Наукові та науково-технічні розробки університету за 2011 рік

Розробка методів і засобів для зменшення втрат та підвищення надійності електричних мереж міського електротранспорту.

Назва проекту

Розробка методів і засобів для зменшення втрат та підвищення надійності електричних мереж міського електротранспорту.

Короткий опис

Удосконалено математичну модель для оцінювання залишкового ресурсу силового масляного трансформатора, що працює в режимі перевантаження, яка, на відміну від існуючих, дозволяє за відомими температурою навколишнього середовища, перевантаженням та навантаженням, яке мало місце безпосередньо перед початком перевантаження, автоматизувати відслідковування процесу старіння ізоляції силового трансформатора. Запропоновано підхід, що дозволяє отримувати ресурсні характеристики силових масляних трансформаторів, працюючих в режимі перевантаження, на основі чого удосконалено математичну модель для побудови ресурсних характеристик силового масляного трансформатора, що працює в режимі перевантаження, яка, на відміну від існуючих, враховує допустиму тривалість перевантаження за різних умов впливу на ізоляцію силового трансформатора, що дозволяє більш точно оцінити технічний стан трансформатора. Розроблена математична модель блока визначення оптимального натиску струмоприймачів тролейбуса з використанням теорії нечітких множин, який враховуючи швидкість тролейбуса, висоту контактної мережі та кут повороту струмоприймачів відносно осі забезпечує визначення оптимального натиску під час руху тролейбуса. Реалізація блока визначення оптимального натиску струмоприймачів тролейбуса можлива з використанням fuzzy контролера, використовуючи розроблену математичну модель. Розроблена математична модель блока прогнозування струму витоку розрядника з використанням теорії нечітких множин, який враховуючи параметри навколишнього середовища, забезпечує визначення струму витоку розрядника не виводячи його з експлуатації. Використовуючи розроблену математичну модель можна реалізувати блок прогнозування струму витоку. Запропоновані рекомендації по зниженню втрат в електричній мережі. Синтезовані структурні схеми пристроїв для діагностування силового масляного та сухого трансформаторів з врахуванням різних режимів роботи, в тому числі і в режимі перевантаження, придатні для технічної реалізації. Синтезовано структуру пристрою, що дозволяє здійснювати контроль вводів із внутрішньою ізоляцією конденсаторного типу силових трансформаторів під робочою напругою за струмом витоку.

Переваги

Отримані математичні моделі для оцінювання залишкового ресурсу та побудови ресурсних характеристик силового масляного трансформатора відрізняються від існуючих тим, що враховують фактор роботи трансформатора в режимі перевантаження, який є найбільш небезпечним режимом роботи трансформатора після режиму короткого замикання. Це дозволяє більш точно попередити вихід з ладу трансформатора та спланувати його технічний ремонт або своєчасне обслуговування.

Сфера застосування

Трамвайно-тролейбусні управління

Етап розвитку

На рівні технологічно-конструкторської документації

Передача запропонованої технології

Ноу-хау

Автори проекту
 Тел., Е-mail

Доктор техн. наук, проф. Грабко Володимир Віталійович

Тел. + 380 0432 505129,  E-mail: psv@vntu.edu.ua

Розробка методів та пристроїв динамічної компенсації реактивної потужності.

Назва проекту

Розробка методів та пристроїв динамічної компенсації реактивної потужності.

