Наука та виробництво

КОМПЛЕКСНА ОЦІНКА ЕФЕКТИВНОСТІ СОНЯЧНИХ ТЕПЛОВИХ ТА ФОТОЕЛЕКТРИЧНО-ТЕПЛОВИХ СИСТЕМ

Неллі Єлістратова — 2026-04-30

Сучасні стратегії декарбонізації енергетичного сектору вимагають інтенсивного впровадження відновлюваних джерел енергії, серед яких сонячні технології посідають провідне місце. Для забезпечення потреб гарячого водопостачання (ГВП) традиційно використовуються сонячні теплові системи, що базуються на перетворенні сонячного випромінювання безпосередньо в теплову енергію. Водночас розвиток фотоелектричних технологій зумовив появу гібридних фотоелектрично-теплових (PVT) систем, здатних генерувати як електричну, так і теплову енергію одночасно. Це створює нові можливості для підвищення енергетичної щільності систем енергопостачання, проте вимагає ретельного аналізу їхньої порівняльної доцільності в реальних експлуатаційних умовах. Необхідність вибору між традиційними геліосистемами та гібридними PVT-установками часто ускладняються різними критеріями оцінки: від безпосередньої теплопродуктивності до загальної екологічної ефективності протягом життєвого циклу. В роботі проведено комплексну оцінку енергетичної та екологічної ефективності обох типів систем у мережах ГВП. Метою дослідження є виявлення переваг та обмежень застосування кожної технології, що дозволить сформувати науково обґрунтовані рекомендації щодо їхнього оптимального вибору для підвищення енергоефективності та зменшення антропогенного впливу на довкілля.

У роботі запропоновано авторську методику розрахунку коефіцієнта підвищення терміну ефективної експлуатації сонячної енергії в гібридних установках. Ключовим елементом методики є впровадження показника «коефіцієнт продовження періоду роботи геліотеплопостачання», який дозволяє кількісно оцінити часове розширення експлуатаційного вікна системи протягом світлового дня та річного циклу. Запропонований підхід базується на порівнянні тривалості активної генерації енергії гібридною PVT-системою та традиційним тепловим колектором за однакових умов інсоляції. Основною перевагою даної методики є можливість обґрунтувати енергетичну доцільність PVT-рішень навіть у періоди низької сонячної активності, коли електрична складова дозволяє компенсувати теплову інерційність системи та забезпечити її раніший старт. Важливою особливістю дослідження є те, що підвищення показників використання енергії досягається при повному збереженні існуючих конструктивних параметрів та технологічних вимог до мережі гарячого водопостачання промислової будівлі. Це робить методику практично цінною для модернізації енергетичних систем підприємства, оскільки вона не потребує радикальної зміни гідравлічної структури ГВП, але суттєво покращує річний енергетичний баланс об'єкта.

ПІДВИЩЕННЯ ДОВГОВІЧНОСТІ РЕМІННИХ ПЕРЕДАЧ РОТОРНИХ ПИЛ ГАРЯЧОЇ РІЗКИ

Анатолій Іщенко — 2026-04-30

Для сучасного прокатного виробництва актуальним є питання міцності та надійності конструкцій роторних пил, які призначені для різання металопрокату.

Залишалися невирішеними питання надійності вузлів роторних та вдосконалення режимів різання, зокрема швидкості обертання пильного диска. Але за останні пів століття суттєвих змін у питанні вдосконалення конструкцій пил та режимів різання не відбулося.

При аналізі використовуваних конструкцій пилок визначено конструктивні та технологічні недоліки в роботі пил гарячого різання прокату, тому є доцільною подальша робота з удосконалення як обладнання для різання прокату так і технології розкрою прокату.

Враховуючи те, що тривалість різання це короткочасний процес (триває 0,1 сек.), то при визначенні реакцій в опорах дискового валу, що виникають під дією сил різання, можливо розглядати процес різання як ударне явище.

В процесі експлуатації у конструкціях роторних пил гарячого різання через специфічні умови різання були виявлені слабкі ланки, що вимагають подальшого вдосконалення.

Оскільки під час різання відбувається зниження оборотів дискового валу, так звана просадка за швидкістю, яка є одним з негативних факторів, який знижує надійність роторної пили. Просадка за швидкістю не тільки зменшує продуктивність роторних пил, але й викликає інтенсивне проковзування ременів в ремінній передачі механізму обертання диска. Це в свою чергу призводить к зносу як шківів так і потребує регулярної заміни зношених ременів.

Для вирішення проблем зі швидким зношуванням деталей привода роторної пили, які викликані зниженням оборотів дискового валу (просадкою за швидкістю) під час різання, що дає різницю між кутовими швидкостями дискового валу і валу двигуна, у ПДТУ був розроблений режим роботи приводу пили, який дозволить позбавитись виникаючої різниці швидкостей валів під час різання за рахунок вимикання двигуна на час коли виконується безпосередньо розкрий прокату, що є можливим за рахунок накопиченої на холостому ході кінетичної енергії маховиками привода диска пили.

Запропонований спосіб різання гарячого прокату дисковою пилою, при якому підвищиться ефективність процесу розкрою прокату за рахунок збільшення міжремонтного періоду пристрою завдяки усуненню сильного проковзування ременів приводу роторної пили.

ПОРІВНЯЛЬНИЙ АНАЛІЗ НАПРУЖЕНО-ДЕФОРМОВАНОГО СТАНУ ЗУБІВ ЗУБЧАСТОЇ ПЕРЕДАЧІ МЕТОДАМИ, АНАЛІТИЧНИМ І КІНЦЕВИХ ЕЛЕМЕНТІВ

Олександр Лещенко — 2026-04-30

Системи комп'ютерного моделювання (CAE-системи) застосовуються для аналізу вузлів та виробів вже на етапі проектування. Також системи допомагають при синтезі їх параметрів враховувати як конструктивні, так й технологічні аспекти, що впливають їх експлуатаційні характеристики.

У цій роботі розрахована контактна міцність - найважливіший параметр зубчастої передачі, аналітичним способом (пакет MathCAD) та методом кінцевих елементів (Solidworks Simulation). Алгоритми динамічного розрахунку зубчастих передач наведено в літературі та численних публікаціях, проте більшість з них засновані на аналітичних залежностях, спрощеннях та припущеннях, що враховуються узагальненими емпіричними коефіцієнтами. Тому остаточний висновок якості зубчастої передачі можна зробити після динамічних випробувань на стендах - автоматизованих комплексах призначених для імітації умов реальної роботи. У сучасному машинобудуванні, з метою зменшення витрат на підготовку виробництва та якнайшвидшого виходу продукції на ринок, практикується комп'ютерне моделювання САЕ системами зубчастих передач. Однак у цьому питанні існує проблема - комп'ютерна модель, що оперує ідеальною геометрією дає контакт евольвентних профілів по відрізку прямої, котра не має площі і товщини, що унеможливлює додати до неї сил тиску або сформувати контакт з урахуванням сил тертя. Таким чином, щоб силовий контакт був коректним CAE-система повинна "бачити" лінію не як тонкий об'єкт, а як елемент з товщиною. В даному випадку моделювання силової взаємодії реалізовано через «контакт» поверхонь зубів із зазором та тертям. Проведений аналіз результатів значень контактних напруг, отриманих двома способами, показали їх тотожність з мінімальною розбіжністю. Також розкрито причини максимального значення контактної напруги в зоні ніжки зуба. Наведені у роботі алгоритми обчислення контактних напруг можуть застосовуватися на етапі прогнозування характеристик міцності конструкції, за умови зниження витрат на випробування з одночасним підвищенням інформативності та достовірності одержуваних результатів.

