Дисертації

Постійне посилання зібрання

https://eir.nuos.edu.ua/handle/123456789/2773

Переглянути

Зараз показуємо 1 - 20 з 44

Негаусівські ймовірнісні моделі та інформаційні технології для розпізнавання образів
(2024) Трухов Артем Сергійович; Trukhov A. S.; Приходько Сергій Борисович
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії (PhD) за спеціальністю 122 "Комп’ютерні науки" (галузь 12 – Інформаційні технології). – Національний університет кораблебудування імені адмірала Макарова, Міністерство освіти і науки України, Миколаїв, 2024. Дисертаційна робота присвячена вирішенню важливого науково-практичного завдання підвищення ймовірності та точності розпізнавання образів шляхом побудови ймовірнісних моделей, зокрема, еліпсоїдів прогнозування для нормалізованих даних та створенню на їх основі інструментарію інформаційної технології (ІТ) обробки інформації для розпізнавання облич та клавіатурного почерку. Актуальність роботи полягає в тому, що розпізнавання образів є важливою складовою багатьох сучасних технологій, таких як біометричні системи, системи відеоспостереження, автоматизовані системи контролю доступу, медичні дослідження та інші. Тому недостатня ймовірність розпізнавання образів може мати серйозні наслідки. У зв'язку з цим на сьогодні існує потреба в розробці та вдосконаленні методів розпізнавання, що забезпечують високу точність та надійність в умовах змінних і багатовимірних даних. Метою дисертаційної роботи є підвищення ймовірності та точності розпізнавання образів, зокрема за рахунок побудови негаусівських ймовірнісних моделей для нормалізованих даних. Робочою науковою гіпотезою дисертаційного дослідження є твердження, що підвищення ймовірності та точності розпізнавання образів досягається за рахунок використання негаусівських ймовірнісних моделей, які дозволяють враховувати відмінність розподілу даних від нормального. Для побудови вказаних негаусівських ймовірнісних моделей пропонується використовувати відповідний метод на основі багатовимірних нормалізуючих перетворень, які дозволяють враховувати кореляцію між змінними та наблизити розподіл до нормального, що підвищує ймовірність та точність розпізнавання образів. Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити такі завдання: -проаналізувати існуючі математичні моделі, що використовуються для розпізнавання образів, та оцінити їх точність при роботі з негаусівськими даними; - дослідити існуючі нормалізуючі перетворення та методи для оцінювання їх параметрів; обрати перетворення для нормалізації десятивимірних векторів характеристик облич та дев’ятивимірних векторів характеристик клавіатурного почерку; - побудувати ймовірнісну модель для розпізнавання облич у вигляді еліпсоїда прогнозування з квантилем F-розподілу для нормалізованого вектору характеристик, який побудовано за допомогою десятивимірного нормалізуючого перетворення; - побудувати ймовірнісну модель для розпізнавання клавіатурного почерку у вигляді еліпсоїда прогнозування з квантилем F-розподілу для нормалізованого вектору характеристик, який побудовано за допомогою дев’ятивимірного нормалізуючого перетворення; - удосконалити ймовірнісну модель для розпізнавання облич у вигляді еліпсоїда прогнозування з квантилем Хі-квадрат для нормалізованого вектору характеристик, який побудовано за допомогою десятивимірного нормалізуючого перетворення; - удосконалити ймовірнісну модель для розпізнавання клавіатурного почерку у вигляді еліпсоїда прогнозування з квантилем Хі-квадрат для нормалізованого вектору характеристик, який побудовано за допомогою дев’ятивимірного нормалізуючого перетворення; - створити на основі удосконалених ймовірнісних моделей інформаційні технології для розпізнавання облич і клавіатурного почерку. Наукова новизна одержаних результатів полягає у наступному. 1) Вперше побудована ймовірнісна модель для розпізнавання облич у вигляді еліпсоїда прогнозування з квантилем F-розподілу для нормалізованого вектору характеристик, яка на відміну від існуючих моделей враховує відхилення розподілу даних від гаусівського завдяки застосуванню десятивимірного перетворення Бокса-Кокса та кількість точок даних завдяки використанню квантиля F-розподілу, що дозволяє підвищити точність і ймовірність розпізнавання облич. 2) Вперше побудована ймовірнісна модель для розпізнавання клавіатурного почерку у вигляді еліпсоїда прогнозування з квантилем F-розподілу для нормалізованого вектору характеристик, яка на відміну від існуючих моделей враховує відхилення розподілу даних від гаусівського завдяки застосуванню дев’ятивимірного перетворення Бокса-Кокса та кількість точок даних завдяки використанню квантиля F-розподілу, що дозволяє підвищити точність і ймовірність розпізнавання клавіатурного почерку. 3) Удосконалено ймовірнісну модель для розпізнавання облич у вигляді еліпсоїда прогнозування з квантилем Хі-квадрат для нормалізованого вектору характеристик, яка на відміну від існуючих моделей враховує відхилення розподілу даних від гаусівського завдяки застосуванню десятивимірного перетворення Бокса-Кокса, що дозволяє підвищити точність і ймовірність розпізнавання облич. 4) Удосконалено ймовірнісну модель для розпізнавання клавіатурного почерку у вигляді еліпсоїда прогнозування з квантилем Хі-квадрат для нормалізованого вектору характеристик, яка на відміну від існуючих моделей враховує відхилення розподілу даних від гаусівського завдяки застосуванню дев’ятивимірного перетворення Бокса-Кокса, що дозволяє підвищити точність і ймовірність розпізнавання клавіатурного почерку. Практичне значення одержаних результатів полягає у наступному. Розроблено інструментарій ІТ для розпізнавання облич та клавіатурного почерку на основі вектору характеристик, використовуючи мову програмування Python, що забезпечує її високу гнучкість та можливість інтеграції з сучасними платформами. У вступі дисертації розкрито сутність та значущість науково-практичного завдання, обґрунтовано потребу в проведенні даного дослідження. Наведено загальний опис роботи в такій структурі: актуальність обраної теми, зв’язок дослідження з науковими програмами, планами і темами; мета і завдання дослідження; наукова новизна і практична цінність отриманих результатів; особистий внесок здобувача; апробація результатів дослідження та публікації. У першому розділі дисертації виконано аналіз існуючих методів і моделей для розпізнавання образів та здійснено обґрунтування необхідності проведення досліджень за обраною темою. У другому розділі дисертації розглянуто існуючі взаємо-зворотні нормалізуючі перетворення, здійснено вибір перетворення для нормалізації дев’ятивимірних та десятивимірних векторів ознак клавіатурного почерку та облич відповідно. Проведено аналіз і видалення викидів з даних клавіатурного почерку за допомогою відстані Махаланобіса, використовуючи нормалізовані дані, отримані за допомогою багатовимірного перетворення Бокса-Кокса. У третьому розділі було побудовано негаусівські ймовірнісні моделі у вигляді дев’ятивимірного еліпсоїда прогнозування для нормалізованих векторів характеристик клавіатурного почерку, та десятивимірного еліпсоїда прогнозування для нормалізованих векторів характеристик облич, з використанням багатовимірного перетворення Бокса-Кокса і квантилів Хі квадрат та F-розподілу. У четвертому розділі дисертації запропоновано ІТ для розпізнавання облич та клавіатурного почерку. Розроблено інструментарії ІТ на основі побудованих негаусівських ймовірнісних моделей для розпізнавання облич за десятивимірним вектором ознак та для розпізнавання клавіатурного почерку за дев’ятивимірним вектором ознак. Було розроблено відповідне ПЗ, використовуючи мову програмування Python, та інструкції користувача для розпізнавання облич та клавіатурного почерку, які розраховані на використання зазначеного ПЗ.
Розвиток територіальних громад в Україні через ефективне залучення міжнародних інвестицій
(2024) Павлова Марія Дмитрівна; Pavlova M. D.; Єфімова Ганна Вікторівна; Iefimova G.
Дисертація на здобуття ступеня доктора філософії з галузі знань 05 «Соціальні та поведінкові науки» за спеціальністю 051 – «Економіка».- Національний університет кораблебудування імені адмірала Макарова, Миколаїв, 2024. Дисертаційне дослідження присвячене актуальній проблемі розвитку територіальних громад в Україні через ефективне залучення міжнародних інвестицій. Враховуючи аналіз багатьох публікацій національних та міжнародних науковців, у дисертації обґрунтовано теоретичні та методологічні засади ефективного залучення міжнародних інвестицій для розвитку територіальних громад України. Розглянуто сутність та характеристику процесів залучення інвестицій в діяльність територіальних громад, а саме: функції місцевого самоврядування при залученні іноземних інвестицій, класифікація територіальних громад за різними ознаками та пропонується більш повна класифікація, складена на основі класифікацій з різних джерел. Визначено складові інвестиційного клімату – детермінанти інвестиційної привабливості, такі як, політико-правове середовище, економічне середовище, соціально-культурне середовище та інституціональноінфраструктурне середовище, які включать в себе певні складові. Зазначені зовнішні фактори, які впливають на формування клімату територіальних громад України: політична стабільність, регіональні особливості, інвестиційні пільги та підтримка, та внутрішні фактори: ефективне управління, розвинена інфраструктура, бізнес-клімат, наявність кваліфікованої робочої сили. Констатовано, що роль іноземних інвестицій в громадах полягає в наступному: прискоренні темпів економічного зростання; підвищення конкурентоспроможності певної громади; сприяння загальній соціально-економічній стабільності; обміні досвіду; розвитку середнього та малого бізнесу; сприяння зростанню зайнятості та підвищенню рівня доходів населення; стимулювання розвитку виробництва експортної продукції, трансфер інновацій, виробничих технологій та кращих практик, управління якістю, орієнтації на споживача, розвиток інфраструктури. Надано класифікацію форм інвестування для розвитку територіальних громад та систематизовано переваги і недоліки кожної із форм, а також наведено класифікацію інвестицій в ТГ (фінансові, реальні, інтелектуальні, соціальні, інвестиції в інфраструктуру). Зроблено висновок, що ефективність інвестування в територіальні громади - це здатність інвестиційних проектів, спрямованих на розвиток громад, досягати поставленої мети і досягати очікуваних результатів та визначено фактори ефективності міжнародного інвестування в діяльність територіальних громад України. Окреслено ряд елементів, які збільшують інвестиційну привабливість ТГ: географічне розташування, економічний потенціал, інфраструктура, інвестиційна стратегія, сприятливе бізнес-середовище, стабільність ТГ, наявність людських ресурсів, екологічні та соціальні фактори, історична спадщина, наявність підтримки та ініціатив, фінансова стабільність, технічна інфраструктура, потенціал для розвитку, інноваційність та технологічна готовність, рівень розвитку та рівень корупції. Зазначені проблеми у інвестиційній діяльності регіонів України на сьогодні та запропоновано належні заходи, щоб вирішити ці проблеми та забезпечити ефективну інвестиційну діяльність в регіонах. На основі цього було проведено дослідження ефективності залучення міжнародних інвестицій в діяльності територіальних громад України, де було оцінено розвиток територіальних громад в Україні та динаміку міжнародного інвестування в їх діяльність. Реформа децентралізації показала справжній результат міцності фінансової основи територіальних громад та їхню здатність швидко адаптуватися до повномасштабного вторгнення росії в Україну. А саме, громади де не велися бойові дії, змогли гідно прийняти внутрішньо-переміщених осіб, забезпечити їх належною інфраструктурою та наданням публічних послуг на відповідному рівні; І навіть з урахуванням значних податкових пільг громади зуміли наповнювати свої бюджети на рівні минулого року і відновити зростання. За даними офіційного сайту децентралізації зазначено доходи за видатками бюджетів за 2018-2022 роки, продемонстровано динаміку доходів за видатками бюджетів за 2018-2022 роки, які показали поступове зміцнення фінансової бази територіальних громад. При порівнянні довоєнних та повоєнних доходів загального фонду за січень-грудень 2021/2022 років більшість областей відзначилися позитивною динамікою, лідерами за обидва роки стали м. Київ та Дніпропетровська область. Проаналізовано тенденцію прямих іноземних інвестицій в Україні з 2002 року по 2022 рік згідно з офіційним сайтом Міністерства Фінансів України, відмічено коливання притоку іноземних інвестицій, варто зазначити, що на інвестиційну динаміку у 2014 році вплинула окупація АР Криму та війна на сході України. Наступні роки спостерігався подальший ріст інвестиційного потоку, однак у 2020 році було зафіксовано від'ємну динаміку зниження інвестицій через пандемію коронавірусної хвороби (COVID-19), а за рахунок допомоги іноземної допомоги у 2022 році продовжувалося зростання обсягу інвестицій, саме через повномасштабну війну росії проти України. Також було проаналізувано територіальні громади, що мають міжнародних партнерів (за винятком тих , які знаходяться в окупації, в зоні бойових дій або близько до такої зони), адже міжнародне партнерство територіальних громад України відіграє важливу роль у зміцненні співробітництва, обміну досвідом та розвитку територіального самоврядування. Україна продовжує активно співпрацювати з міжнародними партнерами з метою розвитку місцевого самоврядування та поліпшення якості життя своїх громадян, тому було виділено список проєктів та програм МТД (міжнародної технічної підтримки). Завдяки цим програмам, українські територіальні громади отримують можливість просуватися вперед у напрямку сталого розвитку та досягнення своїх стратегічних цілей. Висвітлено організаційно-економічний механізм залучення та використання міжнародних інвестицій, який передбачає систему організаційних, економічних, правових та інституціональних заходів, спрямованих на залучення та ефективне використання міжнародних інвестицій з метою стимулювання економічного зростання та соціального розвитку на місцевому рівні. Проведено аналіз організаційно-економічного механізму залучення і використання міжнародних інвестицій для розвитку територіальних громад. Зображено схему організаційно-економічний механізм залучення іноземних інвестицій в ТГ. Розглянуто правовий регуляторний фреймворк залучення іноземних інвестицій в територіальні громади в Україні, що являє собою систему законодавчих та нормативно-правових актів, які встановлюють правовий режим іноземних інвестицій в ТГ та визначають порядок їх залучення та захисту, а також основні механізми підтримки інвесторів, що включає гарантії держави, підтримка від державних органів, інвестиційні пільги, фінансова підтримка, партнерства з міжнародними організаціями, розвиток інфраструктури, інвестиційні фонди та програми, інвестиційні портали та агентства, укладання угод та договорів, бізнеспідтримка та консалтинг. Наведено декілька прикладів програм та проєктів, що фінансуються міжнародними організаціями, донорськими країнами та іншими інвесторами. Запропонований метод, який може використовуватися при оцінці ефективності міжнародного інвестування (фінансовий, соціально-економічний, екологічний, стратегічний та інституційний). Допоможе забезпечить правильну оцінку ефективності міжнародного інвестування та допоможе забезпечити оптимальне використання інвестиційних ресурсів та сприяти стійкому розвитку територіальних громад в Україні. Для цього було визначено показники оцінки ефективності міжнародного інвестування в територіальні громади, які розділені на 4 блоки (фінансовий, екологічний, економічний, соціальний та юридичний), у кожному блоку є декілька показників, що характеризують його і формула розрахунку кожного показника. Методом опитування експертів різних видів діяльності ( сфера державного та муніципального управління – 14,3%; представники територіальних громад - 15%; представники бізнесу – 30%; сфера освіти – 27,9; інші – 12,9%.) було проведено дослідження ефективності міжнародного інвестування в діяльність територіальних громад України. За допомогою вербально-числової шкали Харрінгтона експерти оцінували важливість показників. За результатами опитування було виявлено, що найвищий середній бал має фінансовий блок – 0,7264, тобто показники фінансового блоку мають найвищі значення порівняно з іншими компонентами, тоді як 6 екологічний блок має найнижчий бал – 0,339. Схематично зображено фактори впливу на міжнародне інвестування на рівні громади, які разом створюють сприятливе середовище для іноземних інвестицій, що сприяє економічному зростанню, розвитку бізнесу та підвищенню якості життя в територіальних громадах. Для того, щоб знайти інтегральну оцінку територіальних громад за роками, було обрано 20 міських територіальних громад і вагомість показників, яку раніше оцінили опитані експерти, дані взяті із офіційних сайтів Міністерства економіки України та Національного банку України. Інтегральна оцінка має позитивну динаміку за 2019-2023 роки, що свідчить про значне покращення стану залучення іноземних інвестицій в територіальні громади України. У дисертації обґрунтовано напрями удосконалення механізму залучення міжнародних інвестицій для розвитку територіальних громад, зазначено декілька механізмів залученні міжнародних інвестицій різних науковців та запропоновано рекомендації до них. Запропоновано інформаційне забезпечення регулювання механізмів залучення міжнародних інвестицій для розвитку територіальних громад. Сформовано ключові аспекти інформаційного забезпечення регулювання механізмів залучення міжнародних інвестицій, що включають в себе: аналіз ринку, інформаційна прозорість, маркетинг та промоція, співпраця з інвесторами, оцінка ризиків та гарантій, моніторинг та оцінка ефективності, створення позитивного іміджу. В процесі децентралізації виникають загрози економічній безпеці регіонів і постає необхідність запобігати їх впливу або, принаймні, зменшувати негативні наслідки. Було сформовано класифікацію загроз, яка дозволяє виділити методологічний підхід до визначення суб’єктів загроз за ознакою можливої активної або пасивної протидії їм, а також за методами і способами його реалізації з боку держави. Зобразили форму карти ідентифікації загроз економічній діяльності в регіоні, в якій зазначено причини, умови, наслідки та збитки. Варто відмітити, що процес управління економічною безпекою регіону в процесі децентралізації вимагатиме постійного моніторингу складу небезпек. Існують джерела інформації та інструменти, які допомагають забезпечити інформаційну базу для регулювання механізмів залучення міжнародних інвестицій та сприяють розвитку територіальних громад в Україні (міжнародні фінансові установи, бізнес-асоціації та торговельні палати, інформаційні портали та бази даних, іноземні та національні інвестиційні фонди, державні агентства та установи). В дисертаційній роботі на базі складеного переліку показників було сформовано модель оцінки ефективного залучення міжнародних інвестицій для розвитку територіальних громад в Україні, в якій зображено економетричну модель залучення міжнародних інвестицій для розвитку територіальних громад в Україні, в якій обрали найважливіші чинники. Скориставшись формулою коефіцієнта парної кореляції, виконали оцінку щільності зв’язку між показниками, які включені до моделі. Для якісної оцінки коефіцієнтів кореляції застосували шкалу Чеддока. Доведи, що зв'язок між Inv_Come(обсяг інвестицій, залучених у ТГ, з відрахуванням бюджетних вкладень) та VMP (обсяг промислового виробництва, у ТГ протягом року) досить високий і найсильніший серед обраних чинників. ACT (рівень економічно активного населення) та ST (рівень освіти населення, що визначається, як чисельність студентів вищих та середніх спеціальних навчальних закладів) впливають на Inv_Come також досить сильно, але їх вплив менший. Побудували і дослідили лінійну регресійну модель інвестицій, залучених у ТГ. Зі ймовірністю 0,95 Fкр =2,467. Отже, модель є адекватною. Далі була зроблена перевірка істотності або статистичної значимості оцінок параметрів моделі за допомогою t - критерію Ст’юдента. Доведено, що оцінки параметрів моделі є статистично значимими. Наступним етапом ми перевірили точність моделі на фактичних даних Миколаївської територіальної громади, що були взяті з офіційного сайту Державної служби статистики України. Було зроблено висновок, що дана модель для прогнозу обсягу інвестицій у Миколаївській територіальні громаді достатньо точна. Дана модель показує, як різні фактори впливають на обсяг інвестицій, залучених у територіальну громаду (ТГ). Модель може бути використана для розробки заходів щодо підвищення ефективності залучення інвестицій у ТГ. Далі розроблено механізм ефективного залученні міжнародних інвестицій для розвитку територіальних громад в Україні, де схематично зображено покроковий план дій, який включає: попередній аналіз, постановку завдань, концепцію ефективного розвитку, модель ефективного залучення міжнародних інвестицій в ТГ, оцінку поточного стану, розробку та реалізація стратегії, включаючи нормативне та правове забезпечення. Всі вищезгадані етапи забезпечення ефективного залучення іноземних інвестицій в територіальні громади України відбувається до допомогою ресурсів ТГ та важелів, інструментів і методів, які відбувається під постійним коригуванням та вдосконаленням, які також зазначені в схемі. Такий механізм також забезпечує прозорість, знижує ризики, пов’язані з інвестиціями, та створює сприятливе бізнес-середовище, що робить громаду більш привабливою для міжнародних інвесторів.
Управління продуктивністю праці в машинобудуванні
(2011) Сергійчук Сергій Ілліч; Sergeichuk S. I.; Карась П. М.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата економічних наук за спеціальністю 08.00.07 – демографія, економіка праці, соціальна економіка і політика. – Донецький національний університет Міністерства освіти і науки, молоді та спорту України. – Донецьк, 2011. Дисертаційну роботу присвячено удосконаленню теоретико-методологічних положень, розробці науково-методичних основ і практичних рекомендацій щодо управління продуктивністю праці у машинобудуванні. Визначено соціально-економічну сутність управління продуктивністю праці. Досліджено чинники зростання продуктивності праці відповідно до етапізації розвитку національної економіки. Проаналізовано науково-методичні підходи щодо оцінки і вимірювання продуктивності праці. Здійснено оцінку продуктивності праці в контексті макроекономічної трансформації національної економіки в умовах кризи. Досліджено стан продуктивності праці у промисловості. Проаналізовано управління продуктивністю праці на підприємствах машинобудування України. Запропоновано формування інноваційної інфраструктури, як передумови підвищення рівня продуктивності праці і конкурентоспроможності промисловості. Здійснено прогнозування продуктивності праці в системі макроекономічних показників за умови впровадження антикризових заходів. Визначено напрямки удосконалення механізму управління продуктивністю праці на машинобудівному підприємстві.
