Методическое пособие 805

ментов, что в совокупности представляет законченное изделие – автономный термоэлектрический источник тока (АИТТ). Такими элементами являются: термоэлектрическая батарея; система нагрева; система охлаждения; термоэлектрический генераторный модуль; система газораспределения; автоматизированная система управления и измерения; блок–контейнер.

На данный момент одним из стратегических направлений ВГТУ является разработка АИТТ со следующими параметрами:

1.Номинальная электрическая мощность на выходе АИТТ – 2000 Вт.

2.Выходное однофазное напряжение АИТТ 220 В, с частотой (50±1) Гц.

3.Коэффициент полезного действия АИТТ не менее 4 %.

4.Температурный диапазон работы АИТТ от -50°С до + 40 °С при относительной влажности воздуха 98 % при температуре воздуха 35 °С.

5.Срок службы АИТТ не менее 20 лет.

Выполняется подготовка к проведению исследовательских испытаний основных элементов АИТТ, также разработан и изготавливается демонстрационный макет термоэлектрического генераторного модуля.

Литература

1.Д.П. Шматов Определение оптимизационных подходов при проектировании горелочного устройства автономного источника тока на основе термоэлектрического генераторного модуля кольцевой геометрии / Т.С. Тимошинова, И.Э. Свиридов // Вестник ВГТУ т. 13, №6, 2017г.

2.К.В. Кружаев Определение оптимизационных подходов при проектировании системы охлаждения газового термоэлектрического генераторного модуля / Шматов Д.П., Зубарев К.В., Перевезенцев И.Г. // Вестник ВГТУ т. 14 №3, 2018г.

3.Патент на полезную модель РФ № 186073/ опубликовано 28.12.2018

//ФГБОУ ВО "ВГТУ", АО "РИФ", ООО НПП "ИнтерПолярис"

190

УДК 519.7

Об одном подходе к статистическому тестированию случайных и псевдослучайных последовательностей

Е.С. Менкова1, А.В. Литвинов2, С.В. Тюрин3 1Студент гр. бВМ-41, menkova.1998@gmail.com

2Студент гр. бВМ-41, Qipaps@yandex.ru

3Канд. техн. наук, профессор, svturin@mail.ru

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»

В статье предлагается подход к статистическому тестированию бинарных последовательностей на случайность. Предлагаемый подход достаточно прост в реализации и может быть использован как дополнительное средство к известным методам статистического тестирования.

Ключевые слова: случайность, энтропия распределения вероятностей,

тест.

Последовательность называют случайной, если для неё невозможно предложить алгоритм её воспроизведения. Случайные последовательности чисел используются во многих областях науки, в частности, для экспериментального исследования свойств сложных объектов и систем, в криптографии и т.п.

Из-за детерминированности компьютерных систем генерируемые ими последовательности всегда периодичны, то есть псевдослучайны.

Псевдослучайная последовательность (ПСП) – последовательность чисел, которая вычисляется по некоторому определенному арифметическому правилу, но имеет множество свойств случайных последовательностей.

Существуют так называемые генераторы случайных и псевдослучайных последовательностей. Из-за сложности формирования случайных последовательностей на практике большее применение находят генераторы ПСП. Такие генераторы ПСП обладают почти всеми свойствами случайных процессов и находят широкое практическое применение.

Тестирование генераторов случайных и псевдослучайных чисел (ГСЧ и ГПСЧ) является актуальной задачей, как в практическом плане, так и в теоретическом. Несмотря на многочисленные исследования в этой области, попрежнему требуется инструментарий, который позволит проводить исследование степени случайности генерируемой ГСЧ (ГПСЧ) последовательности за приемлемое время и с приемлемой точностью.

Для определения того, прошла ли случайная (псевдослучайная) последовательность статистический тест, используются три основных вычислительных подхода:

– на основе задания порогового уровня;

191

–на основе задания фиксированного доверительного интервала;

–на основе вычисления для статистики теста соответствующего значения вероятности.

