МГТУ им. Н.Э. Баумана (статьи)

В статье обоснована необходимость введения в курс химии понятия «зеленой химии» как в общеобразовательных, так и профессиональных учебных заведениях. Проведен анализ современного состояния данной проблемы, в том числе, в российском образовании. В качестве методологической основы преподавания «зеленой химии» предложен системно-аксиологический подход, способствующий формированию химикокологической компетентности обучающихся.

К факторам, влияющим на физико-химическое взаимодействие в растворах, относят не только механические (например, перемешивание и трение), но и связанные с действием акустических колебаний: ударные волны, гидродинамические течения и кавитация. В данной работе к числу подобных факторов отнесены низкочастотные колебания. Диапазон частот, при воздействии которых получены обсуждаемые результаты, находился в основном в интервале 1 — 100 Гц.

На примере алгоритмов рассмотрена современная методика преподавания курса химии. Показано, что алгоритмы могут быть реализованы в процессе изучения химии при составлении формул и уравнений, при решении и самостоятельном составлении экспериментальных и расчетных задач разного типа, при описании свойств элементов и веществ, при изучении возможности протекания реакций. Уделено особое внимание количественным законам химии (эквивалент), строению атома (Периодической системе элементов Д.И. Менделеева), алгоритмам решения типовых задач по уравнениям окислительно-восстановительных и других реакций.

Статья посвящена вопросам, связанным с безопасностью работы ОС Windows. Показано, что драйверы режима ядра, в которых используются средства взаимоисключения, могут быть потенциально опасными для системы и являться причиной краха системы. Анализируются результаты работы включенных в систему средств верификации Driver Verifier. Для проведения анализа разработаны драйверы режима ядра, содержащие разные типы угроз, и выполнена их верификация. Определены возможности и сформулированы практические рекомендации по использованию системных средств верификации с целью обнаружения и исключения из их кода потенциально опасных участков.

Рассмотрены вопросы автоматизации тестирования программ студентов в ходе выполнения лабораторных работ по курсу «Информатика». Предложенный подход позволяет студенту быстро протестировать программу заранее подготовленным и встроенным в его программу кодом, что обеспечивает более высокую интенсивность проводимых занятий, экономит время студента и преподавателя. Предлагаемая реализация ориентирована на проверку программ, написанных в среде VS C++.

Современное программное обеспечение, используемое для проведения расчетов гидродинамики и тепломассопереноса, позволяет разрабатывать пользовательское программное обеспечение, помогающее автоматизировать процесс проведения численных расчетов. Авторами предложен термин «виртуальный стенд», который описывает алгоритм построения такого программного обеспечения и программный код. В данной статье изложен алгоритм для автоматизации процесса моделирования теплогидравлических процессов в системах трубопроводов сложной пространственной конфигурации, а также особенности процедуры создания соответствующего программного обеспечения в программном комплексе Star-CD 4.16 с применением языка программирования Java.

В данной статье рассматривается аксиоматика Вейля — Рашевского, адаптированный вариант точечно-векторной аксиоматики аффинного пространства. Эта аксиоматика лежит в основе аналитической геометрии и алгебры конечномерных векторных пространств и дает возможность строгого вывода традиционно изучаемых свойств векторной алгебры. Приводится система аксиом, состоящая из четырех частей. Кратко рассматривается набор доказываемых при их помощи утверждений, приводятся примеры доказательств. Понятия аффинных многообразий (n-мерных плоскостей) приобретают геометрический смысл обобщений прямой и плоскости. В этой связи рассматривается задача перехода от параметрического уравнения к заданию многообразия системой, приводится пример. Также даются определения геометрической зависимости точек, выпуклой оболочки, симплекса.

При исследовании режима движения крана мостового типа с частотно-управляемым приводом использована динамическая механическая характеристика двигателей. На основании проведенного анализа основных показателей работы крана (энергетических, электрических, динамических, кинематических) установлены рациональные настройки частотных преобразователей, которые позволяют увеличить эффективность эксплуатации крана. Выявлены нежелательные характеристики работы крана, которые нельзя устранить с помощью опционной настройки частотных преобразователей.