Короткий опис

Розроблено новий метод компенсації реактивної потужності для установок динамічної компенсації реактивної потужності в умовах несиметрії та несинусоїдності напруги живлення, що оснований на представленні електротехнічних об’єктів спектральними пасивними величинами, які забезпечують безітераційне керування пристроями динамічної компенсації реактивної потужності, впровадження яких у виробництво дозволить забезпечити зменшення втрат електроенергії, збільшення пропускної здатності мереж, підвищення якості електроенергії, надійності електрообладнання. Запропоновано спосіб вимірювання параметрів несиметрії  трифазних навантажень, в основу принципу дії якого покладено інтегрування миттєвих потужностей на ковзному інтервалі часу тривалістю пів періоду, що дає змогу істотно зменшити динамічні похибки вимірювання активної, реактивної та пульсуючих потужностей навантаження, що зумовлені несиметрією та несинусоїдністю напруг і струмів. Розроблено структурні схеми вимірювального каналу параметрів несиметрії трифазних навантажень, що реалізує вищевказаний спосіб вимірювання, які забезпечують отримання необхідної інформації для керування пристроями динамічної компенсації реактивної потужності та симетрування швидкозмінних навантажень. Розроблені швидкодіючі вимірювальні канали з отриманням інформації про активну та реактивну спектральні провідності навантаження, які забезпечують високі динамічні характеристики систем динамічної компенсації реактивної потужності. Запропоновано пристрій, що забезпечує автоматичне симетрування струмів та напруг, в основу роботи якого покладені новий метод симетрування навантажень і напруг, який полягає в одночасному симетруванні навантажень з використанням поперечного СП та симетруванні напруг з використанням симетрувального трансформатора. Запропоновано пристрій для динамічної компенсації реактивної потужності трифазного несиметричного різкозмінного навантаження, в якому за рахунок використання інтегрування на ковзному інтервалі часу та організації процесу керування статичним тиристорним компенсатором досягається більш висока швидкодія та точність компенсації реактивної потужності за умов несиметрії навантажень та несинусоїдності напруги живлення.

Переваги

Цінність роботи полягає у можливості застосування пристроїв динамічної компенсації реактивної потужності в електричних мережах енергопостачальних компаній та промислових підприємств через порівняно невелику вартість пристроїв і швидкий їх термін окупності.

Сфера застосування

Електричні мережі енергопостачальних компаній та промислових підприємств

Етап розвитку

На рівні технологічно-конструкторської документації

Передача запропонованої технології

Ноу-хау

Автори проекту
 Тел., Е-mail

Доктор техн. наук, проф. Бурбело Михайло Йосипович

Тел. + 380 0432 505129,  E-mail: psv@vntu.edu.ua

Створення інформаційної технології психофізіологічного відбору кандидатів на службу за контрактом в збройні сили України.

Назва проекту

Створення інформаційної технології психофізіологічного відбору кандидатів на службу за контрактом в збройні сили України.

Короткий опис

Запропоновано інтегральний підхід до комплектування ЗСУ у вигляді програмного комплексу та узагальненого алгоритму для автоматизації кадрового супроводження і процесу збору, аналізу та оцінювання результатів відбору, професійної підготовки і діяльності особового складу ЗС України, який забезпечує багаторівневий відбір до Збройних Сил України – відсіювання непридатних до служби; сортування за інтелектуальними здібностями і відбір на керівні посади. Створено психодіагностичну модель командира (керівника) ЗСУ, новизною якої є визначення та узгодження між собою індивідуально-психологічних якостей кандидата і професійно важливих якостей командира, оцінювання їх взаємовідповідності через динамічні процеси тестування, визначення, тощо.  Запропоновано новий критерій – управлінську компетентність, яка визначається сукупністю індивідуально-психологічних якостей кандидата і професійно-важливих – командира та оцінює ефективність його управлінської діяльності, спрямовану на реалізацію загальних функцій управління відповідно до зазначеної мети та отриманих наказів. Вперше розроблено психофізіологічну модель кандидата на службу за контрактом (військовослужбовця) на основі нечіткої логіки, що забезпечує якісний багаторівневий відбір кандидатів на службу в ЗСУ з урахуванням результатів психічної діагностики, оцінювання психологічних особистісних якостей. Вперше запропоновано інформаційну технологію психофізіологічного тестування і відбору кандидатів на службу за контрактом, яка забезпечує багаторівневий відбір до Збройних Сил України. 

Переваги

Відмінністю даної роботи є те, що в ній успішно вирішена проблема створення сукупності методів і моделей, «виробничих» процесів і програмно-технічних комплексів, об’єднаних в єдиний технологічний ланцюг, що забезпечує збір, зберігання, обробку та розповсюдження інформації і складає сутність сучасної інформаційної технології, яка забезпечує психофізіологічний відбір та адекватний розподіл кандидатів на службу за контрактом в ЗСУ по родах військ і відповідних посадах.