СКЛАДОВІ ДО СТВОРЕННЯ ТЕХНОЛОГІЇ ВИРОБНИЦТВА ХОЛОДНОГНУТИХ ШВЕЛЕРІВ З СТАЛЕЙ ПІДВИЩЕННОЇ МІЦНОСТІ, ЩО ЗВАРЮЮТЬСЯ

Олег Заболотній — 2026-04-30

Є два типи технології з виробництва швелерів: технологія гарячої сортової прокатки з квадратної чи прямокутної заготовки; технологія холодного згинання смуги або листа.

При гарячій сортовій прокатці в основному застосовують низьковуглецеві сталі які можливо зварювати. Такі сталі не мають великої міцності.

Зниження металоємкості конструкцій з швелерів є важливою задачею. Питання з підвищенням показників міцності метала швелерів мають високу актуальність при сучасних вимогах до металоконструкцій.

Швелери сталеві гнуті згинають в місцях між полкою та стінкою. Такий профіль має меншу жорсткість по зрівнянню з гарячекатаними швелерами.

В роботі запропоновано складові розвинутої технології виготовлення холодногнутих профілів. Перша складова це застосування сталей листового прокату з низьковуглецевих термомеханічно оброблених сталей (з контрольованої прокатки), де виконується інтенсивна термічна і механічна обробка, яка дозволяє збільшити показники міцності сталі. При цьому залишається можливість якісної зварки таких сталей.

Наприклад, гнуті швелери виготовляють з низьковуглецевих сталей (сталь 20, Ст3сп,) з границями міцності 370-410 Н/мм² регламентовані за ДСТУ 2834-94, а можливо використовувати лист за API Spec 5L сталь Х60 L415, границя міцності якої досягає 760 Н/мм².

Друга складова – для підвищеного жорсткості гнутого профілю запропоновано метал нагрівати безпосередньо в зонах деформації кутів та осаджувати полку, заповнюючи кут в 90 градусів між полкою та стінкою. Використання такого способу дозволяє наблизити і жорсткість холодногнутого швелера до жорсткості гарячекатаного.

Запропонована технологія дозволяє виробляти гнутий швелер з зварних сталей, що мають підвищену міцність. Це дозволить зменшити металоємність конструкцій з швелерів.

ДОСЛІДЖЕННЯ ДЕЗАКТИВАЦІЇ ТА РЕГЕНЕРАЦІЇ ІНТЕРМЕТАЛІДНИХ КАТАЛІЗАТОРІВ У СИСТЕМАХ ОЧИЩЕННЯ ГАЗОВИХ ВИКИДІВ

Каріна Бєлоконь — 2026-04-30

У роботі розглянуто основні питання дезактивації та регенерації інтерметалідних каталізаторів у системах очищення відхідних газових викидів промислових підприємств та автотранспорту. Дано класифікацію явищ, що викликають зміни властивостей каталізаторів. Показано, що явища які викликають зміни властивостей каталізаторів, поділяються на два великі класи. До першого класу віднесено явища зміни хімічного складу активної поверхні каталізаторів, що призводять до зміни питомої активності або селективності каталізатора. До другого класу віднесено явища зміни структури каталізаторів, що спричиняють зміни спостережуваної активності через зміну величини робочої поверхні або її доступності. Ця класифікація систематизує та групує всі явища за спільною їхньою природою, розкриває загальні закономірності у межах кожного класу явищ. Запропоновано для використання в системах очищення газових викидів скелетні каталізатори на основі інтерметалідів FeAl₃ та NiAl₃ зі структурою Ренея, вивчено основні причини їх дезактивації у системах очищення газових викикдів. До них відносяться: рекристалізація, спікання контактної маси та завуглецювання. Встановлено, що оптимальним режимом термічної регенерації для повного видалення вуглецевих сполук є випалювання при 600°C протягом 60 хв, або при зниженій до 580 °C температурі за умови подрібнення катализатора до розміру часток 500 мкм. Експериментально доведено, що ефективність очищення гранул від вуглецю безпосередньо залежить від ступеня їх подрібнення, оскільки у фракціях <0,5 мм процес завершується значно швидше, ніж у цілих гранулах. Розроблено комплексну методику регенерації залізо-алюмінієвого катализатора, яка включає розчинення відпрацьованої маси в азотній кислоті, осадження гідроксидів аміачною водою та подальше таблетування під тиском 7000 кг/см², що забезпечує високу міцність і активність контакту. Впровадження запропонованих методів регенерації дозволить підприємствам мінімізувати накопичення відходів, забезпечити автономність за сировиною та значно посилити захист навколишнього середовища.

ПІДТРИМАННЯ СТАБІЛЬНОСТІ РОБОТИ ПІДПРИЄМСТВ КРИТИЧНОЇ ІНФРАСТРУКТУРИ ПІД ЧАС ВОЄННОГО СТАНУ

Олександр Нестеров — 2026-04-30

У роботі розглянуто актуальну проблему забезпечення стійкості функціонування об’єктів критичної інфраструктури України в умовах збройної агресії. На тлі повномасштабного вторгнення російської федерації особливої ваги набуває захист промислових підприємств, зокрема термічних цехів машинобудівної галузі, які відіграють ключову роль у підтриманні обороноздатності держави. Проаналізовано нормативно-правові засади у сфері захисту критичної інфраструктури та визначено основні завдання державної політики щодо попередження кризових ситуацій, мінімізації ризиків і ліквідації наслідків надзвичайних подій. Досліджено особливості технологічних процесів термічної та хіміко-термічної обробки, а також склад і функціонування відповідного обладнання. Встановлено, що вразливість таких об’єктів зумовлена використанням вибухонебезпечних газових середовищ, складних автоматизованих систем управління та високих температурних режимів. Розглянуто вплив сучасних засобів ураження, зокрема ракетного озброєння, на промислові об’єкти, а також проаналізовано фактори ураження– ударну хвилю, уламкову дію та вторинні наслідки, такі як пожежі та хімічне забруднення. Виконано розрахунки параметрів ударної хвилі при застосуванні ракети типу «Кинжал», а також визначено масштаби можливого хімічного забруднення при витоку аміаку. Отримані результати свідчать про високий рівень ризику для персоналу та значні руйнування будівель і технологічного обладнання. Обґрунтовано, що вторинні фактори ураження можуть призводити до масштабних аварій і людських втрат. Запропоновано комплекс організаційних та інженерно-технічних заходів, спрямованих на забезпечення безперервної роботи підприємств, зокрема використання підземних виробничих приміщень, підвищення надійності систем енергопостачання, водопостачання та вентиляції, а також впровадження резервних джерел ресурсів. Реалізація запропонованих рішень дозволить підвищити рівень захищеності об’єктів критичної інфраструктури та зменшити негативні наслідки в умовах воєнних загроз.