Подход построения критерия принятия решения опирается на вычисление для статистики теста c(S) соответствующего значения вероятности P. Здесь статистика теста рассматривается как реализация случайной величины, которая подчиняется известному закону распределения. Малые значения вероятности интерпретируются как доказательство того, что последовательность не случайна. Решающее правило формулируется так: для фиксированного уровня значимости α двойная последовательность S не проходит статистический тест, если значение вероятности P<α. Значения α рекомендуются выбирать из интервала [0.001; 0.01].

Использование данного подхода имеет дополнительное преимущество по сравнению с предыдущим, которое заключается в том, что однажды рассчитанное значение вероятности Pможет сравниваться с произвольно выбранным уровнем значимости α без проведения дополнительных расчетов.

Предлагаемый подход заключается в следующем.

истолбцов.Для получения главного критерия необходимо определить

следующее:

1. Энтропию распределения единичных значений в каждой строке

Pi строки p1 log2 ( p1 ) (1 p1 ) log2 (1 p1 ) ,

где p1вероятность выпадения «1» в строке тестовой матрицы.

2. Энтропию распределения единичных значений в каждом столбце

Pj столб p1 log2 ( p1 ) (1 p1 ) log2 (1 p1 ) ,

где p1вероятность выпадения «1» в столбце тестовой матрицы.

3. Вероятность выпадения неповторяющихся столбцов в тестовой матрице

PS SSp ,

где Sp - количество неповторяющихся столбцов, а S - общее количество столбцов.

4. Среднеарифметическое распределение единичных значений по столбцам

M

Pi столб

5. Среднеарифметическое распределение единичных значений по строкам

192

В проведенных опытах было произведено сравнение двух псевдослучайный последовательностей разной разрядности. В таблице приведены результаты опыта.

По результатам опытов было установлено, что при увеличении разрядности n, главный критерий P стремится к 1, следовательно, последовательность Опыта 2 прошла статистический тест и является истинно случайной последовательностью.

Литература

1.Кнут Д. Искусство программирования для ЭВМ. Получисленные алгоритмы. Т.2 / Д. Кнут – М.: Мир, 1977. – 700 с.

2.Харин Ю.С. Математические и компьютерные основы криптологии: учеб. Пособие / Ю.С. Харин, В.И. Берник, Г.В. Матвеев. – Минск: Новое знание, 1999. – 319 с.

3.J.Soto Randomness Testing of the Advanced Encryption Candidate Algorithms. –NIST, 1999. – 37 p.

193

УДК 621.7

Обеспечение качественно-точностных характеристик для изготовления деталей с антикоррозионным покрытием

А.С. Рассказов1, М.Н. Краснова2 1Магистрант гр. МПм-11, alek.rasskazov2016@yandex.ru

2Канд. техн. наук, доцент, kafedra-ao@mail.ru

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»

Разработаны варианты покрытия корпусных деталей методами гальваники. Определена связь использования гальванических покрытий с изменением коррозионных свойств деталей.

Ключевые слова: гальваника, электрохимический метод, коррозионная стойкость.

Одним из распространенных методов обеспечения коррозионной стойкости деталей является нанесение на их поверхность гальванического покрытия. Существует две области гальванотехники [1]. К этим областям можно отнести методы нанесения покрытий из осажденных в электролите металлов, и осаждения частиц с одного металла на другой в среде электролита. С помощью гальванической операции, введенной в процесс изготовления детали, можно качественно улучшить свойства детали. Для обеспечения качественно-точностных характеристик может вводиться термическая операция. Ею может быть как стабилизация, с целью снятия внутренних напряжений и установления однородности структуры сплава, так и закалка, для повышения твердости. На нынешнем этапе решения вопроса с обеспечением качественно-точностных характеристик корпусных деталей из меди проводятся исследования в этом направлении.

В настоящее время основными гальваническими покрытиями, используемыми при покрытии медных деталей на производстве ОАО «Корпорация «РИФ» являются покрытия никелем и олово-висмутом. Главным критерием оценки качества покрытия после нанесения является визуальный осмотр. Металлические и неметаллические покрытия контролируют по многим характеристикам: толщина, пористость, коррозионная стойкость, прочность. Контролю могут подвергнуть несколько деталей из партии, либо всю партию, если деталь является особо важной. Если предварительно после операций металлообработки детали соответствуют требуемым параметрам, приступают к гальванической операции.

