РАЗЛИЧНЫЕ ОТРАСЛИ ПРОМЫШЛЕННОСТИ И РЕМЕСЛА

Учебное пособие содержит изложение основ проведения научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ. Приводятся практические примеры оформления результатов исследовательской работы в виде отчета по НИР, статьи в научный журнал, заявки на выдачу патента на изобретение.

Современная выпарная станция – это энергосберегающее производство упаренного щелока с высоким содержанием сухих веществ для обеспечения минимальных выбросов SO2 из содорегенерационного котла. Такие станции оснащены аппаратами типа падающей пленки (Falling Film) и состоят из 5–7 ступеней. Необходимость совершенствования и создания новых концентраторов черного щелока обусловлена повышенным вниманием к вопросам охраны окружающей среды и желанием получать щелок с более высокой теплотворной способностью. Физические свойства черного щелока зависят от его состава и оказывают существенное влияние на подбор выпарных аппаратов и проектирование выпарных вакуумных установок. К основным свойствам, учитываемым в процессах выпарки и сжигания, относятся: плотность, вязкость, поверхностное натяжение, теплота сгорания и температура кипения. Важнейшими для процесса выпаривания щелока являются такие его характеристики, как вязкость, влияющая на способность к перекачиванию и конструктивные особенности, и плотность, с помощью которой контролируют содержание сухих веществ и процесс выпарки на основных стадиях регенерации щелока. Исследование выполнено в целях определения математической зависимости плотности черного щелока от содержания сухих веществ для хвойной целлюлозы высокого выхода. В задачи исследования входило: проанализировать влияние температуры и концентрации сухих веществ на плотность черного щелока от варки хвойной целлюлозы высокого выхода по технологическому потоку производства; разработать математическую модель зависимости плотности черного щелока сульфатной хвойной целлюлозы высокого выхода от концентрации и температуры; провести сравнительную апробацию результатов математической и корреляционной зависимости TAPPI. Получены математическая зависимость плотности черного щелока от температуры и содержания сухих веществ, необходимая для оперативных технологических расчетов отделов регенерации химикатов в сульфатном производстве волокнистых полуфабрикатов для картона, а также на основании проведенных исследований, регрессионного анализа и математической обработки результатов – уравнение математической зависимости, позволяющее с наибольшей точностью вычислить плотность черного щелока от сульфатной варки хвойной целлюлозы высокого выхода: ρ = 0,974 + 0,0071x – 0,0002t – 0,000007xt – 0,00000045t2 – 0,0000045x2. Проведена сравнительная апробация результатов разработанной математической зависимости и корреляционной зависимости (опубликованной в TAPPI) плотности черного щелока от содержания сухих веществ, обнаружен высокий уровень сопоставимости предложенных математических уравнений. Для цитирования: Севастьянова Ю.В., Топтунов Е.А., Щербак Н.В., Солнцев П.В. определение математической зависимости плотности черного щелока от содержания сухих веществ (хвойная ЦВВ) // Изв. вузов. Лесн. журн. 2021. № 1. С. 192–200. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-1-192-200
A modern evaporator station is an energy-saving production of evaporated liquor with high dry matter content for ensuring the minimum SO2 emissions from the soda recovery boiler. Such stations are equipped with Falling Film devices and consist of 5–7 stages. The necessity to improve and create new black liquor concentrators is driven by the increased attention to environmental issues and the wish to produce liquor with a higher calorific value. The physical properties of black liquor depend on its composition and have a significant impact on the selection and design of evaporators. The main properties considered in the evaporation and combustion processes are density, viscosity, surface tension, heating value and boiling temperature. One of the most important characteristics of the liquor evaporation is its viscosity, since it determines the ability of the liquor to pump and affects the design features. Another equally important characteristic is density. With its help, the dry matter content and evaporation process in the main stages of the liquor regeneration are regulated. The study was carried out to determine the mathematical dependence of the black liquor density on the dry matter content for high yield softwood pulp. The study objectives were the following: analyze the effect of the dry matter temperature and concentration on the density of black liquor obtained from cooking high yield softwood pulp according to the technological flow of production; develop a mathematical model of dependence of the black liquor density of high yield sulphate softwood pulp on the concentration and temperature; conduct the TAPPI comparative testing of the results of mathematical and correlation dependences. A mathematical dependence of the black liquor density on the temperature and dry matter content required for immediate technological calculations of chemical regeneration departments in sulphate production of semi-finished products for cardboard was obtained. The following equation of mathematical dependence based on the conducted research, regression analysis, and mathematical processing of the results was obtained: ρ = 0.974 + 0.0071x – 0.0002t – 0.000007xt – 0.00000045t2 – 0.0000045x2 (where ρ – density, g/cm3; x – dry matter content, %; t – temperature, °C). It allows calculating with the highest accuracy the density of black liquor obtained from cooking high yield softwood sulphate pulp. Comparative testing of the results of the developed mathematical dependence and correlation dependence (published by TAPPI) of black liquor density on the dry matter content was carried out. A high level of comparability of the proposed mathematical equations was found. For citation: Sevastyanova Yu.V., Toptunov Е.А., Shcherbak N.V., Solntsev P.V. Determination of the Mathematical Dependence of the Black Liquor Density on the Dry Matter Content (High Yield Softwood Pulp). Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2021, no. 1, pp. 192–200. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-1-192-200

Необходимость совершенствования существующей технологии обессмоливания целлюлозы (снижения расхода использующихся при этом проверхностно-активных веществ и уменьшения экологической нагрузки) – обусловила сочетание существующих методов удаления смолы с ферментативной обработкой. основой механизма обессмоливания целлюлозы амфифильными соединениями является процесс солюбилизации смолистых веществ, поэтому установление закономерностей данного процесса и его регулирование предопределяют успешность реализации выбранной технологии. С использованием спектрофотометрии, рН-метрии и метода динамического светорассеяния исследованы особенности солюбилизации триолеина и канифоли в системах на основе индивидуальных неионогенных поверхностно-активных веществ, фермента липазы, а также их синергетических смесей с определением солюбилизационных емкостей мицелл и возможного механизма встраивания в них солюбилизата. Установлено, что синтамид-5 обладает невысокой обессмоливающей способностью, несмотря на высокую солюбилизационную емкость его мицелл и получение агрегатов с гидродинамическим радиусом до 98 нм после диффузии канифоли в них. Вероятно, для успешного обессмоливания целлюлозных полуфабрикатов более предпочтительны компактные мицеллярные структуры с развитой поверхностью, которые реализуются в смешанных системах амфифильных соединений, в том числе с присутствием в них синтамида-5. Введение липазы приводит к увеличению солюбилизационной емкости смешанных агрегатов и возрастанию интенсивности встраивания молекул солюбилизата. При этом в зависимости от природы амфифильного соединения имеет место различный механизм встраивания солюбилизата в мицеллы. определение размеров ассоциатов в смешанных системах показало отсутствие денатурации фермента, что прогнозирует успешное применение таких кооперативных систем для обессмоливания волокнистых полуфабрикатов. Установлено, что солюбилизирующая способность изучаемых систем на объектах, моделирующих смолу, коррелируется с их обессмоливающей способностью относительно различных волокнистых полуфабрикатов. Для цитирования: Смит Р.А., Демьянцева Е.Ю., Андранович о.С., Филиппов А.П. особенности солюбилизирующего действия амфифильных соединений при обессмоливании целлюлозы // Изв. вузов. Лесн. журн. 2021. № 1 . С. 180–191. DOI: 10.37482/0536- 1036-2021-1-180-191 Благодарность: За содействие в проведении исследования ферментного препарата методом электрофореза в полиакриламидном геле авторы благодарят ведущего инженера лаборатории № 5 ИВС РАН В.В. Захарова
The necessity to improve the existing technology of pulp deresination, in particular, to reduce the surfactants consumption and decrease the environmental load, led to a combination of existing methods of resin removal with the use of enzymatic treatment. The basis of the pulp deresination mechanism by amphiphilic compounds is the solubilization of resinous substances. Thus, the establishment of the patterns of this process and its control predetermines the success of implementation of the selected technology. The features of solubilization of triolein and rosin in the lipase-based systems of individual nonionic surfactants, the enzyme, as well as their synergistic mixtures with the determination of solubilization capacities of micelles and the possible mechanism of solubilizate incorporation into them were studied using spectrophotometry, pH measurement and dynamic light scattering. It was found that synthamide-5 has a low deresination capability in spite of the high solubilization capacity of its micelles and the production of aggregates with a hydrodynamic radius up to 98 nm after diffusion of rosin into them. It is likely that compact micellar structures with a developed surface, which are implemented in mixed systems of amphiphilic compounds, including the presence of synthamide-5 in them, are more preferable for successful deresination of pulp semi-finished products. The addition of lipase leads to an increased solubilization capacity of mixed aggregates and an increase in the intensity of solubilizate molecules incorporation. Thus, depending on the nature of the amphiphilic compound, there is a different mechanism for solubilizate incorporation into micelles. Determination of the size of associates in mixed systems showed the absence of enzyme denaturation, which predicts the successful application of such cooperative systems for deresination of fiber semi-finished products. It is found that the solubilizing capability of the studied systems on resin modeling objects correlates with their deresination capability with respect to different fiber semi-finished products. For citation: Smit R.A., Demiantseva E.Yu., Andranovich O.S., Filippov A.P. Features of Solubilizing Effect of Amphiphilic Compounds during Pulp Deresination. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2021, no. 1, pp. 180–191. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-1- 180-191 Acknowledgements: The authors are grateful to V.V. Zakharov, leading engineer of Laboratory No. 5 of the Institute of Macromolecular Compounds of the Russian Academy of Sciences (IMC RAS), for his assistance in the study of the enzyme preparation by electrophoresis in polyacrylamide gel.

