносостійкості, термостабільності та економії дефіцитних матеріалів, а також точне прогнозування їхньої поведінки під дією складних фізико-механічних факторів та умов експлуатації.Запропоновано чисельну модель, яка враховує різні варіанти конструктивного защемлення планок (жорстке, часткове, вільне) та неоднорідний температурний розподіл по товщині, апроксимований степеневою функцією. Модель реалізує розбиття двошарової композиції на скінченну кількість елементарних об’ємів, для кожного з яких розраховуються температури, деформації та нормальні напруження з урахуванням лінійного теплового розширення та межі текучості матеріалів.Особливу увагу приділено реалізації ітераційних алгоритмів коригування довжини та кривизни планок залежно від граничних умов (нульова сила або момент). Використано системний аналіз, а також створено параметризовану 3D-модель у CAD-системі, що дає змогу комплексно оцінювати поведінку конструкції, проводити детальну візуалізацію результатів та оптимізувати її геометричні й матеріальні параметри.Графічні результати чисельного моделювання демонструють немонотонний характер розподілу фізико-механічних параметрів по товщині. Запропонована модель може бути ефективно використана для проєктування та оптимізації біметалевих елементів прокатного обладнання, а також для детального аналізу термомеханічних процесів у композитних та багатошарових матеріалах різного технічного призначення.
ШТУЧНИЙ ІНТЕЛЕКТ У МАТЕРІАЛОЗНАВСТВІ: ЗМІНИ У ВІДКРИТТІ ТА РОЗРОБЦІ МАТЕРІАЛІВ
У огляді висвітлено трансформаційний вплив штучного інтелекту в різних галузях матеріалознавства. Показано, що у сучасному матеріалознавстві спостерігається інтенсивна інтеграція зі штучним інтелектом (ШІ), що кардинально змінює парадигми наукових досліджень та технологічних розробок.Ця синергія відкриває нові горизонти для прогнозування властивостей матеріалів, оптимізації складу та структури. Використання методів машинного навчання (МН), зокрема глибинного навчання (ГН), пришвидшує процеси відкриття нових функціональних матеріалів за рахунок того, що дає змогу аналізувати величезні масиви експериментальних даних та результатів комп’ютерного моделювання, ідентифікувати приховані закономірності та встановлювати кореляції між складом, структурою та макроскопічними властивостями. Застосування ШІ в матеріалознавстві включає низку ключових напрямів. Алгоритми МН успішно використовуються для прогнозування термодинамічної стабільності та механічних характеристик сплавів, а також для моделювання процесів синтезу та обробки матеріалів. Моделі ГН демонструють високу ефективність у розпізнаванні мікроструктур за зображеннями, отриманими за допомогою електронної мікроскопії, що сприяє автоматизації аналізу та контролю якості. Крім того, методи ШІ є незамінними для виявлення оптимальних умов кристалізації, що забезпечує спрямований дизайн матеріалів із заданими властивостями. Таким чином, ШІ виступає не просто як інструмент, а як каталізатор прогресу, що дає змогу перейти від емпіричних методів «спроб і помилок» до раціонального, цілеспрямованого проєктування матеріалів. Ця тенденція є вирішальною для майбутнього розвитку матеріалознавства, оскільки вона значно скорочує час і ресурси, необхідні для комерціалізації інноваційних технологій.
МІКРОСТРУКТУРА ЗВАРНОГО ШВА ТА ЗОНИ ТЕРМІЧНОГО ВПЛИВУ АРМУВАЛЬНИХ ПРОФІЛІВ З КИПЛЯЧИХ СТАЛЕЙ ПІСЛЯ ЛАЗЕРНОГО ЗВАРЮВАННЯ
У статті подано результати дослідження мікроструктури зварного шва та зони термічного впливу (ЗТВ) профільних елементів з киплячих сталей після лазерного зварювання. Лазерне зварювання є перспективною альтернативою традиційним методам завдяки високій концентрації енергії, малій тривалості процесу та можливості забезпечення якісного з’єднання на високих швидкостях. Водночас визначення оптимальних параметрів режиму зварювання потребує експериментальних досліджень, що можна прискорити за рахунок аналізу макро- та мікроструктури. У роботі використано хімічний аналіз основного металу та металографічні методи дослідження. Встановлено, що у зразках товщиною 1,2 мм зона сплавлення характеризується чіткою дендритною структурою шириною 2–3 мм, яка розширюється до поверхні профілю. ЗТВ зберігає дрібнозернисту структуру без істотного зростання зерна завдяки високій швидкості тепловідведення. У профілях товщиною 2 мм виявлено оксидні неметалеві включення, що спричиняють нестабільність процесу та інтенсифікацію розбризкування. Встановлено, що за відсутності захисної атмосфери окислення розплавленого металу супроводжується виникненням кратерів і поверхневих дефектів. Доведено, що низький вміст Si та Mn у киплячій сталі зумовлює підвищену кількість неметалевих включень та утворення оксидних дефектів. Для забезпечення стабільності процесу та підвищення якості зварних з’єднань рекомендовано використовувати сталь із вмістом Si ≥ 0,1 % та Mn ≥ 0,3 % за мінімального вмісту S і P. Отримані результати мають практичне значення для виробництва профільних труб і армувальних елементів, де критичною є якість зварного шва.
СПОРУДЖЕННЯ ДЕМОНТАЖНО-ЩИТОВОЇ КАМЕРИ В ІСНУЮЧОМУ СТВОЛІ
У статті розглядається процес спорудження демонтажно-щитової камери у межах існуючого шахтного ствола. Проаналізовані конструктивні особливості камери, розрахункова жорсткість її елементів та вплив ґрунтових умов на напружено-деформований стан конструкції. У ході дослідження визначено основні етапи підготовчих робіт, проведено оцінку характеристик легкої пилуватої глини, що дозволило встановити її вплив на стійкість та безпечність виконання робіт. Виявлено основні ризики, пов’язані з демонтажем у таких умовах, зокрема розмокання ґрунту, його набухання та можливе нерівномірне осідання конструкцій. На основі результатів комп’ютерного моделювання напружено-деформованого стану демонтажно-щитової камери із застосуванням SCAD виконано порівняння двох типів залізобетонних обробок – збірної та монолітної. Проведено порівняльний аналіз двох методів підготовчих робіт – спорудження суцільним забоєм, що забезпечує високу швидкість виконання, але потребує стабільності виробки, та спорудження незалежними забоями, що дозволяє знизити ризики обвалень, але є більш трудомістким. Результати дослідження можуть бути використані для розробки рекомендацій щодо проєктування та будівництва під час демонтажу щитової камери, а також для вибору оптимальних технологій та методів виконання робіт з урахуванням безпеки та ефективності.
ВИКОРИСТАННЯ СПЕЦІАЛЬНИХ МОБІЛЬНИХ ДРОБАРНО-ПЕРЕВАНТАЖУВАЛЬНИХ ПРИСТРОЇВ ЯК ІНСТРУМЕНТ ПІДВИЩЕННЯ АДАПТИВНОСТІ ГІРНИЧИХ РОБІТ
У статті розглянуто науково-технічні основи використання спеціальних мобільних дробарно-перевантажувальних пристроїв як ключового елемента адаптивних транспортно-технологічних систем відкритих гірничих робіт. Вихідною передумовою дослідження є необхідність підвищення гнучкості та стабільності функціонування екскаваторно-автомобільних комплексів у складних гірничо-геологічних і техніко-економічних умовах сучасних кар’єрів. Проведено критичний аналіз розвитку систем внутрішньокар’єрного дроблення та конвеєрного транспорту, який показав обмежену адаптивність класичних схем до динамічних змін виробничих параметрів. Запропоновано концепцію впровадження мобільних дробарно-перевантажувальних агрегатів, що поєднують функції буферного накопичення, первинного дроблення та перевантаження гірничої маси. Методологічно дослідження спирається на комплекс загально-аналітичних, гірничотехнічних та розрахунко- вих методів, які дозволили оцінити вплив впровадження спеціальних мобільних дробарно-перевантажувальних пристроїв на продуктивність, енергоефективність і організаційну стійкість комплексу. Порівняльне моделювання двох варіантів роботи екскаваторно-автомобільного комплексу – базового та з використанням мобільного перевантажувача – підтвердило, що інтеграція даних пристроїв забезпечує підвищення коефіцієнта використання екскаваторів, зменшення простоїв автосамоскидів і можливість оптимізації структури парку техніки без втрати продуктивності. Практичний результат полягає у створенні передумов для формування адаптивних схем відкритих гірничих робіт, здатних гнучко реагувати на зміни геометрії борту, параметрів рудного тіла та ринкових умов. Отримані результати визначають напрям подальших досліджень, пов’язаних із розробленням алгоритмів оптимального просторового переміщення розглянутих технічних засобів та їх інтеграцією у системи адаптивного керування гірничодобувними кластерами.
