Том 35, № 4 (2025)

Введение. Одним из перспективных классов ингибиторов коррозии являются летучие или парофазные, которые, испаряясь при температуре окружающей среды, адсорбируются на поверхности металлов и обеспечивают надежную антикоррозионную защиту. Летучие ингибиторы коррозии проникают в щели и зазоры, недоступные контактным ингибиторам, обеспечивают торможение коррозионных процессов по слоям продуктов коррозии. Их применение оправдано при герметизации защищаемого пространства, предотвращающей улетучивание ингибиторов. В настоящее время не существует слаболетучих ингибиторов коррозии, устойчивых к температуре выше 80 °C, поэтому используются различные упаковочные материалы, обладающие малой влаго- и газопроницаемостью. В процессе применения таких материалов при консервации металлических изделий выявлены недостатки: гигроскопичность бумаги, процесс деструкции летучих ингибиторов коррозии при температуре экструзии полимеров, большая доля ручного труда при консервации.

Цель исследования. Разработать эффективную технологию защиты черных и цветных металлов с использованием азотсодержащих органических соединений – летучих ингибиторов коррозии.

Материалы и методы. По результатам проведенных электрохимических и ускоренных испытаний рассчитаны скорость коррозии, степень защиты и коэффициент торможения. В качестве образцов, на которых было испытано антикоррозионноедействие летучих ингибиторов коррозии, выбраны пластины из стали марки Ст3. Для определения защитной эффективности полученных ингибиторов проведены
лабораторные испытания. Реагенты были представлены этаноламином, борной
кислотой, моно(аминоэтил)боратом, ди(аминоэтил)боратом и три(аминоэтил)боратом; соотношение реагентов и температура реакции варьировались в процессе
исследований.

Результаты исследования. По результатам работы получена серия летучих ингибиторов коррозии. Определено, что при электрохимическом исследовании в 0,1 моль/л растворе хлорида натрия наилучшие результаты зафиксированы в составе на основе этаноламина и борной кислоты в соотношении три к одному, а именно три(аминоэтил)бората. Оптимальная концентрация ингибитора на стальных поверхностях при ускоренных испытаниях в среде с относительной влажностью воздуха 100 % составляет 200 г/м3.

Обсуждение и заключение. Полученные результаты имеют потенциал для прикладного применения по защите от атмосферной коррозии черных и цветных металлов. Перспективной сферой их использования является защита с помощью летучих ингибиторов стального оборудования и систем электрозащиты, содержащих цветные (медь, латунь) металлы, в сельскохозяйственном производстве, машиностроении и других областях.

Введение. Повышение производительности зерноуборочного комбайна при сохранении его приемлемой металло- и энергоемкости представляет собой одну из ключевых проблем в области развития зерноуборочной техники. Традиционные решения малоэффективны, поэтому одним из перспективных направлений является использование технологии очеса растений на корню.
Цель исследования. Определить долю выделенных легких компонентов вороха в зависимости от высоты выходного канала очесывающей жатки.
Материалы и методы. При исследовании очесывающей жатки с предварительным выделением мелкого вороха использован экспериментальный метод. В ходе эксперимента варьировалась высота выходного канала очесывающей жатки. Определены масса выделенного вороха и его состав. В результате обработки экспериментальных данных получены зависимости, соответствующие цели исследования. Эксперимент проводился при разных условиях: с установленными сплошными щитками на задней стенке очесывающего устройства и без сплошных щитков, когда задняя стенка представляет собой сетчатую поверхность.
Результаты исследования. Разработана методика определения доли выделенных
легких частиц. Получены зависимости доли выделенных легких компонентов и доли вынесенного зерна от высоты выходного канала. Определена зона оптимальных значений высоты выходного канала при демонтированных закрытых щитках на зад- ней стенке очесывающего устройства. В диапазоне высоты выходного канала от 124 до 130 мм доля выделенных легких компонентов достигает 13 % при том, что потери зерна остаются на достаточно небольшом уровне.
Обсуждение и заключения. В рамках выделения легких компонентов вороха получен значимый результат, позволяющий не только разгрузить систему очистки зерноуборочного комбайна и повысить ее производительность, но и улучшить эффективность выделения свободного зерна на предбарабанном сепарирующем устройстве либо непосредственно на решетчатом днище наклонной камеры.