Рассмотрена комплексная система автоматического регулирования частоты вращения вала дизельного двигателя и температуры охлаждающей жидкости. Приведена математическая модель этой системы, выполнены ее расчетные исследования. Подтверждена возможность построения такой системы путем введения импульса по нагрузке в закон регулирования двух указанных параметров.

Работа посвящена проблеме газодинамических неустойчивостей, связанного с ними турбулентного перемешивания и численным методам ее решения. Решена задача (на основе трехслойной расчетной зоны) о турбулентном перемешивании в слоистых (двухслойных) цилиндрических мишенях и рассмотрены три способа ускорения контактной границы. Определены числа подобия и комбинации безразмерных параметров, влияющих на процесс развития радиационно-магнитных гидродинамических неустойчивостей.

Проведен обзор шагающих роботов, выпускаемых в России и за рубежом. Показаны тенденции внедрения антропоморфных роботов в человеческое общество. Сделаны выводы о новых направлениях развития гидроприводов, определяемых спецификой работы антропоморфных шагающих роботов.

Рассмотрен вопрос о целесообразности применения рекуперации теплоты в компрессорных установках с маслозаполненными винтовыми компрессорами. Показано, что применение рекуперации теплоты может вернуть до 66 % мощности компрессорной установки для повторного использования. При этом наиболее целесообразно применять схемы компрессорных установок с параллельным подводом воды в масляный и воздушный охладители. Компрессорные установки рассчитаны для использования в качестве масляных и водяных охладителей теплообменных аппаратов пластинчато-ребристого типа.

Освещены проблемы применения традиционных подходов к оценке рыночной стоимости интернет-ресурсов. Приведена классификация и выделены специфические особенности основных типов интернет-ресурсов. Предложена методика формирования системы мультипликаторов для оценки интернет-ресурсов различных типов, основанная на определении ключевых показателей масштаба деятельности.

Выполнен анализ продуктовых и процессных технологических инноваций в вертолетостроительной отрасли. Приведены основные технико-экономические характеристики проектов перспективных скоростных вертолетов в России, США, Франции и Германии. Рассчитаны относительные и интегральные показатели технического уровня моделей перспективных скоростных вертолетов, выполнена сравнительная оценка их конкурентоспособности.

Представлена классификация используемых в мировой практике моделей и механизмов управления интеллектуальной собственностью. Обоснованы предложения по выбору рациональной модели управления интеллектуальной собственностью для отечественного предприятия ракетно-космической отрасли.

Рассмотрены проблемы создания перспективных ракетно-космических композитных конструкций, характерные для современного этапа развития науки и производства. Выделены несколько ключевых направлений, на которых отечественными специалистами достигнуты результаты, соответствующие мировому уровню или превосходящие его.

Рассмотрен подход к построению системы управления движением противоминного телеуправляемого подводного аппарата, основанный на выделении отдельных режимов работы данной системы и позволяющий автоматизировать схему проведения противоминных действий.

Для исследования теплофизических свойств сверхпроводящего ниобия необходимо обеспечить температуры в диапазоне 1,4. . . 10K и качественные средства ее измерения. Погрешность измерения температуры не должна превышать 1 мK. Исследованы типы термометров, используемых при низких температурах. В качестве основного материала термометра выбран оксинитрид циркония. Предложен алгоритм измерения, позволяющий снизить погрешности измерения температуры и повысить точность.

На основе проведенных расчетов выбрано рабочее тело верхнего газового контура двухкаскадного теплового насоса, обеспечивающего сброс теплоты из приборного отсека космического аппарата.

Показана необходимость анализа, формализации и классификации информации об оружии нелетального действия. Классифицированы основные силовые операции, в которых оно применяется. Приведены основные принципы классификации данного класса оружия, а также основные характеристики специальных средств в зависимости от физического принципа их воздействия. Представлены основные параметры специальных средств, ставшие основной для формирования архитектуры базы данных “Оружие нелетального действия”. Сформулированы требования, необходимые для создания автоматизированной информационно-поисковой системы, использующей информацию, хранящуюся в базе данных.

Представлены некоторые результаты разработки аналитической модели упругого подвеса микромеханического прибора, позволяющей проводить его численные расчеты для любого количества исходных данных, которые определяют его конфигурацию, и практически моментально получать результаты этих расчетов.

Проведен анализ риска информационной безопасности при реализации некоторых из фрод-угроз. Разработаны соответствующие алгоритмы атак злоумышленника и предложены способы защиты от них. Результаты получены с помощью тестирования, проведенного на стенде оборудования одного из российских операторов связи.

Рассмотрены вопросы полнотекстового поиска и анализа текстовой информации для построения современных поисковых систем. Проанализированы методы оценки релевантности найденной информации поисковому запросу на естественном языке.

Дано описание построения фильтра Калмана для оценки параметров ориентации космического аппарата с использованием зашумленных показаний звездного датчика. Линеаризована математическая модель углового движения спутника с учетом нелинейного закона управления и механической характеристики двигателейаховиков. Исследованы алгоритмы адаптации ковариационных матриц шума измерений и шума процесса. Рассмотрено влияние начальных ошибок фильтра на его работу.

Проведенный анализ показал, что использование двухканального измерительного тракта в развертывающих поляриметрах позволяет проводить суммарно-разностную обработку, с помощью которой возможно значительное снижение влияния амплитудных помех источника излучения на точность измерений.

Приведен обзор современных акустооптических спектральных приборов, применяемых для решения задач мониторинга состояния окружающей среды. Рассмотрен акустооптический спектрометрический комплекс для мониторинга вод Мирового океана.

Рассмотрены общие принципы построения и схемотехника автостереоскопической проекционной системы для формирования полноценного 3D-образа на основе принципов интегральной фотографии, состоящей из проектора светового поля и специального многослойного растрового экрана. Получены условия преобразования координат проецируемого объекта в оптическом и электронном трактах проектора для формирования его неискаженного F3D-образа. Рассмотрены основные схемотехнические решения, позволяющие исключить недостатки классического метода интегральной фотографии.

Рассмотрен вопрос взаимодействия движителя мобильных роботов с опорным основанием с точки зрения управления движением машины. Сформулированы задачи, которые должна решать система автоматического управления движением. Для реализации одной из задач рассмотрены способы определения параметров опорного основания в полевых условиях. Предложена новая методика определения типа грунта в полевых условиях, основанная на определении динамических воздействий со стороны опорного основания на ходовую систему.

Приведены результаты анализа спектральных характеристик воды в терагерцовой области спектра при комнатной температуре и в процессе фазового перехода плавления льда. Представлены спект ральные зависимости показателя преломления и коэффициента удельного поглощения терагерцового излучения по амплитуде для воды в жидком состоянии при комнатной температуре, зависимость амплитудного коэффициента пропускания слоя воды толщиной 100 мкм от времени в процессе фазового перехода из кристаллического в жидкое состояние. Показано, что коэффициент амплитудного пропускания воды снижается во всем рассматриваемом спектральном диапазоне от 0,1 ТГц до 2,6 ТГц в процессе плавления льда.

Приведены результаты анализа физико-технических процессов, происходящих при ударе высокоскоростной струи (ультраструи) жидкости о поверхность твердого тела с точки зрения использования параметров этих процессов в диагностических целях. Рассмотрен процесс формирования прямых (постоянных во времени) и косвенных (динамических) информативных признаков ультраструйной диагностики с точки зрения энергетических позиций. Проанализирована трансформация энергетических и информационных параметров самого процесса гидроэрозионного разрушения.

Представлен анализ достоинств и недостатков зависимостей, описывающих изменение горизонтальной деформации опорной поверхности под деформаторами и используемых при оценке опорной проходимости безрельсовых транспортных средств (колесных, гусеничных и других).

Представлен анализ достоинств и недостатков зависимостей, описывающих изменение вертикальной деформации опорной поверхности под деформаторами и используемых при оценке опорной проходимости безрельсовых транспортных средств (колесных, гусеничных и др.).

Изложены основные принципы автоматизации операций регулировки, контроля и испытаний автоматических систем (АС). Описаны возможные структурные схемы устройств для автоматической настройки АС. Предложены методы поиска экстремального значения показателя качества АС при ее настройке и регулировке.

Дан краткий обзор известных систем радиовидения и обоснована перспективность их построения на принципах мультистатической радиоголографии (МРГ) с применением неподвижных MIMO антенных решеток (АР). Проанализированы характеристики этих систем и отмечены технологические преимущества метода МРГ, обусловленные возможностью применения разреженных АР с неуправляемыми по фазам антенными элементами. Приведены характерные для метода МРГ размеры и шаг двумерных разреженных АР и теоретические результаты фокусировки радиоизображений в двух частотных диапазонах — сантиметровом (15 ГГц) и субмиллиметровом (350 ГГц) для многоточечного объекта, расположенного на различной дальности от АР.

Рассмотрен адаптивный алгоритм интерполяции на фиксированном интервале для задачи постобработки данных цифрового регистратора. Приведены сравнительный анализ характеристик предложенного алгоритма с известными алгоритмами методом имитационного моделирования и результаты испытаний предложенного алгоритма интерполяции по сигналам имитатора сигналов глобальных навигационных спутниковых систем.

Представлены теория и результаты расчета больших деформаций полиуретанового амортизатора сжатия новой конструкции. Расчеты выполнены методом конечных элементов в смешанной форме с независимо варьируемыми перемещениями и гидростатическим давлением. Приведена система линеаризованных уравнений метода последовательных нагружений, использованного для решения нелинейной задачи. Выбор упругого потенциала для полиуретана СКУ-ПФЛ-100 осуществлен на основе результатов испытаний образцов на растяжение и сжатие. В качестве результатов расчета приведены нагрузочные характеристики и характеристики энергоемкости амортизаторов с различными значениями геометрических параметров, исследовано напряженное состояние амортизаторов.

Рассмотрены геометрический и кинематический подходы к вычислению кривизны кривой, заданной как параметрическим способом, так и в виде неявного уравнения. Приведен подробный вывод формулы для вычисления радиуса кривизны кривой, описанной обоими типами уравнений. Особое внимание уделено сравнению двух подходов и связи таких наук, как физика, дифференциальная и аналитическая геометрия.

Проведено обобщение материалов о волновых криогенераторах с энергообменными каналами. Выявлены основные возможные схемы организации энергообмена в волновых криогенераторах. Определено преимущество в эффективности схем энергообмена с двумя пульсаторами перед схемами с одним пульсатором. Сделан вывод о том, что самым эффективным с точки зрения организации энергообмена является роторный волновой криогенератор.

Приведен анализ воздушного интегрированного цикла для одновременной генерации теплоты и холода. Показано, что степень термодинамического совершенства подобных циклов может достигать 50% и более, что весьма существенно для снижения энергозатрат. Определены также другие характеристики цикла.

Приведено сравнение систем холодоснабжения с контуром вторичного хладоносителя на основе однофазного и двухфазного хладоносителей в общем случае. Проанализированы энергозатраты на обеспечение процесса охлаждения в каждом из вариантов.

Представлены результаты предварительного анализа пневмотранспорта слоя сыпучих материалов в трубах при импульсной подаче газа. Показано, что существует два принципиально различных режима транспорта газа в зернистом слое. Первый высокоскоростной режим реализуется для разреженного слоя частиц. Второй режим – низкоскоростная фильтрация газа в зернистом слое. Этот режим является основным для обеспечения транспорта дисперсного материала при импульсной подаче газа. Установлено, что оба режима являются решением уравнения телеграфного типа, полученного из системы уравнений гидродинамики сжимаемого газа в слое частиц.

Работа посвящена исследованию эволюции температурного поля в растущем шаре. Определяется закон движения растущей поверхности, при котором решение начально-краевой задачи теплопроводности может быть представлено в замкнутом виде. Строится спектр линейного дифференциального оператора, порождаемого задачей.

Статья посвящена обзору методов определения состава и свойств многокомпонентных полидисперсных сред на примере коровьего молока. Приведено краткое описание химико-физического состава молока. Рассмотрены существующие методы определения количественного состава молока. Предлагаются способы повышения точности и достоверности определения параметров за счет использования адаптивного анализа, а также усовершенствования метода нарушенного полного внутреннего отражения.

В статье представлена структура и содержание заданий по математике для школьников выпускных классов, предлагавшихся на Олимпиаде “Шаг в будущее” в МГТУ им. Н.Э. Баумана. Описаны критерии оценивания, приведена статистика результатов выполнения олимпиадных заданий участниками в последние годы.

Рассмотрены современные методы обработки и анализа информации, на основании анализа которых предложена методика автоматизации финансово-экономической деятельности в контексте создания Интегрированной информационной системы (ИИС) МГТУ им. Н.Э. Баумана. Реализация ИИС предполагает создание единого информационного пространства для отображения финансово-экономической деятельности университета. В качестве среды разработки ИИС была выбрана технологическая платформа «1С: Предприятие 8», которая поддерживает современную трехуровневую архитектуру клиент-сервер. Созданы доменная модель, обеспечивающая эффективную работу сложной корпоративной среды и отказоустойчивый кластер, обеспечивающий высокий уровень готовности системы.

Предложены методы аппроксимации гладкой поверхности, ограничивающей звездную область евклидова пространства, на основе сферических сплайнов, которые являются линейными комбинациями базисных локальных сферических сплайнов. Экспериментальная цифровая информация о поверхности представлена в виде набора случайных точек на поверхности, заданных с некоторой погрешностью. Носитель каждого базисного локального сплайна задан с помощью локальной сетки. Общая восстанавливаемая информация о таких локальных сетках представлена в виде псевдосетки, в которую входят не все узлы локальных сеток. Применение предложенных методов показано на примерах аппроксимации достаточно сложных поверхностей.

Рассмотрен алгоритм преобразования двоичного кода правильных дробей в двоично-десятичный код на основе универсального правила перевода чисел из одной позиционной системы счисления в другую и его реализация аппаратными средствами комбинационного типа, допускающими наращивание разрядности. Показано, что преобразование двоичного кода правильных дробей в двоично-десятичный код и двоично-десятичного кода целых чисел в двоичный код можно выполнить с помощью одних и тех же элементарных преобразователей и применять для преобразования интегральные схемы SN54184, SN74184 фирмы Texas Instruments и К155ПР6 отечественной серии К155.

Рассмотрен алгоритм преобразования двоично-десятичного кода правильных дробей в двоичный код на основе универсального правила перевода чисел из одной позиционной системы счисления в другую и его реализация аппаратными средствами комбинационного типа, допускающими наращивание разрядности. Показано, что преобразование двоично-десятичного кода правильных дробей в двоичный код и двоичного кода целых чисел в двоично-десятичный код можно выполнять с помощью одних и тех же элементарных преобразователей и применять для преобразования интегральные схемы SN54185A, SN74185A фирмы Texas Instruments и К155ПР7 отечественной серии К155.

Сформулированы принципы определения параметров управляющей функции, обеспечивающей выполнение произвольного числа конечных условий, накладываемых на управляемый полет летательного аппарата на участках спуска и посадки.

Рассмотрены методы распознавания образов на космических снимках. Обоснован выбор голографического метода распознавания, изложены его основные положения и особенности. Предложена структура программной системы, реализующей данный метод распознавания, алгоритм распознавания и поиска объектов.