ЕФЕКТИВНА СИСТЕМА ПІДГОТОВКИ ЗАПАСІВ ПРИ ВІДПРАЦЮВАННІ ВИСОКОНАВАНТАЖЕНИХ ЛАВ ШАХТ ПРАТ «ДТЕК ПАВЛОГРАДВУГІЛЛЯ»
У статті розглядається система підготовки запасів при відпрацюванні високонавантажених лав в умовах шахт ПРАТ «ДТЕК Павлоградвугілля». Наразі це підприємство є єдиним потужним постачальником енергетичного вугілля в Україні і залишиться ним у повоєнний період у зв’язку з руйнуванням та припиненням роботи видобувних підприємств поблизу районів активних бойових дій та на тимчасово окупованих територіях Донбасу. Шахти ПРАТ «ДТЕК Павлоградвугілля» відпрацьовують пласти вугілля нижнього карбону слабкого ступеня метаморфізму, але з високою енергетичною насиченістю. Видобуток ведеться в складних гірничо-геологічних умовах. Ефективне відпрацювання таких ділянок вимагає розробки комплексних технічних рішень, що враховують взаємовплив тектонічних порушень, гідрогеологічних особливостей і параметрів напруженого стану гірського масиву. З огляду на складні тектонічні, гідрогеологічні та геомеханічні умови, обґрунтовано та реалізовано ефективну систему підготовки, що включає послідовне ведення підготовчих та очисних робіт із застосуванням сучасних типів кріплень. Метою дослідження є розробка і впровадження ефективної системи підготовки запасів, що забезпечує безпечне і стійке відпрацювання високонавантажених лав у складних гірничо-геологічних і гірничотехнічних умовах. Проведено аналіз стійкості виробок, що визначають безпеку та ефективність видобутку вугілля на великих глибинах. Наведено технічні рішення, схеми реалізації та практичні результати, що підтверджують працездатність запропонованого підходу. Представлені матеріали можуть бути використані у проєктуванні систем підготовки в аналогічних гірничо-геологічних умовах. Наукова новизна роботи полягає в комплексному підході до проєктування систем підготовки, врахуванні тектонічних і гідрогеологічних факторів, а також в оптимізації порядку ведення очисних робіт з метою підвищення стійкості дільничних виробок і забезпечення їх безпечної експлуатації.
РАЦІОНАЛЬНЕ ВИКОРИСТАННЯ ТЕХНОГЕННИХ УТВОРЕНЬ КРИВБАСУ В АБРАЗИВНОМУ ВИРОБНИЦТВІ: ФІЗИЧНІ ПАРАМЕТРИ ТА ТЕХНОЛОГІЧНІ ПІДХОДИ
У статті розглянуто перспективи залучення гранатовмісної техногенної сировини Криворізького басейну до виробництва м’яких абразивів. Метою дослідження є вдосконалення технології сухого збагачення концентратів шляхом поглибленого вивчення фізико-механічних властивостей мінералів, зокрема коефіцієнта тертя та аеродинамічної поведінки.Методика дослідження передбачала теоретичне моделювання процесу сходження частинок з похилої площини за куту нахилу 30° та довжини 0,5 м. Проаналізовано мінерали основних фракцій (мінус 3 плюс 1 мм, мінус 1 плюс 0,5 мм, мінус 0,5 плюс 0,25 мм), як-от гранат, кварц і біотит. Розраховано швидкість їх сходження та довжину горизонтального прольоту.Результати моделювання показали, що гранат має найнижчий коефіцієнт тертя та найвищу швидкість сходження (1,36–1,45 м/с), кварц – середні значення (1,00–1,05 м/с), тоді як біотит через свою лускувату форму та високий опір залишався нерухомим. Це дає змогу ефективно відокремлювати його на етапі попередньої класифікації.Наукова новизна полягає у кількісній оцінці доцільності використання сили тертя як селективного чинника для мінералогічного розділення техногенних фракцій. Практичне значення роботи полягає у можливості зниження навантаження на магнітні та електросепараційні установки, скороченні енерговитрат, водоспоживання та покращенні якості гранатового концентрату, що відповідає вимогам екологічно орієнтованих технологій у сфері абразивного виробництва.
ЗАСТОСУВАННЯ МАТЕМАТИЧНОГО АПАРАТУ ОБЧИСЛЮВАЛЬНОЇ ГІДРОДИНАМІКИ ДЛЯ ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОЦЕСІВ ГРАВІТАЦІЙНОГО ЗБАГАЧЕННЯ МАГНЕТИТОВИХ РУД У СПІРАЛЬНИХ СЕПАРАТОРАХ
На прикладі визначення швидкості вільного та стисненого падіння частинок встановлена можливість використання методів обчислювальної гідродинаміки для моделювання процесу осадження мінеральних частинок у рідині та визначення швидкості їх падіння. Показано, що ефективність розділення у спіральних сепараторах суттєво залежить від взаємозв’язку розміру та густини частинок. Збільшення діаметра частинок зменшує вплив турбулентних коливань потоку, що сприяє стабілізації їх траєкторій і забезпечує більш чіткий поділ фракцій. Проведене чисельне моделювання із застосуванням методу скінченних елементів (FEM) у середовищі FreeFEM++ дало змогу визначити гідродинамічні та кінематичні характеристики потоку, які можуть бути використані для оптимізації конструктивних параметрів та режимів роботи спіральних сепараторів задля підвищення селективності процесу гравітаційного збагачення магнетитових руд. Побудова тривимірної моделі потоку відкрила можливості для детального аналізу зон турбулентності, локального збагачення та розподілу концентрацій по ширині каналу. Такі дослідження можуть бути розширені у програмних комплексах OpenFOAM або COMSOL, що підтримують обмін даними з FreeFEM++ через формат mesh-файлів. Результати моделювання були підтверджені фізичними експериментами на спіральному сепараторі СВШ-2-1000, який має параболічну геометрію поперечного перерізу, та сепараторі лабораторного масштабу з профілем поперечного перерізу у вигляді кривої слабко похилої. Лабораторний сепаратор забезпечує отримання концентрату з вищими показниками виходу, вмісту та вилучення магнетиту (до 85,4 %). Втрати магнетиту з хвостами становили 12,5 % для лабораторного апарата СВШ-2-1000 і не перевищували 3 %. Отримані результати свідчать про високу узгодженість чисельних розрахунків і експериментальних даних. Підтверджують перспективність використання обчислювальної гідродинаміки для дослідження та оптимізації процесів гравітаційного збагачення у спіральних сепараторах.