В практичному плані, впровадження програмних комплексів та інформаційної технології в цілому забезпечує практично повну автоматизацію кадрового супроводження і процесу збору, аналізу та оцінювання результатів відбору, професійної підготовки і діяльності особового складу Збройних Сил України.

Сфера застосування

Результати роботи рекомендувати для впровадження: у військкоматах та регіональних центрах комплектування Збройних Сил України для відбору на службу за контрактом , у вищих навчальних закладах Міністерства оборони України для відбору кандидатів на керівні посади в ЗСУ.

Етап розвитку

На рівні конструкторської документації

Передача запропонованої технології

Ноу-хау

Автори проекту
 Тел., Е-mail

Доктор техн. наук, проф. Злепко Сергій Макарович

Тел. + 380 0432 505129,  E-mail: psv@vntu.edu.ua

Методи частотно-часового аналізу вібросигналів та розробка системи автоматизованого діагностування і прогнозування розвитку дефектів гідроагрегатів.

Назва проекту

Методи частотно-часового аналізу вібросигналів та розробка системи автоматизованого діагностування і прогнозування розвитку дефектів гідроагрегатів.

Короткий опис

На основі варіаційних принципів аналітичної механіки та за допомогою теорії динамічних аналогій розроблено уточнені математичну й електричну моделі механічної частини мікромеханічних ємнісних акселерометрів компанії Analog Devices, які враховують найбільш суттєві фізичні явища, що мають місце в електромеханічному колі акселерометра під час його руху в процесі перетворення неелектричної величини в електричну.  На базі розроблених загальних математичних моделей для розповсюджених в практиці вимірювань вібрацій отримано адекватні (спрощені)  наближені математичну й електричні моделі, аналіз яких дозволяє виявити нові складові похибки в процесі перетворення неелектричної величини прискорення в електричну – ємність, що і дозволило уточнити відомі математичні співвідношення.  Встановлено оптимальні види материнських вейвлетів та значень коефіцієнтів стискання для забезпечення необхідної роздільної здатності при максимальній швидкодії системи. Розроблено метод частотної ідентифікації матриці вейвлет коефіцієнтів і отримано амлітудно-частотно-часові спектри вібросигналів для різних режимів роботи об’єкту гідроагрегату. Розроблено нестандартну неоднорідну нейромережу, до складу якої входить тришарова нейронна мережа для задачі діагностування існуючих дефектів і двошарова нейронна мережа для прогнозування розвитку дефекту. Експериментально отримано залежності складових частоти вібрації від дефектів підшипників. Встановлено залежності смуг частот від видів дефектів та значення вібрації електричних машин від електромагнітного походження, від струму навантаження гідрогенератора та від рівня води у водосховищі. 

Переваги

Відомі зарубіжні аналоги, які впроваджені на Дністровській ГЕС-1, Новодністровській ГАЕС реалізують функції моніторингу значень вібрацій, їхню архівацію, друкування результатів, автоматично здійснюють операцію контролю по заданим нижньою та верхньою межами вібрації. Кращі російські прототипи частково автоматизовано реалізують і діагностування - встановлюють причини та місце виникнення дефекту. Пропонована система на відмінну від існуючих дозволяє окрім перерахованих функцій здійснювати вимірювання вібрацій не в функції часу, а в функції кутового положення ротора, що дозволить встановити кутове положення на якому зароджується дефект, ідентифікувати вид дефекту та спрогнозувати характер його розвитку. 

