ivdon3@bk.ru
В статье рассматривается применение системного подхода к разработке и оптимизации литий-ионных аккумуляторов (ЛИА). Традиционные методы, фокусирующиеся на улучшении отдельных компонентов (анода, катода, электролита), часто не приводят к пропорциональному повышению общих характеристик аккумуляторной системы. Системный подход рассматривает ЛИА как сложную взаимосвязанную систему, где свойства каждого компонента напрямую влияют на поведение других и на интегральные показатели: энерго- и мощностную плотность, жизненный цикл, безопасность и стоимость. В работе проанализированы ключевые аспекты подхода: взаимозависимость между основными составляющими литий-ионной батареи, а также особенности при выборе материалов для каждой составляющей. Доказано, что только мультидисциплинарный подход, объединяющий химию, материаловедение и инженерию, позволяет достичь синергетического эффекта и создать высокоэффективные, безопасные и надежные аккумуляторные системы для современных применений.
Ключевые слова: литий-ионный аккумулятор, системный подход, материалы электродов, деградация, оптимизация, катод, литий-титановый аккумулятор, никель-марганец-кобальтовый аккумулятор
Выбор лучшего способа сжатия видео становится особенно важным, потому что объем онлайн-видео стремительно растет. По прогнозам, к 2026 году люди будут смотреть на 82% больше видео через интернет, чем в 2020-м. Это значит, что нужно найти компромисс между качеством изображения, скоростью обработки и размером файлов. Чтобы добиться нужных параметров, важно грамотно подобрать кодек.
В работе произведено сравнение пяти популярных кодеков — MPEG-2, MPEG-4, VP9, MJPEG и ProRes. Каждый из них по-своему быстро сжимает видео, даёт разный размер файла и разное качество картинки. Ставилась цель — выяснить, какой кодек лучше всего подходит для разных задач: видеозвонков, профессиональной съемки и онлайн-трансляций.
Для экспериментов использовался сервер с четырьмя ядрами процессора, 8 ГБ оперативной памяти и SSD на 80 ГБ. Проведены измерения, как быстро каждый кодек работает, какой размер выходного файла получается и каково качество видео. По итогам этих испытаний составлены рекомендации, какой кодек выбирать и как его можно улучшить в разных сценариях.
Ключевые слова: видеокодек, MPEG-2, MPEG-4, VP9, MJPEG, ProRes, AVC, сжатие, кодирование
В работе представлен результат анализа современных подходов к организации распределённых вычислительных архитектур, объединяющих облачные, туманные и граничные уровни. Исследованы ограничения существующих моделей, не обеспечивающих целостного описания потоков данных и динамики взаимодействия вычислительных узлов. Предложена адаптивная графовая модель, в которой вычислительная система формализуется как взвешенный ориентированный граф с параметрами задержки, пропускной способности и энергопотребления. Модель реализована в среде графовой базы данных и предназначена для многокритериальной оптимизации маршрутов обмена информацией. Приведены зависимости для расчёта характеристик потоков и механизм выбора оптимальных маршрутов с учётом QoS-показателей. Практическая применимость концепции подтверждается возможностью её интеграции в инфраструктуры Интернета вещей, интеллектуальные производственные и транспортные системы, где требуется снижение задержек и повышение устойчивости вычислительной архитектуры.
Ключевые слова: распределённая вычислительная система, облачные вычисления, туманные вычисления, граничные вычисления, графовая модель, поток данных, оптимизация маршрута, многокритериальная оптимизация, пропускная способность, задержка передачи, энергопотребление
В современных исследованиях символьная регрессия представляет собой мощный инструмент построения математических моделей различных систем. В данной статье применяются и сравниваются три метода символьной регрессии: генетическое программирование, разреженная идентификация нелинейных динамик и гибридный метод. Эффективность каждого метода оценивается по способности находить точные модели с высокой точностью и низкой сложностью при наличии различных уровней шума в данных наблюдений. По результатам проведенных экспериментов сделан вывод, что наилучшим методом идентификации динамических систем является гибридный метод, который сочетает генетическое программирование и разреженную идентификацию.