МЕТОДИКА КОМПЛЕКСНОЇ ГЕОМЕТРИЗАЦІЇ ПОКАЗНИКІВ РОДОВИЩ КОРИСНИХ КОПАЛИН
У статті розглянуто методику комплексної геометризації родовища корисних копалин. На основі розвитку наявних концепцій геометризації було розроблено комплекс методів побудови геометричної моделі родовища корисних копалин. У процесі геометризації родовищ корисних копалин автори дослідження широко використовують геоінформаційні системи. Результати геологічної розвідки та маркшейдерських спостережень були використані як основа для геометризації. Під час створення методики оцінки запасів родовища корисних копалин були розглянуті найбільш використовувані методи гірничо-геометричної оцінки. Найбільш ефективним способом оцінки запасів покладів складної геометричної форми є модифікований метод паралельних вертикальних перерізів. У ході дослідження авторами була розроблена методика визначення оптимального положення ділянок відносно родовища корисних копалин, об’єм яких оцінюється.У процесі геометризації використовуються геостатистичні методи оцінки, які програмно реалізуються в геоінформаційних системах, а також багатовимірний евристичний метод оцінки, розроблений авторами дослідження. Такий набір гірничо-геометричних методів дає можливість поточно і прогнозно геометризувати родовище корисних копалин, а також оцінити його запаси. Цифрова модель родовища, побудована на основі результатів маркшейдерських вимірювань і геологічної розвідки, дає можливість комплексно виконати гірничо-геометричну оцінку родовища корисних копалин. Така модель може бути якісною основою для виконання гірничих і геометричних розрахунків, створення гірничої та графічної документації, а також для побудови топографічних поверхонь і розрахунку об’ємів корисних копалин. Створений авторами дослідження метод комплексної геометризації родовищ корисних копалин дає можливість раціонально планувати гірничі роботи та підвищувати ефективність роботи гірничого підприємства.
ДОСЛІДЖЕННЯ МЕХАНІЗМУ ПІДНЯТТЯ ПІДОШВИ ГІРНИЧИХ ВИРОБОК, ЩО ПІДТРИМУЮТЬСЯ ЗА ОЧИСНИМ ВИБОЄМ ДЛЯ ПОВТОРНОГО ВИКОРИСТАННЯ
Повторне використання дільничних гірничих виробок є одним з основних трендів підземного видобутку вугільних пластів довгими очисними вибоями. Безціликові системи розробки використовуються все частіше за межами Європи, що поширює актуальність цього методу видобутку. Основним стримуючим фактором повторного використання виробок є складність забезпечення їхнього експлуатаційного стану за лавою. При цьому досі невирішеними частинами проблеми стійкості виробок є критичні підняття підошви і асиметричне навантаження системи кріплення. Вітчизняні і закордонні вчені присвячували свої дослідження проблемі підняття підошви гірничих виробок у різних гірничо-геологічних умовах протягом останніх ста років, що дало підстави для розроблення трьох концептуально різних механізмів підняття підошви. Однак у реальних умовах підняття підошви вкрай складно класифікувати за класичними механізмами, особливо у виїмкових панелях, що відпрацьовуються сучасною очисною технікою і виробках закріплених сучасними системами кріплення. Під час підтримання виробок за лавою різні фактори мають одночасний різноваговий вплив на підняття підошви. Це знижує ефективність наявних способів боротьби з підняттям підошви. Таким чином, ефективна протидія підняттю підошви можлива лише після вивчення механізму розвитку цього процесу в сучасних умовах. У зв’язку з цим у роботі проведено дослідження напружено-деформованого стану гірських порід навколо штреку, що підтримується за лавою задля повторного використання. Основним методом дослідження є метод скінченних елементів, реалізований у програмному середовищі ANSYS. На основі проведеного чисельного моделювання досліджено механізм розвитку підняття підошви за очисним вибоєм. Запропонована гіпотеза еволюції підняття підошви, що формує підстави для створення ефективних способів боротьби з підняттям підошви в зазначених умовах.
ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ СТІЙКОСТІ ОБ’ЄКТІВ ПІДЗЕМНОЇ КРИТИЧНОЇ ІНФРАСТРУКТУРИ НЕВЕЛИКОГО ЗАГЛИБЛЕННЯ ДО РАКЕТНИХ АТАК
Захист населення і критичної інфраструктури від повітряних атак є одним із сучасних викликів країн, що залучені до військових конфліктів. Геополітична обстановка загострює ризик розширення наявних конфліктів на нові країни. Приклад України показує, що ракетні обстріли не тільки створюють загрози для цивільного населення, але й викликають дестабілізацію енергетичної системи, порушення режимів функціонування інженерних споруд газопостачання, водопостачання і водовідведення, що формує значні ризики для стабільного і безпечного функціонування великих міст. Висока загроза енергетичного колапсу неодноразово підтверджувалась за період військових дій в Україні. Одним з найбільш ефективних методів захисту об’єктів критичної інфраструктури від повітряних атак є їх перенесення під землю. Проєктні параметри об’єктів підземних урбосистем повинні вибиратись на основі концепції нульового ризику, що виключає можливість їх руйнування ракетними обстрілами. У дослідженні пропонується використання чисельного моделювання для визначення параметрів заглиблення і захисту інженерних комунікацій і споруд енергетики, водопостачання і водовідведення. Розроблено чисельну модель взаємодії балістичної ракети з ґрунтовим середовищем з урахуванням затриманої детонації та проведено оцінювання впливу вибухового навантаження на ґрунтовий масив з використанням програмного середовища ANSYS Explicit Dynamics. Проведено верифікацію чисельної моделі. Одержано закономірності поведінки ґрунту за вибухового навантаження, включно з динамікою утворення вирви, зонами руйнування, що створює підстави для отримання параметрів заглиблення інженерних систем у різних ґрунтах. Автори вірять, що отримані результати сприятимуть сталому розвитку і глобальній безпеці і будуть корисні країнам, у яких існує ризик військових конфліктів.
АНАЛІЗ ВІЗУАЛЬНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГАЗОВОГО ФАКЕЛА ТА ПОБУДОВА ЕМПІРИЧНОЇ МОДЕЛІ ДЛЯ ЗВОРОТНОГО РОЗРАХУНКУ ПАРАМЕТРІВ З МЕТОЮ ІДЕНТИФІКАЦІЇ РЕЖИМІВ ЗГОРАННЯ
У статті розроблено та досліджено програмне забезпечення для автоматизованої оцінки якості процесу згорання в газовому факелі на основі методів комп’ютерного зору. Запропонована система призначена для покадрової обробки відео в реальному часі з виділенням ключових візуальних параметрів – площі факела та його середньої яскравості. Програмний комплекс реалізовано на мові Python з використанням бібліотек OpenCV для роботи з відеопотоком та обробки зображень і NumPy для математичних розрахунків.Основною науковою новизною є використання апроксимованої математичної моделі, отриманої на основі емпіричних даних, яка описує функціональний зв’язок між площею факела та яскравістю для номінального режиму роботи. Ця модель дозволяє здійснювати зворотний розрахунок очікуваної площі факела.Шляхом порівняння цієї розрахункової величини з фактично виміряною площею система виявляє перехід у небажаний режим хімічного недопалу. Для цього введено спеціальний логічний індикатор.Результати дослідження підтверджують ефективність запропонованого підходу для створення недорогих, швидких та надійних засобів візуального моніторингу горіння в промислових умовах. Головною перевагою методу є його простота та швидкодія. Основним обмеженням є чутливість до змін конфігурації системи (положення камери, оптики), що вимагає переналаштування моделі для кожного нового об’єкта.Розроблене програмне забезпечення може бути інтегроване в контури автоматичного керування котлоагрегатами через OPC UA сервер для оперативного усунення аномалій горіння.