АНАЛІЗ СУЧАСНИХ МЕТОДІВ ТА БІОТЕХНІЧНИХ СИСТЕМ ДЛЯ ДІАГНОСТИКИ ОНКОПАТОЛОГІЙ ЗА ЦИТОЛОГІЧНИМИ ЗОБРАЖЕННЯМИ

Владислав Лещенко — 2026-04-30

У статті проведено комплексний аналіз сучасних методів та біотехнічних систем для автоматизованої діагностики онкопатологій за цитологічними зображеннями. Актуальність дослідження зумовлена зростанням онкологічної захворюваності у світі – за оцінками GLOBOCAN 2022, щорічно реєструється близько 20 мільйонів нових випадків раку, а в Україні понад 38% випадків діагностується на пізніх стадіях, що підкреслює гостру потребу в ефективних засобах раннього скринінгу. Метою роботи є систематичний аналіз поточного стану методів комп'ютерного аналізу цитологічних зображень, виявлення ключових невирішених проблем та обґрунтування напрямків подальших досліджень у галузі біомедичної інженерії. Розглянуто медико-технічні аспекти формування цитологічних зображень, включаючи типи мікроскопії, методики підготовки препаратів та характерні артефакти. Проаналізовано комерційні CAD-системи для цервікальної цитології, зокрема ThinPrep Imaging System, BD FocalPoint GS та Genius Digital Diagnostics System, а також основні відкриті датасети (SIPaKMeD, Herlev, ISBI 2014/2015, CRIC, Cx22). Виконано порівняльний аналіз класичних методів сегментації клітин (порогова обробка Оцу, метод вододілу, активні контури) та архітектур глибокого навчання (U-Net, Mask R-CNN, Cellpose, StarDist, HoVer-Net), який показав суттєву перевагу нейромережевих підходів за точністю та стійкістю. Досліджено методи класифікації від класичних алгоритмів машинного навчання (SVM, Random Forest) до сучасних глибоких нейронних мереж (ResNet, EfficientNet, Vision Transformers). Виявлено три ключові невирішені проблеми: недостатня точність інстансної сегментації перекриваючих клітин у реальних препаратах, значний доменний зсув між лабораторіями, що призводить до суттєвого зниження продуктивності навчених моделей, а також обмеженість та незбалансованість наявних відкритих датасетів. Обґрунтовано напрямок подальших досліджень, спрямований на розробку біотехнічної системи, яка поєднувала б модифікований метод інстансної сегментації з автоматичною класифікацією за морфологічними ознаками та забезпечувала стійкість до доменного зсуву для потреб ранньої діагностики онкопатологій.

СТРУКТУРНО-АЛГОРИТМІЧНИЙ МЕТОД АНАЛІЗУ ЕКГ-СИГНАЛІВ ДЛЯ РАННЬОГО ВИЯВЛЕННЯ АРИТМІЇ НА ОСНОВІ МАШИННОГО НАВЧАННЯ

Владислав Матеуш — 2026-04-30

У роботі розроблено структурно-алгоритмічний метод аналізу електрокардіографічних сигналів для ранньої діагностики аритмій на основі методів машинного навчання. Запропонований підхід орієнтований на підвищення надійності автоматизованого аналізу ЕКГ у біотехнічних системах медичного призначення та враховує особливості реєстрації реальних сигналів, зокрема наявність шумів, артефактів та міжіндивідуальної мінливості параметрів серцевої діяльності. В рамках дослідження розроблено багаторівневий комплекс попередньої обробки сигналів, який включає адаптивну фільтрацію компенсації, дрейф ізоліній, придушення мережевого шуму та зменшення впливу високочастотного шуму. Це дозволило забезпечити належну якість вхідних даних для подальшого аналізу та підвищити стабільність алгоритмів. Було застосовано алгоритм розпізнавання комплексу QRS, а також процедури вибору інформативних часових, частотних та морфологічних ознак, які найповніше характеризують стан серцевого ритму та можуть бути використані для виявлення патологічних змін. На основі отриманих результатів побудовано структурну модель системи біотехнічного аналізу ЕКГ, яка відображає послідовність основних етапів обробки сигналу: від реєстрації та попередньої фільтрації до класифікації та формування діагностичного висновку. Було проведено порівняльний аналіз ефективності класифікації аритмій за допомогою алгоритмів Random Forest, Support Vector Machine та багатошарової нейронної мережі. За результатами моделювання було виявлено, що найкращу продуктивність продемонструвала багатошарова нейронна мережа, для якої точність класифікації досягла 96,8%. Запропонований метод забезпечує підвищену стійкість системи до шуму, артефактів та індивідуальних варіацій сигналу, що свідчить про його практичну придатність для використання в системах раннього виявлення аритмій та підтримки прийняття діагностичних рішень.

ПОРІВНЯЛЬНИЙ АНАЛІЗ МАГНІТНИХ ТА ВАКУУМНИХ ЗАХВАТНИХ ПРИСТРОЇВ У ТЕХНОЛОГІЇ ВИГОТОВЛЕННЯ КОРОБЧАСТИХ БАЛОК КРАНІВ

Валерій Лаврик — 2026-04-30

У статті розглянуто актуальні питання транспортування листового прокату під час
виготовлення металоконструкцій мостових кранів коробчастого типу, зокрема на етапах
заготівельних і складально-зварювальних операцій. Показано, що ефективність і якість
формування елементів металоконструкцій значною мірою залежать від обраного способу
захоплення та переміщення листового матеріалу. Проведено аналіз існуючих методів
транспортування листів, зосереджуючи увагу на особливостях застосування
електромагнітних захоплювачів у виробничих умовах. Встановлено експлуатаційні
обмеження використання магнітних захватних пристроїв при роботі з листовим прокатом
товщиною 10-14 мм, що зумовлено зниженням жорсткості листів та нерівномірністю
розподілу магнітного поля.
Визначено основні дефекти, які виникають під час транспортування листів магнітним
способом, а саме: залишкова намагніченість матеріалу, що негативно впливає на
стабільність процесу зварювання та якість зварних з’єднань; «ефект провисання» листів,
який призводить до появи пластичних деформацій і відхилень від геометричних розмірів; а
також злипання окремих листів між собою, що ускладнює подальші технологічні операції та
знижує продуктивність виробництва. Показано, що зазначені недоліки можуть спричиняти
додаткові витрати на виправлення дефектів і погіршувати якість поверхні та геометрії
заготівель.
Обґрунтовано доцільність впровадження вакуумних захватних пристроїв як
альтернативного способу транспортування тонколистового прокату. Запропоновано
використання вакуумних захоплювачів з деталями овальної форми, які забезпечують
рівномірний розподіл навантаження по поверхні листа, зменшують локальні напруження та
виключають намагнічування матеріалу. Застосування таких захоплювачів сприяє
підвищенню якості заготівельних операцій, збереженню геометричної точності деталей та
підвищенню надійності зварних з’єднань у металоконструкціях мостових кранів.

АНАЛІЗ ЕКСПЛУАТАЦІЙНИХ НАВАНТАЖЕНЬ ТА ОЦІНКА ЇХ ВПЛИВУ НА ЗВАРНІ З’ЄДНАННЯ РЕФРИЖЕРАТОРНОГО НАПІВПРИЧЕПА

Артем Сарахман — 2026-04-30

У даній роботі розглянуто вплив експлуатаційних навантажень на конструкцію рефрижераторного напівпричепа в умовах реальної роботи на міжнародних маршрутах. Об’єктом дослідження є рефрижераторний напівпричіп Krone Cool Liner. Було проаналізовано конструктивні особливості силової рами, ізотермічного кузова та найбільш навантажених зварних вузлів. Показано, що в процесі експлуатації на конструкцію одночасно діють динамічні, вібраційні та температурні навантаження, які формують змінний напружений стан у зонах зварних з’єднань. Також показано те, що вони можуть спричиняти накопичення втомних пошкоджень.

Для оцінювання рівня експлуатаційної навантаженості причепа використано дані телеметрії, отримані впродовж одного місяця роботи транспортного засобу під час виконання міжнародних перевезень температурних вантажів, зокрема відомості про пробіг, швидкість руху, цикли старт-стоп, повну масу автопоїзда, характер дорожнього покриття та температурний режим. На основі цих даних було запропоновано новий підхід до непрямого оцінювання навантаженості конструкції без застосування спеціалізованої тензометричної апаратури. Для інтегрального урахування впливу динамічних подій, фонової вібрації та температурних циклів використано запропонований показник D_exp, який є відносним безрозмірним індексом накопиченої експлуатаційної навантаженості всієї конструкції.

Розрахунки показали, що найбільший внесок у загальний рівень експлуатаційного впливу формують саме циклічні вібраційні навантаження, тоді як динамічні події гальмування і прискорення та температурні цикли мають меншу, але також суттєву роль у формуванні сумарної деградаційної дії. Отримані результати було порівняно з характерними зонами пошкоджень зварних з’єднань, що спостерігаються в процесі експлуатації напівпричепів. Цей підхід дозволив підтвердити зв’язок між розрахунковими показниками навантаженості та фактичними проявами втомних дефектів. Додатково було проаналізовано конструктивну схему напівпричепа з виділенням найбільш навантажених елементів та потенційно критичних зон, у яких формується підвищена концентрація напружень. Отримані результати підтверджують доцільність використання стандартних телеметричних параметрів для порівняльного аналізу режимів експлуатації, а також оцінювання навантаженості конструкції рефрижераторних напівпричепів у реальних умовах перевезень.