Введение. Усиление антропогенного воздействия технических средств приводит к нарушению устойчивости и стабильности технологических процессов в растениеводстве, что в целом оказывает негативное влияние на существующий агроландшафт. В связи со значительным количеством отдельных экологических показателей оценка на устойчивость технологических процессов проводится как правило без ранжирования их значимости, не учитывая природно-климатические особенности, которые в значительной степени оказывают влияние на систему производства сельскохозяйственной продукции. При этом не выработан необходимый подход, который бы позволил комплексно произвести оценку устойчивости с высокой степенью достоверности.

Цель исследования. Обосновать критерии и предложить оценку технологических
процессов в растениеводстве по степени их экологической устойчивости и стабильности.

Материалы и методы. Исследование базировалось на применении аналитических методов и обобщении научных результатов, полученных различными авторами. Метод статистического моделирования процессов позволил выявить их закономерность, определить и обоснованно выбрать весомые факторы, влияющие на устойчивость и стабильность процессов.

Результаты исследования. Разработаны частные и интегральные критерии оценки экологической устойчивости и стабильности технологических процессов в растениеводстве. Приведены примеры расчета критериев и дана оценка экологической устойчивости и стабильности технологических процессов транспортировки и внесения жидких органических удобрений в почву. Обоснована шкала оценки технологических процессов по значениям интегрального критерия оценки. По степени экологической устойчивости технологические процессы предложено разделить на устойчивые, среднеустойчивые, неустойчивые и с высокой энтропией.

Обсуждение и заключение. Предложенные авторами критерии оценки экологической устойчивости и стабильности технологических процессов в растениеводстве в дальнейшем можно использовать при разработке мобильных приложений, платформ и логистических решений для повышения эффективности отрасли, производительности труда, улучшения качества продукции и т. д. 

Введение. Вертикальная обработка почвы является новой ресурсосберегающей технологией, позволяющей повысить урожайность сельскохозяйственных культур до 8,5 ц/га и минимизирующей структуру почвы с повышенной плотностью заделки семян для развития корневой системы. Для проведения вертикальной обработки почвы используют почвообрабатывающие машины, в качестве которых выступают турбодисковые культиваторы. Актуализация требований к экологически безопасным принципам действия на почву технических средств обуславливает поиск оригинальных решений по сохранению ее плодородия и снижению энергозатрат. Большие объемы остатков растительной массы на полях затрудняют обработку почвы, что приводит к забиванию рабочих органов машин (лущильники, культиваторы, плуги, дисковые бороны) и негативно сказывается на качестве обработки.

Цель исследования. Определить размещение рабочих органов по высоте с учетом разрушающего контактного напряжения растительных остатков в виде стерни подсолнечника для повышения эффективности ее заделки в почву.

Материалы и методы. Была разработана конструкция турбодискового культиватора, рассмотрены его устройство и технологический процесс. Для определения разрушающего контактного напряжения растительных остатков рабочими органами применялись методы теоретической механики. Рассматривали стерню подсолнечника в виде упругого вертикального стержня, закрепленного снизу. Был выполнен расчет силы удара по стеблю, а также определены модуль сдвига и плечо действия силы удара по стерне.

Результаты исследования. Получено выражение для определения разрушающего контактного напряжения стерни подсолнечника в процессе вертикальной обработки почвы разработанным турбодисковым культиватором. Предложен способ заделки стерни высокостебельных растений в почву.

Обсуждение и заключение. Для повышения эффективности заделки стерни высокостебельных растений в почву необходимо оптимальное размещение рабочих органов по высоте с учетом начального разрушающего контактного напряжения.