ЕКОНОМІЧНА ДОЦІЛЬНІСТЬ СИСТЕМ ЗБЕРІГАННЯ ЕНЕРГІЇ НА ФОТОЕЛЕКТРИЧНИХ СТАНЦІЯХ З УРАХУВАННЯМ КОЛИВАНЬ ЦІНИ НА РИНКУ ЕЛЕКТРОЕНЕРГІЇ
Коливання оптових цін на електроенергію, зокрема зростання частоти появи нульових і негативних цін у країнах Європи, змінюють економіку відновлюваної генерації та підсилюють інвестиційний інтерес до систем зберігання енергії (СЗЕ) у складі фотоелектричних станцій (ФЕС). У роботі автори оцінили економічну доцільність впровадження СЗЕ на базі акумуляторних батарей (Battery Energy Storage System, BESS) у конфігураціях «окремо» (standalone) та «спільно з ФЕС» (co-located) з урахуванням цінової волатильності. Запропоновано методологію моделювання режиму, для чого побудовано синтетичний погодинний ринковий сценарій на 1 рік та профіль фотовольтаічної (PV) генерації (потужність 100 МВт постійного струму (DC), коефіцієнт використання встановленої потужності (сapacity factor) СF ≈ 20 %). Також авторами прийняті правила диспетчеризації BESS (100 МВт/400 МВт∙год; ефективність RTE = 88 %) для арбітражу «заряджання за низьких / негативних цін – розряджання за високих». Параметри витрат узгоджено з діапазонами щорічного звіту Національної лабораторії з відновлюваної енергетики США (National Renewable Energy Laboratory) NREL ATB-2024 та відомим щорічним аналітичним звітом Lazard Levelized Cost of Energy (LCOE+), який публікує американський інвестиційний банк Lazard для перевірки реалістичності припущень. Змодельовані результати свідчать, що система «standalone BESS» отримує суттєву частку доходу саме за рахунок волатильності, а не середнього рівня цін, тоді як гібридна фотоелектрична система (Hybrid PV) + BESS збільшує виторг сонячної енергії завдяки часовому зсуву видавання у години високої ціни. Проведений авторами аналіз чутливості множником волатильності 0,5–2х показав, що за типових умов для ринків із частими негативними цінами у 2024–2025 роках чиста приведена вартість (Net Present Value) NPV та внутрішня норма рентабельності (Internal Rate of Return) IRR для «standalone BESS», а особливо для гібридних систем, покращуються на десятки відсотків.
БЕЗУДАРНИЙ ПЕРЕХІД ПОВІТРОНАГРІВАЧІВ ДОМЕННОЇ ПЕЧІ В РЕЖИМ ДУТТЯ
Призначення повітронагрівачів в доменному виробництві полягає в забезпеченні сталого подання гарячого дуття в доменну піч. Під час роботи блока доменних повітронагрівачів у послідовному режимі, що передбачає функціонування одного з повітронагрівачів у режимі дуття, тоді як інші нагріваються, стабілізація температури гарячого дуття відбувається завдяки підмішуванню холодного дуття до потоку гарячого дуття на вході до блока. Як змішувальну засувку, що є регулювальним органом системи стабілізації температури гарячого дуття, зазвичай використовують дросельний поворотний клапан із нелінійною витратною характеристикою. У момент зміни режимів роботи повітронагрівачів відбувається різке коливання температури в межах ±(20–50) °С, гарячого дуття, яке подається в доменну піч, що, зі свого боку, суттєво впливає на перебіг доменної плавки. Запропоновано рішення для забезпечення стабілізації температури гарячого дуття, що передбачає заміну дросельного поворотного клапана, який установлений на байпасі трубопроводу холодного дуття для змішування, на регулювальну засувку типу, аналогічному до клапана холодного дуття. Показано, що використання запропонованого підходу дає змогу зменшити коливання температури до менш ніж ±20 °С, що підвищить стабільність роботи доменної печі.
ТЕЛЕКЕРУВАННЯ ВІДДАЛЕНИМИ ОБ’ЄКТАМИ ЕЛЕКТРОМЕРЕЖІ НА ОСНОВІ GSM-ЗВ’ЯЗКУ В УМОВАХ СЛАБКОГО СИГНАЛУ ВІД БАЗОВОЇ СТАНЦІЇ
У статті розглянуто проблему організації телекерування на віддалених електричних підстанціях без постійного обслуговуючого персоналу. Недостатня кількість обслуговуючого персоналу на електро-енергетичних об’єктах, яка спостерігається останнім часом, дуже ускладнює їх експлуатацію. Рішенням цієї проблеми розглядається впровадження системи телекерування і моніторингу обладнання на основі промислового Ethernet, але на деяких віддалених об’єктах виникають складнощі з впровадженням таких систем у зв’язку з особливостями їх розташування та рельєфу місцевості. Для вирішення цієї проблеми розглянемо використання безпровідних технологій, а саме використання радіоканалу і різноманітні методи використання GSM-зв’язку, щоб організувати телекерування на прикладі однієї підстанції, яка розташована далеко від диспетчерського пункту на околицях міста. Безпровідні технології мають як позитивні риси, так і недоліки, особливо якщо об’єкти розташовані в зонах слабкого сигналу або наявності великої кількості перешкод. У статті розглянуто обґрунтування вибору оптимальної технології передачі команди керування в умовах послабленого сигналу, а також проведено вимірювання рівня та якості сигналу для використання LTE- або DTMF-технології в організації телекерування віддаленою електричною підстанцією. Проведено обґрунтування вибору принципу передачі команди керування за допомогою технології DTMF (Dual Tone Multi-Frequency). Розглянуто створення системи керування на основі DTMF-технології, а також захист від хибних дій під час використання мобільного телефону в разі виходу з ладу пульта керування, забезпечення захисту від несанкційного втручання в роботу пристрою. Розглянуто метод формування команд в умовах можливого зниження рівня та якості сигналу.
АВТОМАТИЗОВАНА СИСТЕМА ВІДБОРУ ОЗНАК ДЛЯ КОМП’ЮТЕРНО-ІНТЕГРОВАНОГО ПРОГНОЗУВАННЯ УСПІШНОСТІ B2B-ЗАМОВЛЕНЬ З ВИКОРИСТАННЯМ XGBOOST
Інтенсивний розвиток сектору корпоративної електронної торгівлі створює потребу в автоматизованих системах прогнозування для оптимізації керування ланцюгами постачання та мінімізації фінансових ризиків. Точне прогнозування успішності B2B-замовлень є важливим для ефективного керування ресурсами та оптимізації виробничих процесів підприємства. Сучасні ERP-системи накопичують великі обсяги даних про поведінку клієнтів, що створює можливості для застосування методів машинного навчання у процесах прийняття рішень.Мета дослідження полягає у розробленні оптимальної стратегії автоматизованого відбору ознак для прогнозування успішності B2B-замовлень з використанням алгоритму XGBoost в архітектурі комп’ютерно-інтегрованих систем керування підприємством. Здійснено експериментальне дослідження ефективності шести методів відбору ознак на двох незалежних наборах даних обсягом 86 794 записи з 24 характеристиками замовлень. Порівняно прямий та зворотний відбір за важливістю XGBoost, жадібні прямий та зворотний алгоритми, рекурсивне виключення ознак та алгоритм Boruta. Автоматизована оптимізація гіперпараметрів здійснена засобами фреймворку Optuna з алгоритмом Tree-structured Parzen Estimator. Оцінювання проводилось за метрикою AUC-PR з 5-кратною крос-валідацією для забезпечення статистичної надійності результатів.Жадібні алгоритми забезпечили найвищу ефективність класифікації: прямий відбір досягнув AUC-PR 0,97873, зворотний – 0,97785. Встановлено, що оптимальний набір ознак включає 16 характеристик.Це відповідає зменшенню розмірності на 33 %, що сприяє підвищенню прогностичної якості. Комплексний підхід забезпечив зниження помилкових класифікацій на 2,7–3,7 % порівняно з базовими налаштуваннями та дав змогу ідентифікувати дев’ять критично важливих ознак.Отримані результати створюють методологічну основу для розроблення автоматизованих систем прогнозування в сучасних комп’ютерно-інтегрованих виробничих комплексах.