Керований електромагнітний привод установок для формування високоякісних бетонних виробів
(2024) Козлов Андрій Юрійович; Kozlov A. Yu.; Черно О. О.; Cherno О. О.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 141 «Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка» – Національний університет кораблебудування імені адмірала Макарова, Миколаїв 2024. Технологія виробництва високоякісних бетонних виробів включає в себе вібрування бетонної суміші на різних частотах. Традиційно даний процес забезпечується відцентровими вібраційними приводами. В той самий час, електромагнітний вібраційний привод має більш високу надійність, робочий ресурс та дає можливість незалежно керувати частотою та амплітудою вібрації. Але, для забезпечення високої енергоефективності його необхідно використовувати у режимі, близькому до резонансного. Це обумовило появу великої кількості наукових робіт, присвячених синтезу резонансних коливальних систем з електромагнітним приводом та систем автоматичного керування його амплітудою та частотою. Але, на сьогоднішній день, не досліджено в достатній мірі сумісне керування резонансним електромагнітним приводом та пристроями з регульованою жорсткістю, що унеможливлює ефективне застосування електромагнітного привода для вібромашин зі змінною резонансною частотою. Тому, проведення таких досліджень є актуальною науковою задачею. Метою дисертаційної роботи є створення керованого електромагнітного привода вібраційних машин зі змінною резонансною частотою для формування високоякісних бетонних виробів. Новизна результатів, одержаних в дисертації, полягає в наступному. 1. Отримала розвиток динамічна модель електромагнітних, електромеханічних, механічних та енергетичних процесів у резонансній вібраційній машині, яка враховує взаємозв’язок процесів при сумісному керуванні амплітудою та частотою електромагнітного вібратора і резонансною частотою динамічного віброгасника з конічними пружинами, що дає можливість здійснювати аналіз та синтез систем автоматичного керування вібраційними машинами зі змінною резонансною частотою з метою підвищення їх ефективності. 2. Вперше науково обґрунтовано доцільність застосування комбінованого принципу керування частотою вібраційних машин, резонансна частота яких регулюється пристроями з нелінійними пружними елементами, що забезпечує енергетичну ефективність таких машин у пускових та перехідних режимах. 3. Вперше запропоновано структуру системи автоматичного керування частотою та амплітудою вібраційної машини з електромагнітним приводом і динамічним віброгасником з нелінійними пружними елементами, яка відрізняється тим, що містить канал непрямого вимірювання резонансної частоти у комбінації з контуром фазової автопідстройки, що забезпечує високу швидкодію і точність налаштування на резонанс і, як наслідок, високий коефіцієнт корисної дії. Наукове значення роботи полягає у розвитку електромагнітного вібраційного привода в частині поширення його на вібраційні машини зі змінною резонансною частотою шляхом удосконалення структури систем автоматичного керування і розвитку динамічної моделі для їх дослідження. Практичне значення роботи: – розроблено імітаційну модель процесів у керованому електромагнітному приводі вібраційної машини зі змінною резонансною частотою, яка може використовуватись при проєктуванні вібраційного обладнання, зокрема для виготовлення високоякісних бетонних виробів; – удосконалено експериментальну установку та програмне забезпечення системи автоматичного керування нею, що може бути використано для подальших досліджень за цим напрямком, а також взято за основу при проєктуванні електромагнітних приводів вібраційних машин зі змінною резонансною частотою. У вступі дисертаційної роботи обґрунтовано актуальність теми, показано її зв’язок з науковими програми й темами, сформульовано об’єкт і предмет дослідження, мету та головні його задачі, представлено методи дослідження та обґрунтування достовірності отриманих результатів, визначено наукову новизну та практичне значення результатів роботи, відображено повноту викладення результатів у публікаціях та ступінь апробації. У першому розділі проведено аналіз сучасних вібраційних установок для формування бетонних виробів та особливості технологічних процесів вібраційного ущільнення. Також проаналізовано принципи побудови вібраційних машин зі змінною резонансною частотою та систем автоматичного керування їх приводами. У другому розділі проведено моделювання керованого електромагнітного вібраційного привода зі змінною резонансною частотою. Розроблено функціональну схему вібраційної установки для виготовлення високоякісних бетонних виробів з електромагнітним вібратором та керованим динамічним віброгасником з конічними пружинами. Розроблено модель електромагнітних та електромеханічних процесів на основі коло-польового методу, основаного на апроксимації залежностей потокозчеплення та електромагнітної сили від МРС та величини повітряного проміжку, які отримані шляхом числових розрахунків магнітного поля. Складено модель механіки чотирьохмасової коливальної системи та модель процесів у приводі руху преса віброгасника. Проведено моделювання процесів у керованому електроприводі, результати показали, що при переході між частотами привод зберігає високу енергетичну ефективність. У третьому розділі проведено синтез системи автоматичного керування електромагнітним приводом вібраційної машини зі змінною частотою. Проаналізовано шляхи удосконалення системи та обґрунтовано доцільність застосування комбінованого принципу автоматичного керування, що реалізується додаванням до існуючої системи каналу прямого керування частотою на основі вимірювання поточних значень координати переміщення преса динамічного віброгасника. Проведено моделювання перехідних процесів у системі з комбінованим керуванням частотою, результати яких підтвердили доцільність застосування запропонованої структури системи керування. Четвертий розділ присвячено експериментальним дослідження розробленого привода. Наведено опис установки, яка дає можливість досліджувати перехідні та стаціонарні процеси у вібраційній машині зі змінною резонансною частотою і автоматичним керуванням параметрами вібрації. Розроблено алгоритми програми, що реалізує створену структуру системи автоматичного керування. Досліджено розімкнену систему керування та визначено характеристики регулювання резонансної частоти. Досліджено замкнену систему автоматичного керування амплітудою і частотою. Результати проведених експериментів підтвердили, що для керування частотою електромагнітного привода вібромашини зі змінною резонасною частотою доцільно використовувати комбінований принцип автоматичного керування. Це забезпечує необхідну швидкість та стійкість налаштування на нову резонансну частоту в перехідних режимах.
Енергоефективні електромагнітні приводи вібраційних транспортуючих пристроїв
(2024) Іванов Антон Віталійович; Ivanov A. V.; Черно Олександр Олександрович; Сherno О. О.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 141 – Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка. – Національний університет кораблебудування імені адмірала Макарова, Миколаїв, 2024. Вібраційне обладнання використовується у різних галузях промисловості для забезпечення таких технологічних процесів, як транспортування, сепарація, ущільнення сумішей. Електромагнітний привод зазвичай використовується у вібраційних конвеєрах, дозаторах та інших пристроях, де здійснюється автоматичне керування параметрами вібрації. Проблема удосконалення та модернізації такого обладнання включає в себе багато наукових напрямів. Одним з них є підвищення енергетичної ефективності вібраційних приводів, оптимізація їх параметрів та режимів роботи. Багато наукових робіт присвячено удосконаленню магнітоелектричних та електромагнітних вібраційних приводів, які відрізняються високою керованістю, надійністю та довговічністю. Сучасні системи автоматичного керування дають змогу автоматично підтримувати роботу таких приводів у резонансному та в білярезонансному режимах, забезпечуючи високу енергоефективність. Але, на сьогоднішній день недостатньо досліджено енергетичні характеристики електромагнітних вібраційних приводів, що унеможливлює досягнення їх максимального ККД. Зокрема, не визначено вплив форми напруги живлення електромагнітів на енергетичну ефективність. Тому, проведення таких досліджень є актуальною науковою задачею. Метою дисертаційної роботи є підвищення енергетичної ефективності електромагнітних приводів вібраційних транспортуючих пристроїв шляхом забезпечення раціональної форми напруги живлення обмоток вібраторів. Новизна результатів, одержаних в дисертації, полягає в наступному: – вперше встановлено і науково обґрунтовано, що максимум ККД електромагнітного вібраційного привода забезпечується при живленні обмотки вібратора напругою у формі двополярних прямокутних імпульсів, амплітуда яких визначається напругою живлення інвертора, а ширина − потрібною амплітудою струму, причому між позитивним та від’ємним імпульсами напруги повинен бути нульовий проміжок певної ширини, що запобігає глибокому насиченню сталі електромагніта при максимальних значеннях струму; – вперше за допомогою коло-польового методу отримано енергетичні характеристики електромагнітного вібраційного привода при імпульсному живленні, за допомогою яких визначено оптимальні за критерієм максимуму ККД значення частоти для різних величин навантаження, що дає можливість при керуванні вібраційними машинами забезпечити їх високу енергетичну ефективність; − отримала розвиток структура системи автоматичного керування електромагнітними приводами вібраційних машин в частині урахування імпульсного характеру живлення обмоток вібраторів, що дає змогу керувати їх амплітудою та частотою, забезпечуючи високу енергетичну ефективність. Наукове значення роботи полягає у визначені та науковому обґрунтуванні раціональної, з точки зору енергетичної ефективності, форми напруги живлення електромагнітів вібраційних машин та розвитку структури систем автоматичного керування електромагнітними вібраційними приводами. Практичне значення отриманих результатів полягає в наступному: – розроблена імітаційна модель керованого електромагнітного привода вібраційної машини з імпульсним живленням обмоток вібраторів, яка може використовуватись при проєктуванні та наукових дослідженнях; – розроблено принципову електричну схему силового перетворювача, що забезпечує імпульсне живлення обмоток електромагнітів вібраційного привода; – удосконалено керуючу програму, що забезпечує автоматичне керування амплітудою та частотою електромагнітного привода вібраційної машини з імпульсним живленням; – розроблено та виготовлено експериментальний зразок силового перетворювача у складі електромагнітного привода вібраційного конвеєра. У вступі дисертаційної роботи обґрунтовано актуальність теми, показано її зв’язок з науковими програми й темами, сформульовано об’єкт і предмет дослідження, мету та головні його задачі, представлено методи дослідження та обґрунтування достовірності отриманих результатів, визначено наукову новизну та практичне значення результатів роботи, відображено повноту викладення результатів у публікаціях та ступінь апробації на конференціях. У першому розділі дисертації проаналізовано сучасні вібраційні транспортуючі пристрої з електромагнітним приводом. Також проведено аналіз систем автоматичного керування та енергетичної ефективності електромагнітного вібраційного привода, шляхів її підвищення. Сформовано мету та задачі дослідження. Другий розділ присвячено визначенню форми напруги живлення електромагнітного вібратора, що забезпечує найбільшу енергетичну ефективність привода вібраційної машини. Проведено аналіз факторів, які впливають на енергоефективність привода. Обґрунтовано, що максимум ККД електромагнітного вібраційного привода забезпечується при живленні обмотки вібратора напругою у формі двополярних прямокутних імпульсів, амплітуда яких визначається напругою живлення інвертора, а ширина − потрібною амплітудою струму, причому між позитивним та від’ємним імпульсами напруги повинен бути нульовий проміжок певної ширини, що запобігає глибокому насиченню сталі електромагніта при максимальних значеннях струму. Проведено моделювання процесів у вібраційному приводі при імпульсному живлені електромагнітів. Результати показали, що застосування імпульсного живлення дає можливість підвищити ККД привода до 80% у діапазоні потужностей від 0,25 від номінальної до номінальної, що в середньому на 10% більше у порівнянні з синусоїдальною напругою живлення. Отримані залежності оптимальних за критерієм максимуму ККД значень частоти та нульового проміжку від потужності привода, які можуть використовуватись при керуванні для забезпечення максимальної енергетичної ефективності в умовах зміни навантаження. В третьому розділі сформовано структуру системи автоматичного керування електромагнітним вібраційним приводом з імпульсним живленням обмоток вібратора. Вона відрізняється тим, що канал керування амплітудою визначає ширину імпульсів напруги, і, в залежності від неї, ширину нульового проміжку між позитивним та від’ємним імпульсами, а опорні сигнали для виконання дискретного перетворення Фур’є синхронізуються з моментами початку імпульсів напруги. Проведено моделювання динаміки системи керування та дослідженно графіки перехідних процесів. Отримані результати свідчать про коректну сумісну роботу контурів керування амплітудою та частотою. Час перехідних процесів при наявності навантаження не перевищує 1 с за амплітудою і 1,5 с за частотою. Максимальне перерегулювання при керуванні амплітудою при наявності навантаження не перевищує 6%, а частотою − відсутнє. Четвертий розділ спрямований на експерементальні дослідження електромагнітного привода вібраційного конвеєра. В результаті роботи здійснена технічна реалізація керованого вібратора з імпульсним живленням електромагнітів, розроблено експерементальну установку з вібраційним конвеєром. Досліджено роботу віброконвеєра при змінному навантажені, проаналізовано осцилограми стуруму та напруги, визначено енергетичні характеристики електромагнітного привода. Отримані графіки підтверджують, що при імпульсному живленні обмоток вібратора його ККД є на 8% більше, ніж при синусоїдальному ШІМ-модульованому живлені. ККД інвертора при імпульсному живлені є більшим на 10%, а при зменшені споживаної потужності – майже на 20%.
Управління фінансово-економічною безпекою бізнесу в системі глобального інформаційного середовища
(2024) Гарагуля Артур Вадимович; Harahulia Artur; Іртищева Інна Олександрівна; Irtysheva Inna O.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 073 «Менеджмент». Національний університет кораблебудування ім. адмірала Макарова. Миколаїв. 2024. Дисертація присвячена науковому обґрунтуванню, розробці теоретичних положень та практичних рекомендацій щодо удосконалення управління фінансово-економічною безпекою бізнесу в системі глобального інформаційного середовища. Досліджено сутність та завдання управління фінансово-економічною безпекою в умовах глобального інформаційного середовища. Здійснено, поглиблення вивчення наукових підходів щодо типології сутності поняття «фінансово-економічна безпека». Типологія сутності дефініції “фінансово-економічна безпека” розкриває тільки три наукові підходи до визначення сутності (ресурсний, статичний та функціональний). Запропоновано добавити до попередніх підходів системний до визначення поняття фінансово-економічна безпека, що розкриває не стан, розвиток або захист, а саме складу систему, якій властиві всі ці особливості. Обґрунтовано основні завданнями управління фінансово-економічної безпеки в сучасних умовах господарювання необхідно поділити на зовнішні та внутрішні. Визначено та розкрито принципи, що дозволяють комплексно сформувати завдання управління фінансово-економічною безпекою бізнесу. Удосконалено систему управління економічною безпекою, що основана на підрівнях безпеки та мають комплексний характер операційної системи з урахуванням зовнішнього середовища (клієнтів, конкурентів, постачальників тощо). Запропоновано система управління економічною безпекою в умовах цифрової трансформації базується на особливостях підрівнів безпеки – фінансового, економічного, соціального, інформаційного, екологічного та безпекового. Розроблено відповідні систему захисту на основні цифрових технологій. Дані системи захисту повинні враховувати особливості діяльності та функціонування, зовнішні та внутрішні чинники майбутніх загроз, що є важливим в управлінні фінансово-економічною безпекою суб’єктів господарювання. Наголошено, що для створення системи захисту необхідно обов’язково враховувати джерела формування інформаційної бази та доступ до неї всіх учасників процесу для розроблення відповідних рівнів захисту. Охарактеризовано передумови розвитку системи управління фінансово-економічною безпекою бізнесу в системі глобального економічного середовища, в результаті чого запропоновано комплексний підхід до управління фінансово-економічною безпекою бізнесу, що включає ризик-менеджмент, інновації, захист інтелектуальної власності, цифровізацію процесів та відповідальне ставлення до соціальних і екологічних аспектів діяльності. Обґрунтовано фактори, які відображають зміни у глобальному економічному середовищі та нові виклики, з якими стикаються компанії. Глобалізація економічних процесів сприяє інтеграції економік. Компанії стикаються з необхідністю адаптації до швидко змінюваних умов міжнародного бізнес-середовища, що вимагає більш гнучких та відповідальних систем управління безпекою. Швидкий розвиток цифрових технологій, зокрема, штучного інтелекту, блокчейну, Інтернету речей (IoT) та великих даних, змінив спосіб ведення бізнесу. Регулятивні вимоги, особливо у сферах фінансової звітності, податкової політики та екологічних норм, стають дедалі складнішими. Компанії повинні постійно адаптуватися до нових правил для забезпечення юридичної та фінансової безпеки. Фінансові кризи, політична нестабільність у різних регіонах світу, а також пандемія COVID-19 показали, наскільки важливо мати стійку систему управління фінансово-економічною безпекою, яка здатна швидко реагувати на кризові ситуації. Умови жорсткої конкуренції на глобальних ринках змушують компанії постійно шукати способи зниження витрат, підвищення ефективності та інноваційного розвитку. Ефективне управління фінансово-економічною безпекою стає ключовим фактором для забезпечення конкурентоспроможності бізнесу. Аналіз тенденцій цифровізації та їх вплив на розвиток фінансово-економічної безпеки бізнесу. Визначено основні напрямки тенденцій цифровізації: глобалізація бізнес-процесів, що дозволяє компаніям обслуговувати клієнтів по всьому світу, значно розширюючи ринок збуту та відкриваючи нові можливості для зростання за умови розробки ефективної стратегії конкуренції; підвищення ролі інтелектуальних ресурсів, які є драйверами інновацій, розвитку нових продуктів, послуг та технологій, а також обробки великих обсягів даних для створення цінності; зростання важливості цифрової грамотності у всіх аспектах життя через необхідність використання цифрових інструментів та платформ для ефективної роботи, навчання та соціальної взаємодії. Визначено, що розвиток цифрової економіки відбувається на перехресті новітніх технологічних досягнень, серед яких можна виділити штучний інтелект, робототехніку, інтернет речей, хмарні розрахунки, аналітику великих масивів даних та технологію 3D-друку. Ключовими трендами цифровізації визначено: Е-комерцію (розширення інтернет-платформ, методик і засобів для онлайн-продажу товарів і послуг за допомогою цифрових інструментів), Е-банкінг (об’єднує надання різноманітних банківських та фінансових послуг через електронні канали та за допомогою телекомунікаційних технологій), Е-урядування (застосування інформаційно-комунікаційних технологій у сфері державного менеджменту). Доведено, що основою для розвитку фінансово-економічної безпеки бізнесу служить розвинена ІТ індустрія. Україна демонструє вражаючі досягнення у розвитку ІТ сектору, зокрема у 2021 році ІТ галузь зайняла лідируючі позиції за обсягом експорту послуг. Потенціал цифрової трансформації підсилюється наявною системою ІТ освіти, яка щорічно забезпечує значну кількість кваліфікованих спеціалістів для ІТ-індустрії. Однак, існують перепони, що уповільнюють цифрову інтеграцію місцевих підприємств, галузей, а також державного та місцевого управління. До них належать значні розбіжності у доступності цифрових ресурсів та послуг, низька інноваційна активність, обмежені цифрові компетенції та культура, а також неоптимальне законодавче та інституційне регулювання цифрової економіки. Охарактеризовано механізм управління фінансово-економічною безпекою бізнесу, під яким запропоновано розуміти комплексну систему організаційних, методичних та інструментальних заходів, спрямованих на ідентифікацію, аналіз та мінімізацію внутрішніх та зовнішніх ризиків, що можуть негативно вплинути на стабільність та розвиток підприємства. Цей механізм включає в себе процеси встановлення цілей фінансово-економічної безпеки, вибору стратегій і тактик їх досягнення, розробки та впровадження конкретних заходів з управління ризиками, контролю та аудиту ефективності вжитих заходів. Охарактеризовано цілі фінансово-економічної безпеки: захист активів (забезпечення фізичного та юридичного захисту майна, фінансових ресурсів та інтелектуальної власності від крадіжки, шахрайства, вандалізму тощо), забезпечення ліквідності (підтримка достатнього рівня готівкових коштів та ліквідних активів для забезпечення поточних зобов’язань), мінімізація ризиків (ідентифікація, аналіз та заходи щодо зниження фінансових, операційних, ринкових, правових та інших ризиків), забезпечення прибутковості та дотримання законодавства (планування та виконання дій для забезпечення стабільного зростання доходів та максимізації прибутку й забезпечення відповідності усіх аспектів діяльності підприємства чинному законодавству та регуляторним вимогам). Доведено, що вибір стратегій і тактик охоплює стратегії ризик-менеджменту (включає ідентифікацію потенційних ризиків, оцінку їх впливу та розробку планів дій для їх мінімізації або усунення), фінансове планування та аналіз (спрямовані на оцінку фінансового стану підприємства, прогнозування майбутніх потреб у ресурсах та розробку бюджетів), інвестиційну стратегію (має на меті забезпечення оптимального розподілу капіталу між різними активами для досягнення максимальної віддачі при прийнятному рівні ризику), стратегію диверсифікації (передбачає розширення асортименту продукції або послуг, вихід на нові ринки для зниження залежності від одного джерела доходу), кібербезпеку та захист даних (розробка та впровадження заходів для захисту інформаційних систем від несанкціонованого доступу, втрати даних або інших кіберзагроз), корпоративну культуру та навчання (формування серед працівників свідомості про важливість фінансово-економічної безпеки, розвиток навичок та знань у цій сфері). Процеси імплементації європейського досвіду використання цифрових технологій з метою фінансово-економічної безпеки бізнесу показують, що аналіз та адаптація європейських практик цифровізації для потреб українського бізнесу є критично важливими для розвитку національної економіки, зміцнення її фінансово-економічної безпеки та підвищення глобальної конкурентоспроможності. Досліджено, що Україна активно працює над впровадженням стандартів кібербезпеки, згідно з європейськими рекомендаціями та директивами, такими як GDPR (Загальний регламент захисту даних). Удосконалено процеси управління економічною безпекою підприємства в умовах змін де запропоновано модель, яка базується на процесному підході до управління бізнесом та його економічною безпекою й передбачає урахування сигналів зміни кон’юнктури на релевантних ринках на основні обчислення агрегованих коефіцієнтів росту, що дозволяє прогнозувати і моделювати їх вплив на стан економічної безпеки та розробляти відповідну систему тактичних заходів. Елементи моделі та їх конфігурація може бути використана при формування прикладного програмного забезпечення для управління фінансово-економічною діяльністю, обґрунтування стратегічних і тактичних рішень у сфері економічної безпеки на основі прогнозування та моделювання різних економічних ситуацій. Апробація моделі здійснювалася на прикладі релевантних ринків підприємств сільськогосподарської галузі (фінансовий, ринок збуту, ринок праці та енергетичний ринок), визначено основні показники впливу на економічну безпеку та розраховано коефіцієнти змін у 2022 році та прогнозні значення для 2024 року. Отримані коефіцієнти засвідчили деструктивний плив війни на стан цільових сільськогосподарських ринків у 2022 році. Оптимізація бізнесу охоплює широкий спектр стратегічних і тактичних заходів, спрямованих на підвищення загальної ефективності та продуктивності компанії, в той час як оптимізація бізнес-процесів зосереджується на вдосконаленні окремих процесів в межах організації. Обидва підходи прагнуть підвищити ефективність бізнесу, знизити витрати та підвищити рівень задоволеності клієнтів. Оптимізація бізнесу має більш широкий масштаб і може включати зміни в структурі управління, стратегії розвитку, фінансовій політиці, маркетингових стратегіях та інші аспекти діяльності компанії. Оптимізація бізнес-процесів, натомість, зосереджена на покращенні конкретних операційних процедур та рутин, таких як ланцюги постачань, виробничі процеси, обслуговування клієнтів тощо. хоча оптимізація бізнесу та оптимізація бізнес процесів мають спільну мету покращення діяльності компанії, вони реалізуються через різні підходи та на різних рівнях організаційної структури, кожен з яких вносить свій вклад у забезпечення загальної ефективності та конкурентоспроможності бізнесу. Процеси оптимізації бізнесу неодмінно пов’язані із цифровізацією. Доведено, що комбінування різних методик щодо оптимізації бізнес-процесів компаній (FAST-Fast Analysis Solution Technology, Benchmarking, Redesign, Business-process Reengineering) дозволяє організаціям ефективно реагувати на широкий спектр викликів, оптимізувати свою діяльність та досягати конкурентних переваг у змінному бізнес-середовищі. В кінцевому підсумку, симбіоз цих методичних підходів на основі використання цифрових технологій може стати потужним інструментом для підприємств, які прагнуть досягнути високих стандартів продуктивності та конкурентоспроможності на ринку.