Ключевые слова: символьная регрессия, идентификация динамических систем, генетическое программирование, разреженная идентификация нелинейных динамик, гибридный метод
Пенополиуретаны (ППУ) представляют собой основной класс полимерных материалов, которые широко ценятся за их превосходную механическую прочность, химическую стойкость и универсальность. Они используются в широком спектре применений, таких как изоляция, прокладка, покрытия и детали конструкций. Традиционно ППУ получают в результате реакций полиприсоединения с участием полиолов, диизоцианатов и воды, где образующийся на месте CO₂ в реакционной смеси служит в качестве вспенивающего агента. Однако использование изоцианатов вызывает серьезные опасения, поскольку они токсичны, классифицируются как респираторные сенсибилизаторы и способствуют загрязнению окружающей среды. Эти проблемы побудили исследователей и экспертов отрасли к поиску более безопасного и экологичного альтернативного сырья. Одной из многообещающих альтернатив является реакция полиприсоединения циклических карбонатов с полифункциональными аминами. Эта реакция приводит к образованию неизоцианатных полиуретанов (НИППУ), в частности полигидроксиуретановых пен. Вспенивание достигается за счет использования внешних химических вспенивателей или за счет реакций самовозгорания, при которых газы образуются непосредственно в системе. Образующиеся ячейки пены – структуры, которые придают пене ее уникальные свойства, – в значительной степени зависят от реакций газообразования. Этот обзор посвящен различным пенообразователям, используемым в синтезе НИППУ, таким как полиметилгидрогенсилоксан и жидкие фторуглеводороды. В нем также рассматриваются последние достижения в области технологий самовдува, которые устраняют необходимость во внешних средствах и делают процесс более экологичным. Особое внимание уделяется НИППУ, получаемым из возобновляемого сырья, поскольку они соответствуют глобальной тенденции к использованию экологически чистой химии и круглых материалов. В обзоре представлен обзор как выдуваемых внешним способом, так и самонадуваемых NIPUF на биологической основе, с подробным описанием их синтеза, характеристик и потенциальных промышленных применений.
Ключевые слова: полиуретан на биологической основе, пенообразователь, неизоцианатный полиуретан, полимерные пены, пенополиуретаны, самовдувающиеся
2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения , 2.6.11 - Технология и переработка синтетических и природных полимеров и композитов
В работе представлены результаты исследования состояния деревянных конструкций чердачного перекрытия Санкт-Петербургской Духовной Академии Русской Православной Церкви. Указаны основные дефекты и повреждения элементов стропильной системы. Приведены заключения о физико-механических характеристиках балки возрастом более 200 лет. Сделаны выводы о мерах для сохранения работоспособности конструкций.
Ключевые слова: несущая способность деревянных конструкций, биодеструкторы, снижение прочности, стропильная система
2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения , 2.1.11 - Теория и история архитектуры, реставрация и реконструкция историко-архитектурного наследия (архитектура)
В статье предлагается способ и эксперимент по имитации реализации процессов, протекающих при его проведении, относящийся к области строительства, который может быть использован для прокладки трубопроводов бестраншейным способом под естественными и искусственными преградами, расположенными преимущественно в монолитных скальных грунтах с одновременным формированием футляра, разработкой и обустройством пилотных скважин. Применение способа позволяет расширить возможности по бестраншейной прокладке трубопроводов, снижая риски, связанные с: профилем формируемого футляра; типом грунта в месте проведения работ; вероятностью отклонения от намеченного пути; использованием дорогостоящего оборудования; необходимостью проведения работ по всей площади участка в его поперечном сечении и его длине, использованием взрывчатых веществ.
Ключевые слова: пилотная скважина, алмано-канатный трос, котлован, футляр, рабочий орган, круговой сектор
В статье представлено исследование биосорбционной очистки сточных вод. Для проведе-ния очистки используется отход теплоэнергетики – шлам водоподготовки. Введение шлама позволяет более эффективно проводить биологическую очистку сточных вод, о чем свидетельствует снижение значений ХПК, БПК5, аммонийного азота и фосфатов. Показано повышение седиментационных свойств активного ила и благоприятное воздей-ствие шлама на процесс детоксикации.
Ключевые слова: биосорбция, отход энергетики, активный ил, очистка сточных вод, показатели качества, седиментационные свойства, детоксикация
2.10.2 - Экологическая безопасность , 2.1.10 - Экологическая безопасность строительства и городского хозяйства
В статье рассмотрены поверхностно-активные свойства казеина и его потенциал применения в качестве биоорганической добавки в ремонтно-реставрационных составах (РРС). Проведён анализ литературных источников, подтверждающих амфифильную природу казеина, его способность стабилизировать межфазные системы и формировать устойчивые мицеллы. Представлены результаты экспериментального исследования зависимости поверхностного натяжения водных растворов казеина от его концентрации, выполненного методом висящей капли на тензиометре DSA-100. Показано, что казеин эффективно снижает поверхностное натяжение водного раствора, особенно при концентрациях до 4–5%, что подтверждает его активную адсорбцию на границе раздела фаз. По полученной изотерме поверхностного натяжения рассмотрена прогнозируемая смачиваемость на основе уравнения Юнга. Полученные данные подчеркивают перспективность использования казеина в качестве природного ПАВ для создания экологически безопасных и аутентичных реставрационных материалов, соответствующих требованиям строительства и реставрации.