ВИКОРИСТАННЯ ФЕДЕРАТИВНОГО НАВЧАННЯ З КООРДИНАТНИМИ МІТКАМИ ДЛЯ AR-МОДЕЛЮВАННЯ ТЕРМОДИНАМІЧНИХ ПРОЦЕСІВ У МЕЖАХ ПРОМИСЛОВИХ ТРУБОПРОВІДНИХ МЕРЕЖ
Робота присвячена створенню інтелектуальної системи предиктивного теплового контролю в промислових трубопроводах на основі федеративного навчання. Основна увага зосереджена на реалізації децентралізованої архітектури, в межах якої edge-пристрої (локальні обчислювальні модулі по типу NVIDIA Jetson Nano) самостійно навчають моделі без передавання сирих сенсорних даних до центрального сервера. Для обробки часових рядів сенсорної інформації, зокрема перепадів температур, швидкості потоку та концентрації речовин, використано Temporal Convolutional Networks (TCN), які забезпечують паралельне згорткове прогнозування без зворотного зв’язку. Для локального виявлення аномалій застосовано ансамблеву модель XGBoost, що дає змогу формувати чисельну оцінку відхилення термодинамічного профілю. Процес участі вузла у глобальному циклі федеративного навчання ініціюється на основі власної часової оцінки аномалій, яка визначає, наскільки поточна модель не відповідає локальним спостереженням. У разі перевищення порогу вузол формує оновлення моделі, шифрує його та передає до агрегатора. Постагрегаційне оновлення відбувається за допомогою змішування глобальної моделі з локальною через ваговий коефіцієнт, після чого проводиться коротка фазa локального донавчання. Просторова прив’язка реалізована через AR-мітки з унікальним 40-бітним ідентифікатором, закодованим у центрі 8 × 8 бінарної матриці. Для перевірки архітектури реалізовано цифровий двійник у Unity3D із симульованими термодинамічними процесами, з апроксимацією рівнянь Нав’є-Стокса. До кожного сегмента прив’язано edge-вузол, який в реальному часі обмінюється даними через gRPC. Ефективність алгоритмів просторового виявлення міток перевірено за умов симульованого розмиття та змін освітлення. AR-візуалізація була реалізована на основі теплової траєкторії, що дає змогу наочно відображати зони ризику та динамічні аномалії в межах трубопроводу. Подальші дослідження можуть бути спрямовані на масштабування системи для багаторівневих трубопровідних мереж, розширення кількості контрольованих параметрів та впровадження адаптивної оптимізації теплових режимів на основі мультиагентного узгодження.
МЕТОДИКА ІДЕНТИФІКАЦІЇ ДИНАМІЧНИХ ЛАНОК З ВИКОРИСТАННЯМ НЕЙРОННОЇ МЕРЕЖІ ПРЯМОГО ПОШИРЕННЯ
У статті розглянуто методику ідентифікації об’єктів автоматизації з використанням нейронної мережи прямого поширення. Вона відрізняється від класичних методів параметричної ідентифікаціях тим, що об’єкт керування розглядається як «чорна» скринька. Методика застосування нейронної мережі для ідентифікації базується на експериментальному методі визначення часових динамічних характеристик об’єкта. Цей метод передбачає подачу на вхід об’єкта пробних сигналів, таких як ступінчастий або прямокутний імпульс. Залежно від виду пробного сигналу, вибирають відповідні способи обробки вихідного сигналу об’єкта керування. Як правило, під час подачі ступінчастого керуючого сигналу знімають криву розгону об’єкта, а під час подачі прямокутного імпульсного сигналу – криву відгуку. Крива відгуку знімається для об’єктів, які не допускають подачі на вхід об’єкта ступеневих сигналів.Під час дослідження розглянуто визначення динамічних характеристик об’єкта щодо його кривої розгону під час подачі ступінчастого пробного сигналу. При цьому передбачається, що у початковий момент система керування повинна перебувати в спокої. На наступному кроці на вхід об’єкта керування подається ступінчаста дія та збираються дані зміни його вхідного параметра у часі. Під час дослідження динамічних характеристик об’єкта керування необхідно дотримуватись таких вимог: – якщо проєктується система стабілізації, то крива розгону має зніматися на околиці робочої точки процесу; – криві розгону необхідно знімати як за позитивних, так і за негативних стрибках керуючого сигналу; – за наявності зашумленого виходу бажано знімати кілька кривих розгону з їх подальшим накладенням один на одного та отриманням усередненої кривої.
ВИКОРИСТАННЯ ТЕОРІЇ КАТЕГОРІЙ ПРИ КОНЦЕПТУАЛЬНОМУ ПРОЄКТУВАННІ БАЗИ ДАНИХ ДЛЯ ПРЕДМЕТНОЇ ОБЛАСТІ «УПРАВЛІННЯ ПРОЄКТАМИ»
У статті розглядається проблема концептуального проєктування баз даних для предметної галузі «Управління проєктами» та аналізується її складність, що виникає за рахунок унікальності, тимчасовості та високого рівня невизначеності проєктів у різноманітних сферах діяльності. Традиційний підхід до моделювання, що базується на моделі «сутність-зв’язок» (ER-модель), хоч і є широко застосовуваним, має суттєві недоліки, такі як нездатність до підтримки високого рівня абстракції, що призводить до недосконалості таких інформаційних моделей для складних систем. Фундаментальна проблема ER-моделі полягає у її залежності від теорії множин, що обмежує виразну силу моделі під час опису складних бізнес-правил та відношень. Для подолання цих обмежень пропонується підхід, що ґрунтується на теорії категорій (ТК).ТК надає потужний і абстрактний апарат, який дає змогу моделювати не лише сутності (об’єкти), але й відношення (морфізми) як первинні елементи аналізу. Це забезпечує надійну формальну основу, що усуває двозначність і дає змогу уніфікувати різні типи даних (реляційні, XML, графові) в єдиній теоретичній рамці.У роботі описано, як основні поняття ТК, такі як об’єкти, морфізми, композиція та універсальні конструкції (наприклад, pullback), можуть бути використані для моделювання даних. Застосування комутативних діаграм дає змогу формалізувати складні бізнес-правила, такі як «Призначення ресурсу завданню в межах проєкту», що дає можливість перенести бізнес-логіку з рівня реалізації на рівень концептуального проєктування. Порівняльний аналіз показав, що категорійна модель є більш гнучкою, виразною та керованою порівняно з ER-моделлю, особливо в контексті еволюції схеми завдяки концепції функторів. Таким чином, дослідження доводить, що ТК є цінним інструментом для проєктування баз даних у складних предметних галузях, в тому числі для предметної галузі «Управління проєктами», забезпечуючи надійну та математично обґрунтовану основу для моделювання.