Введение. Хлорофилл играет важную роль в абсорбции и трансформации световой энергии в химическую и обеспечивает производство органического вещества в растениях. Мониторинг содержания хлорофилла позволяет оценить взаимодействие растений с окружающей средой, степень влияния стресс-факторов, что важно для управления урожаем. Традиционные лабораторные методы анализа подразумевают разрушение образца, требуют много времени и не подходят для быстрых полевых оценок. Более удобным для этих целей представляется применение недорогих, портативных приборов.

Цель исследования. Разработать структуру искусственной нейронной сети и ее машинное обучение для предсказания содержания хлорофилла в листьях растений по их оптической плотности в отдельных диапазонах видимого спектра.

Материалы и методы. Датасет для искусственной нейронной сети формировали из экспериментальных данных, полученных с помощью денситометра ДП-1М и хлорофиллметра CCM-200. Измерения проводили для листьев растений салата, перца, томата, кабачка в различных возрастных состояниях и при различных параметрах световой среды. Обучение искусственной нейронной сети проводилось в среде Google Colab с последующей адаптацией модели для использования в микроконтроллерном устройстве – листовом фотоколориметре.

Результаты исследования. В сформированном датасете размером 1 000 записей оптическая плотность листьев варьируется в красной области от 0,57 до 2,54, зеленой – от 0,9 до 1,66, синей – от 1,09 до 3,53 отн. ед. Соответственно этим комбинациям содержание хлорофилла меняется от 3,1 до 156,5 отн. ед. Наиболее точной из шести различных структур сети, отличающихся количеством нейронов в скрытых слоях, оказалась структура «32:32», обеспечивающая низкий уровень средней абсолютной ошибки MAE = 6,64 отн. ед., среднюю ошибку предсказаний MAPE = 16,34 % и высокий коэффициент детерминации R² = 0,8886. Для упрощения модели и экономии ресурсов микроконтроллера была выбрана структура «4:4». Она позволила сохранить невысокий уровень MAE = 6,83 %, MAPE = 16,86 % при R² = 0,8808 и значительно меньшем объеме используемых ресурсов – 41 весовой параметр и 164 байта памяти. Сравнительная оценка с классическими алгоритмами машинного обучения показала превосходство разработанной модели по всем метрикам.

Обсуждение и заключение. Для практического использования обученная искусственная нейронная сеть перенесена в микроконтроллер разработанного ранее листового фотоколориметра, имеющего все необходимые аппаратные средства для измерения оптической плотности листа в отдельных спектральных диапазонах. Разработанная модель позволяет реализовать неразрушающий и оперативный контроль состояния растений, что особенно важно в системах точного земледелия. Разработка имеет большой потенциал для практического применения в системах экологического мониторинга и поддержки принятия решений в сельском хозяйстве. Результаты исследования подтверждают целесообразность использования машинного обучения для повышения эффективности методов оценки состояния растений и формирования цифровых решений в агротехнологиях.

Введение. Одной из наиболее эффективных технологий очистки газа от дисперсных примесей является жидкостная очистка, обусловленная неспособностью инерционных сепараторов улавливать мелкодисперсные частицы. В связи с этим возникает проблема повышения эффективности очистки газодисперсных сред указанным способом. Одним из направлений решения данной задачи является определение угла вдува капельных фракций, при котором процесс коагуляции будет наиболее результативным.

Цель исследования. Изучение влияния направления вдува струи капельных фракций на интенсивность процесса поглощения твердодисперсных частиц каплями жидкости.

Материалы и методы. Для описания течения многофазной среды применялась континуальная методика моделирования динамики неоднородных сред, в которой предполагалось решение полной гидродинамической системы уравнений движения для каждой из компонент смеси. Дисперсная фаза моделировалась как многофракционная полидисперсная, где фракции отличались плотностью материала и размером дисперсных включений. Учитывался межфазный теплообмен и обмен импульсом, включавший в себя силу аэродинамического сопротивления, динамическую силу Архимеда и силу присоединенных масс. Динамика несущей среды описывалась системой уравнений Навье – Стокса для вязкого, сжимаемого теплопроводного газа. Математическая модель учитывала столкновительную коагуляцию частиц различных фракций. Система уравнений математической модели дополнялась граничными условиями. Для интегрирования уравнений применялся явный конечно-разностный метод, для преодоления численных осцилляций – схема нелинейной коррекции.