анная работа является завершающей в ряде исследований, посвященных проблеме сортировки бревен по толщине при формировании распиловочных партий с оптимальным подбором пиловочника по группам диаметров. Ранее получены математические модели, связывающие характеристики бревен и процессов их раскроя с объемным выходом пиломатериалов и рентабельностью лесопильного предприятия. Разработаны алгоритмы и программы имитационных исследований процесса производства пиломатериалов с воспроизведением случайной изменчивости размеров и формы распиливаемых бревен, а также случайного их смещения относительно центра постава пил. В качестве критерия оптимальности применяется рентабельность лесопильного производства, в качестве конкурирующего показателя – объемный выход пиломатериалов. Дробность сортировки бревен по толщине используется как управляемая оптимизируемая переменная, а эллиптичность, кривизна и смещенность относительно центра постава пил учитываются как случайные мешающие факторы. Рассматривая бревно как набор коротких секций, нанизанных на изогнутую ось, имитировали процесс его распиловки (были взяты случайные характеристики формы и размера). В результате определены закономерности изменения эффективности лесопильного производства при варьировании толщины, кривизны, эллиптичности и смещения бревен относительно центра постава пил. Установлено, что при распиловке оптимальным поставом одновременное влияние случайных факторов формы бревна и точности его базирования ослабляет зависимость объемного выхода пиломатериалов от дробности сортировки по закону, который близок к геометрическому суммированию отдельных влияний. Факторы с бΌльшим влиянием практически поглощают факторы с меньшим. Доминирующим среди них является кривизна бревна. Для неоптимальных поставов при одновременном влиянии трех рассмотренных факторов объемный выход пиломатериалов практически не зависит от дробности сортировки бревен по толщине. При распиловке бревен с дефектами формы неоптимальными поставами на оборудовании с несовершенной системой базирования их сортировка по толщине как способ повышения объемного выхода пиломатериалов не имеет смысла. Случайное варьирование формы бревна и точности его центрирования, а также отклонение параметров поставов от оптимальных вызывает уменьшение оптимальной дробности подбора бревен по толщине с 20 до 30 мм. Причем, чем большее число характеристик формы и базирования бревна отклоняется от идеальных значений и чем больше эти отклонения, тем активнее оптимум дробности сортировки бревен по толщине смещается к 3 и более четным диаметрам. При подготовке пиловочного сырья к массовой распиловке с использованием современных технологий и оборудования c жесткими поставами бревна целесообразно сортировать по толщине через 2 четных диаметра. При случайном одновременном варьировании эллиптичности сечений бревен со средним значением 6 мм, их кривизны со средним значением 0,25 % и смещения относительно центра постава пил со средним значением 10 мм оптимальной является сортировка пиловочного сырья через 3 четных диаметра. Для цитирования: огурцов В.В., Каргина Е.В., Матвеева И.С. оптимизация дробности сортировки бревен по диаметру // Изв. вузов. Лесн. журн. 2021. № 1. С. 150–158. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-1-150-158
This work is the final in the series of studies related to the issue of sorting logs by thickness while forming the sawing batches with optimal selection of sawlogs by diameter groups. In previous works, mathematical models linking the characteristics of logs and their cutting processes with the timber volume output and the sawmill profitability were obtained. Algorithms and programs for simulation studies of the sawn timber production process with reproduction of random variability of sizes and shapes of sawn logs, as well as their random displacement relative to the center of the sawing pattern were developed. Profitability of sawmill production was chosen as the criterion of optimality, the volume output of timber was used as a competing indicator. Fractional sorting of logs by thickness is used as a controllable optimizable variable, while ellipticity, curvature, and timber displacement from the center of the sawing pattern are treated as random interfering factors. Considering the log as a set of short sections threaded on a curved axis, we imitated its sawing process with random characteristics of shape and sizes. As a result, the change patterns of sawing production efficiency were determined while varying thickness, curvature, ellipticity and displacement of logs from the center of the sawing pattern. It was found that when sawing logs with an optimal sawing pattern, the simultaneous influence of random factors of log shape and accuracy of its location weakens the dependence of the timber volume output on the fractional sorting of logs according to the law close to the geometric summation of individual influences. Factors with large influence practically absorb factors with a smaller influence. The log curvature dominates among them. For suboptimal sawing patterns with the simultaneous influence of the three considered factors, the timber volume output is practically independent of the fractional sorting of logs by thickness. When sawing logs with shape defects by suboptimal sawing patterns on equipment with an imperfect basing system, sorting logs by thickness as a way to increase the volume output of sawn timber does not make sense. Random variation of log shape and accuracy of its centering, as well as the deviation of the parameters of sawing patterns from the optimal, causes a decrease in the optimal fractionality of selection of logs by thickness from 20 to 30 mm. Moreover, the greater the number of characteristics of log shape and its basing deviates from the ideal values and the greater these deviations, the more active the optimum fractional sorting of logs by thickness shifts to 3 or more even diameters. When preparing sawn material for mass sawing using modern technologies and equipment with rigid sawing patterns, it is advisable to sort logs by thickness through 2 even diameters. At random simultaneous variation of ellipticity of cross-sections of logs with an average value of 6 mm, their curvature with an average value of 0.25 % and displacement relative to the center of sawing pattern with an average value of 10 mm the optimum is sorting of sawn raw material through 3 even diameters. For citation: Ogurtsov V.V., Kargina E.V., Matveeva I.S. Optimization of Log Sorting by Diameter. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2021, no. 1, pp. 150–158. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-1-150-158.