Трансформація HR-технологій в умовах розвитку цифрової економіки та суспільства
(2024) Іртищев Олександр Сергійович; Irtyshchev O. S.; Бойко Євгенія Олександрівна; Boiko Yevgeniya
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 073 «Менеджмент». Національний університет кораблебудування ім. адмірала Макарова. Миколаїв. 2024. Дисертація присвячена науковому обґрунтуванню, розробці теоретичних положень та практичних рекомендацій щодо трансформації HR-технологій в умовах розвитку цифрової економіки та суспільства. В процесі дослідження розкрито сутність та класифікацію HR-технологій технологій в управлінні персоналом підприємства. Доведено, що в значній частині наукових досліджень HR-технології розглядається як технологія програмного забезпечення, що дозволяє автоматизувати та інформатизувати процес управління персоналом. Запропоновано розглядати HR-технології як сукупність методів управління персоналом підприємства, що функціонують в єдиний інформаційній системі та дозволяє використовувати різноманітні інструменти для підвищення ефективності функціонування суб’єктів господарювання. Проведені дослідження показали, що класифікація інструментів HR-технологій в управління персоналом поділяється та використовується при формуванні іміджу підприємства, при підборі та навчанні персоналу, а також на засадах аутсорсингу. Запропонована класифікація інструментів HR-технологій в управління персоналом, що дозволяє комплексно охарактеризувати можливість використання різних інструментів на різних етапах менеджменту. На основі проведеного дослідження тенденцій розвитку HR-технологій технологій обґрунтувано модель системи управління персоналом на основі аналізу Big Data. Запропоновано створення власних інформаційних систем для управління персоналом на основні аналізу Великих даних, що дозволить забезпечити відповідну інтеграцію з діючими процесами в організації. Визначено, що перспективним для більшості підприємствам є використання чат- ботів, що дозволить клієнтам здійснювати оцінку обслуговування ними або для зворотного зв’язку. Запропонована модель системи управління персоналом на основі аналізу Big Data функціонує за допомогою двох модулів, враховуючи розроблену стратегію розвитку та відповідні індикатори досягнення, а особливою відмінністю є можливість моніторингу, що забезпечує своєчасність реагування на виявленні відхилення при реалізації. В дослідженні науковий концепт трансформації сфери управління персоналом на основі функціонального взаємодоповнення та взаємозалежності сфер управління людськими ресурсами та управління персоналом, стратегічної спрямованості розвитку кадрового потенціалу в рамках управління людськими ресурсами на сприяння підвищенню ефективності управління персоналом на оперативному рівні за рахунок використання цифрових технологій. Систему управління персоналом (HRM – Human Resource Management) охарактеризовано як комплекс заходів, спрямований на ефективне використання людського потенціалу компанії, який охоплює процеси планування персоналу, відбір і найм, оцінку та розвиток персоналу, управління заробітною платою, кадровий облік. Досліджено передумови розвитку системи управління персоналом. Визначено, що на розвиток систем управління персоналом, людськими ресурсами та HR-технологій в Україні вплинули ряд факторів та передумов екзогенного та ендогенного характеру. Ендогенні передумови пов’язані із попередньо встановленими закономірностями розвитку економіки та змінами на ринку праці України. Зменшення чисельності населення, відтік кадрів за кордон, зростання конкуренції на ринку праці на фоні загальних процесів глобалізації та цифровізації економіки стали вимагати від влади перегляду питань управління людськими ресурсами та вирішення демографічних проблем, а від компаній – підвищення ефективності управління персоналом. Доведено, що всі Цілі сталого розвитку спрямовані на покращення системи управління людськими ресурсами та сфери HR-менеджменту в Україні, адже сама концепція сталого розвитку є людиноцентричною і спрямована на покращення умов життя і праці для теперішнього і майбутніх поколінь. Найбільшу і безпосередню відповідність до розвитку системи управління людськими ресурсами та сфери HR-менеджменту складають завдання Цілі 8 «Гідна праця та економічне зростання». На основі дослідження індикаторів досягнення Цілей сталого розвитку України, встановлено, що першочергово потребують змін заходи безпеки праці спрямовані на досягнення в Україні гідних умов праці та економічного зростання з метою зменшення кількості травмованих на виробництві. Встановлено, що загострення демографічної ситуації в Україні, викликане війною, має значний вплив на системи управління людськими ресурсами та персоналом. Воєнні дії призводять до численних соціально-економічних наслідків, включаючи втрату робочої сили, міграцію населення, зміну демографічного складу працездатного населення, а також до зростання психологічного та емоційного навантаження на співробітників. На даний час, в Україні спостерігається значна втрата робочої сили, оскільки частина населення мобілізується, інша частина – емігрує у пошуках безпеки. Це створює дефіцит кваліфікованих працівників в багатьох галузях, змушуючи організації переглядати свої стратегії набору та утримання персоналу. Компанії можуть звернутися до більш гнучких форм зайнятості, таких як віддалена робота, фріланс, або залучення міжнародних співробітників. В цілому, загострення демографічної ситуації в Україні через війну ставить перед системами управління людськими ресурсами та персоналом нові виклики, змушуючи до переосмислення існуючих підходів і стратегій. Адаптація до змінюваних умов, фокус на гнучкість, підтримка та розвиток співробітників стають ключовими факторами успішного управління персоналом в умовах кризи. Аналіз довоєнного стану управління людськими ресурсами та персоналом в Україні довів значний потенціал для подальшого розвитку та модернізації цих сфер. Визначено, що необхідно провести реформу системи державного управління (зменшити бюрократію, підвищити рівень прозорості, боротися з корупцією), інвестувати в освіту та охорону здоров’я (покращити доступ до освіти та охорони здоров’я, підвищити кваліфікацію робочої сили, створити надійного соціального захисту), розвивати ІТ-сектор (створити сприятливі умови для розвитку ІТ-сектору, підготувати кваліфіковані кадри, залучити інвестиції), боротися із тіньовою економікою (створити сприятливі умови для ведення бізнесу, знизити податкове навантаження на бізнес, посилити контроль за дотриманням податкового законодавства). Визначено механізм трансформації HR-технологій в умовах розвитку цифрової економіки та суспільства, як складну управлінську систему взаємозв’язків між державою, роботодавцями та фактичними і потенційними працівниками, що потребує нормативно-правового та інституційного забезпечення, перебуває під впливом екзогенних та ендогенних факторів і базується на використанні цифрових інструментів інноваційного розвитку. Дія даного механізму спрямована на регулювання системи управління персоналом на рівні окремої компанії та регулювання ринку праці в цілому. Основним принципом даного механізму визначено людиноцентричність, що розкривається у підвищенні гнучкості та автономії, персоналізації досвіду, розвитку нових компетенцій, підтримці психічного здоров’я та благополуччя, створенні середовища сприятливого для інновацій, підвищенні етичної відповідальності. Особливим інструментом механізму трансформації HR-технологій виокремлено блокчейн технології, які мають потенціал радикально трансформувати сферу управління людськими ресурсами (HR) в контексті швидкого розвитку цифрової економіки та суспільства. Блокчейн технології – це розподілена база даних або леджер, яка забезпечує збереження інформації в цифровому форматі в мережі, що складається з взаємопов’язаних блоків даних. Кожен блок містить певну кількість транзакцій або записів, і, щойно блок заповнюється, він ланцюжком з’єднується з попереднім блоком, формуючи таким чином блокчейн. Досліджено основні напрямки, процеси та результати віртуалізації економіки і суспільства на глобальному та національному рівні, серед яких е- комерція, е-банкінг, е-урядування, е-бізнес, штучний інтелект, блокчейн та інші сфери господарської діяльності, результати яких показали, що до 2022 року, а також і після початку війни, Україна досягла значних результатів у вказаних сферах, які в цілому відповідають загальним трендам країн з розвиненою економікою. Недостатнім залишається лише рівень цифровізації бізнесу, що стримується необхідністю значних інвестицій, відсутністю чітких стратегій і бачення подальшого розвитку та недостатнім рівнем цифрових навичок персоналу більшості підприємств. Доведено, що розвиток цифрових технологій в Україні, попри війну, здійснюється достатньо швидкими темпами. Зокрема, питома вага сфери інформаційно-комунікаційних технологій в економіці за період 2010 по 2023 роки зросла з 2 до 5%. Протягом вказаного періоду чисельність працівників задіяних у галузі збільшилася на 56,8%, а кількість суб’єктів господарювання в сфері ІКТ на 424%. Разом з цим, потенціал ІКТ використовується не достатньо через відсутність в Україні значних конкурентоспроможних виробництв комп’ютерної техніки, низький рівень інноваційної активності вітчизняних підприємств та їх орієнтацію на поточний прибуток, зростання конкурентоспроможних пропозицій для працівників ІТсфери на глобальному ринку праці, де більшість з них задіяні на умовах фрілансу або інших формах дистанційної роботи. Проведено кореляційно-регресійний аналіз впливу сфери ІКТ на економічне зростання, зокрема ВВП України, результати якого підтвердили високий рівень впливу процесів цифровізації на економіку, що в цілому відповідає світовим трендам й створює передумови для перегляду та оптимізації стратегій управління людськими ресурсами (загальнонаціональний рівень) та кадровим потенціалом (мікрорівень) з урахування даних впливів. Дослідження підтвердили також суттєвий вплив процесів віртуалізації та трансформації ринку праці та формування нових HR-технологій, зокрема таких як: поява та зникнення нових професій, форм зайнятості та організації роботи (фріланс, дистанційна робота, тимчасовий найм, віртуальні команди), розробка та удосконалення цифрових рішень для HR-менеджменту (електронні бази даних, хмарні обчислення, віртуальний ринок праці, блокчейн технології, штучний інтелект), суттєві зміни у формування корпоративної культури, цінностей, ідентичностей працівників, нових методів мотивації. Всі вказані технологій безупинно розвиваються, а їх використання сприяє розробці ефективної кадрової політики, спрощує процеси адміністрування персоналу, дозволяє прогнозувати потреби у кадрах, виявляти потенціал та розробляти індивідуальні траєкторії розвитку кожного працівника, попереджувати конфлікти і кризи та залучати інтелектуальний капітал з різних куточків світу. Запропоновано концепцію управління стратегічним розвитком людських ресурсів, яка спрямована на формування збалансованих причинно-наслідкових зв’язків між економічним ростом, процесами формування, розвитку і ефективного використання людського потенціалу із урахуванням ефектів подальшої цифровізації економіки і суспільства. Враховуючи наслідки війни та необхідність відновлення людського потенціалу України стратегії розвитку людських ресурсів об’єднано у три площини: стратегії людського розвитку, стратегії мотивації людських ресурсів та стратегії використання людського потенціалу. Кожна з цих площин враховує актуальний стан, потреби і пріоритети розвитку людських ресурсів в Україні, а також можливості сучасних цифрових інструментів у контексті оптимізації процесів реалізації основних завдань у кожній площині. Запропоновано методичні підходи до визначення потреби підприємства в оновленні бізнес-моделі, що ґрунтується на обчисленні інтегрованого вектору ефективності аналогової бізнес-моделі за такими складовими: вектор продуктивності використання ресурсів, вектор рентабельності бізнес-моделі та вектор фінансової стабільності підприємства, розроблено математичний інструментарій проведення обчислень за пропонованим підходом та варіанти інтерпретації отриманих даних. Використання пропонованих підходів дозволить здійснювати експресдіагностику підприємства на предмет необхідності удосконалення моделі управління або окремих бізнес-процесів як базової передумови для відповідної оптимізації HR-стратегії. З використанням авторських підходів здійснено діагностику ефективності бізнес-моделі сільськогосподарського підприємства ТОВ «Семенівський агросервіс» у результаті якого визначено, що підприємство потребує оптимізації основних бізнес-процесів з виробництва сільськогосподарських культур із можливим застосування технологій точного землеробства.
Економіко-організаційне забезпечення розвитку дуальної форми набуття фахових компетенцій у системі вищої освіти
(2023) Канаш Олеся Єгорівна; Kanash O.; Парсяк Володимир Никифорович; Parsiak V.
Наукове дослідження присвячене поглибленню та розвитку теоретико-методичних засад й розробці практичних рекомендацій щодо створення економічних передумов та оцінювання економічних наслідків запровадження та розвитку дуальних форм набуття фахових компетенцій в системі вищої освіти України. Ґрунтуючись на результатах аналітичного огляду численних публікацій вітчизняних й закордонних фахівців, встановлено зміни у підходах до визначення чинників, що обумовлюють інтенсивність та глибину трансформації, які відбуваються в економічних системах. Доведено: ключовими з них є виробничий та людський капітал, які перебувають у постійному русі та щільній взаємодії. Скориставшись логікою виробничої функції, запропонована модель впливу інтелектуального капіталу на економічні результати діяльності суб’єктів господарювання. Застосовуючи історико-економічний метод, висвітлено ретроспективу переворотів, які відбулися у структурі та змісті виробничого та людського капіталу. Виявлено, що разом з вдосконаленням техніки та технологій, їхньої міжгалузевої дифузії, формувався попит на кваліфіковану робочу силу. Разом з тим матеріальна мотивація її носіїв спричиняла зацікавленість найманих працівників набувати нові фахові компетенції. Це прагнення з часом обумовило появу масового запиту на вищу освіту. Потреба в ній зросла впродовж четвертої промислової революції. В роботі запропоноване авторське бачення її сутності та відмінності від тих, що належать нашим попередникам. Наголошено, що нові економічні реалії висувають особливі вимоги до найманого персоналу, налаштовуючи його на командну роботу, творче розв’язання складних проблем, опанування міждисциплінарних навичок, безперервне навчання з метою підвищення фахових компетенцій. Це, своєю чергою, визначає роль закладів вищої освіти, з діяльністю яких суспільство пов’язує надії на збереження та примноження інтелектуального капіталу нації, а інвестори – бізнесів, започаткованих ними. Застосовуючи метод графічного моделювання, з’ясовано місце інтелектуального капіталу в будові людського капіталу, запропоновано модель формування інтелектуального капіталу особистості. Окреслено умови, за яких людина-фахівець набуває якостей останнього та страти, з яких він складається. Відкрите явище зношення інтелектуального капіталу, систематизовано його форми: функціональне, технологічне, економічне (першого та другого виду), окреслено наслідки та суб’єкти, які мають йому протидіяти. Серед них, окрім держави та підприємств, – заклади вищої освіти з притаманною їм соціально-економічною місією, яка модифікується впродовж життєвого циклу особистості. Це підтверджено побудованою моделлю. Наголошено, що зусилля ЗВО, якщо вони прагнуть бути популярними в отримувачів освітніх послуг, та діставати від них замовлення та забезпечувати свою економічну безпеку, мають зосередитися на розширенні у часі життєвого простору, впродовж якого людина реалізує накопичений потенціал інтелектуального капіталу. Констатовано діалектичну суперечність між нормативною тривалістю навчального процесу та тривалістю очікування бізнесом людського капіталу, якого він потребує. Надано аргументи на користь твердження, що воно розв’язується з допомогою дуальних форм набуття вищої освіти. Зокрема, з’ясовано її джерела, які походять з цехової структури економіки європейських країн, змін у світогляді їх молодих громадян та прагненні університетів адекватно відповісти на запити споживачів освітніх послуг. В роботі набуло розвитку визначення дуальної освіти, визначено її суб’єкти та економічні причини, з яких вони мають бути зацікавленими у її впровадженні. Ще одна задача, розв’язана в дисертації – оцінка наслідків державної політики для системи вищої освіти країни. На шляху до визначеної мети проаналізовано законодавчі акти, які визначають інституціональні умови освітньої діяльності, відомості Державної служби статистики. Отримана інформація опрацьовувалася методами статистичного аналізу. Зокрема, графічної візуалізації трендів. Установлено, що започатковані реформи, супроводжуються виникненням загроз для навчальних закладів. З ними мають рахуватися і органи державної влади і надавачі освітніх послуг для внесення коректив в розроблені ними стратегії. Інакше країна має ризик стикнутися з гальмуванням розширеного відтворення інтелектуального капіталу, потрібного економіці. А це позначиться на її здатності виборювати в повоєнні часи належне місце серед розвинених земель світу. Узагальнено чинні форми дуальності, поширені у вищій школі України, наведено ілюстрації їх розмаху та проблем, з якими стикаються оператори ринку освітніх послуг. Виявлено, що приклади плодотворної співпраці бізнесу та університетів є поодинокими, але накопичений досвід вартий того, щоб бути узагальненим та поширеним. Доведено: дуальна освіта знайома вітчизняним ЗВО. Постає завдання наповнювати навчальні процеси новим змістом, що відповідає вимогам ринку праці, застосовувати інноваційні інформаційні технології, здатні посилити її економічну ефективність. Піддано ретельному аналізу досвід застосування дуальної вищої освіти в країнах з розвиненою економікою. Надані переконливі докази того, що вона виникла та набула виняткової дієвості завдяки ініціативам ключових стейкхолдерів: підприємств та установ, які як ніхто інший зацікавлені в залученні до роботи фахівців з високим рівнем професійних компетенцій, випускників шкіл, які добре розуміються на визначальних трендах, за якими рухаються індустрії, урядів та органів місцевого самоврядування. Вони, своєю чергою, переконані: освіта молоді допомагає її прогресу, створює підґрунтя для успіху в подальшому професійному житті. І в контекстах працевлаштування, і з точки зору соціально-економічної інтеграції. Зроблено висновок, що створення та безперервне вдосконалення інституціонального підґрунтя під будовою дуальної освіти – перша з визначальних рис явища, яке опинилося в центрі нашої уваги. Другий важливий урок: умовою реалізації освітньо-професійних програм на засадах дуальності є готовність бізнесу та керівництва місцевих територіальних громад спрямовувати розумні інвестиції на реалізацію відповідних проєктів. Отримані узагальнення та висновки, які стали результатом застосування методів порівняльного аналізу, спостереження, класифікації та типології, були закладені в теоретико-методичні підвалини дорожньої карти використання концепції дуальності у вітчизняних закладах вищої освіти. Йдеться про рекомендації щодо реалізації відповідного процесу. Запропоновано варіанти стратегій, які постають перед очима ключових його учасників в залежності від місця кожного в професійному життєвому циклі. Окрему увагу приділено проблемам, що посідають перед виконавчим персоналом закладів вищої освіти, підприємствами-роботодавцями, а також очікуванням щодо державної підтримки ініціатив з їхнього боку. Обґрунтовано, що відносини між визначеними стейкхолдерами вибудовуються в тривимірному просторі, який обмежовується інституціональним, організаційно-правовим та економічним векторами. Наголошено, що в гонитві за привабливою формою набуття професійних компетенцій не повинна спотворюватися сутність дуальних форм набуття вищої освіти, з відповідними негативними наслідками для якості інтелектуального капіталу. Висловлено претензії до фахівців наукового цеху, які обмежилися визнанням переваг закордонних університетів, у порівнянні з вітчизняними. А от практичних рекомендацій, конструктивних пропозицій від них бракує. Прогнозовано, що найближчим часом учасники навчального процесу, побудованого у вищій школі на засадах дуальності мають покладатися на власні сили. Одна з форм їхньої інтеграції – партнерства, умови яких визначаються угодами, укладеним між їхніми учасниками. Сьогоденною реалією з цього ряду стають індустріальні кластери. До прикладу, «Морський кластер України», в структурі якого створено тренінговий центр. Ефект економічної синергії проявляється тут через формування бізнесами в кооперації з ЗВО актуальних ОПП. В роботі запропоновано модель роботи тренінгового центру, яка має перспективи тиражування. Проаналізувавши віднайдені факти, усвідомивши інтереси стейкхолдерів та побудувавши модель імплементації дуальної технології, зроблено висновок, що реалізація окреслених стратегій потребує перегляду таких характеристик навчального процесу, як форми та дизайн економічних відносин в системі «студент-викладач», використання академічного простору, навантаження професури, графіку набуття фахових компетенцій та канікул студентів, розкладу занять. Тут не обійтися точковими покращеннями. Очевидною є потреба в розробці механізму докорінного реінжинірингу навчального процесу. На шляху до цієї мети визначено послідовність циклу реінжинірингу та напрямки, за якими він має відбуватися. Обґрунтовано висновок, що адміністративні процеси не є ключовими у системі вищої освіти, оскільки виконують сервісні функції стосовно академічних. Щодо академічного напряму, то підкреслено: реінжиніринг навчального процесу має відбуватися в чинному інституціональному полі. Наголошено, що в демократичній країні абітурієнту має бути наділений правом самостійного обирати форми навчання з огляду на економічні обставини, в яких він перебуває, та плани на подальше професійне життя. Інжиніринг охоплює компетенції, які набувають отримувачі освітніх послуг, їхні комунікації з викладачем, куратором від підприємства, методи та технології навчання, що складають інструментальний мікс, структуру якого визначає мікс бажаних фахових компетенцій. Розроблені теоретико- методичні засади, закладені у підґрунті розробленого алгоритму обрання студентами прийнятних форм набуття освіти. Для кожного з варіантів їх поводження запропоновано відпрацювання нормативного обсягу аудиторних годин, самостійної роботи та інших форм академічної діяльності. Йдеться про поєднання постійної роботи на підприємстві з навчанням у закладі вищої освіти за обраною освітньо- професійною програмою, поєднання навчання у закладі вищої освіти з набуттям практичних навичок під час тимчасової роботи на підприємстві з подальшим гарантованим працевлаштуванням на ньому, доповнення академічної складової навчального процесу перебуванням на практиках, передбачених навчальним планом. Розбудова відносин між стейкхолдерами, які залежать від роботи ЗВО, спроможні в той чи інший спосіб впливати на їхню діяльність, а надалі – урізноманітнення цих відносин та наповнення новим змістом, який відбиває перебіг поточних подій в економіці й прогнози щодо її перспектив, відбувається в тривимірному просторі. Він характеризується такими ортогональними векторами: інституційним, організаційно-правовим та економічним. В рукописі запропоновано об’ємну модель цього простору та наведено аргументи на користь твердження, що без жодного з них дуальність вищої освіти неспроможна реалізувати свій утворювальний потенціал. Обґрунтовано твердження, що дуальна вища освіта – це бізнес-процес з соціальними ознаками, який вимагає до себе відповідного ставлення. Зокрема, кількісного вимірювання економічних результатів вкладання ресурсів в кожне з кілець ланцюга формування вартості інтелектуального капіталу. Систематизовано наслідки запровадження дуальної освіти та розроблено методику оцінки економічного ефекту, який отримують усі учасники освітнього процесу. Зосереджено увагу на тому, що економічні наслідки запровадження дуальної вищої освіти позитивно відбиваються на макроекономічних показниках, які характеризують рівень державної грошово-кредитної політики та фінансову стабільність в країні, позначаються на формуванні її порівняльних переваг в умовах глобалізації та залучення до конкурентної боротьбі на міжнародних ринках.
Інноваційна технологія біоремедіації нафтозабруднених ґрунтів із застосуванням мікробіологічних консорціумів
(2023) Недорода Владислав Миколайович; Nedoroda V.; Трохименко Ганна Григорівна; Trokhymenko G.