Ключевые слова: казеин, поверхностно-активные вещества, ремонтно-реставрационные составы, поверхностное натяжение, смачиваемость.
Железобетонные конструкции (ЖБК), эксплуатирующие в естественных условиях Крайнего Севера, подвергаются попеременному замораживанию и оттаиванию. Воздействие циклов замораживания и оттаивания (ЦЗО) приводит к деградации не только прочностных, но и деформационных свойств (ДС) бетона. В действующих нормах проектирования ЖБК ДС бетона и арматуры назначены как среднестатистические величины. В данной работе исследуется влияние изменчивости ДС бетона на обеспеченность несущей способности изгибаемых железобетонных элементов до и после ЦЗО.
Ключевые слова: циклы замораживания и оттаивания, статистическая закономерность сопротивления, изгиб, железобетон, предельная деформация бетона, обеспеченность несущей способности, изменчивость деформационных свойств бетона
2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения , 2.1.5 - Строительные материалы и изделия
Актуальность исследования обусловлена критическим состоянием значительной части исторической застройки в России, где междуэтажные перекрытия являются наиболее уязвимыми элементами. Проблема заключается в необходимости их замены на конструкции, отвечающие современным нормативам по несущей способности и пожарной безопасности, без увеличения нагрузки на ослабленные фундаменты и стены.
Ключевые слова: реконструкция, объект культурного наследия, монолитное перекрытие, пустотообразователь, облегченная конструкция, несущая способность, технологическая карта
2.1.11 - Теория и история архитектуры, реставрация и реконструкция историко-архитектурного наследия (архитектура) , 2.1.7 - Технология и организация строительства
В действующих нормативных документах по проектированию железобетонных конструкций принят ряд условных предпосылок и ограничений, учитывающих специфику сопротивления конструктивных элементов и упрощающих расчет. Одной из них является назначение деформационных свойств бетона как среднестатистических величин, которые наравне с прочностными, определяют диаграммы деформирования материала. Воздействие циклов замораживания и оттаивания бетона (ЦЗО) приводит к деградации его деформационных и прочностных свойств. Характер разрушения изгибаемого железобетонного элемента (пластический или хрупкий) зависит от прочностных и деформационных свойств бетона и арматуры и коэффициента армирования. В работе исследуются статистические закономерности предельного коэффициента армирования и граничной относительной высоты сжатой зоны бетона в условиях переменного замораживания и оттаивания бетона.
Ключевые слова: циклы замораживания и оттаивания, статистические закономерности сопротивления, железобетон, предельные деформации бетона, обеспеченность граничной относительной высоты сжатой зоны бетона, обеспеченность предельного коэффициента армирования
В статье приведен опыт пилотного проекта по интеграции календарно-сетевого планирования, BIM-моделирования и технологии виртуальной реальности для управления производственной деятельностью строительной организации. Для реализации поставленной цели представлена последовательность шагов интеграции технологий и выполнено совмещение технологий на базе единой цифровой платформы; приведены фрагменты разработанного календарно-сетевого графика и BIM-модели и результаты их совмещенного отображения в VR-очках.
Ключевые слова: календарно-сетевое планирование, календарно-сетевой график, BIM-моделирование, технология виртуальной реальности, VR-очки, единая цифровая платформа, TrinusVR
Одним из перспективных строительных материалов является фибробетон. Однако наибольшее распространение он получил в использовании в отделочных материалах, изготовлении малых архитектурных форм, промышленных полах, декоративных деталях фасадов, и гораздо реже – в несущих конструкциях. Между тем применение фибробетона, в т.ч. армированного низкомодульной фиброй, в несущих конструкциях ограничено из-за недостаточности информации о поведении материала под нагрузкой, необходимы дополнительные экспериментальные данные для теоретических представлений. В статье рассмотрены экспериментальные исследования бетона, армированного полипропиленовой фиброй на сжатие и центральное растяжение. Были выявлены качественно отличные картины разрушения бетонных и фибробетонных образцов. Анализ результатов показал, что наибольшие значения пиковой нагрузки наблюдаются у образцов с содержанием полипропиленовой фибры 1%. По сравнению с контрольной серией несущая способность увеличилась до 45%. При увеличении содержания фибры до 2,5% среднее значение разрушающей нагрузки снизилось на 24%.