Известно, что по некоторым внешним признакам можно определить возраст дерева и условия его произрастания. К этим признакам относятся количество годичных слоев на поперечном срезе ствола дерева, правильность геометрической формы этих слоев. Сбег ствола свидетельствует о том, где выросло это дерево: в загущенном древостое или на открытой местности. Овальная форма сечений ствола свойственна деревьям с несимметричной кроной либо выросшим под наклоном к горизонту. На форму сечений стволов деревьев оказывает влияние мощное внешнее воздействие в виде господствующей ветровой нагрузки. В ответ на внешние воздействия в процессе роста дерева формируется его ствол, крона и соответствующая этому влиянию прочность при статическом изгибе и сжатии вдоль волокон древесины. Результатом взаимодействия этих факторов являются размеры, форма и местоположение ядровой и заболонной зон в стволах деревьев, от которых зависят прочность, плотность, расположение дефектов древесины, что отражается на качестве изделий из нее и процессе их эксплуатации. Единым критерием оценки влияния природных особенностей древесины на качество и прочность деревянных строительных конструкций авторами выбрано формирующееся в процессе роста деревьев начальное напряжение, величина которого может быть объективно оценена по размерам и форме ядровой и заболонной зон сечений стволов. Размеры и форма этих зон могут быть измерены путем сканирования. Схема распиловки бревен должна выбираться с использованием соответствующих компьютерных программ, которые позволяют получать высококачественные пиломатериалы конструкционного назначения. Цель исследования – обосновать связь формы и размеров овальных сечений стволов деревьев с развивающимися в процессе роста начальными напряжениями и прочностью древесины при растяжении, сжатии вдоль волокон и статическом изгибе. Для цитирования: Глухих В.Н., Черных А.Г. Обоснование овальности формы сечений стволов деревьев при их росте с наклоном // Изв. вузов. Лесн. журн. 2020. № 5. С. 166–175. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-5-166-175
It is known that it is possible to determine the age of a tree and the conditions for its growth by some external features. These features include the number of annual layers on the tree trunk cross section, the correct geometric shape of these layers. The stem taper indicates where this tree grew: in an overstocked stand or in open areas. The oval shape of the cross sections of the trunk is common to the trees with irregular crown or grown inclined to the horizon. A powerful external action of a prevailing wind load influences on the cross sections shaping of tree trunks. Trunk, crown and corresponding cross-breaking strength and compression resistance along the wood fibers of a tree are formed in response to all external influences during its growth. The collaborative effect of these factors is the size, shape and location of the core and sapwood zones in the tree trunks, on which the strength, density, and location of wood defects are dependent, and which affect the quality of wood products in-service. The authors chose the initial stress formed during the tree growth as a uniform criterion for assessing the influence of the natural features of wood on the quality and strength of wooden building structures. The value of which can be fairly estimated by the size and shape of the core and sapwood zones of the tree trunks cross sections. The size and shape of these zones can be measured by scanning. The log sawing pattern should be selected using appropriate computer software that allow obtaining the high-quality sawn timber for the construction purposes. The research purpose is to develop a method for determining the size and shape of the core and sapwood zones of the tree trunk sections that have a natural curvature and grow vertically or with an inclination to the horizon; and what is more, to substantiate the connection between the shape and size of the tree trunk oval sections with the initial stresses developing during growth and the wood strength under tension, compression along the fibers and static bending. For citation: Glukhikh V.N., Chernykh A.G. Reasoning of Tree Cross Sections Oval Shaping while Growing with an Inclination. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2020, no. 5, pp. 166–175. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-5-166-175.

Цель исследования – совершенствование методики оценки эффективности работы колпаков скоростной сушки при производстве санитарно-гигиенических видов бумаги. с ее помощью установлены сухость бумажного полотна, давление воздуха в мокрой и сухой частях скоростных конвективных сушителей, а также температура воздуха, выбиваемого из колпаков скоростной сушки. в основе методики лежит измерение этих показателей в процессе эксплуатации действующего оборудования с дальнейшей регулировкой отдельных узлов системы. При проведении эксперимента осуществлялась термографическая съемка. Установлено, что выдувание горячего воздуха на лицевой стороне колпака и подсасывание холодного на приводной стороне приводит к неравномерному профилю влажности по ширине бумажного полотна, измеренному на накате бумагоделательной машины, снижению энергетической эффективности и производительности агрегата. Индикатором эффективности может служить, например, температура выбиваемого воздуха, которая на исследуемой машине существенно отличается от нормы и составляет 175 оC. Доказана целесообразность регулярного контроля параметров воздуха при изменении технологических режимов производства. обоснована актуальность применения каскадной системы с возможностью прямого перепуска горячего воздуха из сухой части колпака в мокрую, а также опционального регулирования влажности отработанного воздуха путем добавления или уменьшения части отработанного воздуха из сухой части. Подтверждено прямое влияние регулировки влажности отработанного в сушильной части воздуха на сокращение затрат энергоносителя, а также добавочного воздуха на величину инфильтрации и воздушный баланс системы. Комплекс мероприятий, реализуемых в рамках этой методики, позволяет добиться экономии энергоресурсов на действующих производствах. возможный потенциал экономии газа для исследуемой машины составил 62 м3/ч, или 17 % от действующего потребления, электроэнергии на привод вентиляторов – 6,8 квт∙ч, или 4 % от актуального потребления. Для цитирования: Прохоров Д.А., смолин А.С. оценка эффективности сушильной части машин для выработки санитарно-гигиенических видов бумаги // Изв. вузов. Лесн. журн. 2020. № 2. с. 159–168. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-2-159-168
The paper presents the method for assessment the performance of high-speed Yankee hoods in the production of tissue paper grades and the results of its use in working machine. The following parameters are found applying this method: paper web dryness, air pressure in the wet and dry ends of high-speed convective dryers and temperature of the air spilled out of the hoods. The methodology is based on the measurement of these characteristics during the operation of working equipment with further adjustment of the separate system units. Thermal imaging was carried out during the experiment. It has been found that blowing hot air on the front side of the hood and sucking in the cold air on the drive side leads to uneven moisture profile (measured on the paper machine roll) across the paper web width, a decrease in energy efficiency and the machine capacity. Performance indicator may be, for instance, the spilled air temperature, which on the studied machine is significantly different from the standard value and is 175 °C. The rationality of regular monitoring of air characteristics when changing processing modes is proved. The relevance of the cascade system is substantiated, where not only a direct cascade from the dry end to the wet end is possible, but also there is an opportunity to adjust the humidity of exhaust air by addition/ reduction of part of it to/from the dry end. The direct effect of adjusting the humidity of exhaust air in the drying section on reduction of energy costs, as well as the effect of makeup air on the amount of infiltration and the air balance of the system are confirmed. A set of measures implemented within the framework of this methodology makes it possible to achieve energy saving in existing industries. The prospective saving potential of gas is 62 m3/h or 17 % of the current consumption and actual electricity consumption is 6.8 kWh or 4 % for the studied machine. For citation: Prokhorov D.A., Smolin A.S. Performance Assessment of the Drying Section of Machines for the Production of Tissue Paper Grades. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2020, no. 2, pp. 159–168. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-2-159-168.

В учебном пособии изложены основы классической теории автоматического управления, приведены сведения о методах анализа и синтеза систем автоматического управления.

Формованные изделия из растительных волокон (в соответствии с международной терминологией − molded pulp), являющиеся ресурсосберегающими и экологичными, в настоящее время все чаще используются в качестве альтернативной первичной упаковки и вспомогательных упаковочных средств взамен полимерных материалов. Сырьем для их изготовления служат волокна макулатуры, а также целлюлозные волокна, выделенные из древесины и однолетних растений. В качестве еще одного источника сырья для формованных изделий нами рассматриваются волокна из отходов грубого сортирования («сучковая масса»), образующиеся при производстве сульфатной лиственной или хвойной целлюлозы. Их количество может достигать до 0,5…1,0 % от брутто-массы целлюлозы после варки. Подобные отходы могут утилизироваться в многотопливных котлах с получением тепла и электроэнергии, повторно направляться на варку целлюлозы, подвергаться рафинированию с возвращением в основной производственный поток, а также использоваться в композиции технических и тароупаковочных картонов. Однако преимущественно они складируются на полигонах промышленных отходов предприятия. Одной из простых и востребованных разновидностей формованных изделий из волокон сучковой массы считаются ячейки для выращивания и посадки саженцев лесных культур с закрытой корневой системой. К таким ячейкам не предъявляются особые требования по качеству формования. Однако для успешного применения в практике лесовосстановления необходимы изучение и контроль комплекса их прочностных и деформационных свойств. Исследованы модельные лабораторные образцы формованных ячеек из волокон отходов грубого сортирования, подвергнутых рафинированию до степени помола от 16 до 20 оШР. Определены основные физико-механические характеристики материала изделий массой 1 м2 400 г при растяжении, сжатии и изгибе, а также характеристики при сжатии самих формованных изделий. Установлена линейная зависимость между деформационно-прочностными показателями формованных изделий и аналогичными показателями материала их стенок. Финансирование: При выполнении исследований использовано оборудование Инновационно-технологического центра «Современные технологии переработки биоресурсов Севера» (Северный (Арктический) федеральный университет им. М. В. Ломоносова), созданного при финансовой поддержке Минобрнауки России. Для цитирования: Поташев А.В., Гурьев А.В., Филиппов И.Б., Мосеев В.Г. Особенности деформирования структуры формованных изделий из целлюлозных волокон // Лесн. журн. 2019. № 2. С. 119–129. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.2.119
Molded pulp products in comparison with products made of traditional raw materials are resource saving and environmentally friendly. Nowadays, they are increasingly used as alternative primary package and auxiliary packaging materials instead of polymer materials. Waste paper fibers as well as cellulose fibers obtained from wood and annual plants are the raw materials for the manufacturing of such products. As another potential fiber source for molded products we consider fibers of coarse screening waste (screening) formed during the sulphate hardwood or softwood pulp production. These rejected materials are large-tonnage (up to 0.5 – 1.0 % of the gross weight after pulping). Such wastes can be disposed of in multifuel boilers with getting heat and electrical energy and then redirected to pulping, refined with afterward return to the main stock flow or used in the composition of different types of cardboard. However, they are mainly stored in industrial waste landfills of enterprises. Cells for growing and planting of forest crop seedlings with the closed root system can be considered as one of the simplest and most popular types of molded articles made of screening. These cells do not have special requirements for the quality of molding. However, in order to use molded articles efficiently for reforestation purposes, it is necessary to study the strength and deformation properties of the structure of molded articles made of various raw materials. Model laboratory samples of molded cells made of coarse screening waste fibers refined from 16 to 20 Shopper-Riegler grinding degrees were studied. The basic physicomechanical characteristics of the material of products with 400 g weight of 1 m2 under stretching, compression and bending, as well as the characteristics during compression of the molded products are determined. A linear dependence between deformation and strength characteristics of the molded articles and the similar characteristics of their wall’s material is detected. Acknowledgements: The equipment of the Engineering and Innovation Center “Advanced Northern Bioresources Processing Technologies” (Northern (Arctic) Federal University named after M.V. Lomonosov) created with the financial support of the Russian Ministry of Education and Science was used. For citation: Potashev A.V., Gur’ev A.V., Filippov I.B., Moseev V.G. Structure Deformation Features of Molded Pulp Products. Lesnoy Zhurnal [Forestry Journal], 2019, no. 2, pp. 119–129. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.2.119

Проведение лесозаготовительных работ в районах Крайнего Севера происходит в крайне сложных климатических условиях. В традиционный для заготовки древесины зимний период лесная техника в этих районах работать не может из-за экстремально низких температур, которые не выдерживают металл и гидравлика машин. Поэтому период устойчивого проведения лесосечных работ и вывозки заготовленной древесины сравнительно невелик. Переходы температуры окружающего воздуха от отрицательных к положительным значениям, характерные для резко континентального климата, например в Республике Саха (Якутия), останавливают лесозаготовительный процесс на большей части лесосек из-за оттаивания мерзлых почвогрунтов. В процессе эксплуатации трелевочных систем необходимо считаться с тем, что мерзлый почвогрунт представляет собой сложную многокомпонентную среду. На основании результатов исследований установлено, что на определенных глубинах при условии податливости формируется так называемое первичное ядро уплотнения почвогрунта. В случае, если компоненты поля напряжений на больших глубинах обеспечат выполнение принятых критериев разрушения мерзлого почвогрунта, то ядро уплотнения будет перемещаться вниз, и под действием трелевочной системы почвогрунт получит дополнительное уплотнение. Процесс погружения ядра уплотнения сопровождается понижением температуры, что в свою очередь обусловливает рост прочности и модуля упругости. Таким образом, установленные закономерности влияния температуры и влажности мерзлых грунтов на их физико-механические свойства позволяют более точно оценить величину начальных контактных параметров в процессе трелевки пачки лесоматериалов с заранее заданными статическими нагрузками. Полученные результаты являются основой для формирования начальных условий при расчетах параметров разрушения напряженно-деформированного массива мерзлого почвогрунта и его уплотнения под действием статических нагрузок, возникающих в процессе эксплуатации различных лесных машин и трелевочных систем.
Logging in the Far North is carried out under extremely difficult climatic conditions. In the traditional for timber harvesting winter period, forestry equipment in these areas cannot operate due to the extremely low temperatures which vehicle metal and hydraulics do not withstand. Therefore, the period of sustainable logging operations and removal of harvested wood is relatively short. Changes of ambient air temperature from negative to positive values are common to sharp continental climate, for example, to the Republic of Sakha (Yakutia). This stops logging in the most part of the cutting areas due to thawing of frozen soils. In operation of skidding systems it is important to take into account that frozen soil is a complex multicomponent environment. Based on the research results, it has been found that at certain depths, under the pliability condition, the so-called primary bulb of pressure is formed. If the stress field components at deep depths implement the accepted standards of frozen soil destruction, the bulb of pressure will move down and receive additional compaction under the weight of the skidding system. The immersing of bulb of pressure is accom-panied by decrease in temperature followed by strength enhancement and modulus of elasticity increase. Thus, the established patterns of temperature and humidity influence of frozen soils on their physical and mechanical properties allow us to estimate more accurately the value of initial contact parameters during the skidding of a timber bundle with predetermined static loads. The obtained results provide a basis for the formation of initial conditions at calculations of destruction parameters of the stress-strain block of frozen soils and their compaction under the action of static loads arising from the operation of various forest machines and skidding systems.

Приводится решение проблемы определения напряженно-деформированного состояния гибридных (состоящих из разных пород древесины) деревянных брусьев. Поперечное сечение такого бруса – слоистое. Каждый его слой может изменять форму поперечного сечения в широких пределах, т. е. необходимо учитывать физическую нелинейность диаграмм деформирования слоев, а также разную их сопротивляемость растяжению и сжатию. В общем случае брус испытывает прямой поперечный изгиб с растяжением-сжатием. Сравниваются диаграммы деформирования для 6 пород древесины на растяжение-сжатие вдоль волокон. Полученные результаты показывают, что разные породы древесины совершенно по-разному сопротивляются растяжению и сжатию: одна порода лучше работает на растяжение (может испытывать большие предельные напряжения и деформации), другая – на сжатие. При одном уровне напряжений графики деформирования различных пород расположены близко друг к другу, при других – значительно расходятся. Данные расчетов гибридных брусьев демонстрируют значительные особенности деформирования и разрушения гибридных физически нелинейных брусьев по сравнению с однородными (состоящими из одной породы), материал которых подчиняется закону Гука. К этим особенностям относятся: значительное изменение величины предельной нагрузки и максимального прогиба при варьировании пород слоев; возможность возникновения скрытых механизмов разрушения, когда предельные продольные деформации достигаются во внутренних слоях бруса. Эти особенности деформирования и разрушения гибридных деревянных конструкций необходимо учитывать в процессе их производства.

Рассмотрены вопросы определения и оценки не только номинальной стоимости, но и искусствоведческой ценности камней, ювелирных и других художественных изделий.

Рассмотрены основы распределенной обработки информации и проблемы, связанные с проектированием и разработкой распределенных систем. Детально описаны процессы параллельной обработки данных и показаны современные подходы к решению возникающих при параллельной обработке информации задач. Особое внимание уделено вопросам распределенной обработки информации и управления при решении производственных задач. Представлены модели оценки программного обеспечения распределенных систем.

В учебном пособии изложены математические основы теории линейных систем автоматического регулирования и управления, представлены описание и характеристики восьми основных типовых звеньев. Включены разделы структурного анализа и преобразования схем. Рассмотрены основные методы определения устойчивости, вопросы повышения точности, а также основные методы коррекции автоматических систем.

учебном пособии приведены общие сведения о САПР, дана их классификация, а также рассмотрены виды обеспечения САПР.

В пособии рассмотрены основы прикладной антропологии, в том числе антропометрические измерения фигур женщин, мужчин и детей, а также принципы построения размерной типологии населения.

В пособии рассмотрены основы прикладной антропологии, в том числе антропометрические измерения фигур женщин, мужчин и детей, а также принципы построения размерной типологии населения.

Основная проблема промышленных способов получения таллового масла – значительные его потери с отходами производства. Причиной является присутствие в сырье лигнина, вызывающего эмульгирование масла в кислой воде с образованием стойкой эмульсии. Известные способы ее разрушения либо малоэффективны, либо связаны со значительными затратами энергии. Уменьшить количество эмульсии можно удалением лигнина из сульфатного мыла, как правило, промывкой в щелочной среде. Целью настоящей работы являлось изучение промывки сульфатного мыла в кислой среде с оптимизацией режима по минимуму содержания лигнина в мыле, а также оценка соответствия показателей качества таллового масла из промытого мыла требованиям российских стандартов. Показано, что при правильном выборе режима промывки оседание лигнина принципиально не препятствует его отделению от мыла. Путем по-строения четырехфакторного дробного эксперимента подобраны оптимальные значения факторов, влияющих на отделение лигнина при промывке. Проведен анализ качественных показателей получаемого после промывки таллового масла, реализована оценка уровня качества относительно требований технических условий на сырое талловое масло. Установлено, что промывка кислой водой, оказывает положительное действие на качество масла.

В статье приведено решение задачи по определению изгибающего момента от действия начальных напряжений в пиломатериалах, сформировавшихся в процессе роста деревьев лиственницы даурской. Для размера ядровой зоны, характерной для этой породы деревьев, принято распределение начальных напряжений по объему ствола дерева с использованием закона параболоида 14-й степени. Получены математические модели для исследования начальных напряжений и прогиба пиломатериалов от действия начальных напряжений и собственного веса, позволяющие установить размер длины досок, при котором их результирующий прогиб будет равен нулю. Величина результирующего прогиба зависит от положения годичных слоев в доске, а это является объективным подтверждением присутствия в ней начальных напряжений. Математические модели прогиба пиломатериалов свидетельствуют о влиянии положения годичных слоев, что служит обоснованием двойного измерения прогиба досок (со стороны как наружной, так и внутренней пласти) при машинной силовой сортировке. На основании этого потребуются корректировка способа и усовершенствование конструкций машин для силовой сортировки пиломатериалов с учетом действия в них начальных напряжений, сформировавшихся в период роста деревьев. Результаты исследований позволяют определять модуль упругости и начальные напряжения в пиломатериалах из древесины лиственницы даурской и других пород, что важно при установлении класса их прочности в процессе силовой машинной сортировки. За счет подбора и рационального расположения конструкционных пиломатериалов в клееной строительной деревянной конструкции с учетом присутствия в ней начальных напряжений можно повысить ее несущую способность. Пиломатериалы, естественно изо-гнутые из-за наличия в них начальных напряжений, могут быть отобраны для изготовления элементов арок и сводов. Разработанные математические модели могут служить основой для создания компьютерных технологий проектирования и изготовления высокопрочных клееных деревянных строительных конструкций. Результаты исследований позволяют на стадии составления схемы раскроя пиловочника из лиственницы даурской определять естественную кривизну досок, появляющуюся в них из-за действия начальных напряжений, что будет способствовать повышению качества лиственничных пиломатериалов и сокращению их потерь из-за продольного коробления при камерной сушке.

Рассмотрены теоретические и практические основы пластического языка в художественной обработке материалов, построение различных графических изображений в проектной практике, даны варианты заданий для закрепления изученного материала. Предназначены для студентов 1 года обучения института машиностроения, направления «Технология художественной обработки материалов», изучающих дисциплину «Основы пластического языка в художественной обработке материалов».

Технико-экономическая эффективность использования дереворежущих инструментов и качество выпускаемой с их применением продукции в значительной степени определяются совокупностью характеристик рабочих поверхностных слоев рас-сматриваемых инструментов, в том числе износостойкостью. При этом отмечается существенное разнообразие реализующихся механизмов протекания изнашивания как в части качественного характера их проявления (постепенное изнашивание образующих режущие кромки поверхностей, микровыкрашивание и сколы режущего лезвия), так и особенностей образования продуктов изнашивания. Изнашивание дереворежущих инструментов – результат совместного проявления механического, электроэрозионного, химического, электрохимического и других воздействий. Особенностью, дополнительно усугубляющей такую сложную картину поверхностного разрушения, является возможность возникновения эффекта синергизма механических и химических составляющих процесса изнашивания, когда их взаимное влияние увеличивает степень проявления каждого из наблюдаемых механизмов. При таком многоплановом эксплуатационном воздействии износостойкость инструментов во многом обусловлена физико-химическими свойствами материалов, применяемых для их изготовления, видом и режимами используемой упрочняющей обработки, а также характером внешних воздействий на них в процессе эксплуатации. В связи с этим для обеспечения должной износостойкости инструментов необходимо решать комплексные задачи совершенствования их конструкций, обоснованного выбора инструментальных материалов и способов их упрочняющей обработки. Важнейший аспект решения этих задач – экспериментальная проверка целесообразности принятых решений, для чего применительно к различным эксплуатационным условиям требуется разработать или выбрать методики износных испытаний, позволяющих получать достоверные результаты. При этом следует учитывать, что выбор методов исследования напрямую связан с характером рассматриваемых видов деревопереработки, механизмов изнашивания тех или иных дереворежущих инструментов. Должен приниматься во внимание тот факт, что указанные механизмы могут изменяться как в процессе единичного реза, так и по мере затупления рассматриваемых инструментов.

В настоящее время в России преобладает сортиментная технология заготовки древесины, на которую приходится более 70 % всего объема. Во многом это обусловлено запретом на выезд автолесовозов с хлыстами на дороги общего пользования. Лесозаготовительным предприятиям экономически не выгодно без поддержки государства строить специальные лесные дороги, поэтому объемы вывозки древесины в хлыстах существенно упали. Кроме того, в связи с истощением доступных лесосырьевых баз плечо вывозки заготовленной древесины часто превышает 250 км. Это увеличивает транспортную составляющую себестоимости заготовленной древесины и снижает экономическую эффективность работы лесозаготовительных предприятий. Особенно не выгодно становится перевозить грузы с малым коэффициентом полнодревесности как при транспортировке, так и в пересчете на будущую готовую продукцию или полуфабрикаты, т. е. за вычетом объемов отходов, которые впоследствии будут образовываться при переработке древесины. На основании исследований, выполненных методом укрупненного анализа статей затрат на заготовку круглых лесоматериалов, определяющих стоимость пиловочной древесины, фанерных бревен и балансов, установлено: лесозаготовительное производство в существующих условиях может эффективно реализовывать деловую древесину при расстоянии вывозки, не превышающем 65 км; при расстоянии вывозки 250 км доля затрат на транспортные операции в себестоимости круглых лесоматериалов составляет 47 %, что является определяющим фактором в оценке рентабельности инвестиционных проектов при организации предприятий по заготовке и переработке древесины; увеличение объемов заготовки древесины для обеспечения сырьем современных лесопильных заводов при отсутствии строительства новых предприятий глубокой переработки древесины требует создания промежуточных специализированных лесных терминалов, осуществляющих выработку пиломатериалов и заготовок из балансовой древесины.

Проблема качественной и количественной оценки равномерности формования макро- и микроструктуры целлюлозных материалов до настоящего времени находится в стадии решения как с позиций теоретического обоснования и описания, так и в прикладном (производственном) аспекте. Одним из основных направлений исследования взаимосвязей между равномерностью структуры и потребительскими свойствами бумаги становится использование принципов и подходов, объединяющих в себе современные достижения технологии бумаги, вычислительные методы и информационные технологии. Результаты подобных мультидисциплинарных исследований способствуют разработке и внедрению в практическую деятельность доступных и экономичных методов контроля, анализа и совершенствования равномерности формования бумаги. Цель данной работы – апробация разработанного программного обеспечения PaperForming для визуализации и анализа однородности распределения компонентов в объеме листа. В качестве объектов исследования была выбрана наиболее массовая офисная бумага потребительского формата А4. Очевидно, что равномерность формования структуры такой бумаги является одним из главных параметров, определяющих устойчивую эксплуатацию современной высокопроизводительной офисной техники (принтеров, копировальных аппаратов, сканеров, многофункциональных устройств). Результаты исследования подтверждают необходимость раздельного контроля и регулирования ее потребительских свойств с учетом реальных технологических условий.

Для условий малообъемных лесозаготовок форма лесосек напрямую связана с формой таксационных выделов, расположенных на территории лесного квартала. Непрямо-угольная форма выделов, а следовательно, и осваиваемых лесосек, различие запасов назначенного в рубку древостоя и видов рубок являются характерными особенностями лесосечных работ при их комплексном ведении на нескольких смежных лесосеках в условиях поквартального освоения лесных участков. Нами предложена методика расчета среднего расстояния трелевки с территории выделенных делянок, отличающаяся возможностью ее использования на лесосеках различной конфигурации в условиях неравномерности распределения запасов древесины по площади и разнообразия технологических схем разработки пасек, характеризующихся криволинейной формой магистральных и пасечных волоков. Методика предусматривает разбиение анализируемых смежных лесосек на ряд простейших геометрических фигур, что позволяет максимально упростить расчеты и свести их к использованию методов дифференциального и интегрального исчисления. Идея базируется на анализе грузовой работы при трелевке лесоматериалов с различных участков смежных лесосек к погрузочным площадкам. Получена универсальная математическая зависимость для определения грузовой работы по трелевке лесоматериалов с участков любой конфигурации в условиях ветвистой структуры размещения на них пасечных и магистральных волоков. Материалы могут быть рекомендованы к использованию при обосновании технологических элементов лесосек, созданных путем объединения нескольких таксационных выделов, в условиях поквартального освоения лесных участков. При внедрении полученных результатов в производство создаются условия для более эффективного размещения погрузочных пунктов, прокладки трелевочных волоков, сокращаются затраты на освоение лесосек и повышается производительность трелевочной техники. Разработанная методика может быть использована для увеличения эффективности освоения лесных участков и оптимизации лесозаготовительного процесса при непрямо-угольной форме разрабатываемых лесосек. Полученные нами результаты прошли экспериментальную проверку в производственных условиях и рекомендуются к использованию на предприятиях, заинтересованных в поквартальном освоении лесных участков.

Физико-механические свойства древесины зависят от количества влаги, находящейся в клеточных стенках и связанной с ее компонентами. Однако до сих пор нет четкого представления о местонахождении связанной влаги в древесинном веществе клеточных стенок. Цель исследования состояла в том, чтобы теоретически обосновать сорбционную способность компонентов древесины и смоделировать данный процесс на наноуровне с учетом размеров молекул и атомов. Для моделирования был взят основной и наиболее изученный компонент древесины – целлюлоза. Разработанная нами пространственная сферическая модель макромолекулы целлюлозы и расположение ее звеньев в элементарной ячейке позволили объяснить механизм поглощения влаги клеточной стенкой древесины на молекулярном уровне. Гидроксильные группы макромолекул целлюлозы и молекул воды имеют одну природу, так как электроотрицательность составляющих их атомов совпадает по значению, что позволяет им легко образовывать межмолекулярные водородные связи в одном слое и между соседними слоями в кристалле. Водородная связь по своему характеру является электростатической. Энергия ее примерно в 10 раз меньше энергии межатомных ковалентных связей. Электроотрицательности ОН-групп молекул целлюлозы и воды совпадают по значимости, поэтому при определенных энергетических условиях окружающей среды молекула воды, разрывая межмолекулярную водородную связь молекулы целлюлозы, тут же замыкает ее на себя. Точно также молекула воды покидает водородную связь, если она обладает достаточной кинетической энергией, чтобы сдвинуться с места. Проникновение молекул воды в кристалл целлюлозы происходит путем перемещения их из одной водородной связи в другую. Молекулы воды удерживаются в этих связях только за счет своей электроотрицательности. Таким образом, механизм взаимодействия микрокристаллита целлюлозы с влагой определяется тем, что молекулы воды удерживаются в водородных связях гидроксильных групп глюкопиранозных звеньев макромолекулы целлюлозы и имеют возможность перемещаться между ними. При внедрении молекулы воды в водородную связь расстояние между OH-группами целлюлозы увеличивается на ее размер, и при влагопоглощении разбухание кристаллической структуры целлюлозы составляет около 12 %. Молекулы воды образуют водородные связи с лигнином и гемицеллюлозой так же, как с целлюлозой. Расчет, произведенный через молекулярные массы элементарных звеньев макромолекул, показывает, что максимальное количественное содержание физически связанной влаги в древесине составляет около 30 %, что соответствует многочисленным экспериментальным данным других исследователей.

Предлагается метод синтеза цифровых регуляторов систем управления с электрогидравлическим исполнительным приводом, основанный на сочетании метода синтеза цифровой части системы по непрерывному прототипу и экспертного подхода На первом этапе синтезируется непрерывный регулятор на основе известных методик. На втором этапе происходит переход к цифровому регулятору с помощью z-преобразования, определяется разностное уравнение. Осуществляется выбор периода дискретизации при частоте, большей, чем частота, определяющая полосу пропускания непрерывной системы управления электрогидравлическим приводом (насколько большей — определяется из дальнейшего моделирования и оценки получаемых результатов). На третьем этапе проводится моделирование для вариантов цифрового регулирования с выбранными частотами дискретизации и пересчитанными значениями параметров регуляторов. Приведен пример синтеза цифрового регулятора на конкретном примере электрогидравлической системы управления.

В статье рассмотрены исследования, направленные на улучшение основных технических характеристик монохроматического оптического преобразователя температуры. Описана новая конструкция оптического преобразователя температуры с улучшенными характеристиками, позволяющая измерять температуру в широком диапазоне

Приведены общие сведения об организации промышленных процессов резания древесины. Изложена методика выполнения технологического расчета промышленных режимов резания для наиболее распространенных групп станков. Приведены рекомендации по подбору оптимальных параметров дереворежущего инструмента.

Рассмотрены физические основы процесса пропитки и современные технологии модифицирования древесины. Предназначено для студентов факультета энергомашиностроения и технологического оборудования в рамках направления подготовки 35.04.02 «Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств» по профилю подготовки «Энергосберегающие технологии переработки лесных ресурсов в перспективные материалы», изучающих дисциплину «Основы развития техники и технологии модифицирования древесины и древесных материалов», а также для аспирантов и преподавателей.

Рассмотрена работа подразделений предприятия, осуществляющих обеспечение производства электроэнергией, теплом, водой, паром, холодом, а также работа служб, отвечающих за функционирование цехов и производства в целом.

Излагается подход к формированию аналитических решений “дискретных” и “непрерывных” линейных алгебраических матричных уравнений Сильвестра и Ляпунова. В основе лежит процедура приведения квадратной матрицы к жордановой нормальной форме. Приводятся методические примеры, алгоритмы и программные реализации решений в среде Matlab

В работе изложен теоретический материал, который может быть использован для решения задач анализа, синтеза и моделирования линейных непрерывных систем автоматического управления (САУ) в программной среде Simulink пакета MATLAB. Приведено описание восьми лабораторных работ, в результате выполнения которых студенты научатся проводить исследование динамических характеристик и устойчивости САУ, анализировать процессы, в них протекающие. Последние четыре работы посвящены синтезу замкнутых систем управления на основе различных методов: частотного, модального и метода типовых регуляторов.

Применение предложенных нами пакетных двухярусных сплоточных единиц создает предпосылки для эффективного экологичного лесотранспорта по средним и малым рекам, обеспечивает возможность использования преимуществ водного транспорта даже небольшими лесозаготовительными предприятиями. Геометрические и прочностные параметры этих единиц зависят от геометрических характеристик составляющих их пакетов, в том числе и при нахождении их на плаву. Известные методики определения указанных характеристик плавающих пакетов в существующем виде не позволяют получать результаты с точностью, приемлемой для научных исследований, и не могут быть применены к двухярусным сплоточным единицам. С использованием эластиковой теории из параметрических уравнений гибких оболочек, заполненных сыпучей средой, получили замкнутую, ориентированную на численное решение, систему уравнений для точного определения геометрических параметров плавающего пакета. Его обвязку рассматривали как комбинацию двух кривых: подводной и надводной. Каждая из них – фрагмент бесперегибной эластики второго рода. Предполагалось, что конфигурация комбинированной оболочки формируется под давлением двух несмешивающихся видов сыпучей среды разной плотности. Граница между средами проходит по поверхности воды. В связи с невозможностью аналитического и недостаточной точностью и неудобством в применении графического решений применили численный метод. Разработали алгоритм точного определения геометрических параметров плавающего пакета численным методом, ориентированный на использование при последующей доработке применительно к двухярусным пакетным сплоточным единицам. Реализовали его на персональном компьютере. Выполнили расчеты по разработанному алгоритму для диапазонов факторов, встречающихся на практике. Для уменьшения объема вычислений задачу привели к безразмерному виду. Используя результаты вычислений, подобрали аппроксимирующие зависимости, которые, кроме предложенного численного метода, при несколько меньших требованиях к точности можно применять для определения рассматриваемых характеристик в научных исследованиях и практических расчетах. Выполнили экспериментальную проверку на физических моделях, в результате которой убедились в достоверности полученных результатов.

В результате техногенных аварий, в том числе на Чернобыльской атомной электро-станции, значительная часть лесных массивов страны подверглась радиоактивному загрязнению. Использование древесины из таких регионов весьма актуально, так как позволяет решать также и экологические проблемы за счет снижения вероятности повторного заражения радионуклидами прилегающих территорий. Предлагается решать их на основе технологии переработки загрязненной радионуклидами древесины на базе мобильных установок, работающих непосредственно на лесосеке от бензиновых или дизельных двигателей через карданный вал. Это позволит избежать перевозки загрязненной древесины в чистые регионы, организовать переработку без строительства стационарных цехов и уменьшить затраты на ее переработку. Для реализации такой технологии нами предложены схемы раскроя древесины, загрязненной радионуклидами, позволяющие получать пилопродукцию требуемых размеров, не со-держащую радионуклидов. При этом решаются задачи оптимального планирования раскроя бревен различного диаметра путем включения в план раскроя только тех поставов, которые обеспечат выпиловку пиломатериалов нужных размеров с допустимым содержанием радионуклидов при наименьших затратах сырья. Эта технология разрешает с минимальными потерями заготавливать и отгружать потребителю «чистую» древесину в виде окоренного сырья или готовых пиломатериалов. Наиболее целесообразно изготавливать продукцию, которая исключает прямой контакт с людьми, например шпалы. Образующиеся при этом радиоактивные отходы древесины предложено утилизировать путем измельчения и захоронения непосредственно на лесосеке или методами газификации с помощью газогенератора, который позволяет получать генераторный газ с минимальным уровнем загрязнения радионуклидами.

Рассматривается постановка задачи моделирования организационной структуры уникальных проектов. Искомая структура должна обеспечить реализацию проекта будучи оптимальной как по составу, количеству и свойствам (в общем случае) активных штатных единиц системы управления, так и по показателям эффективности системы управления в целом. Моделирование проводится на максимально абстрактном уровне в терминах теории информации

Рассматриваются возможности оптимизации процесса технологической подготовки производства деталей на станках путем создания параметрических управляющих программ с применением структурного моделирования на базе возможностей современных систем ЧПУ. Приведены примеры использования стандартных макроопределений и макровыражений, предусмотренных в математике современных систем ЧПУ, для создания параметрических управляющих программ

Рассматриваются возможности оптимизации процесса технологической подготовки производства деталей на станках путем создания параметрических управляющих программ с использованием структурного моделирования на базе возможностей современных систем ЧПУ. Приведены примеры использования стандартных макроопределений и макровыражений предусмотренных в математике современных систем ЧПУ для создания параметрических управляющих программ

В статье представлена методика определения компетентности менеджеров инновационного проекта в соответствии с таксономией оценки компетенций P2M на основе правил нечеткого вывода Для построения функции принадлежности используется экспертный метод соотнесения количества критериальных признаков с качественной шкалой оценки компетенции.

Рассмотрены вопросы дефектоскопии в литейном производстве. Подчеркнута значимость неразрушающего контроля на всех стадиях технологического процесса и необходимость использования современных информационно-диагностических средств. Представлена классификация основных групп и видов дефектов литья. Выделены важнейшие операции процесса контроля. Определена физическая задача визуально-оптической дефектоскопии. Представлена структура формирования первичной информации. Рассмотрены проблемы формирования оптического контраста. Проанализированы преимущества и недостатки основных методов оптических измерений. Показаны преимущества 3D-метода для измерения линейных размеров дефектов

Рассмотрен процесс конвективной сушки хвойных пиломатериалов при непрерывной циркуляции сушильного агента в условиях пониженного давления среды. Установлено, что заметное снижение скорости циркуляции сушильного агента в камере происходит при давлении среды 50 кПа и менее. Давление насыщения водяного пара в су-шильной среде однозначно и логарифмически зависит от температуры, поэтому с понижением давления среды температура кипения воды снижается, коэффициенты диффузии и самодиффузии водяного пара, а также влагосодержание сушильной среды увеличиваются. В связи с этим определяется тепло- и массоперенос при пониженном давлении среды. Коэффициенты диффузии при пониженном давлении возрастают. Интенсивность процесса сушки в вакууме зависит от внутренней диффузии влаги к поверхности древесины. Влагосодержание сушильного агента, определяемое парциальным давлением водяного пара в вакуумной камере (автоклаве), увеличивается с понижением давления. Для интенсификации испарения влаги из древесины необходимо, чтобы температура древесины была равна температуре кипения влаги или превышала ее. Испаряясь, влага охлаждает поверхность древесины, в результате чего увеличивается внутренняя диффузия влаги к ее поверхности. Внутри древесины возникает избыточное давление, которое релаксируется в зависимости от ее гидравлического сопротивления. После релаксации давления в древесине температура насыщения будет ниже температуры влаги, и влага вскипает по всему объему древесины. Сушку проводят в вакуумной сушильной камере – автоклаве. Для конденсации водяного пара из сушильного агента корпус автоклава выполнен двойным в целях охлаждения водой. Сконденсированная в процессе сушки влага собирается в градуированную емкость с водомером. При начальной влажности пиломатериалов по объему кон-денсата можно определить текущую влажность древесины. Разовая вместимость автоклава – до 22 м3 пиломатериалов. Одновременно работают три автоклава. Использование пониженного давления среды в процессе конвективной сушки хвойных пиломатериалов на 13…26 ч снижает ее продолжительность. Процесс сушки контролируют с пульта управления по температуре древесины и состоянию среды в сушильной вакуумной камере.

Проведено сравнение точности различных численных схем решения уравнений движения в ситуациях, типичных для систем формирования винтовых электронных пучков с большим питч-фактором, когда захваченные в адиабатическую ловушку частицы совершают сойти и тысячи оборотов по ларморовской окружности, и необходимо точное вы-числение фазы колебательного движения часпшц. Проанализированы такие широко известные методы как метод Бориса, Адамса—Ботфорта и различные варианты метода Рунге—Кутты 4, 5 и 7-го порядков. Показано, что при анализе движения часпшц длительностью сотни и тысячи периодов циклотронной частоты с ошибкой вы*шслеш1я фазы осцилляторного движения порядка 0,1 % от периода гирочастоты наиболее экономичным оказывается метод Рунге—Кутты 4-го порядка в модификации правила "3/8", обеспечиваю ищи указанную точность уже при 15—20 шагах интегрирования на циклотронном периоде

Проведен сравнительный анализ различных типов клеевых материалов, используемых для создания клеезаклепочных соединений. Рассмотрены особенности демонтажа клеезаклепочных соединений, изготовленных с использованием различных типов клеевых материалов. Показано, что наиболее технологичными являются термопластичные материалы.

Прогнозирование физико-механических свойств древесины является важной и актуальной задачей в процессе изготовления конструкционных пиломатериалов. При несоответствии плотности и зависящей от нее прочности древесины конструкционных пиломатериалов расчетным характеристикам она не может быть использована в производстве несущих конструкций, что снижает коэффициент использования древесины и увеличивает стоимость готовых изделий. Разработан метод оценки плотности древесины эксплуатационной влажности на этапе лесозаготовки, основанный на оценке ее базисной плотности, что позволяет присваивать определенные качественные индексы лесным массивам до проведения лесозаготовительных работ. Исследования выполнены для групп модельных деревьев сосны и ели, заготовленных в разных частях Ленинградской области. За критерий оценки качества древостоев принята плотность древесины при влажности 12 %. Получены модели, описывающие связь между базисной плотностью древесины сосны и ели и плотностью древесины влажностью 12 % в деловой части хлыста. Внедрение разработанного метода в практику лесных хозяйств возможно путем введения индексов лесосек, указывающих на качественные характеристики растущих деревьев и их соответствие определенным видам продукции исходя из требуемой заказчиками плотности древесины. Дополнение существующих таксационных характеристик индексом соответствия лесных массивов позволит разделять круглые лесоматериалы по стоимости.

В настоящее время при производстве массовых волокнистых полуфабрикатов для бумаги и картона используется лиственная древесина. В России это преимущественно древесина березы и осины в разных соотношениях. Основные структурные элементы лиственной древесины в готовых полуфабрикатах – волокна либриформа сосудов. Анатомически волокна либриформа очень трудно различить между собой, но волокна сосудов имеют характерные диагностические признаки – строение перфорационной пластинки. У древесины осины она простая, у древесины березы – лестничная со многими перегородками. На основе указанных особенностей ранее авторами были разработаны метод компьютерной визуализации и алгоритм программы для распознавания волокон сосудов осины и березы. Данная программа предназначена для статистического анализа породного состава волокон древесины по микрофотографиям. Программа апробирована на образцах сульфатной небеленой целлюлозы, полученной из 100 % древесины осины и березы. Смеси готовили весовым методом с заданным соотношением волокон (шаг 10 %). В результате исследований установлено несовпадение ожидаемого и фактического количества сосудов осины и березы. Для оценки влияния соотношения пород лиственной древесины на свойства полуфабрикатов в лабораторных условиях смоделированы три способа получения полуфабрикатов, которые преимущественно используются при переработке древесины осины и березы: варка с зеленым щелоком, натронно-содовым способом и сульфатная варка. Из этих полуфабрикатов получены лабораторные образцы смешиванием их весовым методом (шаг 20 %) в интервале от 0 до 100 % одной из пород. Размол проводили в мельнице Йокро до 20 °ШР. Выполнен анализ основных показателей физико-механических свойств (разрывная длина, сопротивление раздиранию, собственная прочность волокна) лабораторных отливок из полуцеллюлозы (125 г/м2) и беленой сульфатцеллюлозы (60 г/м2). Обнаружено различие между расчетным и фактическим соотношением количества сосудов в смесях с заданным процентным соотношением. Исследована зависимость соотношения композиционного состава на показатели физико-механических свойств. Показана динамика ухудшения прочностных свойств лабораторных образцов при увеличении в их композиции доли осинового волокна.

Обширная территория на юго-западной периферии Алтае-Саянской горной страны выделена в особый физико-географический регион – Рудный Алтай. Большое количество осадков и значительный запас тепла способствуют развитию в регионе своеобразной формации лесов – черневой тайги, где основной лесообразующей породой является пихта сибирская. Пирогенный фактор, наряду с заготовкой древесины, оказывает важную роль в формировании состава и структуры лесного фонда Рудного Алтая. Цель исследований заключалась в установлении возрастных стадий естественного восстановления пихты на участках, пройденных пожарами. Основными задачами являлись анализ динамики послепожарного восстановления пихтовых древостоев и изучение процессов естественного возобновления на гарях. При сборе первичных материалов для изучения динамики лесного фонда придерживались общепринятого методологического подхода. Анализ динамики лесного фонда проводился в пределах одинаковых границ. Для выбранных кварталов выписывались таксационные характеристики выделов и их распределение по категориям земель за несколько лесоинвентаризационных периодов. Для изучения естественного возобновления применялся метод учетных площадок по А.В. Побединскому. В результате исследований раскрыты процессы естественного возобновления пихты сибирской, установлены количественные показатели подроста пихты на различных стадиях и проведена оценка успешности лесовозобновления. Отмечено неудовлетворительное естественное возобновление на первых двух стадиях лесообразовательного процесса. Подрост пихты встречается крайне редко и только в непосредственной близости к стенам леса или сохранившимся куртинам пихты. Установлено, что восстановление и формирование растительности в первые 150 лет после пожара в условиях пихтача травяно-папоротникового по-следовательно во времени проходит через три восстановительно-возрастные стадии. Первая стадия – свежие гари, характеризуется полной гибелью всех компонентов фитоценозов. Остатки материнского древостоя, как и валеж, начинают заселяться стволовыми энтомовредителями. Вторая стадия – травяно-кустарниковые ассоциации и формирование лиственных молодняков. Накапливается самосев березы, рябины, ивы, которые, наряду с корнеотпрысковыми экземплярами осины, совместно начинают заселять пространство гари, образуя куртины. Третья стадия – производные березняки или осинники с подростом пихты во втором ярусе. Период господства производных березняков или осинников первой или даже второй генераций с подростом пихты во втором ярусе. К 150 годам на склонах северных экспозиций, в западинах и микропонижениях возможно формирование средневозрастных пихтарников. Процесс восстановления гарей начинается с формирования куртин из лиственных пород и сопровождается дальнейшим пространственным их расселением. Увеличение полноты лиственных насаждений стимулирует накопление подроста темнохвойных пород. Большая растянутость лесообразовательного процесса (более 150...200 лет), а также периодичность в семяношении и сложности в накоплении подроста обусловливают разновозрастность пирогенных пихтовых насаждений. Естественное возобновление на первых двух стадиях оценивается как неудовлетворительное.

Введение: при решении современных задач в областях моделирования и идентификации нелинейных и нестационарных систем, а также при анализе и фильтрации данных экспериментов все большее распространение получают методы оптимизации и, в частности, нелинейного программирования. Эти задачи относятся к классу задач многомерной оптимизации при ограничениях. К сожалению, в настоящий момент не существует эффективных численных методов для решения подобных задач в случае, когда число ограничений m многократно превосходит число варьируемых параметров n. Цель: разработать новые методы и алгоритмы для решения задач многопараметрической оптимизации при ограничениях. Результаты: разработан новый метод нелинейного программирования, который назван «метод многомерных оболочек». Этот метод позволяет решать задачи условной многопараметрической оптимизации для случая n << m. Он использует как необходимые, так и достаточные условия оптимальности для целевых функций, имеющих вид метрик. Показано, что если единственный минимум (максимум) метрики находится вне области допустимых значений, образованной ограничениями, тогда решение задачи будет находиться на границе области допустимых решений. Тогда задача может иметь несколько решений, которые будут соответствовать одинаковым минимальным (максимальным) значениям целевой функции, и все эти решения могут быть получены с помощью метода многомерных оболочек. Основой данного метода является построение области допустимых решений путем анализа ограничений произвольного вида и их аппроксимации кусочно-полиномиальными ограничениями или рациональными дробями, что позволяет свести исходную задачу к набору взаимосвязанных подзадач с линейными ограничениями, формирующими выпуклые многомерные оболочки, что существенно сужает область поиска. Практическая значимость: предложенный метод нелинейного программирования апробирован и найдет применение при решении задач условной оптимизации в областях физической метрологии, оптимальных систем управления и логико-интервальных систем. Данный алгоритм может быть улучшен путем разработки более эффективных алгоритмов для новых типов ограничений.

В результате проведенных исследований показана актуальность разработки нового класса мониторинговых систем, для которых разработана структура и сформулированы требования. Для формирования оценок показателей надежности использовалось распределение Вейбулла – Гнеденко и получены зависимости, рекомендуемые для проведения инженерных расчетов на основе использования статистики об отказах.

В статье рассматривается новое уравнение для исходного коэффициента истечения стандартной диафрагмы. Новое уравнение отличается от предыдущих тем, что не зависит от числа Рейнольдса, которое заменяется значением перепада давления на сужающем устройстве. Дается сравнительный анализ нового уравнения с существующим уравнением для коэффициента истечения Ридер- Харриса/Галлахера, которое утверждено нормативными документами. В результате сравнительного анализа было выявлено, что относительная разница между сравниваемыми коэффициентами истечения достигает 6, 3 %, что говорит о недопустимо большой погрешности измерения расхода и количества газа при существующем коэффициенте истечения.

Скважины битумных месторождений эксплуатируются при температурах потоков жидкости, достигающих 100 [градусов] С. Авторами осуществлена доработка конструкции первичного измерительного преобразователя (датчика) влагомера сырой нефти ВСН-ПИК. В статье представлены результаты его эксплуатации на месторождении битумной нефти.

Определены стадии оптимизации параметров регулирования систем автоматического регулирования давления с применением имитационной модели нефтеперекачивающей станции. Приведена сравнительная характеристика реализации программно-аппаратного комплекса. Описаны структурные подсистемы имитационной модели насосной станции, выделены свойства каждой из них. На основании апробирования сделаны выводы о применимости имитационного стенда с целью оптимизации работы систем регулирования давления.

Исследуется задача оптимального распределения объемов добычи нефти по залежам многопластового месторождения при ограничениях на производительность всего месторождения и каждой залежи (пласта). Предлагаемое аналитическое решение, определяя сроки разработки каждого пласта и распределяя объемы добычи нефти по пластам, позволяет перейти к моделированию и оптимизации разработки каждого пласта в отдельности.