Сфера застосування

Результатом виконання проекту є програмно-апаратна реалізація системи автоматизованого моніторингу, діагностування та прогнозування дефектів гідроагрегатів Дністровської ГЕС-2 в режимі квазіреального часу. Програмне забезпечення виявлення дефектів на ранній стадії виникнення та прогнозування їх розвитку планується впровадити на кожному з трьох гідроагрегатів Дністровської ГЕС-2

Етап розвитку

На рівні технологічно-конструкторської документації

Передача запропонованої технології

Ноу-хау

Автори проекту
 Тел., Е-mail

Доктор техн. наук, проф. Кухарчук Василь Васильович

Тел. + 380 0432 505129,  E-mail: psv@vntu.edu.ua

Розробка вітроенергетичних модулів з прямим перетворенням енергії вітру в електроенергію.

Назва проекту

Розробка вітроенергетичних модулів з прямим перетворенням енергії вітру в електроенергію.

Короткий опис

Удосконалено математичну модель електрогенератора на постійних феритових магнітах з котушками статора без осердя для максимально можливого зниження пускового моменту. Вперше створено вітроколесо енергетичного модуля, яке ефективно перетворює енергію вітрового потоку в енергію обертового руху та одночасно виконує функцію індуктора електричного генератора з використанням феритових магнітів та технологічних матеріалів. Розроблено конструкцію виконання обмотки статора умовного синхронного генератора вітроенергетичної установки та адаптовано до неї методику визначення усіх її параметрів. Отримала подальший розвиток система автоматичного керування навантаженням та стабілізації вихідної напруги для забезпечення обертання вітроколеса з оптимальною швидкохідністю, де потужність максимальна, в діапазоні робочих швидкостей вітру. Розроблено та запатентовано систему заряджання-розряджання акумуляторної батареї з урахуванням параметрів розробленої вітроенергетичної установки. 

Переваги

Для використання енергії вітру використовують різнобічні конструкції вітротурбін, переважно традиційні швидкохідні – пропелерні, виготовлення яких технологічно складне, особливо при зростанні потужності вітроенергетичної установки, виникають проблеми при транспортуванні, місце встановлення вимагає наявності хороших доріг для під’їзду великих вантажних кранів. При великих діаметрах вітротурбіни виникають різні вітрові умови обтікання лопатей в залежності від положення відносно землі, що в свою чергу вимагає циклічно змінювати кути їх встановлення. Крім того коефіцієнт використання енергії потоку трьохлопатевої вітротурбіни майже у два рази нижчий від сучасної гідротурбіни.

Сфера застосування

Розробка (на даному етапі виготовлено фізичну модель вітроколеса енергетичного модуля для прямого перетворення енергії вітру в електроенергію, яке ефективно перетворює енергію вітрового потоку в енергію обертового руху та одночасно виконує функцію індуктора електричного генератора) у галузі альтернативної електроенергетики, яка отримує все більшу підтримку в Україні та світі.

Етап розвитку

На рівні технологічно-конструкторської документації

Передача запропонованої технології

Ноу-хау

Автори проекту
 Тел., Е-mail

Академік АПНУ, доктор техн. наук, проф. Мокін Борис Іванович

Тел. + 380 0432 505129,  E-mail: psv@vntu.edu.ua

Оптико-електронні технології діагностування та лазерні засоби терапії патологій ока (дослідження та терапія рогівки, сітківки та мікроціркуляції кон’юнктиви ока).

Назва проекту

Оптико-електронні технології діагностування та лазерні засоби терапії патологій ока (дослідження та терапія рогівки, сітківки та мікроціркуляції кон’юнктиви ока).

Короткий опис

Розроблено математичну модель для оцінювання  стану мікроциркуляції кон’юнктиви ока за допомогою використання методів нечіткої логіки для комплексного діагностування зорового аналізатора та підвищення інформативності роботи системи. Розроблено еталони біомедичних зображень, що базуються на результатах аналізу стану мікроциркуляції кон’юнктиви ока за допомогою W-спектру просторової зв’язності, що дає можливість підвищити точність діагностування офтальмологічних захворювань.