МЕТАСТАБІЛЬНИЙ АУСТЕНІТ У НАПЛАВЛЕНИХ МЕТАЛАХ: ПРИРОДА, МЕХАНІЗМИ ЗМІЦНЕННЯ ТА ЗАСТОСУВАННЯ

Михайло Оліфіренко — 2026-04-30

Викладено сучасні уявлення про природу метастабільного аустеніту в наплавлених металах та механізм його деформаційного мартенситного перетворення — TRIP-ефекту (Transformation-Induced Plasticity). Детально пояснено фізичний зміст понять метастабільності: температури початку мартенситного перетворення Ms, температури деформаційного перетворення Md30 та енергії дефектів пакування (SFE), що визначає легкість зародження мартенситних кристалів під дією напружень. Показано, чому структура метастабільного аустеніту є більш енергоємною порівняно з мартенситними або перлітними структурами тієї ж твердості, та як це безпосередньо пов’язано з підвищеною зносостійкістю відновлених деталей завдяки одночасному зміцненню поверхні, релаксації мікронапружень і поглинанню енергії зовнішнього впливу в зоні контакту. Систематизовано вплив основних легуючих елементів — хрому, марганцю, вуглецю, нікелю та азоту — на стабільність аустеніту, положення мартенситних точок Ms та Md30, а також на інтенсивність деформаційного мартенситного перетворення при навантаженні. Окремо розглянуто роль азоту як особливо ефективного легуючого елементу, що одночасно стабілізує аустеніт, знижує SFE та при відпуску утворює дисперсні карбонітриди Ti, V, Al розміром 50–200 нм, забезпечуючи дисперсійне зміцнення матриці і подрібнення зерна аустеніту. Показано, що введення 0,075–0,15% азоту дозволяє знизити вміст дефіцитного нікелю в три рази при збереженні або підвищенні рівня зносостійкості наплавленого металу. Описано номенклатуру та порівняльні характеристики промислових наплавочних матеріалів із метастабільним аустенітом на Fe–Cr–Mn основі. Показано, як режими термічної обробки — відпуск при 400°С для ударно-абразивного зношування та при 650°С для абразивного зношування і сухого тертя — впливають на фазовий склад і визначають оптимальний баланс між кількістю метастабільного аустеніту та його здатністю перетворюватися на мартенсит деформації в процесі експлуатації. Визначено актуальні відкриті наукові питання напрямку та перспективи подальших досліджень. Стаття забезпечує читача необхідним понятійним апаратом і розумінням ключових закономірностей для самостійної наукової роботи у даній галузі.

РЕГУЛЮВАННЯ ЕНЕРГІЇ ЩО ВВОДИТЬСЯ У ЗВАРЮВАЛЬНУ ВАННУ ПРИ ОДНОСТОРОННЬОМУ ЗВАРЮВАННІ

Сергій Щетинін — 2026-04-30

Енергія, яка вводиться дугою у зварювальну ванну, визначає тепловкладення,
електричний опір, розтікання струму, магнітне поле і тиск, формування швів та ударну
в'язкість зварних з'єднань. Дуга збуджується при закороченнні чи в місці меншої відстані між
електродами. Дуга прагне горіти при низькій напрузі, тому переміщається торцем
електрода. Струм тече шляхом найменшого опору. При закороченні електрода на виріб дуга
збуджується в результаті емісії електронів з поверхні катода, який забезпечує регенерацію
зарядів.
При електродуговому зварюванні створюється магнітне поле дуги і струму, що тече
виробом. Магнітне поле дуги створює пінч-ефект, що зменшує діаметр дуги до 10-6 м,
підвищує щільність струму до 1011 А/м2 і стабільність горіння дуги. Магнітне поле струму,
що тече виробом, створює поперечне магнітне поле, під дією електромагнітної сили якого
дуга відхиляється у бік меншого поля, протилежну струмопідводу, до обриву. Стабільність
процесу та формування швів порушується. Підвищення швидкості зварювання обмежене
утворенням підрізів, які є концентраторами напруг і знижують ударну в'язкість зварних
з'єднань.
Розроблено електромагнітну теорію утворення підрізів, згідно з якою, при підвищенні
швидкості зварювання підрізи утворюються під дією магнітного поля дуги, внаслідок
посилення охолодження та зменшення діаметра дуги, підвищення індукції, магнітного тиску
та посилення пінч-ефекту. Дуга концентрується, зменшується тепловкладення, знижується
електричний опір та збільшується струм, через бокові кромки ванни. В результаті, зростає
спрямований вниз магнітний тиск, під дією якого рідкий метал стікає з кромок ванни, що
призводить до утворення підрізів. На основі електромагнітної теорії утворення підрізів, для
поліпшення формування швів при односторонньому високошвидкісному зварюванні, за
рахунок регулювання енергії та магнітного поля, розроботлено спосіб одностороннього
зварювання складовим електродом, з дротом всередині U–подібної стрічки, прямолінійні
ділянки якої розташовуються попереду дроту, в напрямку зварювання. На прямолінійних
ділянках стрічки дуга переміщається
торцем електрода попереду дроту, вздовж
зварювальної ванни, збільшує тепловкладння в бокові кромки ванни, що підвищує електричний
опір, зменьшує струм, спрямований вниз магнітний тиск у бокових кромок і попереджує
утворення підрізів. Розроблено математичну модель джерела тепла, для чого складовий
електрод представлений як складне джерело теплоти. Дуга, що горить в області дротяного
електрода та забезпечує повне проплавлення при односторонньому зварюванні, є лінійним
джерелом теплоти. Дуга, що горить на прямолінійних ділянках стрічки і проплавляє
приблизно 30% товщини основного металу, відповідно до значень безрозмірних критеріїв, є
поверхневим джерелом кінцевої ширини. Складовий електрод можна уявити, як сукупність
трьох джерел тепла: одного лінійного на осі та двох поверхневих кінцевої ширини у бокових
кромок ванни.
Розроблено спосіб одностороннього високошвидкісного зварювання, який, за рахунок
регулювання енергії і магнітного поля складовим електродом, запобігає утворенню підрізів.
На дроті і прилеглих ділянках зігнутої стрічки утворюється дуга, що обертається. Площа, якою переміщається дуга, збільшується, тиск дуги зменшується, що забезпечує якісне
формування швів, одностороннє зварювання на флюсовій подушці, незалежно від зазора в
стику, збільшення швидкості зварювання та кристалізації, подрібнення мікроструктури,
скорочення міжатомної відстані, підвищення міжатомних зв'язків та ударної в'язкості
зварних з'єднань у 2 – 2,5 рази.