У дисертаційній роботі теоретично обґрунтовано та експериментально доведено ефективність використання консорціуму бактерій роду Bacillus для деструкції нафтових вуглеводнів у разі інтродукції до забрудненого нафтопродуктами ґрунту. Розроблено науково обґрунтовані, економічно та енергетично доцільні заходи щодо застосування протестованого біопрепарату в технології біоремедіації нафтозабруднених ґрунтів. Обґрунтовано актуальність теми дослідження, сформульовано мету й завдання, висвітлено наукову новизну та практичне значення одержаних результатів. Дана загальна характеристика нафтових вуглеводнів як одного з пріоритетних полютантів навколишнього середовища. Описано вплив нафти та нафтопродуктів на компоненти ґрунтової екосистеми. Розглянуто основні методи поводження та висвітлено проблеми, пов'язані з переробкою нафтошламових відходів. Проаналізовано наукові праці щодо вивчення корисних ґрунтових мікроорганізмів, їхньої ролі у процесах мікробіологічної деструкції нафтопродуктів, особливості взаємодії з рослинами та ґрунтовою мікробіотою. Дослідження за темою дисертаційної роботи виконувалися впродовж 2019–2023 років на базі Національного університету кораблебудування імені адмірала Макарова. Планом досліджень передбачалося вивчення впливу бактерій роду Bacillus на фітотоксичність нафтозабрудненого ґрунту. Іншим завданням було оцінити результативність використання органічних добрив, застосованих окремо і разом із мікроорганізмами та їхній вплив на підвищення ефективності мікробіологічної деструкції у кореневій зоні рослин. Також визначалися закономірності використання меліорантів для активізації процесів фітостимуляції бактерій. Загалом, у процесі досліджень використано різні штами бактерій, які належать до роду Bacillus. Досліджено особливості зміни фітотоксичного впливу забрудненого нафтою ґрунту при використанні комплексного біопрепарату на основі штамів мікроорганізмів Bacillus amyloliquefaciens subsp. plantarum, Bacillus amyloliquefaciens та Bacillus subtilis у лабораторних умовах. Рівень деструкції нафтових вуглеводнів визначався при різних комбінаціях концентрації забруднювача та біопрепарату, а також за відсутності нафтового забруднення, задля забезпечення оцінки впливу біопрепарату на навколишнє середовище.
Підвищення ефективності двопаливних камер згоряння газотурбінних двигунів використанням плазмохімічних елементів
(2023) Діасамідзе, Б. Т.; Diasamidze, B. T.; Сербін С. І.
Діасамідзе Б. Т. Підвищення ефективності двопаливних камер згоряння газотурбінних двигунів використанням плазмохімічних елементів. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 142 – Енергетичне машинобудування. – Національний університет кораблебудування імені адмірала Макарова, Миколаїв, 2021. Застосування двопаливних газотурбінних двигунів (ГТД) є одним із перспективних напрямків підвищення ефективності й надійності енергетичних систем. Одним із актуальних питань є контроль емісії оксидів азоту при роботі як на газоподібному, так і рідкому паливах. Незважаючи на велику кількість наукових досліджень в області низькоемісійних камер згоряння методологічні і технічні аспекти вирішення науково-прикладного завдання створення високоефективних двопаливних низькоемісійних камер згоряння ГТД з плазмовим супроводом до теперішнього часу розроблені недостатньо. Натурні дослідження процесів розпилювання та горіння палив достатньо проблематичні у зв’язку з високою вартістю матеріальних та людських ресурсів, високими температурами в камері згоряння, але за допомогою сучасних методів математичного моделювання та обчислювальної гідродинаміки такі завдання можуть розв’язуватися з високою швидкістю та точністю. Дослідження шляхів вдосконалення емісійних характеристик паливоспалюючих пристроїв, що забезпечують розв’язання завдання створення високоефективних газотурбінних двигунів наземного та морського призначення, які відповідають вимогам до енергетичних модулів нового покоління та працюють на рідкому та газоподібному органічних паливах одночасно, – є актуальним і матиме як соціальний, так і економічний ефекти. Таким чином, актуальність дисертаційного дослідження визначається: а) необхідністю розробки математичних моделей впливу повітряної плазми на процеси активації паливно-повітряних сумішей різного фазового стану та розробки механізму плазмохімічного впливу на робочий процес двопаливної камери згоряння; б) необхідністю досліджень аеродинаміки потоків та утворення токсичних компонентів в камері згоряння, що працює на природному газі та рідкому паливі, з урахуванням впливу низькотемпературної повітряної плазми. Метою дисертаційної роботи є підвищення ефективності двопаливних низькоемісійних камер згоряння ГТД шляхом використання низькотемпературної повітряної плазми для активації паливно-повітряних сумішей. Новизна результатів, одержаних в дисертації, полягає в наступному. 1. Вперше обґрунтовано інтенсифікуючий вплив низькотемпературної повітряної плазми на робочий процес двопаливної камери згоряння ГТД з попереднім сумішоутворенням на основі розробленої математичної моделі фізико-хімічних процесів двофазного турбулентного горіння у низькоемісійних паливоспалюючих пристроях, яка відрізняється від відомих запропонованим кінетичним механізмом окиснення вуглеводнів з урахуванням впливу плазмохімічних продуктів на процеси активації паливно-повітряних сумішей. 2. Вперше доведено можливість підвищення ефективності процесів одночасного горіння газоподібного і рідкого палива в камері згоряння ГТД з попереднім утворенням паливно-повітряної суміші шляхом плазмохімічного впливу струмин повітряної низькотемпературної плазми на процеси прогріву крапель рідкого палива, сумішоутворення й окиснення пального. 3. Вперше експериментально отримано вольт-амперні характеристики плазмового повітряного генератора низькотемпературної плазми, призначеного для роботи в складі двопаливних камер згоряння, та визначено, що зона його стійкої роботи лежить в діапазоні струмів від 0,1 до 0,9 А при витратах плазмоутворюючого повітря до 1,6 г/с, а мінімальне значення сили струму зростає до 0,3 А при додатковій подачі розпилюючого повітря. 4. Вдосконалено метод прогнозування процесів вигоряння різних за фізичним станом вуглеводневих палив в низькоемісійних камерах згоряння ГТД, заснований на числовому моделюванні їх характеристик на основі концепції дисипації вихорів (Eddy-Dissipation-Concept), який відрізняється від відомих тим, що враховує особливості окиснення палив різного стану за допомогою детальних хімічних механізмів в умовах взаємодії зони реагування з турбулентними пульсаціями потоку. 5. Отримав подальший розвиток підхід до моделювання впливу продуктів плазмохімічного елемента на процеси поширення полум'я у паливоспалюючих пристроях, заснований на залежності енергії активації реакцій окиснення різних за фізичним станом палив від кількості добавок плазмохімічних продуктів, яка враховується у рівняннях переносу хімічних компонентів. Наукове значення роботи полягає в розширенні уявлень про фізико-хімічні механізми плазмової активації процесів горіння різних за фазовим станом палив в низькоемісійних камерах згоряння ГТД в частині впливу зменшення енергії активації результуючої реакції окиснення вуглеводнів на структуру хімічно реагуючих двофазних потоків, як наукового підґрунтя для реалізації концепції модернізації та створення двопаливних українських ГТД нового покоління. Практичне значення отриманих результатів полягає в розробці практичних рекомендацій з використання двопаливних камер згоряння в енергетиці, на підставі яких розроблено конструктивну схему двопаливної низькоемісійної камери згоряння ГТД потужністю 25 МВт, що працюює на газоподібному і рідкому паливах і забезпечує світові показники токсичності вихлопних газів. Запропонована тривимірна математична модель робочого процесу в двопаливній низькоемісійній камері згоряння з урахуванням впливу повітряної низькотемпературної плазми здатна прогнозувати енергетичні та емісійні характеристики найсучасніших газотурбінних двигунів. На її основі може бути проведена оптимізація параметрів камер згоряння новітніх енергетичних систем. Результати дисертаційного дослідження впроваджено при проєктуванні вітчизняних газотурбінних установок для їх подальшого використання в якості мобільних енергетичних засобів комплексного забезпечення енергією об’єктів морської інфраструктури (ДП «Дослідно-проектний центр кораблебудування» державного концерну «Укроборонпром»), при аналізі схемних рішень перспективних суднових енергетичних установок та виконанні проєктних розробок концептуальних суден (―Zaliv Ship Design‖), в навчальному процесі при підготовці здобувачів вищої освіти в Національному університеті кораблебудування імені адмірала Макарова. У вступі дисертаційної роботи обґрунтовано актуальність теми, показано її зв’язок з науковими програми й темами, сформульовано об’єкт і предмет дослідження, мету та головні його задачі, представлено методи дослідження та обґрунтування достовірності отриманих результатів, визначено наукову новизну та практичне значення результатів роботи, відображено повноту викладення результатів у публікаціях та ступінь апробації на конференціях. У першому розділі проаналізовано сучасні методи організації робочого процесу в двопаливних камерах згоряння ГТД світових та вітчизняних виробників, особливості функціонування плазмохімічних систем та хімічної кінетики активації різних за фазовим станом палив. Виконаний аналіз літератури дозволив визначити актуальність використання плазмової активації горіння вуглеводневих палив як одного з перспективних напрямків підвищення ефективності й надійності двопаливних енергетичних систем. Другий розділ дисертації присвячено опису методології та обґрунтуванню основних методів досліджень робочих процесів в двопаливних камерах згоряння. Запропоновано для аналізу енергетичних і емісійних характеристик паливоспалюючих пристроїв використовувати основні рівняння математичної моделі турбулентного горіння рідких і газоподібних палив, моделі хімічної кінетики, що місять можливості урахування впливу низькотемпературної плазми на процеси поширення полум’я. Приведено основні рівняння математичної моделі, що описує робочий процес в турбулентній системі при спалюванні газоподібного палива. Надано опис принципової схеми експериментального стенду для проведення досліджень плазмових генераторів. Третій розділ присвячено опису розроблених математичних моделей для розрахунку двопаливної низькоемісійної камери згоряння з плазмовим супроводом. Обґрунтовано вибір тривимірної моделі континуального типу, яка здатна прогнозувати основні процеси в камерах згоряння ГТД при використанні різних за фазовим станом палив. Розроблено математичну модель плазмової активації горіння рідких та газоподібних палив в двопаливній камері згоряння. Проведено верифікацію запропонованої математичної моделі. Четвертий розділ присвячено теоретичним дослідженням характеристик двопаливної газотурбінної камери згоряння, що працює на газоподібному та рідкому паливах. Проведено тривимірні розрахунки аеродинамічної структури потоку в двопаливній низькоемісійній камері згоряння ГТД при роботі на газоподібному та рідкому паливах. Виявлено основні особливості формуванні зон зворотних течій в жаровій трубі камери згоряння на режимах холодної продувки і при підведенні пального. Проведено розрахунки різних варіантів подачі рідкого палива в двопаливну низькоемісійну камеру згоряння. Отримано розподіли температур та концентрацій токсичних компонентів на виході камери згоряння при одночасній роботі низькоемісійної камери на рідкому і газоподібному паливах при різних співвідношеннях їх витрат через канали радіально-осьових завихрювачів жарової труби. У п’ятому розділі проаналізовано стан розробки генераторів низькотемпературної плазми, призначених для активації горіння газоподібних і рідких вуглеводневих палив в камерах згоряння транспортних і стаціонарних газотурбінних двигунів. Розроблено конструктивну схему генератора низькотемпературної повітряної плазми з покращеними енергетичними характеристиками, призначеного для роботи в складі двопаливної камери згоряння. Проведено експериментальні дослідження енергетичних характеристик генератора повітряної плазми без подачі та з подачею розпилюючого повітря і води, що імітує рідке паливо. Визначено діапазон сталої роботи плазмотрону постійного току. Зона сталого горіння дуги плазмотрона знаходиться у межах сили току від 0,1 до 0,9 А, а при додатковій подачі розпилюючого повітря і води 7 мінімальне значення сили струму зростає до 0,3 А. Проведено тривимірні розрахунки характеристик двопаливної низькоемісійної камери згоряння ГТД потужністю 25 МВт з плазмовим супроводом. Отримано розподіли основних параметрів по перерізах двопаливної камери згоряння з урахуванням різної кількості плазмохімічних продуктів, що подаються у первинну зону камери. Отримані результати математичного моделювання показали, що додавання плазмохімічних продуктів забезпечує зменшення концентрацій монооксиду вуглецю СО в вихідному перерізі жарової труби з 25-28 ppm до 3,9-4,6 ppm. Розроблено практичні рекомендації щодо вдосконалення конструктивної схеми двопаливної низькоемісійної камери згоряння ГТД потужністю 25 МВт виробництва ДП НВКГ ―Зоря‖-‖Машпроєкт‖ використанням плазмохімічних елементів, що дозволило забезпечити розрахункову емісію токсичних компонентів (оксидів азоту і монооксиду вуглецю) на рівні, який відповідає сучасним Європейським вимогам на викиди газотурбінних двигунів при роботі як на газоподібному, так і рідкому паливах.
Підвищення ефективності двопаливних камер згоряння газотурбінних двигунів використанням плазмохімічних елементів
(2023-01-24) Діасамідзе, Б. Т.; Diasamidze, B. T.; Сербін С. І.
Діасамідзе Б. Т. Підвищення ефективності двопаливних камер згоряння газотурбінних двигунів використанням плазмохімічних елементів. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 142 – Енергетичне машинобудування. – Національний університет кораблебудування імені адмірала Макарова, Миколаїв, 2021. Застосування двопаливних газотурбінних двигунів (ГТД) є одним із перспективних напрямків підвищення ефективності й надійності енергетичних систем. Одним із актуальних питань є контроль емісії оксидів азоту при роботі як на газоподібному, так і рідкому паливах. Незважаючи на велику кількість наукових досліджень в області низькоемісійних камер згоряння методологічні і технічні аспекти вирішення науково-прикладного завдання створення високоефективних двопаливних низькоемісійних камер згоряння ГТД з плазмовим супроводом до теперішнього часу розроблені недостатньо. Натурні дослідження процесів розпилювання та горіння палив достатньо проблематичні у зв’язку з високою вартістю матеріальних та людських ресурсів, високими температурами в камері згоряння, але за допомогою сучасних методів математичного моделювання та обчислювальної гідродинаміки такі завдання можуть розв’язуватися з високою швидкістю та точністю. Дослідження шляхів вдосконалення емісійних характеристик паливоспалюючих пристроїв, що забезпечують розв’язання завдання створення високоефективних газотурбінних двигунів наземного та морського призначення, які відповідають вимогам до енергетичних модулів нового покоління та працюють на рідкому та газоподібному органічних паливах одночасно, – є актуальним і матиме як соціальний, так і економічний ефекти. Таким чином, актуальність дисертаційного дослідження визначається: а) необхідністю розробки математичних моделей впливу повітряної плазми на процеси активації паливно-повітряних сумішей різного фазового стану та розробки механізму плазмохімічного впливу на робочий процес двопаливної камери згоряння; б) необхідністю досліджень аеродинаміки потоків та утворення токсичних компонентів в камері згоряння, що працює на природному газі та рідкому паливі, з урахуванням впливу низькотемпературної повітряної плазми. Метою дисертаційної роботи є підвищення ефективності двопаливних низькоемісійних камер згоряння ГТД шляхом використання низькотемпературної повітряної плазми для активації паливно-повітряних сумішей. Новизна результатів, одержаних в дисертації, полягає в наступному. 1. Вперше обґрунтовано інтенсифікуючий вплив низькотемпературної повітряної плазми на робочий процес двопаливної камери згоряння ГТД з попереднім сумішоутворенням на основі розробленої математичної моделі фізико-хімічних процесів двофазного турбулентного горіння у низькоемісійних паливоспалюючих пристроях, яка відрізняється від відомих запропонованим кінетичним механізмом окиснення вуглеводнів з урахуванням впливу плазмохімічних продуктів на процеси активації паливно-повітряних сумішей. 2. Вперше доведено можливість підвищення ефективності процесів одночасного горіння газоподібного і рідкого палива в камері згоряння ГТД з попереднім утворенням паливно-повітряної суміші шляхом плазмохімічного впливу струмин повітряної низькотемпературної плазми на процеси прогріву крапель рідкого палива, сумішоутворення й окиснення пального. 3. Вперше експериментально отримано вольт-амперні характеристики плазмового повітряного генератора низькотемпературної плазми, призначеного для роботи в складі двопаливних камер згоряння, та визначено, що зона його стійкої роботи лежить в діапазоні струмів від 0,1 до 0,9 А при витратах плазмоутворюючого повітря до 1,6 г/с, а мінімальне значення сили струму зростає до 0,3 А при додатковій подачі розпилюючого повітря. 4. Вдосконалено метод прогнозування процесів вигоряння різних за фізичним станом вуглеводневих палив в низькоемісійних камерах згоряння ГТД, заснований на числовому моделюванні їх характеристик на основі концепції дисипації вихорів (Eddy-Dissipation-Concept), який відрізняється від відомих тим, що враховує особливості окиснення палив різного стану за допомогою детальних хімічних механізмів в умовах взаємодії зони реагування з турбулентними пульсаціями потоку. 5. Отримав подальший розвиток підхід до моделювання впливу продуктів плазмохімічного елемента на процеси поширення полум'я у паливоспалюючих пристроях, заснований на залежності енергії активації реакцій окиснення різних за фізичним станом палив від кількості добавок плазмохімічних продуктів, яка враховується у рівняннях переносу хімічних компонентів. Наукове значення роботи полягає в розширенні уявлень про фізико-хімічні механізми плазмової активації процесів горіння різних за фазовим станом палив в низькоемісійних камерах згоряння ГТД в частині впливу зменшення енергії активації результуючої реакції окиснення вуглеводнів на структуру хімічно реагуючих двофазних потоків, як наукового підґрунтя для реалізації концепції модернізації та створення двопаливних українських ГТД нового покоління. Практичне значення отриманих результатів полягає в розробці практичних рекомендацій з використання двопаливних камер згоряння в енергетиці, на підставі яких розроблено конструктивну схему двопаливної низькоемісійної камери згоряння ГТД потужністю 25 МВт, що працюює на газоподібному і рідкому паливах і забезпечує світові показники токсичності вихлопних газів. Запропонована тривимірна математична модель робочого процесу в двопаливній низькоемісійній камері згоряння з урахуванням впливу повітряної низькотемпературної плазми здатна прогнозувати енергетичні та емісійні характеристики найсучасніших газотурбінних двигунів. На її основі може бути проведена оптимізація параметрів камер згоряння новітніх енергетичних систем. Результати дисертаційного дослідження впроваджено при проєктуванні вітчизняних газотурбінних установок для їх подальшого використання в якості мобільних енергетичних засобів комплексного забезпечення енергією об’єктів морської інфраструктури (ДП «Дослідно-проектний центр кораблебудування» державного концерну «Укроборонпром»), при аналізі схемних рішень перспективних суднових енергетичних установок та виконанні проєктних розробок концептуальних суден (―Zaliv Ship Design‖), в навчальному процесі при підготовці здобувачів вищої освіти в Національному університеті кораблебудування імені адмірала Макарова. У вступі дисертаційної роботи обґрунтовано актуальність теми, показано її зв’язок з науковими програми й темами, сформульовано об’єкт і предмет дослідження, мету та головні його задачі, представлено методи дослідження та обґрунтування достовірності отриманих результатів, визначено наукову новизну та практичне значення результатів роботи, відображено повноту викладення результатів у публікаціях та ступінь апробації на конференціях. У першому розділі проаналізовано сучасні методи організації робочого процесу в двопаливних камерах згоряння ГТД світових та вітчизняних виробників, особливості функціонування плазмохімічних систем та хімічної кінетики активації різних за фазовим станом палив. Виконаний аналіз літератури дозволив визначити актуальність використання плазмової активації горіння вуглеводневих палив як одного з перспективних напрямків підвищення ефективності й надійності двопаливних енергетичних систем. Другий розділ дисертації присвячено опису методології та обґрунтуванню основних методів досліджень робочих процесів в двопаливних камерах згоряння. Запропоновано для аналізу енергетичних і емісійних характеристик паливоспалюючих пристроїв використовувати основні рівняння математичної моделі турбулентного горіння рідких і газоподібних палив, моделі хімічної кінетики, що місять можливості урахування впливу низькотемпературної плазми на процеси поширення полум’я. Приведено основні рівняння математичної моделі, що описує робочий процес в турбулентній системі при спалюванні газоподібного палива. Надано опис принципової схеми експериментального стенду для проведення досліджень плазмових генераторів. Третій розділ присвячено опису розроблених математичних моделей для розрахунку двопаливної низькоемісійної камери згоряння з плазмовим супроводом. Обґрунтовано вибір тривимірної моделі континуального типу, яка здатна прогнозувати основні процеси в камерах згоряння ГТД при використанні різних за фазовим станом палив. Розроблено математичну модель плазмової активації горіння рідких та газоподібних палив в двопаливній камері згоряння. Проведено верифікацію запропонованої математичної моделі. Четвертий розділ присвячено теоретичним дослідженням характеристик двопаливної газотурбінної камери згоряння, що працює на газоподібному та рідкому паливах. Проведено тривимірні розрахунки аеродинамічної структури потоку в двопаливній низькоемісійній камері згоряння ГТД при роботі на газоподібному та рідкому паливах. Виявлено основні особливості формуванні зон зворотних течій в жаровій трубі камери згоряння на режимах холодної продувки і при підведенні пального. Проведено розрахунки різних варіантів подачі рідкого палива в двопаливну низькоемісійну камеру згоряння. Отримано розподіли температур та концентрацій токсичних компонентів на виході камери згоряння при одночасній роботі низькоемісійної камери на рідкому і газоподібному паливах при різних співвідношеннях їх витрат через канали радіально-осьових завихрювачів жарової труби. У п’ятому розділі проаналізовано стан розробки генераторів низькотемпературної плазми, призначених для активації горіння газоподібних і рідких вуглеводневих палив в камерах згоряння транспортних і стаціонарних газотурбінних двигунів. Розроблено конструктивну схему генератора низькотемпературної повітряної плазми з покращеними енергетичними характеристиками, призначеного для роботи в складі двопаливної камери згоряння. Проведено експериментальні дослідження енергетичних характеристик генератора повітряної плазми без подачі та з подачею розпилюючого повітря і води, що імітує рідке паливо. Визначено діапазон сталої роботи плазмотрону постійного току. Зона сталого горіння дуги плазмотрона знаходиться у межах сили току від 0,1 до 0,9 А, а при додатковій подачі розпилюючого повітря і води 7 мінімальне значення сили струму зростає до 0,3 А. Проведено тривимірні розрахунки характеристик двопаливної низькоемісійної камери згоряння ГТД потужністю 25 МВт з плазмовим супроводом. Отримано розподіли основних параметрів по перерізах двопаливної камери згоряння з урахуванням різної кількості плазмохімічних продуктів, що подаються у первинну зону камери. Отримані результати математичного моделювання показали, що додавання плазмохімічних продуктів забезпечує зменшення концентрацій монооксиду вуглецю СО в вихідному перерізі жарової труби з 25-28 ppm до 3,9-4,6 ppm. Розроблено практичні рекомендації щодо вдосконалення конструктивної схеми двопаливної низькоемісійної камери згоряння ГТД потужністю 25 МВт виробництва ДП НВКГ ―Зоря‖-‖Машпроєкт‖ використанням плазмохімічних елементів, що дозволило забезпечити розрахункову емісію токсичних компонентів (оксидів азоту і монооксиду вуглецю) на рівні, який відповідає сучасним Європейським вимогам на викиди газотурбінних двигунів при роботі як на газоподібному, так і рідкому паливах.
Підвищення ефективності двопаливних камер згоряння газотурбінних двигунів використанням плазмохімічних елементів
(2023-01-24) Діасамідзе, Б. Т.; Diasamidze, B. T.; Сербін С. І.