Ключевые слова: фибробетон, фибра, полипропиленовая фибра, испытания на сжатие
2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения , 2.1.5 - Строительные материалы и изделия
автономных архитектурных решений, существовавших или существующих продолжительное время на одной территории. На примере 5 территорий Екатеринбурга анализируется процесс наложения различных архитектурных решений и жизненных циклов зданий. Методология исследования основана на концепции палимпсеста как многослойной структуры, где каждый исторический пласт сохраняет свою значимость, несмотря на появление новых объектов. Авторы рассматривают палимпсест не только как наложение архитектурных решений в существующем здании, но и как смену объектов на определенной территории. Практическая часть исследования включает анализ конкретных примеров Екатеринбурга: телебашни, кинотеатра «Темп», жилого дома у филармонии, Уральского областного индустриально-экономического техникума и дома Ярутина. Каждый кейс демонстрирует, как память о снесенных объектах сохраняется в городском пространстве, формируя уникальный палимпсест. Научная новизна работы заключается в расширении понимания архитектурного палимпсеста как инструмента сохранения исторической памяти города. Исследование показывает, что даже при физическом исчезновении объектов их образ продолжает существовать в коллективной памяти горожан.
Ключевые слова: палимпсест, наложение, снос, ликвидация, слои, история, городские исследования, память, архитектура, памятные места, городская трансформация, исторические объекты, архитектурное наследие
В данной статье оцениваются различные методы определения технического состояния конструкций, зданий и сооружений. На сегодняшний день при решении задач определения степени разрушения строительных конструкций одним из возможных вариантов определения считаются вероятностные (статистические) методы. Преимуществом данных методов является возможность комплексно учитывать параметры, присутствующие в разнообразной материальной природе. Это связано с возможностью описания их безразмерными величинами. Смысл рассматриваемого метода состоит в том, чтобы формулировать определённое количество технических состояний (событий) благодаря которым планируется выполнять определение степени разрушения и находить совокупность технических состояний строительных конструкций. Диагностические матрицы создаются путем объединения диагностических признаков и их условных вероятностей, приобретаемые посредством анализирования большого количества накопленных статистических данных.
Ключевые слова: строительно-техническая экспертиза, дефекты, надежность, методики диагностики, эффективность
2.1.7 - Технология и организация строительства , 2.3.4 - Управление в организационных системах
Бетоны на основе молотых доменных граншлаков обладают высокими механическими характеристиками активированных щелочными растворами. Однако они обладают существенными недостатками, такими как быстрое схватывание и плохая удобоукладываемость в формы при бетонировании. Выявлено влияние различных суперпластификаторов на свойства паст приготовленных на основе молотого доменного граншлака активированных щелочными растворами. В качестве щелочного активатора твердения шлака использовали водный раствор силиката натрия и гидроксида натрия. Изучали влияние дозировки суперпластификатора на время схватывания, растекаемость и изменения прочности на сжатие шлакощелочных растворов. Установлено, что такие свойства свежего приготовленной пасты как время начала и конца схватывания увеличиваются при увеличении растворо шлакового отношения, а также при введении суперпластификатора. Было выявлено, что суперпластификаторы на основе нафталинсульфокислоты и поликарбоксилатного эфира эффективно влияют как на сроки схватывания, на удобоукладываемость так и на прочность композиций на основе шлакощелочного вяжущего.