ДОСВІД РОЗРОБКИ АВТОМАТИЗОВАНОГО ЕЛЕКТРОПРИВОДУ ПЕРЕГІННОГО КОМПЛЕКСУ ДЛЯ КАР’ЄРНИХ ЕКСКАВАТОРІВ
У статті розкрито необхідність розроблення мобільних перегінних комплексів для кар’єрних екскаваторів, які забезпечують їх транспортування між робочими ділянками без потреби прокладання тимчасових високовольтних ліній живлення. Проаналізовано сучасний стан речей у цьому напрямі техніки. Наявні перегінні комплекси на базі генератора постійного струму або з високовольтною передачею мають низькі техніко-економічні показники. Доведено, що перспективним є використання низьковольтних електроприводів. Презентовані сучасні експериментальні рішення, які було впроваджено у кар’єрах України вітчизняними та закордонними фірмами. Розкрито їхні позитивні та негативні риси. Подано інформацію про перегінний комплекс з високочастотним перетворювачем фірми “Dalgakiran”. Описано роботу автоматизованого електроприводу розробки ТОВ «Плутон ІС» на базі двокомплектного випрямляча для перегінного комплексу ТОВ ІІ «Юромаш». Запропоновано структуру автоматизованого електроприводу перегінного комплексу на базі двокомплектного тиристорного випрямляча, що забезпечує ефективне використання потужності синхронного генератора та підвищує надійність роботи в умовах гірничого виробництва.Показано, що для оптимізації потужності дизель-генераторної установки можна використовувати обмеження швидкості перегону для великих екскаваторів. Визначено, що змінні вхідні параметри не дають можливості провести розрахунки обмеження швидкості для формування завдання на розроблення універсального перегінного комплексу. Запропоновано регресійну модель зі зворотним зв’язком для формування необхідного завдання на швидкість перегону та подальшої оптимізації комплексу за потужністю дизель-генераторної установки. Розраховані коефіцієнти регресії для максимальних умов підтвердили можливість зниження потужності ДГУ з 400 до 240 кВт за забезпечення мінімально допустимої швидкості руху.Обґрунтовано можливе зниження потужності генератора для перегону з обмеженою швидкістю. Визначено подальший напрям досліджень щодо розроблення універсального перегінного комплексу.
РОЗРОБКА ТА ДОСЛІДЖЕННЯ ФОТОЕЛЕКТРИЧНОГО ВИМІРЮВАЛЬНОГО ПЕРЕТВОРЮВАЧА ІЗ ЦИФРОВОЮ ФІЛЬТРАЦІЄЮ ОПТИЧНОГО КОДОІМПУЛЬСНОГО СИГНАЛУ
Специфіка металургійного виробництва передбачає значні матеріальні й енергетичні втрати. Встановлено, що основні втрати металу на прокатному стані виникають через високу інерційність фотоелектричних інформаційних каналів виявлення металу, які знижують загальну швидкодію інформаційно- вимірювальної системи прокатного стана. Робота первинних засобів контролю відбувається в умовах сильних оптичних та електромагнітних перешкод, що різко знижує достовірність первинної інформації про стан контрольованого об’єкта. Це призводить до аварійних ситуацій у роботі прокатного стана і, як наслідок, до значних матеріальних збитків через поломку обладнання та втрати металу. Отже, підвищення швидкодії фотоелектричних вимірювальних перетворювачів і достовірності отримуваної первинної інформації є актуальним завданням. Застосування аналогових інформаційних сигналів у вимірювальних перетворювачах утруднено наявністю переважно безперервних дестабілізуючих впливів, що обумовлено специфікою теплотехнічного виробництва. Найбільшу перешкодозахищеність дає застосування дискретних сигналів. При цьому кодування інформаційного сигналу дає змогу позбутися випадкових аналогових і частини імпульсних перешкод, що не потрапляють у частотне вікно пропускання, – значно знизити загальну накопичену помилку під час прийому та досягти реальної високої стійкості перешкод розробленого перетворювача. На підставі прийнятого критерію оптимальності структури перетворювача – високої завадостійкості, що забезпечує достовірність і точність контролю в екстремальних умовах (критерій мінімуму помилки), розроблена структура приймача оптичного сигналу, оптимального за запропонованим критерієм. Для реалізації розроблених принципів, методів і засобів підвищення достовірності та швидкодії контролю складено алгоритм роботи дискретного фотоелектричного вимірювального перетворювача із цифровою фільтрацією кодоімпульсного оптичного сигналу як елемента інформаційної системи, а також розроблена апаратна реалізація пристрою з дотриманням запропонованих принципів.
ПРИНЦИПИ ПОБУДОВИ СИСТЕМ ПРИВОДА ШАРОШКОВИХ БУРОВИХ ВЕРСТАТІВ ДЛЯ КАР’ЄРІВ КРИВОРІЖЖЯ
Мета дослідження полягає у розробці та синтезі ефективної системи ідентифікації параметрів привода бурового верстата з урахуванням специфіки його динамічних характеристик із метою підвищення точності моделювання, керування та діагностики технічного стану привода.Методика дослідження. У процесі дослідження було використано системний підхід до синтезу системи ідентифікації параметрів привода бурового верстата, що передбачає поетапний аналіз динамічних характеристик об’єкта керування, розробку адекватної математичної моделі та впровадження алгоритмів адаптивної ідентифікації. Результати дослідження. Проаналізовані методи ідентифікації параметрів привода: метод найменших квадратів (МНК), метод моделі з еталонним адаптивним механізмом (MRAS), калманівські фільтри (KF, EKF, UKF), методи частотного аналізу, методи на основі штучного інтелекту (AI). До вибраного об’єкта ідентифікації раціонально застосувати канонічний непошуковий градієнтний алгоритм самоналаштування з використанням «допоміжного оператора», оскільки при цьому можна синтезувати шуканий алгоритм на основі операцій інтегрування з подальшим істотним спрощенням, що сприяє підвищенню швидкодії всієї системи.Наукова новизна дослідження полягає у розробці та синтезі нової системи ідентифікації параметрів привода бурового верстата, яка забезпечує підвищену точність і швидкодію завдяки використанню адаптивних алгоритмів обробки даних та математичного моделювання. На відміну від існуючих підходів, у роботі вперше запропоновано методику поєднання реальних експериментальних даних з аналітичною моделлю привода для уточнення динамічних параметрів у режимі реального часу. Це дає змогу суттєво покращити ефективність керування приводом у змінних умовах буріння.Практична значимість дослідження полягає у розробці ефективної системи ідентифікації параметрів привода бурового верстата, яка надає можливість у реальному часі точно визначати змінні динамічні характеристики привода. Запропонований підхід забезпечує підвищення точності управління, зниження енерговитрат, своєчасне виявлення відхилень у роботі обладнання та прогнозування його технічного стану. Це сприяє підвищенню надійності бурових робіт, зниженню ризиків аварій і скороченню простоїв техніки, що є надзвичайно важливим для підприємств гірничо-рудної галузі.
ДОСЛІДЖЕННЯ АКТИВНОСТЕЙ ТА ВІЛЬНОЇ ЕНЕРГІЇ КОМПОНЕНТІВ ПРИ УТВОРЕННІ ТВЕРДОГО РОЗЧИНУ MGO · AL2O3
У роботі показано, що шпінель (MgO ⋅ Al2O3), яка утворюється в процесі виробництва сталей, має високу температуру плавлення та утворює недеформовані неметалеві включення C-типу. Доведено, що уникнення утворення шпінелі в процесі розкислення високоякісних сталей є актуальним завданням. Висвітлено, що механізм утворення шпінелі в рідкій сталі недостатньо досліджено через відсутність достовірної термодинамічної інформації про утворення шпінелі. Показано, що в попередніх дослідженнях було проведено розрахунки термодинамічної рівноваги в процесі розкислення деяких металів у рідкому залізі, де утворення включень шпінелі в рідкій сталі було функцію вмісту кисню, алюмінію та магнію. При цьому не було враховано температуру сталеплавильного виробництва та відсутність даних про активність компонентів у твердому розчині шпінелі. Метою роботи було проведення експериментальних досліджень з метою визначення вільної енергії утворення оксиду магнію твердого, а також вільної енергії утворення шпінелі.Наведено методику проведення експерименту, де вільна енергія системи визначалася шляхом врівноваження рідкої міді, що містить графіт, у тиглі MgO з атмосферою CO–Ar. Встановлено рівноважну реакцію утворення оксиду магнію у розплаві міді, що дозволило встановити рівняння для розрахунку константи рівноваги гетерогенного процесу. Показано, що під час вимірювання активності складових фаз шпінелі, твердий розчин шпінелі, який має нестехіометричний склад, перебував у рівновазі з рідкою міддю у графітовому тиглі за сталого співвідношення газів CO : Ar. Визначено рівняння, що дозволили розрахувати активність MgO та Al2O3 у твердому розчині шпінелі та активність стехіометричної шпінелі у твердому розчині. Показано, що для проведення експерименту в роботі було використано вертикальну електрична піч із нагрівальними елементами LaCrO4. Детально описано методику проведення експерименту. Показано, що для вимірювання вільної енергії утворення шпінелі та активності складових частин твердого розчину шпінелі 5 г лігатури Cu–(0,005–0,03 мас. %)Mg–(0,1–1,1 мас. %)Al було завантажено в графітовий тигель зі стехіометричним співвідношенням шпінелі у формі таблетки. Утворення шпінелі було підтверджено методом рентгенівської дифракції, електронно-зондового мікроаналізатора та мокрим хімічним аналізом. Проведено додаткові експерименти для точного визначення фазових меж фази шпінелі. Для цієї мети було використано метод дифузійної пари. Доведено, що товщина шару шпінелі, що утворився між MgO та Al2O3, становила від 300 до 500 мкм залежно від температури. Для розрахунків вільної енергії реакції утворення твердого оксиду марганцю та шпінелі було виведено рівняння залежності зміни енергії Гіббса з температурою, а також визначено коефіцієнти активності.