Діасамідзе Б. Т. Підвищення ефективності двопаливних камер згоряння газотурбінних двигунів використанням плазмохімічних елементів. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 142 – Енергетичне машинобудування. – Національний університет кораблебудування імені адмірала Макарова, Миколаїв, 2021. Застосування двопаливних газотурбінних двигунів (ГТД) є одним із перспективних напрямків підвищення ефективності й надійності енергетичних систем. Одним із актуальних питань є контроль емісії оксидів азоту при роботі як на газоподібному, так і рідкому паливах. Незважаючи на велику кількість наукових досліджень в області низькоемісійних камер згоряння методологічні і технічні аспекти вирішення науково-прикладного завдання створення високоефективних двопаливних низькоемісійних камер згоряння ГТД з плазмовим супроводом до теперішнього часу розроблені недостатньо. Натурні дослідження процесів розпилювання та горіння палив достатньо проблематичні у зв’язку з високою вартістю матеріальних та людських ресурсів, високими температурами в камері згоряння, але за допомогою сучасних методів математичного моделювання та обчислювальної гідродинаміки такі завдання можуть розв’язуватися з високою швидкістю та точністю. Дослідження шляхів вдосконалення емісійних характеристик паливоспалюючих пристроїв, що забезпечують розв’язання завдання створення високоефективних газотурбінних двигунів наземного та морського призначення, які відповідають вимогам до енергетичних модулів нового покоління та працюють на рідкому та газоподібному органічних паливах одночасно, – є актуальним і матиме як соціальний, так і економічний ефекти. Таким чином, актуальність дисертаційного дослідження визначається: а) необхідністю розробки математичних моделей впливу повітряної плазми на процеси активації паливно-повітряних сумішей різного фазового стану та розробки механізму плазмохімічного впливу на робочий процес двопаливної камери згоряння; б) необхідністю досліджень аеродинаміки потоків та утворення токсичних компонентів в камері згоряння, що працює на природному газі та рідкому паливі, з урахуванням впливу низькотемпературної повітряної плазми. Метою дисертаційної роботи є підвищення ефективності двопаливних низькоемісійних камер згоряння ГТД шляхом використання низькотемпературної повітряної плазми для активації паливно-повітряних сумішей. Новизна результатів, одержаних в дисертації, полягає в наступному. 1. Вперше обґрунтовано інтенсифікуючий вплив низькотемпературної повітряної плазми на робочий процес двопаливної камери згоряння ГТД з попереднім сумішоутворенням на основі розробленої математичної моделі фізико-хімічних процесів двофазного турбулентного горіння у низькоемісійних паливоспалюючих пристроях, яка відрізняється від відомих запропонованим кінетичним механізмом окиснення вуглеводнів з урахуванням впливу плазмохімічних продуктів на процеси активації паливно-повітряних сумішей. 2. Вперше доведено можливість підвищення ефективності процесів одночасного горіння газоподібного і рідкого палива в камері згоряння ГТД з попереднім утворенням паливно-повітряної суміші шляхом плазмохімічного впливу струмин повітряної низькотемпературної плазми на процеси прогріву крапель рідкого палива, сумішоутворення й окиснення пального. 3. Вперше експериментально отримано вольт-амперні характеристики плазмового повітряного генератора низькотемпературної плазми, призначеного для роботи в складі двопаливних камер згоряння, та визначено, що зона його стійкої роботи лежить в діапазоні струмів від 0,1 до 0,9 А при витратах плазмоутворюючого повітря до 1,6 г/с, а мінімальне значення сили струму зростає до 0,3 А при додатковій подачі розпилюючого повітря. 4. Вдосконалено метод прогнозування процесів вигоряння різних за фізичним станом вуглеводневих палив в низькоемісійних камерах згоряння ГТД, заснований на числовому моделюванні їх характеристик на основі концепції дисипації вихорів (Eddy-Dissipation-Concept), який відрізняється від відомих тим, що враховує особливості окиснення палив різного стану за допомогою детальних хімічних механізмів в умовах взаємодії зони реагування з турбулентними пульсаціями потоку. 5. Отримав подальший розвиток підхід до моделювання впливу продуктів плазмохімічного елемента на процеси поширення полум'я у паливоспалюючих пристроях, заснований на залежності енергії активації реакцій окиснення різних за фізичним станом палив від кількості добавок плазмохімічних продуктів, яка враховується у рівняннях переносу хімічних компонентів. Наукове значення роботи полягає в розширенні уявлень про фізико-хімічні механізми плазмової активації процесів горіння різних за фазовим станом палив в низькоемісійних камерах згоряння ГТД в частині впливу зменшення енергії активації результуючої реакції окиснення вуглеводнів на структуру хімічно реагуючих двофазних потоків, як наукового підґрунтя для реалізації концепції модернізації та створення двопаливних українських ГТД нового покоління. Практичне значення отриманих результатів полягає в розробці практичних рекомендацій з використання двопаливних камер згоряння в енергетиці, на підставі яких розроблено конструктивну схему двопаливної низькоемісійної камери згоряння ГТД потужністю 25 МВт, що працюює на газоподібному і рідкому паливах і забезпечує світові показники токсичності вихлопних газів. Запропонована тривимірна математична модель робочого процесу в двопаливній низькоемісійній камері згоряння з урахуванням впливу повітряної низькотемпературної плазми здатна прогнозувати енергетичні та емісійні характеристики найсучасніших газотурбінних двигунів. На її основі може бути проведена оптимізація параметрів камер згоряння новітніх енергетичних систем. Результати дисертаційного дослідження впроваджено при проєктуванні вітчизняних газотурбінних установок для їх подальшого використання в якості мобільних енергетичних засобів комплексного забезпечення енергією об’єктів морської інфраструктури (ДП «Дослідно-проектний центр кораблебудування» державного концерну «Укроборонпром»), при аналізі схемних рішень перспективних суднових енергетичних установок та виконанні проєктних розробок концептуальних суден (―Zaliv Ship Design‖), в навчальному процесі при підготовці здобувачів вищої освіти в Національному університеті кораблебудування імені адмірала Макарова. У вступі дисертаційної роботи обґрунтовано актуальність теми, показано її зв’язок з науковими програми й темами, сформульовано об’єкт і предмет дослідження, мету та головні його задачі, представлено методи дослідження та обґрунтування достовірності отриманих результатів, визначено наукову новизну та практичне значення результатів роботи, відображено повноту викладення результатів у публікаціях та ступінь апробації на конференціях. У першому розділі проаналізовано сучасні методи організації робочого процесу в двопаливних камерах згоряння ГТД світових та вітчизняних виробників, особливості функціонування плазмохімічних систем та хімічної кінетики активації різних за фазовим станом палив. Виконаний аналіз літератури дозволив визначити актуальність використання плазмової активації горіння вуглеводневих палив як одного з перспективних напрямків підвищення ефективності й надійності двопаливних енергетичних систем. Другий розділ дисертації присвячено опису методології та обґрунтуванню основних методів досліджень робочих процесів в двопаливних камерах згоряння. Запропоновано для аналізу енергетичних і емісійних характеристик паливоспалюючих пристроїв використовувати основні рівняння математичної моделі турбулентного горіння рідких і газоподібних палив, моделі хімічної кінетики, що місять можливості урахування впливу низькотемпературної плазми на процеси поширення полум’я. Приведено основні рівняння математичної моделі, що описує робочий процес в турбулентній системі при спалюванні газоподібного палива. Надано опис принципової схеми експериментального стенду для проведення досліджень плазмових генераторів. Третій розділ присвячено опису розроблених математичних моделей для розрахунку двопаливної низькоемісійної камери згоряння з плазмовим супроводом. Обґрунтовано вибір тривимірної моделі континуального типу, яка здатна прогнозувати основні процеси в камерах згоряння ГТД при використанні різних за фазовим станом палив. Розроблено математичну модель плазмової активації горіння рідких та газоподібних палив в двопаливній камері згоряння. Проведено верифікацію запропонованої математичної моделі. Четвертий розділ присвячено теоретичним дослідженням характеристик двопаливної газотурбінної камери згоряння, що працює на газоподібному та рідкому паливах. Проведено тривимірні розрахунки аеродинамічної структури потоку в двопаливній низькоемісійній камері згоряння ГТД при роботі на газоподібному та рідкому паливах. Виявлено основні особливості формуванні зон зворотних течій в жаровій трубі камери згоряння на режимах холодної продувки і при підведенні пального. Проведено розрахунки різних варіантів подачі рідкого палива в двопаливну низькоемісійну камеру згоряння. Отримано розподіли температур та концентрацій токсичних компонентів на виході камери згоряння при одночасній роботі низькоемісійної камери на рідкому і газоподібному паливах при різних співвідношеннях їх витрат через канали радіально-осьових завихрювачів жарової труби. У п’ятому розділі проаналізовано стан розробки генераторів низькотемпературної плазми, призначених для активації горіння газоподібних і рідких вуглеводневих палив в камерах згоряння транспортних і стаціонарних газотурбінних двигунів. Розроблено конструктивну схему генератора низькотемпературної повітряної плазми з покращеними енергетичними характеристиками, призначеного для роботи в складі двопаливної камери згоряння. Проведено експериментальні дослідження енергетичних характеристик генератора повітряної плазми без подачі та з подачею розпилюючого повітря і води, що імітує рідке паливо. Визначено діапазон сталої роботи плазмотрону постійного току. Зона сталого горіння дуги плазмотрона знаходиться у межах сили току від 0,1 до 0,9 А, а при додатковій подачі розпилюючого повітря і води 7 мінімальне значення сили струму зростає до 0,3 А. Проведено тривимірні розрахунки характеристик двопаливної низькоемісійної камери згоряння ГТД потужністю 25 МВт з плазмовим супроводом. Отримано розподіли основних параметрів по перерізах двопаливної камери згоряння з урахуванням різної кількості плазмохімічних продуктів, що подаються у первинну зону камери. Отримані результати математичного моделювання показали, що додавання плазмохімічних продуктів забезпечує зменшення концентрацій монооксиду вуглецю СО в вихідному перерізі жарової труби з 25-28 ppm до 3,9-4,6 ppm. Розроблено практичні рекомендації щодо вдосконалення конструктивної схеми двопаливної низькоемісійної камери згоряння ГТД потужністю 25 МВт виробництва ДП НВКГ ―Зоря‖-‖Машпроєкт‖ використанням плазмохімічних елементів, що дозволило забезпечити розрахункову емісію токсичних компонентів (оксидів азоту і монооксиду вуглецю) на рівні, який відповідає сучасним Європейським вимогам на викиди газотурбінних двигунів при роботі як на газоподібному, так і рідкому паливах.
Податкове стимулювання розвитку малого та середнього бізнесу
(2013) Гавриленко, Наталія; Дубовик, Ольга Юхимівна
Проведений аналіз податкового стимулювання малого та середнього бізнесу в Україні показав його неефективність, а роль податкових надходжень від таких суб'єктів у надходженнях до бюджету – незначною. Узагальнення наукових доробок у цій сфері, враховуючи позитивний досвід країн світу, дозволив запропонувати надання певних пільг для середніх і малих підприємств, що здійснюють інноваційну діяльність та знаходяться на загальній системі оподаткування. Запропоновано рекомендації щодо податкового стимулювання виробничої сфери малого і середнього бізнесу, схему взаємозв’язку інформаційного та організаційного забезпечення податкового стимулювання розвитку малого і середнього бізнесу, яка повинна сприяти впровадженню заходів зі стимулювання та контролю за їх виконанням.
Математичні моделі та інформаційна технологія для оцінювання розміру програмних застосунків з відкритим кодом на PHP
(2021) Ворона, Михайло Владиславович; Vorona, M. V.; Приходько, Сергій Борисович
Ворона М.В. Математичні моделі та інформаційна технологія для оцінювання розміру програмних застосунків з відкритим кодом на PHP. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії (PhD) за спеціальністю 122 "Комп’ютерні науки" (галузь 12 – Інформаційні технології). – Національний університет кораблебудування імені адмірала Макарова, Міністерство освіти і науки України, Миколаїв, 2021. Дисертаційна робота присвячена вирішенню важливого науково-практичного завдання підвищення достовірності оцінювання розміру програмних застосунків з відкритим кодом на PHP за рахунок побудови відповідних математичних моделей у вигляді нелінійних регресійних моделей та створенню на їх основі інструментарію інформаційної технології (ІТ) обробки інформації для оцінювання розміру програмних застосунків з відкритим кодом на PHP на ранніх стадіях розробки за метриками діаграми класів. Актуальність цієї роботи пов'язана з наступним. По-перше, оцінка розміру програмного забезпечення (ПЗ) необхідна для оцінювання трудомісткості розробки програмного застосунку, наприклад, за допомогою такої відомої моделі як COCOMO II. По-друге, раннє оцінювання розміру ПЗ є складним завданням, оскільки на початкових фазах створення програмного застосунку доступна обмежена інформація. По-третє, існуючі математичні моделі для оцінювання розміру програмних застосунків з відкритим кодом на PHP як правило не містять у своєму складі випадкові змінні. Все це призводить до низької достовірності оцінювання розміру програмних застосунків з відкритим кодом на PHP на початкових етапах їх розробки. Метою дисертаційної роботи є підвищення достовірності оцінювання розміру програмних застосунків з відкритим кодом на PHP у фазах аналізу та проектування за метриками діаграми класів за допомогою нелінійних регресійних моделей. Робочою науковою гіпотезою дисертаційного дослідження є твердження, що підвищення достовірності оцінювання розміру програмних застосунків з відкритим кодом на PHP у фазах аналізу та проектування за метриками діаграми класів досягається за рахунок застосування багатомірних нелінійних регресійних моделей, які дозволяють описувати зазначений розмір як випадкову величину. Для побудови вказаних нелінійних регресійних моделей пропонується використовувати відповідний метод на основі багатовимірних нормалізуючих перетворень, які дозволяють враховувати кореляцію між залежною і незалежними змінними. Для досягнення поставленої мети потрібно вирішити такі завдання: проаналізувати існуючі математичні моделі для оцінювання розміру програмних застосунків з відкритим кодом на PHP; удосконалити трьох-факторну регресійну модель для оцінювання розміру програмних застосунків з відкритим кодом на PHP за метриками діаграми класів на основі чотиривимірного нормалізуючого перетворення; удосконалити рівняння для визначення ширин довірчого інтервалу та інтервалу передбачення нелінійної регресії розміру програмних застосунків з відкритим кодом на PHP за метриками діаграми класів на основі чотиривимірного нормалізуючого перетворення; на підставі запропонованої трьох-факторної нелінійної регресійної моделі розробити інструментарій інформаційної технології для оцінювання розміру програмних застосунків з відкритим кодом на PHP за метриками діаграми класів. Наукова новизна одержаних результатів полягає у наступному. 1) Удосконалено трьох-факторне рівняння нелінійної регресії для оцінювання розміру програмних застосунків з відкритим кодом на PHP на початкових етапах розробки в залежності від трьох факторів (кількості класів; середньої кількості методів на клас, середнього значення метрики DIT на клас) на основі чотиривимірного нормалізуючого перетворення Джонсона сім’ї SB. Це дозволяє підвищити достовірність оцінювання вибіркового середнього залежної змінної трьох-факторної нелінійної регресії розміру програмних застосунків з відкритим кодом на PHP у порівнянні з використанням одновимірних нормалізуючих перетворень. Рівняння, що побудовано, в порівнянні з іншими регресійними рівняннями, має менше значення середньої величини відносної похибки та менші ширини довірчого інтервалу нелінійної регресії. 2) Отримало подальший розвиток рівняння для визначення границь довірчого інтервалу нелінійної регресії розміру програмних застосунків з відкритим кодом на PHP на основі чотиривимірного нормалізуючого перетворення Джонсона сім’ї SB. Це у порівнянні з використанням одновимірних перетворень дозволяє в багатьох випадках зменшити ширини довірчого інтервалу нелінійної регресії розміру програмних застосунків з відкритим кодом на PHP і тим самим підвищити достовірність оцінювання вибіркового середнього залежної змінної нелінійної регресії, а саме – зазначеного розміру. 3) Удосконалено трьох-факторну нелінійну регресійну модель для оцінювання розміру програмних застосунків з відкритим кодом на PHP в залежності від кількості класів; середньої кількості методів на клас та середнього значення метрики DIT на клас на основі чотиривимірного нормалізуючого перетворення Джонсона сім’ї SB, що дозволяє підвищити достовірність оцінювання розміру програмних застосунків з відкритим кодом на PHP саме як негаусівської випадкової величини у порівнянні з використанням одновимірних нормалізуючих перетворень. Модель, що побудовано, в порівнянні з іншими регресійними моделями (як лінійними, так і нелінійними), має більший відсоток прогнозованих значень, менше значення середньої величини відносної похибки та менші ширини інтервалу передбачення нелінійної регресії. 4) Отримало подальший розвиток рівняння для визначення границь інтервалу передбачення трьох-факторної нелінійної регресії розміру програмних застосунків з відкритим кодом на PHP на основі чотиривимірного нормалізуючого перетворення Джонсона сім’ї SB. Це у порівнянні з використанням одновимірних перетворень дозволяє в багатьох випадках зменшити ширини інтервалу передбачення нелінійної регресії розміру програмних застосунків з відкритим кодом на PHP і тим самим підвищити достовірність оцінювання зазначеного розміру як залежної випадкової величини. Практичне значення одержаних результатів полягає у наступному. Розроблено інструментарій ІТ для оцінювання розміру програмних застосунків з відкритим кодом на PHP у фазах аналізу та проектування за метриками діаграми класів. Для цього використовувалася система моделювання Scilab (https://www.scilab.org/). Було розроблено відповідне ПЗ sci-мовою для пакету Scilab 6.0.0 та методику оцінювання розміру програмних застосунків з відкритим кодом на PHP, яка розрахована на використання зазначеного ПЗ. Програму, що розроблено, можна використовувати для оцінювання розміру програмних застосунків з відкритим кодом на PHP за трьома метриками діаграми класів. У вступі дисертації розкрита сутність науково-практичного завдання та його значущість, обґрунтовано необхідність проведення дослідження, подана загальна характеристика дисертації в такій послідовності: актуальність теми; зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами; мета і завдання дослідження; наукова новизна і практичне значення одержаних результатів; особистий внесок здобувача; апробація результатів дисертації та публікації. У першому розділі дисертації виконано аналіз існуючих методів і моделей для оцінювання розміру програмних застосунків з відкритим кодом на PHP та здійснено обґрунтування необхідності проведення досліджень за обраною темою. У другому розділі дисертації розглянуто існуючі взаємо-зворотні нормалізуючі перетворення, здійснено вибір перетворення для нормалізації чотиривимірних даних з метрик програмних застосунків з відкритим кодом на PHP. У третьому розділі дисертації побудовано трьох-факторне нелінійне регресійне рівняння, нелінійну регресійну модель, інтервали передбачення та довірчі інтервали нелінійної регресії для оцінювання розміру програмних застосунків з відкритим кодом на PHP на основі чотиривимірного перетворення Джонсона сімейства SB; здійснено порівняння результатів оцінювання розміру програмних застосунків з відкритим кодом на PHP за нелінійними регресійними моделями, що побудовані на основі чотиривимірного перетворення Джонсона сімейства SB та на основі одновимірних перетворень. У четвертому розділі дисертації запропоновано ІТ для оцінювання розміру програмних застосунків з відкритим кодом на PHP. Розроблено інструментарій ІТ для оцінювання розміру програмних застосунків з відкритим кодом на PHP у фазах аналізу та проектування за трьома метриками діаграми класів. Для цього використовувалася система моделювання Scilab. Було розроблено відповідне ПЗ sci-мовою для пакету Scilab 6.0.0 та методику оцінювання розміру програмних застосунків з відкритим кодом на PHP, яка розрахована на використання зазначеного ПЗ.
Психологічні особливості розвитку конфліктологічної компетентності майбутніх учителів
(2019) Мухіна, Л. М.; Mukhina, L. M.; Савенкова І. І.
Мухіна Л. М. Психологічні особливості розвитку конфліктологічної компетентності майбутніх учителів. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата психологічних наук (доктора філософії) за спеціальністю 19.00.07 «Педагогічна та вікова психологія» (053 – Психологія). – Миколаївський національний університет імені В. О. Сухомлинського, Миколаїв, 2019. Дисертаційне дослідження виконано в межах науково-дослідної роботи кафедри психології Миколаївського національного університету ім. В. О. Сухомлинського (2015–2017 рр.) «Концептуальні засади розвитку особистості» (державний реєстраційний номер 0112U005123), (2015–2017 р.) «Психолого-педагогічні засади становлення професійної суб’єктності» (державний реєстраційний номер 0115U001209) та (2016–2019 рр.) «Хронопсихологічне прогнозування особливостей розвитку та психосоматичного стану осіб з особливими потребами» (державний реєстраційний номер 0116U005588). У дисертації систематизизовано та узагальнено сучасні підходи до визначення поняття конфліктологічної компетеності учителя, здійснено теоретичне обґрунтування структури вказаного феномену та розроблено модель конфліктологічної компетентності майбутнього учителя. Встановлено, що конфлікт є невід’ємною складовою й об’єктивним явищем міжособистісної комунікації. На законодавчому рівні визначено необхідність формування конфліктологічної компетентності особистості. Конфліктологічна компетентність майбутнього учителя є багатовимірним феноменом та вивчається як структурний компонент комунікативної компетентності; сукупність якостей особистості, що забезпечують успішне виконання професійних функцій; складова соціальнопсихологічної компетентності; складова професійної компетентності; умова успішної адаптації на майбутньому робочому місці; спеціальна компетентність. Конфліктологічну компетентність майбутнього учителя визначено як складову частину його професійної компетентності, здатність педагога використовувати спеціальні психологічні знання, уміння та навики поводження у конфліктних ситуаціях та здатність до попередження цих ситуацій. З’ясовано, що особливого значення конфлікти набувають в освітянській сфері. Найголовнішими причинами педагогічних конфліктів є: події у державі, суспільстві, які прямо або опосередковано впливають на діяльність педагогічного колективу; недосконалість навчально-виховного процесу, нерівномірний або несправедливий розподіл навчального навантаження, недостатнє оснащення навчальних кабінетів, застаріле технологічне забезпечення, порушення трудового законодавства, часта зміна керівництва, розподілом ресурсів (виплата заробітної плати); задоволеності потреб конкретної особистості. Серед ймовірних причин педагогічних конфліктів зазначаються: індивідуально-психологічні властивості учасників, низька культура спілкування, гендерні та вікові відмінності. Специфіка педагогічних конфліктів у порівнянні з іншими конфліктами, які виникають у міжособистісній взаємодії, полягає у жорсткій конкуренції; падінні престижу педагогічної професії у суспільстві; негативних наслідках, котрі проявляються у результатах навчання; відмінностях у соціальному статусі (учитель–учень) та життєвому досвіді учасників; високій емоцiйності; «педагогічному стереотипі»; високій особистісній тривожності педагога. Особливостями конфліктологічної компетентності майбутнього учителя виділено: гнучкість спілкування, розвинений емоційний інтелект, позитивна активна життєва позиція, комунікативна толерантність, ініціативність у переосмисленні попереднього досвіду та здатність до засвоєння нових знань, мотивація до досягнення конструктивних рішень. Представлено модель конфліктологічної компетентності майбутнього учителя, яка представлена структурними компонентами, критеріями та функціями, які у свою чегру є взаємопов’язаними та взаємодовнюваними. Структурними компонентами конфліктологічної компетентності майбутнього учителя є: когнітивний (знання про конфлікт та шляхи його подолання); особистісний (цінності, інтереси, потреби, настанови); емоційно-мотиваційний (емоційний інтелект, мотиви поведінки); регулятивно-поведінковий (стиль поведінки у конфлікті, асертивна поведінка). Критеріями, що визначають конфліктологічну компетентність майбутнього учителя є: комунікативно-організаційний, діяльнісний, суб’єктивноособистісний, регулятивно-когнітивний. Повнота прояву кожного із цих критеріїв визначає рівень сформованості конфліктологічної компетентності майбутнього учителя. У процесі міжособистісної взаємодії конфліктологічна компетентність майбутнього учителя виконує наступні функції: мобілізаційну, ціннісну, інтегративну, інформаційну, прогностичну, рефлексивну та регулятивну. Висвітлено організаційно-методологічні засади та етапи емпіричного дослідження конфліктологічної компетентності студентів освітнього степеня «магістр» – майбутніх учителів. У результаті емпіричного дослідження визначено, що у респондентів наявні «перешкоди» у встановленні емоційних контактів. Найяскравіше вираженою «перешкодою» виявився неадекватний прояв емоцій. Таким чином, встановлено, що опитані респонденти не мають досить розвиненого емоційного інтелекту. Вони найчастіше використовують наполегливість у якості провідної стратегії поведінки у конфлікті. Проте, найкраще себе почувають використовуючи стратегію уникнення конфлікту, а найменший показник комфорту зафіксований за стратегією співробітництва. Такий результат є свідченням того, у респондентів недостатньо сформовані навички асертивної поведінки. Таким чином, серед учасників дослідження найбільш вираженими виявилися індивідуалістичні стратегії поведінки у конфлікті (витрачання психічної енергії задля досягнення власних цілей, або не використаня її взагалі та уникнення конфліктної взаємодії), а стратегії, котрі направлені на соціальну взаємодію (досягнення компромісу та знаходження спільного вектору співпраці) виражені менш помітними. Вираженість якоїсь найбільш ефективної стратегії поведінки у конфлікті не зафіксовано. Визначено, що у респондентів ще не сформований свій власний стиль поведінки у конфлікті та не має визначеного орієнтиру у виборі найбільш екологічної стратегії поведінки у конфлікті. Теоретично обґрунтовано та розроблено концептуальну модель й апробовано програму розвитку конфліктологічної компетентності майбутніх учителів. Представлена концептуальна модель розвитку конфліктологічної компетентності майбутніх учителів включає три блоки: 1) теоретико-методологічний, 2) процесуальний, 3) результативний, взаємодія яких відображає етапність даного процесу та зв’язок усіх його складових. Програма розвитку конфліктологічної компетентності майбутніх учителів складається з двох частин: факультативного спецкурсу «Конфліктологічна компетентність» та тренінг курсу «Конфліктологічна компетентність вчителя». Метою програми розвитку конфліктологічної компетентності є розвиток та підвищення рівня конфліктологічної компетентності за наступними критеріями: комунікативно-організаційний, діяльнісний, суб’єктивно-особистісний, результативно-конгітивний шляхом розвитку здатності до рефлексії та емпатії, здатності до розуміння емоцій та їх управління (як власних, так і інших людей), здатності до асертивної поведінки. За результатами формувального експерименту зафіксовано зміни усіх вимірювальних показників серед учасників експериментальної групи № 1 та експериментальної групи № 2 у порівнянні з представниками контрольної групи, де зрушення, котрі фіксувалися, були малопомітними та не досить значними. Також, слід звернути увагу на те, що серед учасників експериментальної групи № 2 ми зафіксували більш суттєві зрушення вимірювальних показників, ніж в учасників експериментальної групи № 1. Це дає нам змогу говорити про дієвість запропонованої програми розвитку конфліктологічної компетентності майбутніх учителів. Визначено, що тренінгові заняття з використанням ситуаційних завдань сприяють розвитку конфліктологічної компетентності майбутніх учителів. Під час тренінгу можливо змоделювати конфліктну ситуацію та навчитися конструктивній поведінці, проте, у реальному житті ситуація може бути відмінною. У реальному житті під час конфліктної взаємодії на поведінку людини значним чином впливають стереотипи, які керують поведінкою людини на несвідомому рівні. Для успішного процесу розвитку конфліктологічної компетентності серед студентів важливим є усвідомлення конфліктної поведінки та можливість її передбачення та попередження. Загальною рекомендацією при впровадженні програми розвитку конфліктологічної компетентності майбутніх учителів є врахування індивідуально-психологічних особливостей особистості, які мають місце у процесі міжособистісної комунікації.
Математичні моделі для оцінювання трудомісткості робіт при управлінні часом проектів розробки конструкторської документації суден
(2021) Кудін, О. О.; Kudin, O. O.; Приходько С. Б.
Кудін О. О. Математичні моделі для оцінювання трудомісткості робіт при управлінні часом проектів розробки конструкторської документації суден. – Кваліфікаційна наукова робота на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.22 «Управління проектами і програмами» – Національний університет кораблебудування імені адмірала Макарова, Міністерство освіти і науки України, Миколаїв, 2021. В наш час спостерігається суттєве скорочення тривалості проектування і виготовлення продукції у всіх галузях промисловості, зокрема у суднобудуванні. Однією з причин такого явища є використання сучасних інформаційних та комп’ютерних технологій при проектуванні і виготовлені промислових виробів. Зокрема, впровадження сучасних технологій в процеси проектування суден суттєво скоротило трудомісткість і, відповідно, час виконання проектів розробки конструкторської документації суден. Але при цьому ускладняється вирішення задачі достовірного оцінювання трудомісткості робіт при управлінні часом проектів розробки конструкторської документації. Отже, скорочення трудомісткості, в свою чергу, робить актуальною задачу підвищення достовірності оцінювання трудомісткості робіт на всіх етапах виконання проектів розробки конструкторської документації суден. Вирішення цієї задачі ускладняється впливом випадкових непередбачуваних факторів на трудомісткість проектів розробки конструкторської документації суден. У дисертації вирішено актуальну науково-прикладну задачу підвищення достовірності оцінювання трудомісткості робіт з розробки конструкторської документації суден в умовах впливу випадкових непередбачуваних факторів завдяки побудові математичних моделей трудомісткості робіт на основі двовимірного нормалізуючого перетворення Джонсона сімейства SB. Такі математичні моделі дозволяють в подальшому підвищити достовірність оцінювання тривалості робіт при управлінні часом в проектах розробки конструкторської документації суден. Перевага запропонованого рішення полягає у тому, що оцінювання трудомісткості робіт проводиться на основі статистичних даних виконаних проектів розробки конструкторської документації суден на відміну від існуючих методів і моделей оцінювання трудомісткості, основаних на власному досвіді менеджерів проектів. При проведенні дослідження виконано аналіз процесів управління часом проектів розробки конструкторської документації суден у суднобудівних конструкторських бюро та визначено, що трудомісткість робіт є базовою величиною при управлінні часом проектів розробки конструкторської документації. З’ясовано, що на практиці оцінювання трудомісткості робіт виконується менеджерами проектів на основі власного досвіду. Але менеджери проектів не завжди мають достатній досвід проектування конкретних типів суден. Це є однією з причин низької достовірності оцінювання трудомісткості робіт і, відповідно, викликає перевищення контрактних строків виконання проектів. Проведено аналіз існуючих методів і моделей для оцінювання трудомісткості робіт при управлінні часом проектів розробки конструкторської документації суден. З’ясовано, що відомі методи і моделі оцінювання трудомісткості робіт використовують оцінки, які призначаються здебільшого однією людиною і іноді можуть бути помилковими. Тому пропонується оцінювати трудомісткість розробки конструкторської документації суден з використанням статистичних даних виконаних проектів шляхом побудови рівнянь нелінійної регресії та нелінійних регресійних моделей трудомісткості робіт. Виконано формалізацію задач дисертаційного дослідження та основних напрямків їх вирішення, а саме: вибрати нормалізуючі перетворення для нормалізації двовимірного негаусівського вектору трудомісткості робіт; побудувати математичні моделі для трансформованого еліпсу передбачення на основі вибраного нормалізуючого перетворення для видалення двовимірних викидів даних з двовимірного негаусівського вектору трудомісткості робіт; побудувати рівняння нелінійної регресії трудомісткості робіт з розробки конструкторської документації секцій корпусів суден в залежності від маси цих секцій на основі вибраного нормалізуючого перетворення; побудувати нелінійну регресійну модель трудомісткості робіт з розробки конструкторської документації секцій корпусів суден в залежності від маси цих секцій на основі вибраного нормалізуючого перетворення; розробити методику оцінювання середньої трудомісткості робіт з розробки конструкторської документації суден та її застосування при управлінні часом проектів розробки конструкторської документації суден; розробити методику оцінювання трудомісткості робіт з розробки конструкторської документації суден, як випадкової величини, та її застосування при управлінні часом проектів розробки конструкторської документації суден. В результаті проведених досліджень вперше побудовано негаусівську ймовірнісну модель трудомісткості робіт з розробки конструкторської документації секцій корпусів суден та маси цих секцій на основі функції щільності ймовірності двовимірного розподілу Джонсона сімейства SB. Ця модель дозволяє врахувати реальний характер розподілу двовимірних емпіричних даних і кореляцію між ними та провести кращу нормалізацію емпіричних даних в порівнянні з наявними моделями, побудованими на основі щільностей одновимірних розподілів. Використання означеної моделі дозволяє надалі підвищити достовірність оцінювання трудомісткості робіт та, відповідно, достовірність оцінювання часу виконання робіт. Удосконалено рівняння трансформованого еліпсу передбачення для двовимірного негаусівського вектору трудомісткості робіт з розробки конструкторської документації секцій корпусів суден та маси цих секцій на основі двовимірного нормалізуючого перетворення Джонсона сімейства SB. Це дозволяє визначити наявність двовимірних викидів у подібних наборах негаусівських даних без припущення про їх нормальний розподіл і, в подальшому, підвищити достовірність оцінювання трудомісткості та, відповідно, тривалості робіт з розробки конструкторської документації секцій корпусів суден. Побудовано рівняння нелінійної регресії для оцінювання трудомісткості робіт із розробки конструкторської документації секцій корпусів суден в залежності від маси цих секцій на основі двовимірного нормалізуючого перетворення Джонсона сімейства SB та довірчі інтервали і інтервали передбачення нелінійної регресії. Це дозволяє підвищити достовірність оцінювання середньої трудомісткості робіт та, відповідно, середнього часу виконання робіт. Побудовано нелінійну регресійну модель для оцінювання трудомісткості робіт із розробки конструкторської документації секцій корпусів суден на основі двовимірного нормалізуючого перетворення Джонсона сімейства SB. Використання цієї регресійної моделі дозволяє підвищити достовірність оцінювання трудомісткості робіт та відповідного часу виконання робіт з розробки конструкторської документації. Проведено порівняння результатів побудови рівняння нелінійної регресії та нелінійної регресійної моделі для оцінювання трудомісткості робіт на основі двовимірного перетворення Джонсона сімейства SB з результатами побудови нелінійної регресії для оцінювання трудомісткості робіт з розробки конструкторської документації секцій корпусів суден на основі одновимірних нормалізуючих перетворень. Виявлено, що використання двовимірного нормалізуючого перетворення Джонсона покращує критерії якості нелінійної регресії MMRE та Pred(0,25) у порівнянні з використанням одновимірних нормалізуючих перетворень. Удосконалено рівняння нелінійної регресії та границь її довірчого інтервалу на основі двовимірного нормалізуючого перетворення Джонсона сімейства SB для оцінювання трудомісткості робіт із розробки конструкторської документації секцій корпусів суден, що дозволяє підвищити достовірність оцінювання вибіркового середнього трудомісткості робіт в залежності від маси цих секцій у порівнянні з відповідними рівняннями, що отримані за одновимірними нормалізуючими перетвореннями. Удосконалено рівняння границь інтервалу передбачення нелінійної регресії на основі двовимірного нормалізуючого перетворення Джонсона сімейства SB для оцінювання трудомісткості робіт із розробки конструкторської документації секцій корпусів суден, що дозволяє зменшити ширину зазначеного інтервалу у порівнянні з відповідними рівняннями, що отримані за одновимірними нормалізуючими перетвореннями. В результаті зменшення ширини інтервалу передбачення підвищується достовірність оцінювання трудомісткості робіт з розробки конструкторської документації і, відповідно, часу виконання цих робіт. Розроблено методику оцінювання середньої трудомісткості робіт при управлінні часом проектів розробки конструкторської документації суден з використанням нелінійної регресійної моделі трудомісткості робіт та довірчих інтервалів, побудованих на основі двовимірного перетворення Джонсона сімейства SB, наведено приклад її використання. Розроблено методику для оцінювання трудомісткості робіт, як випадкової величини, при управлінні часом проектів розробки конструкторської документації суден з використанням нелінійної регресійної моделі трудомісткості робіт і інтервалів передбачення нелінійної регресії, побудованих на основі двовимірного нормалізуючого перетворення Джонсона сімейства SB, та наведено приклад її використання. Наведено опис використання розроблених методик оцінювання трудомісткості робіт для оцінювання середньої трудомісткості робіт за методом PERT.
Ефективність роторно-поршневих двигунів із шарнірно-кулачковим механізмом перетворення руху
(2021) Митрофанов, О. С.; Mytrofanov, Oleksandr S.; Тимошевський Б. Г.
Митрофанов О. С. Ефективність роторно-поршневих двигунів із шарнірно-кулачковим механізмом перетворення руху. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.05.03 – двигуни та енергетичні установки (Технічні науки). – Національний університет кораблебудування імені адмірала Макарова, Міністерство освіти і науки України, Миколаїв, 2021. Науково-прикладною проблемою, яка вирішується у дисертаційній роботі, є підвищення ефективності застосування енергетичного потенціалу стиснутого робочого тіла шляхом раціональної організації робочого процесу перетворення потенційної енергії в механічну роботу, а саме забезпечення збільшення повноти розширення, зменшення зворотного стиснення та газодинамічних втрат робочого тіла у машинах об’ємної дії в енергетичних установках на їх базі. Необхідність зниження енергетичних витрат установок, що використовують потенційну енергію стиснутого робочого тіла, визначає запит практики, спрямований на підвищення ефективності перетворення енергії шляхом розробки та впровадження в промисловість нових енергоефективних машин об’ємної дії. Крім того, розробка нових двигунів дозволить задовольнити специфічні експлуатаційні вимоги нових сучасних напрямків застосування, а також забезпечити зниження масогабаритних показників, надійність та працездатність на всіх експлуатаційних режимах незалежно від умов експлуатації. Згідно із запитом практики визначена мета дослідження дисертаційної роботи – підвищення ефективності використання низькопотенційної енергії стиснутого робочого тіла в машинах об’ємної дії при перетворенні у механічну роботу в енергетичних установках. Робочою науковою гіпотезою наукового дослідження є твердження, що підвищення ефективності перетворення низькопотенційної енергії стиснутого робочого тіла в механічну роботу в машинах об’ємної дії досягається поєднанням переваг організації робочого процесу ротаційних та поршневих двигунів (регулювання початку і тривалості процесу наповнення, збільшення повноти розширення робочого тіла, зниження мертвого об’єму та газодинамічних втрат при газообміні) шляхом нових конструктивних рішень (поєднання зворотно-поступального руху поршня при одночасному його обертанні разом з ротором). Для підвищення ефективності процесу перетворення низькопотенційної енергії стиснутого робочого тіла при розширенні в машинах об’ємної дії пропонується використати ідею поєднання конструкцій руху ведучої ланки ротаційних (обертовий рух) та поршневих (зворотнопоступовий рух) двигунів, що забезпечить урахування переваг й особливостей організації робочих процесів двох різних типів двигунів. Об’єктом дослідження є процеси перетворення енергії в роторно-поршневих двигунах об’ємної дії. Предметом дослідження є параметри, характеристики та закономірності процесів перетворення енергії, які відбуваються у роторно-поршневих двигунах об’ємної дії. Задачі наукового дослідження 1. Аналіз процесів, технічного рівня, умов експлуатації, переваг і недоліків застосування, особливостей конструкції машин об’ємної та динамічної дії, що випускаються серійно, а також можливих перспективних видів з метою виявлення резервів і напрямків підвищення їх ефективності. 2. Створення фізичної моделі підсистеми ЕУ з використання стиснутого робочого тіла та її елементів на базі дослідного зразка роторно-поршневого двигуна із шарнірно-кулачковим механізмом руху, а також розробка програми проведення експериментальних досліджень процесів у них і параметрів роботи. 3. Визначення експериментальним шляхом закономірностей зміни енергетичних та економічних показників роботи роторно-поршневого двигуна із шарнірно-кулачковим механізмом руху, а також дослідження впливу на них експлуатаційних параметрів двигуна (обертів і робочого тиску) й регулювання тривалості процесу наповнення. 4. Удосконалення математичної моделі робочого циклу машин об’ємної дії, що передбачає врахування впливу особливостей поєднання переваг організації робочого процесу ротаційних і поршневих двигунів через конструкцію механізму руху та газообміну. 5. Виявлення закономірностей взаємного впливу конструктивних (діаметр робочого циліндра, хід поршня, відносний мертвий об’єм), експлуатаційних (оберти й робочий тиск) і регулюючого (ступеня наповнення робочого циліндра) параметрів на індикаторні показники роботи при перетворенні низькопотенційної енергії стиснутого робочого тіла в роторно-поршневих двигунах об’ємної дії із шарнірно-кулачковим механізмом руху. 6. Синтез нових науково обґрунтованих схемних рішень енергетичних установок різного призначення на базі роторно-поршневих двигунів із шарнірно-кулачковим механізмом руху та дослідження показників ефективності перетворення низькопотенційної енергії стиснутого робочого тіла в двигунах залежно від умов їх експлуатації. 7. Розробка загальних основ конструювання й проектування роторно-поршневих двигунів із шарнірно-кулачковим механізмом руху, а також відповідних рекомендацій щодо стендових та контрольних випробувань і тривалості проведення обкатки. 