Машиностроительный факультет

  • Увеличить размер шрифта
  • Размер шрифта по умолчанию
  • Уменьшить размер шрифта

Основные научные направления кафедры

1)       Основные научные результаты по теме НИР «Повышение эффективности энергетических установок судов, обслуживающих корабли Военно-морского и Росморречфлота»

Фундаментальное исследование НИР направлено на повышение эффективности дизельных установок судов, обслуживающих корабли Военно-морского и Росморречфлота путем поддержания их в исправном техническом состоянии автоматическим регулированием теплового состояния (ТС) в условиях выполнения боевых задач, а также при стоянке этих судов на якоре или у пирса. Это достигается: автоматизацией предпусковых и пусковых операций, а при отсутствии круглосуточной вахты применением теплоаккумулирующего материала; автоматизацией операций рабочего обслуживания дизеля на неустановившихся и установившихся режимах; автоматизацией операций нормальной и аварийной остановки дизеля.

В проекте используются новые методы и средства автоматического регулирования ТС, главными из которых являются теоретически обоснованные электронные терморегуляторы (ТРГ). Перспективным является терморегулятор с твердым наполнителем (ТН) и термоэлектрическим модулем (ТМ), который может работать как в режиме нагревателя, так и в режиме охладителя (эффект Пельтье), увеличивая при этом быстродействие ТРГ. Используя электронные ТРГ и элементы автоматики, совершенствуются системы пуска, охлаждения (СО), смазки, наддувочного воздуха (СНВ), нормальной и аварийной остановки, утилизации отработавших газов (СУОГ). При совершенствовании систем будут использованы известные апробированные теории, включая общепризнанные положения теории сгорания топлив в дизелях, классические методы математического моделирования, способы системного, статического анализа и обобщенных функций, апробированные на практике расчетные методы определения качества работы дизелей.

Утилизация ОГ позволяет: рециркулировать отработавшие газы; получить источники теплоты и холода в абсорбционной холодильной машине (АБХМ), которые могут быть использованы для регулирования ТС дизеля и улучшения бытовых условий экипажа; использовать тепловой насос для повышения эффективности энергетической установки судов.

Таким образом, проект решает актуальные задачи по разработке и совершенствованию методов и средств автоматического регулирования ТС. Уровень значимости проекта состоит в том, что проект отличается перед существующими аналогами, практическое его применение может дать положительный эффект. Результаты исследования представляют научную новизну и могут быть использованы при выполнении прикладного исследования и НИОКР. Модернизированные рабочие системы позволяют поддерживать требуемое оптимальное ТС дизеля, повысить технико-экономические показатели рабочего процесса на всех режимах работы дизеля и поддерживать обслуживающие суда в исправном техническом состоянии, что дает возможность повысить боеготовность кораблей ВМФ и Росморречфлота и безопасность РФ.

 

2)         Основные научные результаты по теме НИР «Исследование и конструирование агроландшафтных катен на основе анализа гидродинамических характеристик подстилающих поверхностей склоновых земель»

В НИР получил развитие катенарный метод на основе определения и анализа гидродинамических характеристик подстилающих поверхностей склоновых земель техническими средствами контроля и дистанционного зондирования земли, которые позволяют получить достоверную и структурную информацию с высоким пространственным разрешением и достаточным временным периодом для исследования и конструирования агроландшафтных катен, а также новую информацию для разработки современных подходов и способов адаптивно-ландшафтного и цифрового земледелия для различных применений. Отмеченные подходы использовались для изучения процессов эрозии почвы, изменения природно-климатических параметров, гидрофизических и эрозионных свойств почвы и почвенных параметров в Моргаушском районе Чувашской Республики.

Новизна исследований проявилась в инструментальном подходе определения гидрофизических параметров подстилающей поверхности и их динамики в процессах агроценоза и других экосистемах во времени и в пространстве, поскольку они влияют на изменение гидродинамических характеристик подстилающих поверхностей на склоновых землях.