ІНТЕГРАЦІЯ СИМУЛЯЦІЙ ТА МАТЕМАТИЧНОГО МОДЕЛЮВАННЯ У ПІДГОТОВЦІ ФАХІВЦІВ МЕТАЛУРГІЙНИХ СПЕЦІАЛЬНОСТЕЙ: ДОСВІД І ПЕРСПЕКТИВИ
У статті досліджується модернізація викладання природничо-математичних дисциплін для підготовки фахівців металургійного профілю через інтеграцію цифрових симуляцій та математичного моделювання, зокрема, з використанням платформи PhET. Актуальність такого підходу зумовлена необхідністю забезпечення практично орієнтованого навчання, яке дозволяє здобувачам освіти ефективно аналізувати складні технологічні процеси металургійного виробництва та водночас підвищує інтерес до фундаментальних дисциплін, що традиційно сприймаються як абстрактні.У статті висвітлено особливості металургійної підготовки, що вимагають від студентів не лише теоретичних знань, а й здатності працювати з багатофакторними моделями, передбачати наслідки фізико-хімічних процесів і приймати обґрунтовані технологічні рішення в умовах обмежених ресурсів та високої відповідальності. Наголошено, що ефективність професійної діяльності майбутніх металургів значною мірою визначається розумінням фізичних і математичних основ металургійних технологій. Методологія дослідження базується на комбінуванні теоретичних методів (аналіз літератури, порівняльне дослідження) та емпіричних (опитування, спостереження, педагогічний експеримент). В експериментальних групах студенти виконували завдання з PhET-симуляцій, моделювали технологічні процеси, аналізували параметричні зміни та їхній вплив на властивості металу. Спостереження продемонстрували зростання активності, ініціативності та аналітичного мислення студентів, а результати опитувань підтвердили позитивне ставлення до такого підходу.У публікації наведено приклади освітніх кейсів, а також запропоновано практичні рекомендації щодо впровадження симуляцій і моделювання в навчальний процес. Зроблено висновок, що поєднання цифрових симуляцій і математичного моделювання ефективно сприяє формуванню професійних компетентностей майбутніх металургійних інженерів у сучасному цифровому середовищі освіти.
ВПЛИВ РЕЖИМІВ РОБОТИ УДАРНОГО ІНСТРУМЕНТА НА СТРУКТУРНІ ЗМІНИ МАТЕРІАЛІВ ФУТЕРІВКИ МЕТАЛУРГІЙНИХ ПЕЧЕЙ
У сучасній металургійній промисловості ефективність та довговічність футерівки печей визначають стабільність технологічних процесів і економічність виробництва. Одним із ключових факторів, що впливають на зносостійкість футерувальних матеріалів, є режими роботи ударного інструмента під час виконання ремонтних та обслуговуючих операцій. У статті досліджено вплив режимів роботи ударного інструменту на структурні зміни матеріалів футерівки металургійних печей, що є важливим аспектом підвищення довговічності та ефективності експлуатації теплотехнічного обладнання. Ударна дія інструментів, застосовуваних для демонтажу зношених футерівок та підготовки поверхонь до ремонту, часто призводить до виникнення тріщин, мікродефектів і нерівномірного розподілу напружень у матеріалі, що може знижувати якість подальшої експлуатації агрегату. Методологічною основою роботи стали експериментальні дослідження та моделювання процесів руйнування футерівки з використанням чисельних методів, зокрема моделі неявного градієнта. У роботі розглянуто кінематичні та динамічні параметри ударної дії, встановлено закономірності формування зон пошкоджень залежно від енергетичних характеристик інструменту. Особливу увагу приділено аналізу розподілу напружень і деформацій у матеріалі футерівки, визначенню залежності між навантаженням та розкриттям тріщини (CMOD), а також порівнянню результатів чисельного моделювання з експериментальними даними. Отримані результати показали, що оптимізація режимів роботи ударного інструмента дозволяє знизити ризики утворення критичних пошкоджень та підвищити ефективність руйнування зношених шарів футерівки без надмірного навантаження на основу. Запропонований підхід забезпечує більш рівномірний розподіл енергії удару та сприяє зменшенню небажаних структурних змін у матеріалі. Практичне значення роботи полягає у формуванні науково обґрунтованих рекомендацій щодо вибору параметрів ударної дії, що дає змогу підвищити енергоефективність та технологічну надійність процесу обслуговування металургійних печей. Представлені результати можуть бути використані для вдосконалення методів діагностики та прогнозування залишкового ресурсу футерівки, а також для розробки нових конструктивних рішень ударних інструментів.
ОСОБЛИВОСТІ УПРАВЛІННЯ ШВИДКІСТЮ ЗАТВЕРДІННЯ АЛЮМІНІЄВИХ І МАГНІЄВИХ СПЛАВІВ ПРИ ЛИТТІ ПІД НИЗЬКИМ ТИСКОМ
Стаття присвячена дослідженню особливостей управління швидкістю затвердіння алюмінієвих і магнієвих сплавів у процесі лиття під низьким тиском з метою забезпечення структурної однорідності, зменшення термічних напружень і зниження дефектності готових відливок. Оскільки швидкість кристалізації істотно впливає на формування мікроструктури сплаву, a відтак і на його експлуатаційні властивості, в роботі акцентовано увагу на необхідності точного регулювання теплообміну на різних стадіях процесу тверднення. Розглянуто вплив конструктивних і термокінетичних параметрів, таких як товщина стінок виливка, об’ємна геометрія, теплопровідність форми, конфігурація литникової системи, на інтенсивність охолодження розплаву та тривалість фазового переходу в умовах змінного градієнта температури, що виникає при заповненні прес-форми розплавом під дією тиску до 0,06 МПa. Проведено порівняльний аналіз динаміки охолодження відливок із магнієвих і алюмінієвих сплавів з урахуванням їхніх фізико-хімічних властивостей (теплоємність, коефіцієнт теплопровідності, густина) та особливостей теплообміну з формою. Встановлено, що оптимізація локальної швидкості затвердіння за допомогою змінної товщини стінок, застосування охолоджуваних вставок, контролю температури форми, використання диференційованих каналів охолодження та розміщення вентиляційних отворів дає змогу зменшити кількість типових литтєвих дефектів: усадочних раковин, мікропористості, розшарувань та газових включень.Експериментальні дослідження підтверджені результатами чисельного моделювання в середовищі CFD, що дозволило з високою точністю прогнозувати поведінку розплаву у формі та визначати критичні ділянки, де необхідна додаткова термокорекція. Отримані результати мають прикладне значення для проектування відливок із заданими механічними характеристиками, a також для впровадження інноваційних підходів у серійному та масовому виробництві компонентів з легких сплавів, що експлуатуються в умовах підвищених вимог до щільності, герметичності й точності геометрії.