8. Апробація та впровадження результатів наукового дослідження ефективності роторно-поршневих двигунів із шарнірно-кулачковим механізмом руху енергетичних установок з машинами об’ємної дії. У вступі подана загальна характеристика дисертації, а саме обґрунтована актуальність наукового дослідження, сформульовані мета й головні задачі, визначені об’єкт та предмет. Викладені наукова новизна й практична цінність одержаних результатів дослідження, а також зазначений особистий внесок здобувача, наведені дані щодо апробації результатів роботи та публікацій за темою наукового дослідження. У першому розділі проаналізовано конструкцію, принцип роботи та сфери використання різних типів серійних двигунів об’ємної та динамічної дій, що дозволило виділити ряд експлуатаційних переваг і недоліків їх застосування у різних сферах промисловості. Проведено аналіз можливих альтернативних машин об’ємної дії та конструктивних ідейних рішень у них. Виділено основні переваги й недоліки цих рішень, пов’язаних з експлуатацією і технологією виготовлення. Виявлено значний вплив конструктивного виконання та організації робочого процесу в двигунах на ефективність перетворення потенційної енергії стиснутого робочого тіла. Визначено перспективність розробки нових енергоефективних машин об’ємної дії для комплексного вирішення науково-прикладної проблеми ефективності використання енергетичних ресурсів, що є актуальною та пріоритетною проблемою в енергетиці. У другому розділі розроблена загальна методологія проведення дисертаційної роботи, яка відображена у вигляді технологічної карти наукового дослідження. На основі запиту практики визначені мета дисертації та її робоча гіпотеза, а також виділені задачі дисертаційної роботи. Розглянуті основні методи й загальна методика дослідження дослідного зразка роторно-поршневого двигуна об’ємної дії із шарнірно-кулачковим механізмом руху, що відповідають задачам дисертації та є загальноприйнятими й дозволили отримати достовірні та достатньо точні результати. Засобами досягнення поставленої мети наукового дослідження є теоретичні та експериментальні методи дослідження. Відповідно до цілей роботи сформульовано задачі експериментального дослідження й обрано методи проведення цього дослідження, що дозволили перевірити адекватність математичної моделі робочого циклу роторно-поршневого двигуна, а також експериментально встановити вплив основних параметрів, режимів роботи та інших факторів на ефективність перетворення енергії стиснутого робочого тіла. З теоретичних методів дослідження в роботі широко застосовувався метод математичного моделювання. Сформульовано основні вимоги до математичної моделі робочого циклу роторно-поршневого двигуна об’ємної дії із шарнірно-кулачковим механізмом руху. У третьому розділі наведені опис конструкції дослідного зразка роторно-поршневого двигуна об’ємної дії із шарнірно-кулачковим механізмом руху 12РПД 4,4/1,75, методика проведення його науково-дослідних випробувань, відомості про експериментальний стенд, система вимірювання та реєстрації отриманих результатів. Крім того, у розділі подані основні результати експериментальних досліджень роторно-поршневого двигуна об’ємної дії із шарнірно-кулачковим механізмом руху та їх аналіз: дослідження параметрів робочого циклу; режимів роботи й особливостей експлуатації та обслуговування; визначення впливу параметрів робочого циклу на енергетичні й економічні показники двигуна. У четвертому розділі обґрунтовані вимоги та розроблена математична модель робочого циклу роторно-поршневого двигуна об’ємної дії із шарнірнокулачковим механізмом руху, яка враховує особливості кінематики двигуна, а також, базуючись на отриманих експериментальних даних, виконана оцінка адекватності моделі. Виконані дослідження впливу конструктивних параметрів роторно-поршневих двигунів об’ємної дії із шарнірно-кулачковим механізмом руху на ефективність перетворення потенційної енергії стиснутого робочого тіла у робочому циліндрі. У п’ятому розділі виконані аналіз та узагальнення результатів дослідження ефективності використання роторно-поршневих двигунів об’ємної дії із шарнірно-кулачковим механізмом руху в існуючих і перспективних енергетичних установках різного призначення. Наведено порівняння параметрів двигунів різних типів з роторно-поршневими, а також доведено ефективність та перспективність застосування нових двигунів у порівнянні із серійними машинами об’ємної дії. Досліджено можливість використання роторно-поршневих двигунів у транспортних енергетичних установках, газотранспортних і газорозподільних системах, енергетичних установках акумулювання надлишкової електричної енергії, виробленої з відновлювальних джерел енергії, в енергетичних установках отримання та безпечного акумулювання водню із сірководню Чорного моря, а також енергетичних установках з ДВЗ як утилізатора енергії відпрацьованих газів. У шостому розділі подані результати реалізації наукового дослідження в практику проектування та створення роторно-поршневих двигунів об’ємної дії із шарнірно-кулачковим механізмом руху. Наведено загальні основи конструювання та компонування елементів роторно-поршневих двигунів різного призначення, розглянуто питання щодо загального компонування двигуна й схеми підведення повітря, конструювання основних вузлів та деталей, вибору схеми механізму руху, а також особливостей ущільнення. Подано практичні рекомендації щодо технології виготовлення та збирання основних складальних вузлів і деталей. Наведена реалізація результатів наукового дослідження роторно-поршневих двигунів об’ємної дії із шарнірнокулачковим механізмом руху на об’єктах промисловості. Наукова новизна отриманих результатів полягає у тому, що для підвищення ефективності застосування низькопотенційної енергії стиснутого робочого тіла в машинах об’ємної дії при перетворенні у механічну роботу в енергетичних установках: 1) уперше експериментально й теоретично доведено, що збільшення повноти розширення та зменшення зворотного стиснення і газодинамічних втрат низькопотенційного робочого тіла досягаються використанням у роторно-поршневих двигунах об’ємної дії для перетворення поступального руху поршня в обертальний рух ротора шарнірно-кулачкового механізму, а також регулюванням тривалості процесу наповнення, що, відповідно, дозволяє зменшити питому масу на 17…50 %, збільшити відношення пускового крутного моменту до номінального до 11 %, а також зменшити питому витрату робочого тіла (енергії) на 15…24 % у порівнянні із серійними поршневими машинами об’ємної дії із золотниковим газорозподілом, які застосовують як механізм руху кривошипно-шатунний механізм; 2) уперше визначено та експериментально підтверджено, що більш ефективним підходом до регулювання навантаження роторно-поршневих двигунів із шарнірно-кулачковим механізмом руху є регулювання тривалості процесу наповнення (за рахунок зміни фаз газообміну), збільшення якого у 1,43…2,45 рази забезпечує підвищення ефективної потужності у 1,10…1,91 рази, а раціональне співвідношення заданої потужності двигуна, його робочого тиску та ступеня наповнення (у межах 0,2…0,4) дає змогу покращити процес перетворення низькопотенційної енергії стиснутого робочого тіла в механічну роботу й забезпечити зниження питомої ефективної витрати робочого тіла до 10,1 %; 3) уперше експериментально визначено вплив тривалості процесу наповнення робочого циліндра на значення тиску відпрацьованого повітря у випускному колекторі роторно-поршневого двигуна із шарнірно-кулачковим механізмом руху та встановлено, що зменшення ступеня наповнення у 1,43…2,45 рази знижує тиск відпрацьованого повітря у 1,16…2,16 рази, тим самим зменшуючи газодинамічні втрати на випуску; 4) уперше експериментально визначено, що організація процесу газообміну (зміна початку та кінця процесів впуску і випуску) за рахунок використання шарнірно-кулачкового механізму руху в умовах робочого тиску 0,4…0,8 МПа забезпечує діапазон зміни тиску відпрацьованого повітря у випускному колекторі роторно-поршневого двигуна на рівні 0,010…0,075 МПа, що не перевищує та є значно нижчим від допустимих значень (0,105…0,120 МПа) для машин об’ємної дії; 5) уперше експериментально визначено діапазон максимального падіння температури повітря від початкового значення зберігання до кінцевого на випуску з роторно-поршневого двигуна із шарнірно-кулачковим механізмом руху для робочого тиску 0,4…0,8 МПа, який складає 35…43 К, а також установлено вплив обертів двигуна на зниження температури повітря при дроселюванні та розширенні у робочому циліндрі (збільшення обертів у 2,35 разів збільшує падіння температури при дроселюванні в 1,23 рази, при цьому зміна температури при розширенні, залежно від обертів, не перевищує 4,5 %), що дало змогу оцінити ефективність і працездатність двигуна за умов від’ємних температур зберігання робочого тіла (–5…–20 оС); 6) уперше для роторно-поршневих двигунів об’ємної дії із шарнірно-кулачковим механізмом руху методом фізичного й математичного моделювання для різних експлуатаційних параметрів (оберти і робочий тиск) установлено вплив конструктивних параметрів, таких, як діаметр робочого циліндра, хід поршня, відносний мертвий об’єм (зменшення відношення ходу поршня до діаметра робочого циліндра у 1,5 рази знижує питому індикаторну витрату робочого тіла до 60,8 % при одночасному незначному зниженні потужності двигуна до 8,0 %, а зменшення відносного мертвого об’єму в 1,25 рази знижує питому індикаторну витрату робочого тіла до 27,7 % та збільшує потужність двигуна до 28,2 %) на зміну показників їх роботи при перетворенні потенційної енергії стиснутого робочого тіла в механічну роботу. Набуло подальшого розвитку теоретичні основи конструювання й проектування роторно-поршневих двигунів об’ємної дії із шарнірно-кулачковим механізмом руху за рахунок розробки загального компонування двигуна, схеми підведення робочого тіла та конструкції основних вузлів і деталей, а також вибору способу ущільнення та конструктивного виконання механізму руху, що спрямовано на спрощення виготовлення, збирання, а також поліпшення експлуатації й обслуговування. Удосконалено: метод визначення необхідної кількості теплоти для підігріву стиснутого робочого тіла на вході у впускний ресивер роторно-поршневого двигуна за рахунок отриманої експериментальної залежності зміни падіння температури відпрацьованого повітря від обертів і тиску у впускному ресивері за умов забезпечення допустимого значення температури відпрацьованого робочого тіла на виході (встановлена мінімально допустима температура зберігання робочого тіла, за якої ще можлива робота двигуна без підігріву та яка складає 0…–5 оС); кінематику механізму руху роторно-поршневого двигуна об’ємної дії із шарнірно-кулачковим механізмом руху за рахунок визначення геометричного зв’язку між ходом поршня двигуна, довжиною ланки рухомого чотирикутника та кутом між ланками, що дозволило отримати залежності для визначення переміщення, швидкості й прискорення поршня залежно від кута повороту ротора. Базуючись на отриманих наукових результатах, сформульовано нові наукові положення. 1. Поєднання переваг організації робочого процесу ротаційних і поршневих двигунів шляхом застосування шарнірно-кулачкового механізму руху в роторно-поршневих двигунах об’ємної дії забезпечує регулювання процесу наповнення, збільшення повноти розширення робочого тіла, зменшення зворотного стиснення, а також відсутність мертвого об’єму, що сприяє підвищенню в 1,18…1,32 рази ефективності перетворення низькопотенційної енергії робочого тіла (витрата повітря на 1 кВт потужності) без попереднього його підігріву в порівнянні із серійними поршневими машинами об’ємної дії із золотниковим газорозподілом та кривошипно-шатунним механізмом руху. 2. Шарнірно-кулачковий механізм руху з відношенням ходу поршня до діаметра робочого циліндра менше одного дає змогу здійснювати два робочих цикли за один оберт ротора, регулювати ступінь наповнення, а також рівномірне розміщення циліндрів по всій довжині ротора в роторно-поршневих двигунах об’ємної дії, забезпечує компактність та знижує питому масу двигуна у 1,2…2,0 рази у порівнянні із серійними поршневими машинами об’ємної дії з кривошипно-шатунним механізмом руху. 3. Шарнірно-кулачковий механізм руху й система газорозподілу з можливістю регулювання ступеня наповнення робочого циліндра, що на ньому базується, забезпечують практично відсутність відносного мертвого об’єму (значення εо не перевищує 0,015 та обумовлене лише технологічними зазорами) й збільшують відношення пускового крутного моменту до номінального до 1,11 рази у порівнянні із серійними поршневими машинами об’ємної дії із золотниковим газорозподілом і кривошипно-шатунним механізмом руху. Наукове значення отриманих результатів полягає у розвитку основ та принципів перетворення низькопотенційної енергії стиснутого робочого тіла в механічну роботу за рахунок поєднання особливостей і переваг організації робочого процесу різних типів двигунів, що є теоретичною базою для реалізації концепції підвищення ефективності машин об’ємної дії. Практичне значення отриманих результатів полягає у тому, що розроблено: новий напрям у конструюванні та проектуванні двигунів об’ємної дії, технології виготовлення й збирання основних складальних вузлів та деталей роторно-поршневих двигунів із шарнірно-кулачковим механізмом руху; рекомендації щодо вибору необхідних матеріалів для виготовлення деталей роторно-поршневого двигуна, а також установлення необхідного зазору між сполучними парами з урахуванням робочої температури деталей; метод і програму проведення експериментальних досліджень експлуатаційних режимів та робочих процесів роторно-поршневих двигунів об’ємної дії із шарнірно-кулачковим механізмом руху; програму проведення стендових випробувань роторно-поршневих двигунів при серійному виробництві, а також послідовність і тривалість проведення обкатки та контрольних випробувань; рекомендації щодо розвитку теорії розрахунку робочого циклу машин об’ємної дії, що стосуються врахування особливостей кінематики шарнірно-кулачкового механізму руху; схемні й технічні рішення енергетичних установок на базі роторно-поршневих двигунів об’ємної дії із шарнірно-кулачковим механізмом руху. Упровадження результатів дисертації. Результати дисертаційної роботи пройшли апробацію і були використані на машинобудівному підприємстві «Мотор-Плюс» (м. Миколаїв) при проектуванні та реалізації проектів енергетичних установок з роторно-поршневими двигунами об’ємної дії із шарнірно-кулачковим механізмом руху різного призначення згідно з вимогами замовника; на Машинобудівному підприємстві «МОТОРСЕРВІСПРОМ» (м. Миколаїв) при виконанні проектних робіт і оцінці енергетичних й економічних показників серії пневмодвигунів (12РПД 44/1,75; 20РПД 4,5/1,75; 20РПД 3,0/1,15); на підприємстві «ТЕПЛОМАШПРОГРЕС» (м. Миколаїв) при модернізації пневматичного приводу суднового крана з вантажопідйомністю до 1000 кг; при розробці проектної документації вібраційного живильника для випуску і доставки руди на підприємстві «БІЗНЕС-СЕРВІС-БЮРО» (Миколаївська обл.); на підприємстві «ШИПСЕРВІС» (м. Миколаїв) при розробці проекту та проведенні модернізації платформного електричного візка ЕТ-2054 (електрокар) вантажопідйомністю 2 т на пневматичний привід; у підготовці технічної документації з модернізації виробничого обладнання підприємствами «АВИАФИНСЕРВИС» (м. Миколаїв) і «Енерготехнологія» (Миколаївська обл.); у навчальному процесі кафедри ДВЗ У та ТЕ при підготовці бакалаврів і магістрів Національного університету кораблебудування ім. адм. Макарова в курсах лекцій, при проведенні практичних, індивідуальних та лабораторних занять з дисциплін «Двигуни нетрадиційних схем», «Суднові допоміжні механізми», а також при виконанні розрахункових завдань, у курсовому й дипломному проектуванні.
Розробка припою і технології паяння жароміцних нікелевих сплавів лопаток суднових газових турбін нового покоління
(2021) Бутурля, Є. А.; Buturlia, Ye. A.; Квасницький В. Ф.
Бутурля Є. А. Розробка припою і технології паяння жароміцних нікелевих сплавів лопаток суднових газових турбін нового покоління – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 132 – Матеріалознавство. – Національний університет кораблебудування імені адмірала Макарова, 2021. Робота присвячена науково-прикладній задачі – розробці припою для жароміцних нікелевих сплавів (ЖНС) нового покоління. Для суднового газотурбобудування завжди стояла проблема підвищення робочої температури та ресурсу роботи турбін, яка ускладнюється умовами роботи суднових газотурбінних двигунів (ГТД). Суднові ГТД працюють на важкому паливі із домішками сірки та в умовах високотемпературної сольової корозії (ВСК), швидкість якої в сотні разів більше, ніж швидкість корозії в авіаційних турбінах. Для суднових турбін нового покоління ДП НВКГ «Зоря»–«Машпроект» і Фізико-технологічним інститутом металів і сплавів НАН України розроблено сплави СМ93-ВІ і СМ96-ВІ, що дозволяють підняти робочу температуру на 40–60 °С. Основним та універсальним способом з’єднання ливарних ЖНС є паяння, при якому виникає проблема підвищення жаростійкості і довготривалої високотемпературної міцності спаяних з’єднань. Тому, для розвитку суднового газотурбобудування актуальна розробка припою, який забезпечить необхідні фізико-хімічні характеристики спаяного з’єднання для нових сплавів. Метою дисертаційного дослідження є розробка припою і технології паяння жароміцних нікелевих сплавів СМ93-ВІ і СМ96-ВІ для виробництва суднових газових турбін нового покоління з підвищенням високотемпературної міцності спаяних з’єднань не нижче 80 % міцності основного металу. Наукова новизна полягає в тому, що: 1. Вперше обґрунтовано двоетапний метод розробки припою, суть якого полягає в тому, що на першому етапі, з використанням комп’ютерних програм, розрахована основа припою з включенням найбільш ефективних легуючих елементів, які забезпечують твердорозчинне і дисперсійне зміцнення, та границі легування припою тугоплавкими металами для запобігання утворення ТЩУ фаз, зокрема σ-фази, а на другому етапі експериментально визначається необхідна концентрація депресантів. 2. Вперше встановлено, що багатокомпонентні припої з Re і Та системи Ni-Cr-Co-Al-Ta-Re-W-Mo-Ti-Nb-B-Hf-Zr-C забезпечують крайові кути змочування сплавів СМ93-ВІ і СМ96-ВІ до 6°, питому площу розтікання 1,4–1,5 мм2/мг при температурі 1200–1230 °С паяння і виправлення поверхневих дефектів відливок. 3. Удосконалено систему легування припою, яка забезпечує довготривалу міцність спаяних з’єднань сплавів СМ93-ВІ і СМ96-ВІ при 900 °С на рівні 0,9 від міцності основного металу. 4. Дістало подальший розвиток уявлення про напружений стан спаяних з’єднаннях з прошарком припою з його відносною товщиною (s/d від 0,0025...0,01), що має відмінні від основного металу фізико-механічні властивості, яка полягає в тому, що на більшій частині вузла в основному металі напруження практично відсутні при термічному навантаженні та лінійно розподілені при силовому навантаженні. Біля зовнішньої поверхні з’єднання та в самому прошарку утворюється об’ємний напружено-деформований стан, який призводить до зміцнення або знеміцнення основного металу та прошарку. Практичне значення роботи містить: Запропонований і реалізований двоетапний метод розробки припою із використанням комп’ютерних програм для розробки припою. Із використанням нового методу розроблено припій SBM-4 та технологію паяння і виправлення поверхневих дефектів лиття промислових відливок для жароміцних нікелевих сплавів СМ93-ВІ і СМ96-ВІ. Припій має температуру паяння 1200…1230 °С, довготривалу міцність для спаяних з’єднань при 900 °С на рівні 0,9 від рівня основного металу і стійкість проти високотемпературної сольової корозії на рівні сплаву СМ88У-ВІ та пройшов етапи впровадження, що підтверджується відповідними актами. Розроблений припій може використовуватися для інших ЖНС та був застосований для відновлення паянням у вакуумі пошкоджених високотемпературних елементів обладнання з жароміцного сплаву ЧС88-ВІ для отримання відцентровим плазмовим розпиленням сферичних порошків. У першому розділі виконано аналіз даних літературних джерел та розглянута різниця умов роботи авіаційних і суднових ГТД. Авіаційні сплави у своєму складі мають 4–6 % хрому, що дозволяє їм працювати при більш високих робочих температурах, ніж суднові. Зниження робочої температури суднових турбін обумовлено концентрацією хрому в сплавах на рівні 18,0–22,0 %. Таке значення хрому необхідно для захисту від високотемпературної сольової корозії, яка виникає в процесі експлуатації. Високотемпературну сольову корозію провокує комбінація шкідливих факторів, а саме повітря для згоряння палива має пари морської води та «важке» паливо, що у своєму складі містить сірку. Хром забезпечує стійкість проти ВСК, але знижує високотемпературну працездатність сплавів. Тому хімічний склад суднових і авіаційних турбін суттєво відрізняється. Ливарні ЖНС мають проблеми при зварюванні плавленням. Основним способом з’єднання ЖНС є паяння, але цей процес виконується при температурах нижче, ніж температура плавлення основного металу, тому виникає проблема співвідношення міцності спаяного з’єднання (прошарку) до основного металу, яке на сьогоднішній час складає близько 0,8. Проведений аналіз джерел щодо припоїв не показав висвітлення методів розробки припоїв та ролі проміжного прошарку в спаяному з’єднанні, який вливає на напружено-деформований стан і працездатність з’єднання. У зв’язку з підвищенням робочої температури для суднових турбін понад 900 °С в Фізико-технологічному інституті металів та сплавів НАН України спільно з ДП НВКГ «Зоря»–«Машпроект» розроблено сплави СМ93-ВІ і СМ96-ВІ. У другому розділі наведені хімічний склад та границя міцності досліджуваних матеріалів, обладнання та методи, що використані в роботі. В дисертаційному дослідженні використано обладнання для паяння зразків, яке знаходиться на кафедрі зварювального виробництва НУК ім. адмірала Макарова: піч СНВЭ 1.3.1-16И1, вакуумна установка УДСВ-ДТ, Надвисоковакуумний універсальний технологічний комплекс ВВУ1Д. Для виплавлення промислового припою та термічної обробки застосовано обладнання, яке знаходиться на ДП НВКГ «Зоря»–«Машпроект»: вакуумний індукційний модуль VIM-125, СЭВ-11,54, вакуумна піч «Schmett». Механічні випробування виконані за стандартною методикою із використанням МП-1200 і АИМА-5. Дослідження макро- і мікроструктури, хімічний аналіз зразків виконувалось за допомогою Неофот-21 та РЭММА-102-02. Диференціальний термічний аналіз виконано на установці ВДТА-8М. Використано метод планування експерименту та статистична обробка даних, за допомогою якої створена математична модель. У програмному комплексу «ANSYS» методом скінчених елементів змодельований вузол циліндр-циліндр із визначенням напружено-деформованого стану спаяного з’єднання з проміжним прошарком. У третьому розділі виконана розробка припою для паяння сплавів СМ93ВІ і СМ96-ВІ. Була проведена спроба знизити температуру паяння припою SBM3, але підвищення концентрації кремнію негативно сказалось на структурі спаяного шва. Тому виконана розробка нового припою, який отримав назву SBM4. Припій розроблено за двоетапним методом, в якому на першому етапі обрана основа припою, на другому – експериментально визначено концентрацію депресантів. Було застосована програма PHACOMP, за допомогою якої розраховані розподіл елементів між 𝛾- і 𝛾'-фазами, температури ліквідуса, солідуса і кількості електронних вакансій. В якості основи припою обрано сплав СМ93-ВІ до складу якого було внесено корективи. Вольфрам частково замінено ренієм, який має меншу кулькість електронних вакансій, додатково введено гафній для покращення ливарних властивостей, введено цирконій для покращення проникності припою у мукрозазори. Середній вміст елементів основи припою складає (% мас.): 13,0 Cr; 7,0 Co; 4,0 Al; 4,5 Ta; 3,75 Re; 2,5 W; 1,5 Mo; 5,45 Ti; 0,25 Hf; 0,575 Zr; 0,4 Nb; 0,07 C; Ni – решта. На другому етапі експериментальним шляхом визначена концентрація бору при якої спостерігається ефективне розтікання припою. До першого варіанту SBM-4 (вміст бору 0,75 % мас.) додавали сплав 4Д із наступним хімічним складом 14,0Cr-9,5Co-2,5Al-2,4B, що дозволило змінювати концентрацію бору від 0,915 до 1,245 %. Математична модель, яка прогнозує площу розтікання із врахуванням температури паяння та кількості сплаву 4Д, показала майже повне співпадіння експериментальних і розрахункових значень. Установлено, що при концентрації бору 1,0-1,2 % припій добре змочує поверхню ЖНС. В четвертому розділі наведено дослідження промислового припою SBM4, хімічний склад якого складає (% мас.): (12,5-14,5)Cr;(6,5-7,5)Co; (3,0-5,0)Al; (5,0-6,0)Ta; (3,0-4,5)Re; (2,0-3,0)W; (1,0-2,0)Mo; (4,7-6,2)Ti; (0,3-0,5)Nb; (1,01,2)B; (0,2-0,3)Hf; (0,45-0,7)Zr; (0,07-0,10)C; Ni – решта. Припій виплавлено на підприємстві ДП НВКГ «Зоря»-«Машпроект». Дослідження показали високі поверхневі властивості припою та добре заповнення зазорів кланових зразків зі сплавів СМ93-ВІ і СМ96-ВІ. Поверхнева енергія припою за методом лежачої краплі складає 1,38 і 1,9 Дж/м2 при температурах 1240 і 1220 °С відповідно. Дослідження довготривалої міцності спаяних з’єднань сплавів СМ93-ВІ і СМ96ВІ виконували на полікристалічних зразках. При температурі 900 °С на базі 100 год довготривала міцність дорівнює 285 МПа, що складає 0,91 і 0,89 від міцності основного металу для сплавів СМ93-ВІ і СМ96-ВІ відповідно. Після паяння і механічної обробки боридна евтектика в зоні стику відсутня. Швидкість ВСК припою SBM-4 становить 0,4–1,32 мг/см2⸱год, таке значення відповідає технічним вимогам. Проникність припою SBM-4 дозволяє використовувати його для ремонту дефектів лиття лопаток газових турбін.. В п’ятому розділі методом скінченних елементів проведено моделювання напружено-деформованого стану (НДС) спаяного з’єднання типу циліндрциліндр з жароміцних сплавів у пружному стані і в умовах миттєвої пластичності. Показано, що в спаяному вузлі із різними співвідношеннями модуля пружності, температурних коефіцієнтів лінійного розширення (ТКЛР) і границь плинності жароміцного сплаву і прошарку (припою) на більшій частині стику в основному металі напруження практично відсутні при термічному навантаженні та лінійно розподілені при силовому. Тільки в невеликій зоні біля зовнішньої поверхні і в прошарку формується об’ємний НДС, який призводить до знеміцнення (зниження рівня границі плинності і підвищення пластичності) чи до зміцнення (підвищення границі плинності і зниження пластичності) основного металу та прошарку в зоні стику в порівнянні з лінійним напруженим станом. Моделювання НДС показало, що рівень міцності спаяного з’єднання наближається до рівня міцності основного металу при наближенні по всій довжині стику коефіцієнта жорсткості напруженого стану до одиниці. Це відбувається при забезпеченні хімічної і структурної однорідності металу спаяного з’єднання. Шостий розділ присвячено практичному використанню розробленого пропою SBM-4. Показана структуру виправленого дефекта. В розділі розроблена послідовність операцій, яку необхідно дотримуватись при підготовці лопаток до паяння та за якими режимами виконувати паяння для сплавів СМ93-ВІ і СМ96-ВІ. При складанні лопаток в пакет, на відстані не менше 5 мм від стику, виконується зачищення лопаток до металевого блиску. Припій замішується до пастоподібного стану із використанням 5 %-го розчину акрилової смоли БМК-5 на ацетоні, після чого фіксується на деталі. Об’єм припою складає приблизно 1,4 від об’єму, який заповнюється. Паяння виконується у вакуумній печі, яка забезпечує вакуум не гірше ніж 10–2 Па. Температура паяння припоєм SBM-4 для сплаву СМ93-ВІ складає 1200–1215 °С, для сплаву СМ96-ВІ 1220-1230 °С, час витримки для обох сплавів дорівнює 15±5 хв. Після паяння лопатки повинні охолоджуватися у вакуумі до 1070 °С із витримкою 60 хв., після чого продовжується охолодження у вакуумі до температури 200 °С. Перед виправленням дефектів лопатки повинні пройти весь ступінчатий цикл термічної обробки, включаючи гомогенізацію при температурі 1180 °С відповідно до Технологічного процесу. Дефекти, що підлягають виправленню можуть виправлятися з наповнювачем або без нього. Місце дефекту розроблюється під кутом 90° ≤ β ≤ 120°, після чого виконується очистка на відстані не менше 5 мм та знежирюється. Наповнювачем може виступати порошок СМ88У-ВІ, який виготовляється «Укрспецсталлю», або розроблений в НУК ім. адмірала Макарова і НВКГ «Зоря»–«Машпроект» припій SBM-3. Припій і наповнювач змішуються у пропорції 1:1. Кількість суміші припою і наповнювача повинна бути більше від об’єму дефекту на 40-50 %. Як і при паянні, порошкова суміш закріплюється із застосовуванням 5%-го розчину акрилової смоли БМК-5 на ацетоні. Температурні режими при виправленні дефектів аналогічні режимам паяння.
Ефективність енергетичних установок з термохімічними системами для високотехнологічних суден і морських об'єктів нафтогазовидобування
(2020) Чередніченко, О. К.; Cherednichenko, O. C.; Сербін С. І.
Чередніченко О. К. Ефективність енергетичних установок з термохімічними системами для високотехнологічних суден і морських об’єктів нафтогазовидобування. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.05.03 – двигуни та енергетичні установки (Технічні науки). – Національний університет кораблебудування імені адмірала Макарова, Міністерство освіти і науки України, Миколаїв, 2020. Науково-прикладною проблемою, яка вирішується в дисертації, є підвищення ефективності використання паливних ресурсів та зменшення викидів токсичних компонентів шляхом раціональної організації перетворень енергії в термохімічних системах утилізації теплоти вторинних енергоресурсів енергетичних установок високотехнологічних суден і морських об’єктів нафтогазовидобування. Необхідність виконання вимог законодавчих актів Міжнародної морської організації (IMO) щодо зниження впливу суднової енергетики на навколишнє середовище визначає запит практики, спрямований на розробку та адаптацію енергоефективних технологій в суднову енергетику шляхом комплексного впровадження новітніх установок, визначення діапазонів їх досяжних параметрів з розробкою науково обґрунтованих перспективних схемних рішень, які забезпечують підвищення ефективності використання паливних ресурсів, мінімізацію викидів CO2 та інших шкідливих речовин в навколишнє середовище. Відповідно до запиту практики сформульована мета дослідження – підвищення ефективності суднових енергетичних установок з термохімічними системами утилізації теплоти вторинних енергоресурсів для високотехнологічних суден і морських об’єктів нафтогазовидобування. Робочою науковою гіпотезою дисертаційного дослідження є твердження, що підвищення ефективності використання енергії палива в енергетичних установках та зменшення викидів шкідливих речовин досягається паровою конверсією вуглеводневих та спиртових палив за рахунок утилізації теплоти вторинних енергоресурсів з подальшим низькоемісійним спалюванням отриманих продуктів в газотурбінних та комбінованих дизель-газотурбінних установках, а також утилізацією енергії скидної теплоти суднових малообертових дизельних двигунів термохімічним перетворенням енергії в металогідридних установках. Для поліпшення ефективності процесів перетворень енергії при термохімічній обробці палив за рахунок підводу теплоти відпрацьованих газів пропонується використовувати ідею організації термохімічної обробки вуглеводневих та спиртових палив шляхом парової конверсії при параметрах, які узгоджено з параметрами робочих процесів енергетичних установок і вторинних енергоресурсів, а також низькоемісійним спалюванням продуктів термохімічних реакцій в газотурбінних камерах згоряння з попереднім частковим перемішуванням палива і окиснювача. Об’єктом дослідження є процеси перетворення енергії в енергетичних установках при термохімічній утилізації вторинних енергоресурсів. Предметом дослідження є закономірності процесів термохімічних перетворень енергії, їх вплив на ефективність енергетичних установок для високотехнологічних суден і морських об’єктів нафтогазовидобування. Задачі наукового дослідження: 1. Аналіз тенденцій світового енергоспоживання та оцінка перспективності застосування термохімічних систем утилізації теплоти вторинних енергоресурсів в судновій енергетиці на базі узагальнення та систематизації масиву значень, які описують енергетичні установки високотехнологічних суден і морських об’єктів нафтогазовидобування. 2. Виявлення шляхом математичного і фізичного моделювання діапазону ефективного застосування перспективних палив при їх термохімічній обробці шляхом утилізації вторинних енергоресурсів енергетичних установок високотехнологічних суден і морських об’єктів нафтогазовидобування. 3. Виявлення закономірностей взаємного впливу характеристик термохімічної обробки вуглеводневих і спиртових палив та параметрів робочих процесів енергетичних установок високотехнологічних суден і морських об’єктів нафтогазовидобування. 4. Розробка науково обґрунтованих нових схемних рішень газотурбінних і комбінованих дизель-газотурбінних енергетичних установок з термохімічними системами утилізації теплоти вторинних енергоресурсів та дослідження впливу їх параметрів на енергоефективність. 5. Визначення умов ефективного спалювання продуктів термохімічної обробки палив в газотурбінних камерах згоряння з попереднім частковим перемішуванням палива з повітрям. 6. Теоретичні дослідження процесів спалювання продуктів термохімічної обробки палива в газотурбінній камері згоряння з попереднім частковим перемішуванням палива та окиснювача. 7. Визначення параметрів ефективного перетворення енергії в металогідридних утилізаційних установках сучасних та перспективних суден-газовозів. 8. Апробація положень концепції підвищення ефективності енергетичних установок високотехнологічних суден і морських об’єктів нафтогазовидобування та впровадження результатів наукових досліджень. У вступі дисертаційної роботи обґрунтовано актуальність теми, зазначено зв’язок роботи з науковими програми й темами, сформульовано об’єкт і предмет дослідження, мету та головні завдання, наведено методи дослідження, дано обґрунтування достовірності отриманих результатів і висновків, визначено наукову новизну та практичне значення отриманих результатів, відображено повноту викладення результатів у публікаціях та ступінь апробації на конференціях. У першому розділі розглянуто тенденції світового енергоспоживання, виявлено значний вплив світового флоту та морських об’єктів нафтогазовидобування на підвищення якості життя людства, проаналізовано законодавчі акти Міжнародної морської організації щодо енергоефективності суден; відзначено перспективність термохімічних утилізаційних технологій в судновій енергетиці, обґрунтована мета і здійснена постановка завдань дослідження. У другому розділі представлена методологія та обґрунтовані методи дослідження. Виявлена перспективність використання об'єктно-орієнтованих підходів при розв’язуванні задач теоретичних та експериментальних досліджень процесів в суднових енергетичних установках з термохімічною утилізацією. Запропоновано використовувати наступні ієрархічні рівні: модуль в цілому, підсистеми модуля, групи блоків обладнання підсистем, структурно-функціональні блоки, що моделюють одиничні ланки процесу, з поєднанням блоків зв’язками у вигляді матеріальних та енергетичних потоків. Представлена методологія експериментального дослідження, надано опис експериментального стенда для моделювання процесів термохімічної обробки палива при підвищеному тиску з визначенням впливу витрат механічної енергії на ефективність термохімічної утилізації та вимірюванням компонентного складу синтез-газу, який отримано в результаті термохімічної обробки етанолу при підвищеному тиску. У третьому розділі наведено результати теоретичних та експериментальних досліджень ефективності процесів термохімічної обробки палива. З метою порівняння потенціалів вторинних енергоресурсів суднових теплових двигунів енергетичних установок різного складу розроблена багатовимірна класифікація схем енергетичних установок високотехнологічних суден і об’єктів нафтогазовидобування. Визначено критерії оцінки енергоефективності процесів термохімічної обробки палив та встановлено найбільш перспективні палива для термохімічної обробки шляхом утилізації вторинних енергоресурсів теплових двигунів. Визначено межі застосування існуючих підходів до оцінки ефективності процесів термохімічної обробки палив. Виявлені обмеження, які пов’язані з впливом основних параметрів процесу конверсії на доцільність застосування термохімічної обробки палив в залежності від їх властивостей. Наведено результати експериментального дослідження комплексного впливу температури, тиску та складу суміші на ефективність термохімічної обробки етанолу з визначенням витрат теплової та механічної потужностей при організації процесів обробки палива. Виявлено значний вплив витрат механічної енергії на ефективність термохімічної обробки палива. У четвертому розділі розроблена математична модель енергетичного модуля з термохімічною утилізацією вторинних енергоресурсів теплових двигунів. Обґрунтовано підходи до створення та надані алгоритми налаштування математичних моделей енергетичних модулів та структурно-функціональних блоків з метою оптимізації процесів термохімічних перетворень енергії. У п’ятому розділі наведені результати теоретичних досліджень параметрів суднових енергетичних модулів з використанням термохімічних технологій утилізації. Доведена ефективність використання на високотехнологічних суднах та морських об'єктах нафтогазовидобування газотурбінних та комбінованих енергетичних модулів з термохімічною обробкою базового палива та утилізацією теплоти відпрацьованих газів ГТД. Встановлено, що утилізація вторинних енергоресурсів шляхом термохімічної обробки вуглеводневих та спиртових палив забезпечує зменшення питомої витрати палива у порівнянні з традиційними схемами та підвищення ККД до 4 %. Підтверджено підвищення ефективності використання енергії палива на 5 6 % в пропульсивних комплексах сучасних та перспективних суден-газовозів шляхом використання термохімічного перетворення енергії в металогідридних утилізаційних установках. Доведено, що застосування запропонованих термохімічних технологій більш ніж в 1,5 рази зменшує викиди діоксиду вуглецю при експлуатації суднової енергетичної установки високотехнологічного судна або морського об'єкту нафтогазовидобування. У шостому розділі розроблено математичну модель низькоемісійної газотурбінної камери згоряння, що працює на продуктах термохімічної конверсії, та наведені результати дослідження характеристик робочого процесу при роботі на продуктах термохімічної конверсії попутного газу. Доведена можливість ефективного використання продуктів термохімічної конверсії попутного газу в якості основного палива. Встановлена стабільність процесу горіння в камері згоряння з попереднім частковим перемішуванням палива и окиснювача. Підтверджено, що викиди основних токсичних компонентів (NOx і CO) відповідають сучасним європейським стандартам на викиди газотурбінних двигунів. У сьомому розділі наведено результати реалізації комплексу запропонованих технічних рішень при проектуванні енергетичних установок високотехнологічних суден та морських об'єктів нафтогазовидобування, визначено перспективи подальшого застосування отриманих наукових і практичних положень. За результатами виконаних наукових досліджень розроблено концепцію підвищення ефективності суднових енергетичних установок високотехнологічних суден і морських об’єктів нафтогазовидобування шляхом термохімічної обробки вуглеводневих та спиртових палив за рахунок підводу теплоти відпрацьованих газів газотурбінних та комбінованих дизель-газотурбінних енергетичних установок, а також використанням потенціалу вторинних енергоресурсів малообертових дизельних двигунів термохімічним перетворенням енергії в утилізаційних металогідридних установках. Наукова новизна отриманих результатів полягає у наступному: 1. Вперше визначено діапазон ефективного застосування низки вуглеводневих та спиртових палив для термохімічної обробки шляхом утилізації вторинних енергоресурсів енергетичних установок, при цьому виявлено: а) потенціал вторинних енергоресурсів установок на базі газотурбінних двигунів забезпечує ефективну обробку метанолу та етанолу з максимальним приростом теплоти згоряння палива 18–22 %, а також помірну ефективність обробки природного газу, попутного газу та їх головних складових при максимальному прирості 8–12 %; б) потенціал вторинних енергоресурсів установок на базі чотирьохтактних дизельних двигунів забезпечує ефективну обробку метанолу та етанолу з приростом теплоти згоряння до 20–22 і 15–16 % відповідно; в) температурний потенціал скидної теплоти установок на базі двохтактних дизельних двигунів достатній для ефективних перетворень енергії в металогідридних утилізаційних установках. 2. Вперше доведено, що на відміну від існуючих суднових енергетичних установок без термохімічної обробки палива, термохімічна обробка вищевказаних спиртових та вуглеводневих палив за рахунок утилізації вторинних енергоресурсів енергетичних установок високотехнологічних суден приводить до покращення співвідношення величин викидів CO2 на одиницю транспортної роботи судна та, відповідно, до зменшення індексу EEDI на: 25–40 % для газовозів LNG з єдиною електроенергетичною установкою; на 30–42 % для газовозів LPG порівняно з енергокомплексами, які працюють на нафтових паливах, та на 22–24 % порівняно з енергокомплексами, які працюють на LPG; на 15–25 % для круїзних суден відносно енергокомплексів, які працюють на нафтових паливах, та на 10–15 % відносно енергокомплексів, які працюють на LNG; на 5–15 % для суден Ro-pax в залежності від особливостей судна, схемних рішень та характеристик енергетичної установки, компонентного складу палива, характеристик термохімічної обробки та робочих процесів теплових двигунів. 3. Вперше обґрунтовано ефективність термохімічної обробки палива при параметрах процесів, які відповідають параметрам робочих процесів енергетичних установок, при цьому встановлено, що утилізація вторинних енергоресурсів газотурбінних суднових енергетичних установок шляхом термохімічної обробки вуглеводневих та спиртових палив забезпечує збільшення ККД установки до 4 % відносно контактних газо-паротурбінних установок при умові, що при термохімічній обробці допустиме масове співвідношення витрат пара/паливо складає 6–7 для вуглеводневих палив та 0,6–0,9 для спиртових палив. 4. Вперше доведено, що поліпшення паливної економічності комбінованої дизель-газотурбінної енергетичної установки до 4 % забезпечується термохімічною обробкою палива шляхом утилізації теплоти відпрацьованих газів газотурбінного двигуна за умови проведення термохімічної обробки окремо для ГТД при високому тиску (відповідно до тиску підведення палива до ГТД 1,0–2,5 МПа) та окремо для ДВЗ при низькому тиску (0,6–0,7 МПа) з подальшим сумісним використанням продуктів обробки в якості палива в газотурбінному та дизельному(их) двигуні(ах). 5. Вперше визначено, що на відміну від існуючих підходів до організації ефективного спалювання синтез-газу в камерах згоряння ГТД, використання термохімічної утилізації теплоти відхідних газів дає змогу отримувати продукти термохімічної обробки стійкого складу незалежно від вмісту метану у базовому паливі та забезпечує стабільність процесу горіння в низькоемісійній газотурбінній камері згоряння з попереднім частковим перемішуванням палива з повітрям. 6. Отримав подальший розвиток метод тривимірного моделювання процесів горіння вуглеводневих та спиртових палив, на базі якого створена континуальна модель робочих процесів в низькоемісійних камерах згоряння ГТД, працюючих на продуктах термохімічної конверсії, яка дозволяє виявити особливості аеродинамічної структури реагуючих потоків в умовах турбулентної взаємодії, а також здійснити вибір раціональних геометричних параметрів для забезпечення сучасних екологічних показників енергетичних установок високотехнологічних суден та об’єктів нафтогазовидобування. 7. Вдосконалено підхід до створення багатофакторних параметричних моделей суднових енергетичних установок, які враховують обмеження допустимих значень параметрів та дозволяють оцінити вплив схемних рішень і параметрів процесів на показники ефективності енергетичних комплексів з утилізацією енергії скидної теплоти шляхом термохімічної обробки палива та термохімічним перетворенням енергії в металогідридних установках. 8. На основі об'єктно-орієнтованого підходу вдосконалено багаторівневу класифікацію структурних схем енергетичних установок високотехнологічних суден і морських об’єктів нафтогазовидобування, яка відрізняється комплексним описом їх складу та головних характеристик, що надало можливість оцінювати доцільність використання традиційних та інноваційних технологій. На основі отриманих наукових результатів сформульовано наукові положення: 1. Підвищення ефективності термохімічної утилізації вторинних енергоресурсів енергетичних установок високотехнологічних суден і морських об’єктів нафтогазовидобування досягається узгодженням параметрів робочих процесів термохімічної обробки палива та теплових двигунів і забезпечує зростання ККД установок до 4 %. 2. Термохімічна обробка вуглеводневих та спиртових палив з низькоемісійним спалюванням отриманих газоподібних продуктів та утилізацією вторинних енергоресурсів газотурбінних та комбінованих дизель-газотурбінних енергетичних установок, а також використання енергії вторинної теплоти малообертових дизельних двигунів в утилізаційних металогідридних установках забезпечує зменшення викидів діоксиду вуглецю на одиницю транспортної роботи високотехнологічних суден. 3. Комплексне використання термохімічної обробки палива та організація низькоемісійного процесу горіння в газотурбінній камері згоряння з попереднім частковим перемішуванням палива з повітрям забезпечують відповідність викидів основних токсичних компонентів енергетичних установок високотехнологічних суден і морських об’єктів нафтогазовидобування сучасним європейським стандартам. Наукове значення роботи полягає в розширенні уявлень про фізико-хімічні процеси термохімічної утилізації вторинних енергоресурсів, обробки палив та процесів горіння продуктів їх конверсії, що є науковим підґрунтям для реалізації концепції підвищення ефективності суднових енергетичних установок високотехнологічних суден і морських об’єктів нафтогазовидобування. Практичне значення отриманих результатів Обґрунтування діапазону ефективного застосування перспективних вуглеводневих та спиртових палив та отримані регресійні залежності, які описують закономірності впливу параметрів робочих процесів теплових двигунів на компонентний склад та енергетичні характеристики продуктів термохімічної обробки, дозволило розробити алгоритми та методики розрахунку, створити прикладне програмне забезпечення, яке апробоване при виконанні проєктних проробок енергетичного обладнання. Схемні рішення та практичні рекомендації з використання систем термохімічної утилізації в складі газотурбінних та комбінованих установок надали можливість розробити концептуальні проєкти газовозів LNG, LPG, круїзних лайнерів, а також суден Ro-pax, що задовольняють перспективним вимогам IMO з енергоефективності. Результати впровадження роботи Результати дисертаційного дослідження впроваджено при розробці проекту енергетичного комплексу потужністю 10-15 МВт з термохімічною обробкою попутного нафтового газу для морської платформи (ДП «Дослідно-проектний центр кораблебудування» державного концерну «Укроборонпром», м. Миколаїв); при розробці концептуальних проектів газовозів LNG, LPG, круїзних лайнерів, суден Ro-pax з низькоемісійними енергетичними установками («Zaliv Ship Design», «Сі-Джоб Миколаїв» та ДП «ПКБ Чорноморсуднопроєкт», м. Миколаїв); в технічній документації з модернізації енергетичного обладнання та питань адаптування термохімічних технологій утилізації до існуючого енергетичного обладнання (Херсонська верф «Smart Meritime Group», м. Херсон; ТОВ «Енерготехнологія», Миколаївська обл.); при проведенні досліджень характеристик суднових гібридних енергетичних установок з використанням технології SOFC-GT («Jiangsu University of Science and Techology», КНР); при проведенні досліджень характеристик газотурбінних енергетичних установок морського виконання («Georgian Veritas» LTD, Грузія), а також в навчальному процесі при підготовці здобувачів вищої освіти ступеня «Бакалавр» за спеціальністю 271 «Річковий та морський транспорт» в Національному університеті кораблебудування імені адмірала Макарова (м. Миколаїв), ступенів «Бакалавр» та «Магістр» за спеціальністю 141 «Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка» в Кременчуцькому національному університеті імені Михайла Остроградського (м. Кременчуг), ступенів «Бакалавр» та «Магістр» за спеціальністю 144 «Теплоенергетика» в Вінницькому національному технічному університеті (м. Вінниця), ступенів «Бакалавр» та «Магістр» за спеціальністю 271 «Річковий та морський транспорт» в Національному університеті «Одеська Морська Академія» (м. Одеса) та Одеському національному морському університеті (м. Одеса). Впровадження результатів дисертаційної роботи підтверджується відповідними актами про використання результатів дослідження.
Зменшення опору руху суден за допомогою використання виїмок та повітряного змащення
(2021) Боднарчук, Ю. С.; Bodnarchuk, J. S.; Король Ю. М.
Боднарчук Ю. С. Зменшення опору руху суден за допомогою використання виїмок та повітряного змащення – Кваліфікаційна наукова робота на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.08.03 «Конструювання та будування суден» – Національний університет кораблебудування імені адмірала Макарова, Миколаїв, 2021 р. В дисертаційному дослідженні представлені засоби зниження опору судна у вигляді локальних поперечних поглиблень (виїмок) на днищовій поверхні різних типів суден та поглиблень (виїмок) у вигляді кілець на поверхні підводних човнів, а також вплив подачі повітряного мастила природним шляхом на поверхню швидкісного судна. Дисертація складається зі вступу, п’яти розділів, висновків, додатків та списку використаних джерел. В роботі описаний алгоритм побудови розрахункових проектів в computational fluid dynamics комплексах Flow Vision та Flow Simulation. Підчас створення розрахункового проекту виконується параметричний аналіз за допомогою методів обчислювальної гідродинаміки. Визначаються параметри моделювання для того щоб працював алгоритм диференційних рівнянь, які описують рух рідини, метод кінцевих об’ємів зводить їх до системи лінійних алгебраїчних рівнянь. Процес валідації програмного продукту Flow Vision та Flow Simulation при моделюванні обтікання корпусів суден виконувався для моделі танкеру проекту 005RST01 та підводного об’єкту сигаро подібної форми в різних науково-дослідницьких басейнах. Порівняння результатів розрахунків у вказаних програмних комплексах з даними фізичних експериментів показали дуже високу інформативність і достатню для практичного використання точність цих програм. Також в роботі описується процес дослідження впливу виїмок на відносно простих об’єктах, таких як циліндричне тіло та круговий циліндр, які є перехідними етапами до судна та підводного човна відповідно. Проводилося дослідження ефективності локального поперечного поглиблення (виїмок) на днищовій поверхні суховантажного судна. Перевірка ефективності впливу виїмок на ходові якості судна була виконана на моделі танкера проекту 005RST01. Окрім того, за допомогою computational fluid dynamics пакетів було виконано моделювання як для моделі, так і для натурного судна. Слід відмітити, що розміри і місце розташування виїмок для кожного судна необхідно підбирати окремо, беручи до уваги характеристики обраного натурного судна. В програмних продуктах Flow Vision та Flow Simulation проводилися розрахунки впливу встановлених виїмок на поверхнях двох типів підводних човнів. Проведено дослідження методів зниження опору для швидкісних суден. В програмному комплексі Flow Vision моделювалось швидкісне судно зі встановленою виїмкою в двох варіантах: без урахування вільної поверхні і з урахуванням вільної поверхні для скорочення часу розрахунку і більш детального вивчення ефекту. На моделі погано обтічного тіла, у вигляді паралелепіпеду, досліджувалось питання про ступінь ефективності одночасного використання декількох засобів впливу на прикордонний шар спрямованих на зниження опору тіл при їх русі в рідині. На моделі швидкісного судна досліджується вплив на зниження опору подачі повітря на днищову поверхню корпусу через канали при заданій швидкості та за рахунок перепаду тиску на дні судна та атмосферного тиску зверху, що дало позитивний результат. Сформована загальна схема алгоритму вибору засобів зниження опору руху під час проектування суден, які дають змогу зменшенню витрат палива і вартості перевезеного вантажу (пасажирів) та терміну окупності витрат при впроваджені цих засобів на новому або вже введеному в експлуатацію. Розроблено методику визначення можливості зниження опору руху об’єктів океанотехніки з встановленими місцевими особливостями в основу якої покладені методи обчислювальної гідродинаміки та параметричного аналізу.