Разработано устройство для изучения формирования микрорусла на склонах для изучения процесса формирования микрорусла и повышение точности измерения глубины и ширины потока микрорусла. Устройство содержит сосуд Мариотта постоянного напора, съемный наклонный лоток с шероховатой поверхностью и перфорированным дном для отделения воды, просочившейся через образец почвогрунта, насадку, установленную на верхней части перфорированного лотка и мерных емкостей для сбора воды и смытой почвы. Для измерения динамики процесса формирования микрорусла в пространстве и во времени устройство снабжено лазерным триангуляционным датчиком, установленным на коромысле с вертикальной опорой к которой крепится энкодер - угловой датчик с возможностью совершения колебания с разной частотой и амплитудой в горизонтальной плоскости над исследуемым почвогруном в пределах ширины лотка. При этом в не зависимости от угла положения наклона лотка с почвогрунтом лазерный триангуляционный датчик устанавливается перпендикулярно исследуемой поверхности. Образцы почвогрунта, взятые из пахотного горизонтов, в воздушно-сухом состоянии просеивались через сито по фракциям и укладывались в лоток. После взвешивания лоток с образцом почвогрунта помещался в ванну с водой для капиллярного увлажнения в течение 24 часов и затем после повторного взвешивания установил на раму устройства для исследования. С помощью сосуда Мариотта устанавливается заданные расход воды, скорость истечения. В процессе лабораторного исследования  определяются расход воды, масса смытой потоком почвы за время исследования, а так же измеряется ширина потока и глубина потока путем сканирования. В качестве сканера является триангуляционный лазерный датчик. Лазерный датчик создает световую луч на поверхности почвогрунта. Изображение светового луча отражается на фотоприемник. При изменении расстояния от датчика до объекта происходит перемещение изображения светового луча в плоскости фотоприемника. Микропроцессор производит вычисление координат изображения. По координатам изображения точки определяется расстояние до объекта. Будучи подсоединенным к портативному компьютеру получаем график подстилающей поверхностью до и после взаимодействия с потоком воды. Использование устройства для моделирования направления деформации подстилающей поверхности позволяет точно определить направление формирования микрорусла, точно измерить глубину и ширину потока микрорусла и прогнозировать склоновую эрозию и разрабатывать эффективные мероприятия по сокращению склонового стока атмосферных осадков.

Разработан полевой профилограф для повышения точности определения и оцифровки профиля элементарной площадки в полевых условиях. Устройство состоит из массивного основания со стержнями для фиксации на поверхности почвы, на которое с помощью подшипника устанавливается ось, в нижней части которой крепится угловой датчик, а в верхней части перпендикулярно закреплено подвижное плечо с противовесом с одной стороны и лазерным датчиком положения с другой стороны, установленного с помощью подвижного стержня, что позволяет изменять начальное положение лазерного датчика. В верхней части оси установлен электронный блок обработки сигналов, который подсоединен с помощью USB-кабеля к ноутбуку. На оси также крепится уровень. Предварительно профилограф устанавливается строго вертикально по уровню во всех направлениях, перемещая плечо по окружности. Электрическое питание для датчиков угла и положения подается от ноутбука. Запускается компьютерная программа на ноутбуке. Далее медленно вращают плечо вокруг основания. Выполняя один оборот лазерный датчик положения сканирует поверхность почвы и передает информацию в электронный блок обработки сигналов. В основу работы лазерного датчика положения положен принцип оптической триангуляции. Излучение полупроводникового лазера фокусируется объективом на почве. Рассеянное на почве излучение объективом собирается на CCD-линейке. Процессор сигналов рассчитывает расстояние до объекта по положению изображения светового пятна на линейке. В тоже время, энкодер замеряет положение оси относительно основания и также пересылает мгновенные значения угла поворота в электронный блок обработки сигналов. Таким образом, в электронный блок обработки сигналов поступают сигнала одновременно, которые после обработки передаются на ноутбук. Компьютерная программа позволяет представить информацию в полярных координатах для 2-х параметров: расстояние между датчиком положения и поверхностью почвы, а также соответствующий этому положению угол поворота от нулевой отметки.