194

Согласно ГОСТ 9.301-86 визуально детали после нанесения покрытия олово-висмут получаются светло-серыми или серыми, причем наплывы металла не является поводом для брака детали, если они не мешают сборке. Матовое никелевое покрытие характеризуется светло-серым с желтым оттенком цветом, а блестящее никелевое покрытие − светло-серое. Допускается более темный цвет в отверстиях и пазах на внутренних поверхностях, вогнутых участках деталей сложной конфигурации и местах сопряжения сборочных единиц.

Деталь не является бракованной, если имеет потемнение и радужные оттенки после термической обработки, матовые пятна после неравномерного травления металла. Толщина никелевых покрытий на деталях из меди и медных сплавов должна быть: для легких условий эксплуатации 6-9 мкм; для средних условий 12-15 мкм [2]. Зависимость получаемой шероховатости поверхности от толщины покрытия показана на рисунке.

Зависимость получаемой шероховатости от толщины покрытия

Процесс улучшения качественно-точностных характеристик термической операцией после гальваники рассмотрим на примере никелевого покрытия.

Твердость никеля, полученного из электролитов без органических добавок, обычно колеблется в пределах 300-400 кгс/мм2. Если введены добавки, то твердость может повыситься до 600-700 кгс/мм2.. Никелевые покрытия имеют пониженную пластичность, но после отжига при 900 °С их пластические свойства значительно улучшаются.

Важным критерием термической обработки никелевых покрытий является тот материал, на которых они нанесены, поэтому стоит рассмотреть виды термической обработки меди и её сплавов, и учесть, чтобы термическая обработка покрытия не сильно повлияла на свойства основного металла. Так же никель как покрытие может в процессе термической обработки выгореть, поэтому важно подбирать правильные режимы нагрева и охлаждения. В таблице пока-

195

заны зависимость твердости покрытия от температуры термообработки для никелевого покрытия.

Зависимость твердости покрытия от температуры термообработки

Закалка меди производится при помощи использовании метода отжига. Во время термообработки медь можно сделать более мягкой или более твердой в зависимости от того, для чего она будет применяться в дальнейшем. Однако важно помнить, что способ закалки меди значительно отличается от того, при помощи которого закаливается сталь.

Вывод: исследование методов нанесения гальванических покрытий и режимов термообработки для деталей из медных сплавов в дальнейшем может дать возможность научного обоснования получения высококачественных деталей в сфере машиностроения.

Литература

1.Коротин А.И. Технология гальванических покрытий: учеб. пособие для сред. проф. техн. училищ. ‒ М: Высш. шк., 1984. ‒ 200 с., ил.

2.Лаворко П.К. Пособие мастеру цеха гальванических покрытий. ‒ Москва, "Машиностроение", 1969 г., 272 с. ил.

196

УДК 621.878.2

Обоснование применения ковша активного действия для гидравлического экскаватора

В.С. Иванов1, В.А. Нилов2 1Магистрант гр. М 1952, vaduha2042@gmail.com 2Д-р техн. наук, профессор, vladnil1014@mail.ru

Создано устройство (зуб) для увеличения эффективности разработки прочных грунтов для гидравлических экскаваторов. Устройство увеличивает отдачу энергии в забой.

Ключевые слова: ковш экскаватора, зуб.

Внастоящее время одноковшовые гидравлические экскаваторы нашли широкое применение в строительстве, однако для разработки прочных и плотных грунтов они нуждаются в предварительном их рыхлении. Для разработки таких грунтов без предварительного рыхления ввиду значительного увеличения их прочности [1] гидравлические экскаваторы оснащают ковшами с активными зубьями.

Выполненные исследования показывают, что улучшить взаимодействие активных зубьев с плотным грунтом можно за счет рационального распределения энергии удара между забоем и ковшом экскаватора [2].