При формуванні еталонів біомедичних зображень на основі W-спектру просторової зв’язності розроблений алгоритм для оброблення зображень мікроциркуляції кон’юнктиви ока, що відповідають нормі та певним офтальмологічним захворюванням. Сформовано еталони біомедичних зображень на основі W-спектру просторової зв’язності, які базуються на результатах аналізу стану мікроциркуляції кон’юнктиви ока, що дозволило підвищити точність  діагностування офтальмологічних захворювань. Розроблено низку медичних методик для визначення стану мікроциркуляції кон’юнктиви ока.  Розроблено алгоритм обробки зображення вторинної флуоресценції по інтенсивності світлового потоку на прикладі  аналізу запального процесу ураження рогівки ока. На базі розробленої моделі та алгоритмів створено апаратно-програмну частину блоків експертної системи оцінки стану мікроциркуляції кон’юнктиви ока. Розробленно алгоритмічне забезпечення для аналізу біомедичних зображень. Розроблено офтальмоскоп фотографічний, для реєстрації зображення сітківки ока.

Переваги

Відміним є те, що можна  проводити  динамiчне  спостереження за станом мiкроциркуляцiї в процесi дiагностики i лiкування патологiчних змiн,  проводити  вибір дози  медикаментозних  засобiв  i  оптимальних  їх  поєднань, визначати ступінь насичення кровi киснем та ряд інших важливих біомедичних показників. У такій ситуації важливішими задачами на будь-якому етапі проведення медичної допомоги є оцінювання загального стану організму пацієнта, визначення глибини патологічного процесу та проведення оперативного контролю за ефективністю лікування з метою своєчасної її корекції.

Сфера застосування

Результати роботи планується використовувати шляхом дрібносерійного випуску та впровадити у медичних закладах України Міністерства охорони здоров’я України для кафедр очних хвороб для оперативної діагностування патологій зору і створенням бази даних на кожного пацієнта, для кабінетів фізіотерапевтичних процедур.

Етап розвитку

На рівні технологічно-конструкторської документації

Передача запропонованої технології

Ноу-хау

Автори проекту
 Тел., Е-mail

Доктор техн. наук, проф. Павлов Сергій Володимирович

Тел. + 380 0432 505129,  E-mail: psv@vntu.edu.ua

Технологія виробництва конструктивно-теплоізоляційних ніздрюватих бетонів з використанням техногенних відходів.

Назва проекту

Технологія виробництва конструктивно-теплоізоляційних ніздрюватих бетонів з використанням техногенних відходів.

Короткий опис

Вперше показано, що за рахунок роздільної технології виробництва відбувається хімічна активація золи-виносу завдяки використанню фосфогіпсів природної вологості (без додаткового висушування). Експериментальними дослідженням підтверджено додатковий приріст міцності (30-50 %) цементно-зольних зразків в результаті руйнації склоподібних плівок на поверхні частинок золи-виносу, при цьому також втрачається її пластифікуючий ефект. Запропоновано теоретичні основи технології роздільного виготовлення комплексного фосфогіпсозолоцементного в'яжучого з використанням поліфункціональних природних активних мінеральних добавок. Експериментальними дослідженнями фізико-механічних властивостей зразків комплексного в'яжучого встановлено, що міцність при стиску становить 10 МПа, при згині - 2,5 МПа, середня густина зразків складає 1250 - 1600 кг/м3. Установлено, що оптимальний час формування макроструктури ніздрюватих бетонів на цементнозольному в’яжучому складає 20-30 хв. Міцність зразків на стиск становить 2,5 - 3,0 МПа, середня густина - 700-800 кг/м3, коефіцієнт теплопровідності 0,28 - 0,37 Вт / м·оС. Розроблена технологічна схема виробництва ніздрюватого бетону з використанням відходів виробництва фосфогіпсу і золи-виносу включає використання дефлокулюючих добавок для вилучення кислот із фосфогіпсів при їх промивці водою, які забезпечують більш глибоку очистку та покращення властивостей отриманого гіпсу. За рахунок збереження фізико-хімічних впливів дефлокулюючих добавок під час використання водних розчинів отриманих після відмивання фосфогіпсу, отримано стабільну ніздрювату структуру поризованого матеріалу на основі цементозольних композицій з хімічно активованою золою – виносу, яка являється більш реакційноспроможною. В результаті проведених досліджень розроблено нову ресурсозберігаючу безвідходну технологію переробки фосфогіпсів без посередньої підготовки вихідної сировини - відходів хімічної та енергетичної галузей промисловості для виробництва малоклінкерних в’яжучого з отриманням ефективних будівельних матеріалів. Запропонована технологічна схема виготовлення гіпсових і цементнозольних в’яжучих, за змістом являє собою комплексну переробку виробничих відходів. 

Переваги

Перевага розробленої технології виробництва конструкційно-теплоізоляційних бетонів з використанням відходів хімічної і енергетичної галузей промисловості полягає у зменшенні витрат традиційних мінеральних в’яжучих в складі сировинних сумішей (25 – 40% мас).

Сфера застосування

Будівельна галузь

Етап розвитку

На рівні технологічно-конструкторської документації

Передача запропонованої технології

Ноу-хау

Автори проекту
 Тел., Е-mail

Доктор техн. наук, проф. Сердюк Василь Романович

Тел. + 380 0432 505129,  E-mail: psv@vntu.edu.ua

Дослідження пластичності поверхневого шару металу та забезпечення оптимальних режимів поверхневого пластичного деформування на основі застосування механотронних приводів.

Назва проекту

Дослідження пластичності поверхневого шару металу та забезпечення оптимальних режимів поверхневого пластичного деформування на основі застосування механотронних приводів.

Короткий опис

Вдосконалено метод ліній ковзання для розв’язку осесиметричної задачі теорії пластичності. Запропоновано критерій деформуємості в якому, на відміну від відомих, залежність пластичності металу від схеми напруженого стану задається не діаграмою пластичності, а поверхнею граничних деформацій. Запропонований критерій дозволяє оцінювати вплив неоднорідності розподілу пластичних деформацій в осередку деформації на пластичність металу при формозміненні в умовах об’ємного напруженого стану. Вперше запропоновано методику оцінки впливу неоднорідності розподілу пластичних деформацій на пластичність металу з урахуванням комплексного впливу схеми напруженого стану і градієнта деформацій. Установлено вплив фізико-механічних характеристик матеріалу деталі, його чутливості до схеми напруженого стану та геометричних характеристик поверхонь деталі і інструменту на величину використаного ресурсу пластичності і ступінь зміцнення. Отримані залежності можна використати для призначення параметрів процесу зміцнення циліндричних та плоских поверхонь деталей. Розроблено 2 схеми механотронних приводів на основі пневматичних та гідравлічних агрегатів. Розроблено математичну модель для розрахунку приводів та методику розв’язання рівнянь математичної моделі. Розроблено конструкцію пропорційного клапана тиску. Розроблена система керування механотронними приводами на основі вільнопрограмованого контролера. Розроблено алгоритми керування механотронними приводами, розроблено спеціальну програму керування механотронним приводом на базі пневматичних агрегатів, розроблено спеціальну програму керування механотронним приводом на базі гідравлічних агрегатів. На відміну від відомих технологій ППД в даній роботі для забезпечення необхідного рівня навантаження та законів його зміни в процесі поверхневого пластичного деформування використано механотронний привод, що дає можливість забезпечити задані режими поверхневої пластичної деформації.

 

Переваги

Основна відміна даної роботи від відомих полягає в тому, що для оцінки якості поверхневого шару металу крім ступеня зміцнення, який залежить від величини накопиченої пластичної деформації, використовується величина  використаного ресурсу пластичності, який залежить від історії навантаження. Відомо, що для забезпечення якості металу поверхневого шару необхідно, щоб величина використаного ресурсу пластичності не перевищувала (40-50)%, в залежності від умов експлуатації деталі

Сфера застосування

Машинобудування,  обробка металів тиском

Етап розвитку

На рівні технологічно-конструкторської документації

Передача запропонованої технології

Ноу-хау

Автори проекту
 Тел., Е-mail

Доктор техн. наук, проф. Сивак Іван Онуфрійович

Тел. + 380 0432 505129,  E-mail: psv@vntu.edu.ua