ВДОСКОНАЛЕННЯ ТЕХНОЛОГІЇ ВИРОБНИЦТВА ШТАБ НА ЛИВАРНО-ПРОКАТНИХ КОМПЛЕКСАХ
У статті представлені матеріали порівняння технологій виробництва штаб на ЛПМ та ШСГП. Технологія з виробництва штаб на ЛПМ є більш прогресивною, але обидва комплекси мають і певні обмеження. ЛПМ має менші витрати металу за рахунок менших відходів металу при об’єднаних безперервних процесах лиття та прокатки. Витрати палива також нижчі та пов’язані з товщиною слябів та їхньою початковою температурою. Інші співвідношення витрат матеріалів та ресурсів між ЛПМ та ШСГП можуть змінюватись залежно від виробництва конкретного сортаменту продукції. Однак ЛПМ мають деякі обмеження зі швидкості деформації в процесі чорнової прокатки. З іншого боку, гнучкість комплексів ШСГП більша, тому що вони не пов’язані безпосередньо з машиною безперервного лиття слябів та виплавкою сталі. Обидва комплекси можуть виробляти аналогічні марки сталі, але товщини в кожній групі сталей відрізняються. Для виробництва прокату за TMCP процесом дуже важливо для отримання кінцевих механічних властивостей дотриматись усіх температурних та деформаційних умов. Керування діаметром зерна аустеніту та структура металу на обох комплексах мають відмінності. Ступінь та швидкість деформації мають спільний значний вплив на розмір зерен аустеніту. У роботі визначено, що для отримання більш дрібного зерна аустеніту швидкість деформації повинна становити не менше ніж 1,0 c−1, ступінь деформації повинен бути 20 % та більше. У роботі запропоновано оптимізований режим прокатки штаби з розмірами 12 × 2074 мм зі сталі марки Х70 на ЛПМ. Оптимізований режим прокатки забезпечує всі умови технології TMCP, такі як температура, ступінь та швидкість деформації з метою забезпечення комплексу механічних властивостей.
ВПЛИВ ТЕХНОЛОГІЧНИХ ФАКТОРІВ НА ЧИСТОТУ ПОВЕРХНІ ХОЛОДНОКАТАНОГО ЛИСТОВОГО ПРОКАТУ
У статті наведено результати промислових досліджень факторів, що визначають чистоту поверхні холоднокатаного листового прокату. На основі статистичного аналізу встановлено п’ять основних параметрів, які суттєво впливають на забрудненість металу: блок відпалу, пробіг робочих валків 4-ї кліті стану «Тандем», товщина штаби, концентрація прокатної емульсії та час її роботи. Встановлено, що такі чинники, як напрацювання робочих валків дресирувального стану чи першої кліті безперервного стану, а також наявність витоків гідравлічних мастил у прокатну емульсію, практично не впливають на показники чистоти поверхні готового прокату. Для кожного з визначених параметрів були встановлені оптимальні виробничі межі з урахуванням технологічних можливостей, що дало змогу підвищити відбивну здатність металу на 10,3 %. Запропоновано рекомендації щодо вдосконалення технології: підтримувати концентрацію емульсії на рівні 1,5–1,9 %, обмежувати час її використання 200 годинами, проводити прокатку з напрацюванням на робочих валках кліті № 4 понад 40 км, а відпал рулонів здійснювати у печах блоку № 11 з підвищеним тиском захисного газу. Дослідний промисловий експеримент підтвердив ефективність цих рекомендацій: якість поверхні холоднокатаного прокату зросла порівняно з контрольними плавками. Отримані результати є важливими для підвищення конкурентоспроможності продукції, яка використовується в автомобілебудуванні, пакувальній індустрії та інших сферах, де критичною є чистота поверхні металу.
ЗАХИСТ БУДІВЕЛЬНИХ МАЙДАНЧИКІВ ВІД ШКІДЛИВОЇ ДІЇ ВОД ШЛЯХОМ ВОДОЗНИЖЕННЯ
За рекомендаціями нормативно-технічної літератури діяльність із забезпечення інженерного захисту забудови та територій від підтоплення належить до природоохоронних видів господарської діяльності. Одним з методів ефективного водозниження є облаштування голкофільтрів за різними схемами, які можуть використовуватись і як самостійний захід, і як додатковий, зокрема в умовах щільної забудови, на ділянках виникнення баражного ефекту та/або виходу напірних ґрунтових вод у заглиблені конструкції тощо. Метою дослідження є аналіз доцільності впровадження голкофільтрувальної установки як додаткового заходу з водозниження по периметру котловану під будівництво насосної станції та прилеглої території для підвищення надійності виконання робіт. На підставі аналітичних досліджень доведено можливість використання голкофільтрувальної установки як додаткового заходу з водозниження по периметру будівельного майданчику. Передбачення спеціального технічного заходу підвищить надійність основних водознижувальних робіт, а саме тимчасового відведення русла річки із застосуванням шпунтового огородження. Розрахунково визначені основні показники водознижувальної системи, яка сприятиме створенню оптимальних умов для виконання будівельних робіт та може застосовуватись під час експлуатації зведених споруд. Наведено алгоритм розрахунку основних параметрів водознижувальної системи, зокрема визначено загальну витрату вод з урахуванням опадів. За умови врахування фактичної гідрогеологічної ситуації дотримання вимог до розроблення котлованів, створення та експлуатації заглиблених конструкцій за високого рівня ґрунтових вод можна ефективно використовувати голкофільтрувальну установку як додатковий метод, спрямований на підвищення надійності водозниження в місці влаштування, що розглянуто на прикладі котловану насосної станції та прилеглої до нього території.
ВПЛИВ ВИДОБУТКУ БУРШТИНУ НА ГІДРОЛОГІЧНИЙ РЕЖИМ, БІОРІЗНОМАНІТТЯ РІЧКИ УБОРТЬ ТА ВОДОУТРИМУВАЛЬНУ ЗДАТНІСТЬ ПРИЛЕГЛИХ ТЕРИТОРІЙ
Дослідження присвячене аналізу впливу незаконного видобутку бурштину на екосистему басейну річки Уборть – правої притоки Прип’яті в межах Українського Полісся. Проведено комплексний аналіз змін гідрологічного режиму та біорізноманіття з використанням супутникових знімків Sentinel-2 за період 2017–2024 років і польових досліджень молюсків родини Unionidae протягом 2009–2013 та 2019–2024 років. Застосовано методи дистанційного зондування з використанням індексу FCD (Pseudo Forest Canopy Density) для оцінки щільності лісового покриву та виявлення порушених територій басейну річки.Результати засвідчили деградацію лісових екосистем, що призвело до порушення водоутримувальної здатності ґрунтів і зневоднення річкової системи. Виявлено катастрофічне зменшення видового різноманіття двостулкових молюсків-біоіндикаторів: повне зникнення Pseudanodonta complanata, критичне зменшення популяцій Unio crassus (на 60–100 %) та локальне зникнення всіх видів у деяких пунктах дослідження, зокрема біля сіл Сущани, Юрове та Хмелівка. Гідравлічний метод видобутку бурштину з використанням високопродуктивних мотопомп спричиняє пряме водовідбирання з інтенсивністю, що перевищує природну водність малих річок, руйнування ґрунтової структури та трансформацію водоносних горизонтів.Установлено просторову кореляцію між максимальною щільністю порушених ділянок і найбільш вираженими проявами зневоднення річкової системи. Порівняльний аналіз часових рядів супутникових знімків підтвердив зростання площ деградованих територій із мозаїчною структурою чергування знищених ділянок і територій із частково збереженою рослинністю. Дослідження обґрунтовує необхідність термінових заходів екологічної реабілітації та запобігання подальшій деградації природних комплексів Українського Полісся.