Результаты исследования. Смоделирован вдув капельных фракций в поток запыленной под разными углами к стенке канала. Наиболее интенсивное убывание средней плотности пылевой фракции наблюдается для угла φ = π/2. Для углов вдува газокапельного потока φ и π–φ близки распределения объемных содержаний пылевой фракции. Для широкого диапазона размера капельных фракций наибольшая величина скоростного скольжения наблюдается при вдуве капельного потока перпендикулярно направлению потока запыленной среды.

Обсуждение и заключение. Выявленные закономерности позволяют определить направление вдува капельных фракций, при котором происходит наиболее интенсивное поглощение твердодисперсных частиц. Полученные результаты представляют практическую ценность для задач оптимизации технологий жидкостной очистки газодисперсных сред. Установлено, что угол вдува может существенно повысить интенсивность коагуляции дисперсных включений различных фракций. В перспективе полученные данные могут быть использованы для увеличения эффективности работы газожидкостных фильтров. 

Введение. Сравнение последствий отключений в электрических сетях разных классов напряжения актуально для выработки стратегий в их проектировании и строительстве. Основная научная проблема выбора таких стратегий заключается в противоречии между необходимостью повышения надежности оборудования и минимизацией капитальных вложений и эксплуатационных издержек. Наиболее наглядное сравнение с возможностью масштабирования результатов проводится по удельным показателям последствий отключений, поэтому актуальной задачей является их оценка в электрических сетях 110 кВ для последующего сравнительного анализа.

Цель исследования. Провести сравнительный анализ удельных показателей надежности, характеризующих последствия отключений электрических сетей с напряжением 110 кВ и 0,4 кВ.

Материалы и методы. Проанализированы статистические данные аварийных и плановых отключений в электрических сетях 110 кВ за период с 2018 по 2023 гг. на территории Орловской области. Источником данных послужили журналы учета отключений, «Орелэнерго» (филиал ПАО «Россети Центр»). Суммарная протяженность рассматриваемых сетей составила более 1,7 тыс. км. Определены удельные показатели надежности, характеризующие последствия отключений в сетях 110 кВ, и выполнено их сравнение с аналогичными показателями для сетей 0,4 кВ.

Результаты исследования. Последствия аварийных отключений в сети 110 кВ по показателю удельной отключенной мощности на одно отключение в сетях 110 кВ в среднем в 50 раз превосходят последствия отключений в сети 0,4 кВ; с учетом всех причин отключений – в 17,5 раз. Среднее удельное время аварийных перерывов на одно отключение в сетях 0,4 кВ более чем в 5 раз превышает данный показатель в сетях 110 кВ. Удельный недоотпуск электроэнергии на одного потребителя в сетях 0,4 кВ выше, чем в сетях 110 кВ более чем в 2 160 раз с учетом всех причин отключений, а удельный недоотпуск электроэнергии на одно отключение в сетях 0,4 кВ выше в 18 раз. Средний суммарный недоотпуск по всем причинам в сетях 0,4 кВ более чем в 7 500 раз больше аналогичного показателя для сетей 110 кВ.

Обсуждение и заключение. Суммарные годовые последствия аварийности в электрических сетях 0,4 кВ превышают последствия аварийности в сетях 110 кВ. Следует пересмотреть нормы проектирования сетей 0,4 кВ в сторону повышения требований к надежности их конструкции и создания возможностей управления конфигурацией с целью автоматического резервирования питания потребителей. Это позволит значительно сократить ущерб для сельских потребителей и электросетевых организаций.