ПІДВИЩЕННЯ НАДІЙНОСТІ ДЕТАЛЕЙ ТЕПЛОВОЗНИХ ДИЗЕЛІВ ШЛЯХОМ УДОСКОНАЛЕННЯ ТЕХНОЛОГІЙ ВІДНОВЛЕННЯ В УМОВАХ ВІДБУДОВИ УКРАЇНИ

Ярослав Спєсівцев — 2026-04-30

Одним із основних напрямів розвитку сучасного тепловозобудування є підвищення рівня
форсування тепловозних дизелів, що дає змогу зменшити їх масу та габарити, а також
підвищити економічність за рахунок зростання механічного коефіцієнта корисної дії. У
зв’язку з цим дедалі більш актуальним стає питання надійності, оскільки підвищення рівня
форсування дизеля об’єктивно призводить до її зниження.
На вітчизняних тепловозах у даний час встановлюються дизелі типу Д49, форсовані за
ефективним тиском до рівня близько 2,0 МПа. У високофорсованих дизелях цього типу
спостерігається значна теплова напруженість деталей циліндро-поршневої групи,
надійність якої значною мірою визначає загальну надійність дизеля.
Зокрема, одними з найменш довговічних і водночас дороговартісних вузлів залишаються
кришки циліндрів, основною несправністю яких є тріщини вогневого днища. Їх виникнення
зумовлене дією високих температурних градієнтів, циклічних термомеханічних
навантажень, концентрацією напружень у зонах клапанів і форсунки, а також процесами
термічної втоми та релаксації напружень. У сучасних умовах відновлення України питання підвищення надійності та ресурсу
таких вузлів набуває особливої актуальності. Це пов’язано з необхідністю забезпечення
безперебійної роботи транспортної інфраструктури, зокрема залізничного транспорту,
який відіграє ключову роль у перевезенні вантажів, матеріалів і техніки. Водночас
виготовлення нових кришок циліндрів є складним і дороговартісним процесом, що потребує
значних матеріальних і енергетичних ресурсів.
У зв’язку з цим значного практичного значення набуває розробка та впровадження
ефективних технологій відновлення деталей, які дозволяють істотно знизити витрати,
скоротити терміни ремонту та підвищити експлуатаційний ресурс вузлів.
Доцільним є застосування сучасних методів моделювання напружено-деформованого
стану, оптимізація теплових режимів роботи, а також впровадження ефективних
технологій відновлення, зокрема наплавлення, електродугового напилення термостійкими
матеріалами для ремонту зазначеної конструкції.
Таким чином, підвищення довговічності кришок циліндрів є не лише технічним, а й
важливим економічним і стратегічним завданням у контексті відновлення промислового
потенціалу України.

ФРЕТТІНГ-КОРОЗІЯ ОПОРНОГО ВАЛКА І ВТУЛКИ-ЦАПФИ

Віра Щетиніна — 2026-04-30

Природа міжатомних зв’язків електромагнітна. Електрони, що обертаються навколо
ядра, створюють мікротоки, напрямок яких в сусідніх атомів однаковий. Мікроструми
створюють магнітні поля протилежних напрямків, які взаємно знищуються, поле стає
рівним нулю, атоми рухаються в сторону меншого магнітного поля і виникають міжатомні
зв’язки, які при зменшенні міжатомної відстані зростають. При протіканні по пластинах
постійного струму однакового напрямку, пластини притягуються, що підтверджує
електромагнітну природу міжатомних зв’язків.. При протіканні по пластинах струмів
протилежних напрямків, пластини відштовхуються, що попереджує фреттінг-корозію.
Фреттінг-корозія – процес зварювання контактуючих металевих поверхонь, під дією
високих питомих тисків і зсувів, що забезпечує зближення атомів, видалення оксидів,
орієнтацію мікрострумів однакового напрямку сусідніх атомів, створення магнітних полів
протилежних напрямків, взаємне знищення індукції між атомами, виникнення магнітного
тиску тяжіння, скорочення міжатомних відстаней та підвищення міжатомних зв'язків. Для
попередження фреттінг-корозії, розроблено спосіб електромагнітної обробки опорного
валка і втулки-цапфи, при якому контактуючі поверхні намагнічують, з протилежним
напрямком силових ліній магнітного поля, що створює магнітний тиск відштовхування і
попереджує фреттінг-корозію. Зі зменшенням відстані між атомами контактуючих
поверхонь, під дією високих питомих тисків, під час прокатки металу, індукція зростає та в
квадратичній залежності зростає магнітний тиск. При електромагнітній обробці вся поверхня розбивається на ділянки, рівні площі
магнітопроводу, що концентрує та підвищує магнітну енергію. Зі зростанням перерізу
зростає магнітний потік і намагнічування, тому, для підвищення магнітного тиску,
необхідно
збільшувати перетин магнітопроводу. У процесі електромагнітного
намагнічування, при протіканні струму в середині, магнітопровід притягується до поверхні,
що обробляється. Спини електронів оброблюваної поверхні орієнтуються вздовж силових
ліній магнітного поля, створюваного струмом, що забезпечує намагнічування оброблюваних
поверхонь. Збільшення магнітного поля та намагнічування забезпечується за рахунок
концентрації магнітного поля, за допомогою магнітопроводу, зменшення зазору, площі
електромагнітного тиску розташування магнітопроводу на початку під гострим кутом.
Магнітопровід забезпечує замикання силових ліній поля у феромагнетику, зниження
магнітного опору та збільшення індукції поля. Зменшення площі підвищує індукцію,
електромагнітний тиск і посилює намагнічування оброблюваної поверхні.
Магнітне поле посилюється, при зменшенні зазору в магнітопроводі та магнітного
опору, тому поверхня виконана по контуру оброблюваної деталі. Для обробки шийок опорного
валка, поверхня магнітопроводу виконана увігнутою, а для обробки втулок-цапф ‒ опуклою.
Особливо зростає індукція та магнітний тиск, при розташуванні магнітопроводу на
оброблюваній поверхні під гострим кутом. При цьому, контакт магнітопроводу з
оброблюваною поверхнею здійснюється лише на початку. При включенні струму та створенні
магнітного поля, силові лінії концентруються у місці контакту магнітопроводу з
оброблюваною поверхнею. В результаті, різко зростає індукція магнітного поля та
намагнічування поверхні. При цьому, упор, що утримує другий кінець магнітопроводу, під дією
струму видаляється, і магнітопровід притягується до поверхні, що оброблюється, точка
контакту і максимум індукції магнітного поля переміщуються вздовж оброблюваної
поверхні. Після обробки однієї ділянки, деталь повертається на ширину магнітопроводу і
проводиться обробка наступної ділянки всієї поверхні.
Розроблено, спосіб електромагнітної обробки опорного валка і втулки-цапфи, при якому
контактуючі поверхні намагнічують, з протилежним напрямком силових ліній магнітного
поля, що створює магнітний тиск відштовхування, який при прокатці, під дією високих
питомих тисків концентрує магнітну енергію, посилює поле і попереджує фреттінг-корозію,
що забезпечує зниження трудомісткості та собівартості металу.

ПРИРОДА УТВОРЕННЯ ГАРЯЧИХ ТА ХОЛОДНИХ ТРІЩИН ПРИ ВИСОКОШВІДКИСНОМУ ЗВАРЮВАННІ ТА НАПЛАВЛЕННІ

Олексій Аришин — 2026-04-30

На основі рентгеноструктурного аналізу, що проводився на дифрактометрі ДРОН-3 встановлено, що при електродуговому наплавленні, під дією дуги та термодеформаційного циклу, в наплавленому металі порушується рівновага, виникають мікроспотворення кристалічної решітки, мікронапруги, щільність дислокацій і утворюються зварювальні напруги. Мікронапруги призводять до інтенсивного утворення і зростання тріщин.Природа утворення тріщин електромагнітна. Гарячі та холодні тріщини утворюються, коли зварювальні напруги стають більше за межу міцності, тому для підвищення тріщиностійкості необхідно забезпечити міиімальні зварювальні напруги. Кристалізаційні чи гарячі тріщини утворюються в інтервалі температур Тл – Тс, ліквідус – солідус, близьких до лінії солідус, внаслідок виникнення легкоплавкої евтектики FeS, температура плавлення якої Т_FeS=1150⁰ С. Гарячі тріщини утворюються в температурному інтервалі крихкості ТІК, в якому значно знижується межа міцності. Для запобігання утворення гарячих тріщин і підвищення тріщиностійкості високовуглецевих сталей, рекомендується проводити наплавлення буферного шару низьковуглецевим кремнемарганцевим дротом Зв08Г2С, який забезпечує зменшення температурного інтервалу крихкості, за рахунок зниження вмісту сірки, шляхом зв’язування сірки в з’єднання MnS і високошвидкісного наплавлення на низькій погонній енергії, що знижує зварювальні напруги і подрібнює мікроструктуру, внаслідок зростання швидкості кристалізації. При наплавленні високовуглецевих сталей, для запобігання утворення холодних і гарячих тріщин рекомендується спочатку проводити попередній і супутній підігрів до 250 – 300⁰С і наплавлення буферного шару низьковуглецевим дротом, що за рахунок дифузії вуглецю з основного металу в наплавлений зменшує вміст вуглецю, зварювальні напруги, запобігає тріщинам, і підвищує тріщиностійкість. В природі все мимоволі рухається від більшого до меншого, елементи рухаються з області з високою концентрацією в область з низькою концентрацією, що призводить до мимовільного вирівнювання концентрацій, тому вміст вуглецю в наплавленому металі зменшується, і тріщиностійкість підвищується. Рекомендовано наплавлення перших двох проходів буферного шару високовуглецевих сталей проводити низьковуглецевим дротом, що забезпечує зменшення вуглецю, за рахунок дифузії вуглецю з основного металу в наплавлений, в наплавленому металі утворюються пори, внаслідок виділення СО. Для запобігання утворення пір, при наплавленні перших двох проходів буферного шару, рекоменовано замість дроту Зв08А проводити наплавлення кремнемарганцевим дротом Зв08Г2С, який, за рахунок підвищеного вмісту кремнію та марганцю, що мають велику спорідненість до кисню, забезпечують розкислення рідкого металу зварювальної ванни, запобігають утворення пір СО і підвищують зносостійкість.Високошвидкісне наплавлення запобігає утворенню гарячих і холодних тріщин, зменшує погонну енергію, температурний інтервал крихкості, мікроспотворення кристалічної решітки, мікронапруги, зварювальні напруги, щільність дислокацій, збільшує швидкість зварювання та кристалізації, подрібнює мікроструктуру, скорочує міжатомну відстань, підвищує міжтомні зв’язки, тріщиностійкість та зносостійкість. Розроблено процес наплавлення на низькій енергії робочих валків прокатних станів з підігрівом і наплавленням буферного шару зварювальним низьковуглеуевим кремнемарганцевм дротом Зв08Г2С, що забезпечує зменшення температурного інтервалу крихкості, за рахунок зниження вмісту сірки, шляхом зв’язування сірки в з’єднання MnS, запобігання утворення гарячих, холодних тріщин і пір, зниження енергії, мікроспотворень кристалічної решітки, мікронапруг, зварювальних напруг, щільності дислокацій, підвищення швидкості наплавлення та кристалізації, подрібнення мікроструктури, зменшення міжатомної відстані, підвищення міжатомних зв’язків, тріщиностійкості та зносостійкості.

ВПЛИВ ФОРМИ ВИРОБУ НА МАГНІТНЕ ПОЛЕ ПРИ ЗВАРЮВАННІ ТА НАПЛАВЛЕННІ

Роман Ніколаєв — 2026-04-30

ОЛПри зварюванні та наплавленні труб для газо- і нафтопровідних магістралей, індукція магнітного поля підвищується, внаслідок концентрації силових ліній у замкненій трубі, що володіє великою магнітною проникністю. Струм тече шляхом найменшого опору, силові лінії магнітного поля – шляхом найменшого магнітного опору. Адекватність методики вимірювання магнітного поля реальним умовам підтверджена при вимірюванні індукції поля струму, що тече виробом, у виробничих умовах при односторонньому високошвидкісному зварюванні труб діаметром 0,426 м, з товщиною стінки 0,008м.

В результаті досліджень встановлено, що, при протіканні струму пластинами, індукція магнітного поля в середині товщини пластини дорівнює нулю. При наближенні до поверхні пластини, індукція зростає та досягає максимального значення на поверхні. При віддаленні поверхні пластини індукція зменшується. Відповідно до силових ліній поля, при переході від середини до нижньої поверхні пластин, напрямок індукції змінюється на протилежне. Розрахунково-експериментальним шляхом встановлено, що при протіканні струму по трубі, внаслідок концентрації силових ліній магнітного поля в володіючої великою магнітною проникністю трубі, максимальне значення індукції різко зростає в π разів, порівняно зі зварюванням пластин, з 0,1 Т до 0,35 Т. При наближенні до верхньої та нижньої поверхонь стінки труби, індукція магнітного поля знижується і різко падає при виході з феромагнетика. При цьому, напрямок індукції в стику не змінюється, а максимальне значення досягається в середині стінки труби. Індукція підвищується внаслідок концентрації силових ліній магнітного поля в замкнутій, що володіє більшою магнітною проникністю, феромагнітної труби, контур якої збігається з силовими лініями поля. За межами феромагнітної труби магнітна проникність знижується і індукція різко падає. Індукція на осі труби дорівнює нулю і має протилежний напрямок в області нижньої стінки.Форма виробу, відповідно, впливає на електромагнітну силу, яка підвищується з 0,42 Н при протіканні струму пластинами до 1,47 Н і магнітний тиск, який при протіканні струму трубою зростає з 3,98 кПа до 48,8 кПа, більш ніж в 10 разів. Тому, при зварюванні труб, посилюється магнітне дуття та вплив магнітного поля на формування швів. В результаті магнітного дуття, при зварюванні труб від струмопідводу, електромагнітна сила відхиляє дугу вперед, її довжина періодично збільшується до природного обриву дуги, яка знову збуджується при закорочуванні електрода на виріб. При цьому, режим стає нестабільним, формування швів порушується. При зварюванні на струмопідвід, дуга відхиляється назад, занурюється в основний метал і стабілізується, але шов формується з підрізами. При нестабільному процесі зростає енергія, підвищення якої, згідно з рентгеноструктурним аналізом, призводить до появи мікроспотворень кристалічних грат, мікронапруг, щільності дислокацій, тріщин і зниження ударної в'язкості зварних сполук. При стабільному процесі енергія зменшується, що забезпечує зниження мікроспотворень кристалічних ґрат, мікронапруг, щільності дислокацій, тріщин та підвищення ударної в'язкості зварних з'єднань.

Розроблено енерго- і матеріалозберігаючий спосіб одностороннього високошвидкісного зварювання труб для газо- і нафтопровідних магістралей, з двостороннім струмопідводом до труби, при якому струм ззаду дуги в 2 рази вище струму попереду дуги, створює магнітне поле, яке забезпечує зниження енергії і наплавленого металу, мікроспотворень кристалічного решітки, мікронанапруг, щільності дислокацій, зварювальних напруг, схильності до утворення тріщин, рівновагу діючих на дугу і рідкий метал ванни електромагнітних сил, стабільність процесу, збільшення швидкості зварювання і кристалізації, подрібнення мікроструктури, скорочення міжатомної відстані, підвищення міжатомних зв'язків, якості зовнішнього шва, зворотного валика на флюсовій подушці, незалежно від зазору, і ударної в'язкості зварних з'єднань в 2 рази.

МЕТОДИКА ВИЗНАЧЕННЯ ТРАНСПОРТНОГО ЗАСОБУ ДЛЯ ПЕРЕВЕЗЕННЯ ЗАДАНОЇ КІЛЬКОСТІ ПАСАЖИРІВ

Ольга Клецька — 2026-04-30

У роботі розглянуто питання визначення транспортного засобу для пасажирських перевезень. Виконання пасажирських перевезень в сучасних умовах України залежить від багатьох факторів та ризиків. Одним із способів підвищення ефективності пасажирських перевезень являється правильний та раціональний вибір транспортного засобу для перевезення пасажирів, який залежить від багатьох факторів, до основних з яких входять їх кількість, дальність перевезення, умови комфорту та інше. Виконаний аналіз підходів до вибору наземних транспортних засобів. Запропонована методика вибору транспортного засобу для перевезення заданої кількості пасажирів. Вона складається з трьох складових. Спочатку запропоновано підхід для визначення виду транспорту для перевезення, який базується на використанні методу аналізу ієрархій та складається з трьох рівнів. На першому рівні сформулюється мета розрахунків. На другому рівні експертним методом вибираються показники, які характеризують транспортний засіб при перевезенні та розробляється матриця порівнянь видів транспорту по даним показникам. На третьому рівні розраховуються коефіцієнти критеріїв вибору для кожного виду транспорту. На другому етапі запропонована методика вибору конкретного транспортного засобу для вибраного виду транспорту. В роботі наведений вибір автомобільного транспортного засобу для перевезення пасажирів. Для вирішення цієї складової методики був використаний метод аналізу ієрархій або методи оцінки технічного рівня транспортних засобів. Кінцевою операцією являється вибір кількості транспортирних засобів для задоволення заданих пасажирських перевезень. На основі розробленої методики були виконані розрахунки вибору типу та кількості транспортних засобів для перевезення десяти не великих груп пасажирів за кордон. Запропонована методика вибору транспортного засобу для перевезення пасажирів дозволяє визначати вид транспорту і серію та технічні характеристики транспортних засобів з врахуванням їх технічного стану на підприємстві на момент розрахунків.

НОРМАТИВНО-ТЕХНІЧНІ ОСОБЛИВОСТІ ВРАХУВАННЯ ВЗАЄМНОГО ВПЛИВУ ЕЛЕМЕНТІВ ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНОЇ СИСТЕМИ МОБІЛЬНОЇ ЕНЕРГЕТИЧНОЇ УСТАНОВКИ З АВТОНОМНИМ ДЖЕРЕЛОМ ЕЛЕКТРОЖИВЛЕННЯ

Дмитро Кулагін — 2026-04-30

У роботі розглянуто актуальні питання підвищення енергоефективності та надійності мобільних енергетичних установок на основі дизель-генераторних агрегатів. Автор аналізує сучасні транспортні засоби як складні багатокомпонентні системи, де механічні, електромагнітні та термодинамічні процеси перебувають у нерозривному взаємозв’язку. Особливу увагу приділено дослідженню взаємного впливу елементів електромеханічного ланцюга в умовах змінних навантажень, що є характерним для автономних мобільних платформ. У ході дослідження обґрунтовано переваги переходу до інверторних систем з ланкою постійного струму, які дозволяють реалізувати режим змінних обертів дизельного двигуна. Такий підхід забезпечує роботу первинного привода в зоні мінімальної питомої витрати палива, що сприяє зниженню експлуатаційних витрат на 40% та зменшенню шкідливих викидів на чверть. На основі аналізу функцій ККД підсистеми редуктор-рушій доведено доцільність використання багатоступінчастих трансмісій, впровадження яких дозволяє підвищити загальний коефіцієнт корисної дії на 4% за рахунок оптимізації втрат на тертя. Окремий акцент зроблено на питаннях електромагнітної сумісності та конструктивної міцності генераторних вузлів. Визначено умови максимізації ККД електричних машин через раціональний розподіл постійних і змінних втрат, а також запропоновано схеми паралельного підключення перетворювачів зі спільним керуванням для стабілізації вихідних параметрів енергії. Результати роботи створюють наукове підґрунтя для побудови адаптивних систем керування, що інтегрують методи математичного моделювання та багатокритеріальної оптимізації для гарантування стабільної роботи транспортних засобів в екстремальних експлуатаційних режимах.

МОДЕЛЮВАННЯ АВАРІЙНИХ СИТУАЦІЙ ДОРОЖНЬОГО РУХУ ПРИ НАЇЗДІ ЛЕГКОВОГО АВТОМОБІЛЯ НА ВОДІЯ ЕЛЕКТРОСАМОКАТА

Дмитро Молоштан — 2026-04-30

У роботі розглянуто проблему моделювання аварійних ситуацій дорожнього руху за участю легкових автомобілів та водіїв електросамокатів – категорії учасників, правовий статус якої в Україні досі не врегульований. Незважаючи на швидке зростання популярності електросамокатів, нормативна база щодо їх експлуатації залишається неповною, що ускладнює формування правил безпеки та проведення експертних досліджень ДТП. Аналіз статистичних даних показує, що значну частку аварій із залученням електросамокатів становлять наїзди легкових автомобілів. Метою роботи є аналіз діапазону габаритних розмірів і швидкісно-силових характеристик основних типів електросамокатів, що обумовлені особливостями їх компоновки, та розробка наближеної математичної моделі наїзду легкового автомобіля на водія електросамоката, навести діапазони значень для відомих параметрів моделі та визначити ті, які потребують оцінки. У контексті відсутності спеціалізованих методик експертизи ДТП даного типу запропоновано використовувати моделі, розроблені для наїздів на велосипедистів, як найбільш близькі за кінематичними та конструктивними характеристиками. У роботі проведено огляд сучасних електросамокатів за їх габаритними, конструктивними та швидкісно-силовими параметрами, що дозволило визначити їх типові діапазони маси, розмірів, потужності, швидкості та ефективності гальмування. Розглянуті особливості основних типів електроприводів, акумуляторів, коліс та гальмівних систем, які істотно впливають на поведінку електросамоката в екстрених ситуаціях. На основі узагальнення відомих залежностей запропоновано наближену математичну модель гальмування електросамоката та умови уникнення зіткнення під час поперечного або поздовжнього наїзду автомобіля. Визначено параметри моделі, які можуть бути отримані за аналогією з даними для велосипедів, а також ті, що потребують експериментальної оцінки. Результати роботи створюють методичне підґрунтя для подальшого розвитку експертних підходів до аналізу ДТП за участю водіїв електросамокатів.

РИЗИК-ОРІЄНТОВАНЕ УПРАВЛІННЯ ЗАПАСАМИ КОМПЛЕКТУЮЧИХ ВУЗЛІВ І ДЕТАЛЕЙ ВАГОНІВ В УМОВАХ НЕВИЗНАЧЕНОСТІ

Марина Хара — 2026-04-30

Сучасні умови діяльності промислових підприємств характеризуються високою невизначеністю зовнішнього середовища, розривами логістичних ланцюгів та фінансовими обмеженнями, що актуалізує необхідність забезпечення не лише ефективності, а й стійкості ремонтних систем вагонних депо до виникнення ризиків. Традиційні підходи до нормування запасів комплектуючих вузлів і деталей вагонів недостатньо враховують ризик як фактор, що впливає на систему ремонту рухомого складу. У цьому контексті значної актуальності набуває організація управління на основі визначення прийнятного для підприємства рівня ризику. Метою дослідження є розроблення концептуальних та методичних підходів до ризик-орієнтованого управління ремонтною системою вагонів, що передбачають інтеграцію аналізу надійності, сценарного моделювання, оцінювання втрат, управління резервами та кількісного визначення показників стійкості. Тематика дослідження знаходиться на стику логістики, теорії надійності та методів управління ризиками. У статті досліджено теоретико-методичні засади ризик-орієнтованого управління запасами комплектуючих вузлів і деталей вагонів у межах ремонтних підрозділів промислових підприємств в умовах невизначеності попиту та нестабільності постачання. Ремонтну систему вагонів розглянуто як відкриту адаптивну виробничо-логістичну систему, функціонування якої визначається взаємодією матеріальних, інформаційних і фінансових потоків. Визначено розрахункову залежність для кількісного обґрунтування середнього обсягу інвестицій, необхідних для підтримання цільового рівня запасів. Результати апробації підтверджують, що дефіцит комплектуючих формує додаткову інвестиційну потребу та знижує технічну готовність вагонів, тоді як надлишкові запаси обмежують фінансову гнучкість підприємства. Оптимізація страхових резервів має здійснюватися з урахуванням варіативності попиту, інтенсивності відмов рухомого складу і встановленого рівня ризику. Запропонований підхід дозволяє перейти від реактивної моделі управління до проактивної, забезпечуючи довгострокову стабільність та адаптивність підприємства.

УДОСКОНАЛЕННЯ НАУКОВОГО ПІДХОДУ ДО ПРОГНОЗУВАННЯ ТА ПОБУДОВИ МОДЕЛЕЙ ТРАНСПОРТНИХ ПОТОКІВ

Сергій Турпак — 2026-04-30

При дослідженні транспортних потоків спостерігаються коливання вантажопотоків, які найчастіше зумовлені сезонністю перевезень. При аналізі таких коливань для наочності застосовують графіки та діаграми, що характеризують зміни обсягів перевезень протягом певного періоду. Таким змінам притаманна календарна циклічність.

Сезонні варіації змін обсягів перевезень характеризуються відносно стабільною формою, яка має річну циклічність. Такі зміни можуть бути наслідками впливу природних умов або повторенням календарно залежних подій в різних країнах. Але на коливання інтенсивності вантажопотоків впливають не тільки сезонність, а й різні зовнішні чинники як то квотування, падіння попиту, торговельні й політичні конфлікти тощо.

В роботі розглядаються методи дослідження сезонних коливань інтенсивності вантажопотоків на прикладі відвантаження експортного металопрокату.

Державні структури, які постійно аналізують сезонні коливання, використовують програмні продукти ЄС з урахуванням різних коригуючих коефіцієнтів. Для більш точних показників коливання вантажопотоків виконують аналіз середньодобових показників, але вони не завжди дозволяють масштабно сприйняти матеріал досліджень.

Запропоновано для дослідження інтенсивності коливань вантажопотоків використовувати коефіцієнт, який враховує фактичні дані з виконаних перевезень, кількість календарних днів і за рік і за місяць. Для обробки даних застосовано метод календарного дефлятування, який дозволяє наочно побачити коливання середньодобових обсягів відвантаження експортної металопродукції протягом року.

Для досліджень транспортних потоків пропонується двоетапна модель календарної дефляції та поліноміальної апроксимації, яку можна використовувати для планування оперативної роботи, визначення потрібної кількості вагонів для організації перевезень та коригування планів регламентних робіт із рухомим складом.

При математичному дефлятуванні часових рядів можливо трансформувати аналітичні дані у предиктивну модель логістики, що дозволить підвищити точність планування на 9% та запобігти дефіциту потужностей у пікові періоди.

Запропонована на основі полінома 5-го ступеня модель не статична, а є базовим профілем, який легко адаптувати до прогнозних річних обсягів через коефіцієнти масштабування. У виробничій діяльності це дозволить диспетчерським службам оперативно розраховувати добову потребу в рухомому складі, зберігаючи виявлену структуру сезонного попиту.

СИНЕРГІЯ ШТУЧНОГО ІНТЕЛЕКТУ ТА МАТЕРІАЛОЗНАВСТВА ПРИ СТВОРЕННІ ЗОБРАЖЕНЬ НАНОАРТ: ПЕРСПЕКТИВИ, ПРОБЛЕМИ ТА МОЖЛИВОСТІ

Оксана Воденнікова — 2026-04-30

Використання штучного інтелекту (ШІ) в матеріалознавстві відкриває нові можливості для аналізу мікроструктур матеріалів, автоматизованого розпізнавання фазових складових, прогнозування властивостей матеріалів, а також покращення якості мікроскопічних зображень. Застосування таких технологій ШІ має низку переваг, зокрема підвищення точності та об’єктивності аналізу, скорочення часу обробки даних, зменшення впливу людського фактора та забезпечення ефективної обробки великих масивів інформації.

Водночас сучасні цифрові технології та методи обробки зображень створюють нові можливості для розвитку напряму НаноАрт, який поєднує наукову візуалізацію наноструктур із художньою інтерпретацією отриманих зображень. У межах цього напряму особливо виразно проявляється повторюваність форм у природі: структури, що існують на рівні атомів і молекул, нерідко відтворюють контури пейзажів, живих істот, космічних об’єктів, натюрмортів чи інших предметів матеріального світу, засвідчуючи універсальність природних закономірностей.

Сучасні AI-генератори (моделі ChatGPT та Gemini) дозволяють автоматизовано аналізувати та покращувати мікро- і нанозображення, підвищуючи їхню деталізацію, контрастність і художню виразність, що сприяє більш ефективній комунікації наукових даних і створенню естетично виразних візуальних образів мікросвіту.

Можливість експериментувати зі стилями та візуалізацією (наприклад, створювати зображення в 3D-стилі, у стилі LEGO, порцеляновому стилі, в’язаному стилі, стилі пазлів та інших) розкриває нові підходи до художньої інтерпретації мікро- та наноструктур матеріалів, сприяє підвищенню візуальної виразності зображень та розширює можливості популяризації наукових результатів через поєднання елементів науки, цифрового мистецтва і сучасних технологій.

Незважаючи на значний потенціал використання ШІ для створення зображень НаноАрт, науковці стикаються з низкою проблем і обмежень, серед яких є: обмежена наукова точність та ризик викривлення даних, недостатній контроль над мікродеталізацією, можливість надмірної художньої стилізації, залежність від компетенцій автора, освітні та когнітивні ризики, а також питання авторського права та етичні аспекти застосування ШІ в контексті створення зображень НаноАрт.

Отже, синергія штучного інтелекту та матеріалознавства формує новий міждисциплінарний підхід до створення НаноАрт, поєднуючи алгоритмічні методи аналізу й генерації зображень із керуванням структурою та властивостями матеріалів на нанорівні.

РОЗБІЖНІСТЬ ТЕОРІЇ Й ПРАКТИКИ СПІРАЛЬНИХ АНТЕН

Наталя Чорнобородова — 2026-04-30

Предметом статті були одновиткові та тривиткові об'ємні спіральні антени діапазону 3..6 ГГц для радіоелектронної боротьби з безпілотними літальними апаратами. Метою статті було порівняння результатів тривимірного моделювання в середовищі HFSS з результатами вимірювань характеристик спрямованості та узгодження фізичних прототипів, які були виготовлені відповідно до геометрії та матеріалів моделі. Для досягнення мети було розраховано геометрію антен, створено моделі одновиткових та тривиткових спіральних антен у середовищі проектування мікрохвильових пристроїв HFSS та оптимізовано розміри за критерієм максимальної ширини діаграми спрямованості. Було встановлено частотні залежності характеристик спрямованості та узгодження з лінією живлення в середовищі HFSS, а саме: розраховано величини імпедансу, коефіцієнти стоячої хвилі, коефіцієнти посилення та діаграми спрямованості одновиткових та тривиткових спіралей з металевими екранами. Для порівняння результатів розрахунків та експериментів були виготовлені прототипи антен відповідно до розрахункових розмірів та експериментально досліджені шляхом безпосереднього вимірювання їх діаграм спрямованості на частоті 5,25 ГГц та якості узгодження з лінією живлення у вигляді коаксіального кабелю з хвильовим опором 50 Ом. Якість узгодження спіральних антен оцінювалася за значенням коефіцієнтів стоячої хвилі в діапазоні від 3 до 6 ГГц. Порівняння літературних, розрахункових та виміряних характеристик показало досить великі розбіжності, які виявилися досить суттєвими, особливо щодо ширини діаграм спрямованості. Було встановлено, що ступінь розбіжності результатів залежить від кількості витків об'ємної спіралі та зменшується зі збільшенням кількості витків. Розбіжність між моделюванням та експериментом коливалася від 20 % до 50 % у характеристиках збігу та від 34% до 50% у ширині діаграм спрямованості (38° та 50° для одновиткової спіралі в експерименті та моделі відповідно, та 25° та 36° для тривиткової спіралі), причому конвергенція зростала зі збільшенням кількості витків спіралі.