Разработан способ профилирования дневной поверхности почвы на элементарной площадке в полевых условиях для повышения точности определения и оцифровки профиля дневной поверхности почвы элементарной площадки в полевых условиях. В способе профилирования дневной поверхности почвы, определяют профиль дневной поверхности почвы полевым профилографом по кривой  - спирали Архимеда, ограничивающей элементарную площадку, измеряя одновременно угол положения луча от нулевой отметки в градусах и высоту неровностей дневной поверхности почвы на заданной точке, информация представляется в полярной системе координат при известном шаге спирали, а для перевода в декартовую систему координат, используют уравнения

 

где х – продольная координата, м; у – поперечная координата, м; z - вертикальная координата - высота неровностей дневной поверхности почвы, м;b - шаг спирали, м; γ - угол положения луча от нулевой отметки в градусах. Схема профилирования дневной поверхности почвы по спирали Архимеда, которая представляет собойплоскую кривую- траекторию точки, равномерно движущейся вдоль лучас началом в т. O, в то время как сам луч равномерно вращается вокруг т. O.

Полевой профилограф состоит из массивного основания со стержнями для фиксации на поверхности почвы, на которое с помощью подшипника устанавливается ось в нижней части которой крепится угловой датчик, а в верхней части перпендикулярно закреплено подвижное плечо с противовесом с одной стороны и лазерным датчиком положения с другой стороны, установленного с помощью подвижного стержня, что позволяет изменять начальное положение лазерного датчика. В верхней части оси установлен электронный блок обработки сигналов, который подсоединен с помощью USB-кабеля к ноутбуку. На оси также крепится уровень. Радиус профилирования меняется по спирали Архимеда с помощью неподвижной катушки и гибкой нерастяжимой нити. Компьютерная программа позволяет представить информацию в полярных координатах по 2-м параметрам для установленного шага спирали согласно размерам неподвижной катушкой: расстояние между датчиком положения и поверхностью почвы, а также соответствующий этому положению угол поворота от нулевой отметки. Для определения высоты неровностей дневной поверхности почвы на заданной точке используют выражение

где  - максимальное расстояние между датчиком положения и поверхностью почвы;

 - действительное расстояние между датчиком положения и поверхностью почвы на заданной точке.

Применяя современные наземные приборы, получены в пространстве и во времени гидрофизические параметры подстилающей поверхности агроландшафтов в зависимости от действительного состояния агроценозов и биогеоценозов, которое определяется природно-климатическими и антропогенными условиями в сезонной динамике.

Установлены количественные характеристики природно-климатических параметров в заданной местности - на обрабатываемых почвах склоновых земель Моргаушского района Чувашской Республики. В качестве устройства для получения основных климатических показателей использовалась автоматическая метеорологическая станция «Сокол-М».

Получена оригинальная методика представления данных в виде гидродинамической характеристики подстилающей поверхности, построенной по данным наземных наблюдений.

 

- Внедрение научных разработок в практику

Результаты научных исследований по теме НИР «Исследование и конструирование агроландшафтных катен на основе анализа гидродинамических характеристик подстилающих поверхностей склоновых земель»внедрены в ряде сельскохозяйственных предприятий Чувашской Республики: СХПК «Труд» Батыревского района,  СПК «Оринино» Моргаушский район, использовались при реконструкции  межхозяйственной оросительной системы «Дружба» Канашского района Чувашской Республики и переданы в Федеральное государственное бюджетное учреждение «Управление мелиорации земель и сельскохозяйственного водоснабжения по Чувашской Республике» (ФГБУ «Управление  «Чувашмелиоводхоз»).

   


 

Студенческая секция Механика Машин


IMG_8316.jpg

Центр содействия занятости обучающихся и выпускников

Всероссийская акция «ВРЕМЯ КАРЬЕРЫ»

Всероссийский конкурс студенческих работ проекта «Профстажировки 2.0»

Памяти Петрова Н.П.