Внастоящее время защиту рабочего оборудования гидравлического экскаватора с ковшом активного действия выполняют посредством различных технических средств [3]. Такие устройства устанавливают в шарнире, соединяющем ковш и рукоять экскаватора. Они значительно уменьшают ударную нагрузку на рабочее оборудование (рисунок).

Амортизатор:

1 – рукоять; 2 – корпус; 3 – стрела; 4 – ось; 6 – втулки амортизационные; 7 – упругие элементы

197

Амортизатор выполнен в виде втулок и расположены между цилиндрическими поверхностями пальцев 4 и проушин ковша 3, которые имеют конические фаски, а пальцы 4 снабжены подпружиненными стаканами 7, которые выполнены с коническими наружными поверхностями, эквидистантными поверхностям фасок, и установлены на торцевых частях пальцев 4 с возможностью перемещения вдоль последних и взаимодействия с фасками проушин, при этом вибратор выполнен гидравлическим и его напорная магистраль соединена с полостями, образованными внутренними поверхностями станков и торцами пальцев.

Применение амортизатора в конструкции рабочего оборудования гидравлического экскаватора позволяет значительно снизить вибрационную нагрузку на машину, непосредственно на оператора и продлить срок службы машины.

Литература

1.http://bek.sibadi.org/fulltext/ED460.pdf

2.Геллер Ю.А. Создание энергосберегающей рыхлительной техники, обеспечивающей перераспределение динамических нагрузок в зону разрушения грунта: дис. на … доктора техн. наук. – Хабаровск, - 2016.

3.А.с. №1411383 СССР, МКИ Е02F3/28, 3/40. Рабочее оборудование землеройной машины/ Е.И. Берестов, А.М. Щемелев, М.Б. Попов, В.Ф. Комозов (СССР) №4142265/29-03; Заявлено 30.10.86; Опубл.23.07.88, БИ № 27.

198

УДК 625.768.5.001.5

Определение параметров расчетной метели при зимнем содержании дорог

Е.А. Бончева1, Е.В. Субботина2, О.В. Гладышева3 1Магистрант гр.М1971, evgesha3581@rambler.ru

2Студент гр.3921, subbotinarulit@yandex.ru

3Канд. техн. наук, доцент, ov-glad@ya.ru

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»

Рассматривается определение параметров расчетной метели при зимнем содержании дорог. Приводятся результаты вычислительного эксперимента, для которого использовались данные метеостанций о метелевой деятельности.

Ключевые слова: расчетная метель, объем снегоприноса, зимнее содержание дорог.

В действующих нормативных документах регламентируется директивное время на проведение полной очистки дороги от снежных отложений после прохождения метели [1,2]. Для обоснованного назначения ресурсов и отряда машин для проведения снегоуборочных работ, необходимо знать какой объем метелевого снега подлежит снегоуборке. На количество снега, которое отложится на земляном полотне автомобильной дороги, в основном влияют объем снегоприноса и продолжительность метели. Эти параметры при зимнем содержании дорог должны определяться от расчетной метели [3].

Параметры расчетной метели определяются в соответствии с методикой, принятой в организациях Росгидромета. В основе методики лежит закон трехпараметрического гамма-распределения [4]. Для исследования влияния уровня содержания автомобильной дороги на величину параметров расчетной метели был произведен вычислительный эксперимент. Для проведения эксперимента использовались данные метеостанций Мценск и Кашира о прохождении отдельных метелей и программные продукты, разработанные на кафедре проектирования автомобильных дорог и мостов ВГТУ.

При проведении вычислительного эксперимента получены объемы снегоприноса и продолжительности единичных метелей к 16 направлениям дороги на основе данных метеорологических станций Мценск и Кашира при величине межметелевого разрыва: 3, 4, 5 и 6 часов. Произведен отбор единичных метелей с максимальными объемами снегоприноса и их продолжительности. Отобранные данные прошли статистическую обработку по закону трехпараметрического гамма-распределения для получения значений с различной вероятностью превышения.

По результатам расчета построены диаграммы, пример которых приведен на рисунке.

199