Ключевые слова: отходы металлургического производства, граншлак, активатор твердения, вяжущее, суперпластификатор, сроки схватывания, распыв, прочность
2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения , 2.1.5 - Строительные материалы и изделия
Работа посвящена проблематике развития технологии MicroGrid, состоящей в построении распределенной системы энергоснабжения на базе автономных источников энергогенерации. Целью работы является построение моделей и процедур поддержки принятия решений при многокритериальном выборе проектов комбинированной автономной энергогенерации из большого числа возможных альтернатив. Для достижения цели проведен морфологический анализ предметной области (с использованием метода систематического покрытия поля Ф. Цвикки), в результате которого построено пространство альтернатив комбинированных источников энергии. Проведено групповое упорядочение критериев на основе их экспертного оценивания. Последовательное применение модифицированного метода аналитических сетей с использованием упорядоченных групп критериев позволило на каждом этапе ограничивать число учитываемых критериев (количеством критериев в группе) и последовательно сокращать число альтернатив (рассматривая только несколько лучших альтернативы предыдущего этапа). Предложенная многоэтапная процедура позволяет уменьшить (на каждом этапе) размерность суперматрицы метода аналитических сетей и, тем самым, снизить временную сложность процедуры по сравнению с прямым применением этого метода. Использование предложенной процедуры дает возможность рассмотреть большее число альтернатив с учетом большего числа критериев (по сравнению с традиционными методами поддержки принятия решений), а, значит, позволяет повысить уровень научной обоснованности технико-экономических решений при проектировании MicroGrid-систем.
Ключевые слова: MicroGrid, автономная энергосистема, поддержка принятия решений, метод аналитических сетей
2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации , 2.4.5 - Энергетические системы и комплексы
Описаны основные конструктивные особенности и элементы промышленных шахтных печей. Указано, что одним из нежелательных явлений в шахтной печи является большой градиент температуры по её высоте, в связи с этим рассмотрены процессы массопереноса воздуха через различные части печей. Сформулированы соотношения и ограничения, определяющие такой негативный эффект как возможность подсоса наружного воздуха внутрь печи через её стенки. Результаты могут быть использованы для оценки качества конструкций шахтных печей и применяемых технологических процессов термообработки.
Ключевые слова: электрические печи, термообработка, герметичность, газопроницаемость
2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения , 2.5.5 - Технология и оборудование механической и физико - технической обработки
В статье рассматривается задача унификации проектных деталей в производстве металлических конструкций, направленная на снижение избыточной номенклатуры и повышение эффективности производственного процесса. Предложен и реализован алгоритм нечеткой кластеризации на основе метода Fuzzy C-Means, учитывающий совокупность геометрических и технологических признаков деталей. Метод позволяет гибко оценивать степень принадлежности элементов к унифицированным группам и обеспечивает устойчивость к отклонениям и допустимым погрешностям. Экспериментальная проверка на реальной выборке проектных данных показала сокращение числа уникальных позиций на 38,7% и снижение трудозатрат на подготовку документации. Полученные результаты подтверждают эффективность предложенного подхода для задач цифровой трансформации производственного инжиниринга.
Ключевые слова: нечеткая кластеризация, Fuzzy C-Means, унификация деталей, цифровое производство, интеллектуальная обработка данных, металлические конструкции
2.3.4 - Управление в организационных системах , 2.5.22 - Управление качеством продукции. Стандартизация. Организация производства
В статье рассмотрены вопросы, связанные с принятием управленческих решений при обеспечении безопасности в чрезвычайных ситуациях. Отражены особенности принятия управленческих решений в условиях чрезвычайных ситуаций, при которых достижение гарантированного уровня безопасности не всегда становится возможным. Представлен контур управления и проанализированы связи меду элементами первого и второго этапов. Показано что неопределенность при принятии управленческих решений возникает по причине недостатка информации об объекте управления либо вызвана непрофессиональным действиями лица, принимающего решение. Предлагается создать и использовать в практической деятельности цифровой двойник безопасности в чрезвычайной ситуации для исключения неопределенностей при принятии управленческих решений. Декомпозиция задачи на подзадачи, позволяет осуществить процесс сбора и анализа совокупной информации об объекте управления для исключения неопределенностей и минимизации рисков при разработке, принятии и реализации управленческих решений в чрезвычайной ситуации при обеспечении безопасности.
Ключевые слова: модель управления, контур управления, неопределенность, риск, цифровой двойник, декомпозиция, безопасность в чрезвычайной ситуации
Разработка, внедрение и постоянное совершенствование систем диагностирования объектов инфраструктуры Российских железных дорог (РЖД) определяются как условия обеспечения надежной и безопасной эксплуатации.
Наиболее оптимальным, с точки зрения эффективности функционирования системы диагностирования, является обеспечение возможности контроля диагностических параметров с заданной точностью, автоматически, без вывода оборудования из работы, в режиме реального времени. Такой подход позволяет значительно упростить процедуры эксплуатационного контроля. В статье рассматриваются способы автоматизации контроля изоляции объектов инфраструктуры РЖД.
Ключевые слова: система диагностирования, инфраструктура, эксплуатационный контроль, автоматизация
2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами