Выпуск № 1

Родительская категория: ISSN Международный технический журнал 2025

                                                                         

                                             СОДЕРЖАНИЕ

 

Энергетические системы и комплексы

  
Рулев А. В., Попов И. Н., Сидорин А. А.
Использование системного подхода при разработке ресурсосберегающего
испарительного оборудования для энергосистем удаленных потребителей................................................................

 

7
Коробченко Д. А.
Расчет коэффициента преобразования децентрализованных
энергетических систем на основе тепловых насосов...................................................................................................

 

17

Аль-Руфаи Ф. М. М., Якимович Б. А.
Оценка эффективности преобразования энергии морского волнения
с использованием пьезоэлектрических элементов......................................................................................................

 

28

Технологии, машины и оборудование для агропромышленного комплекса

  
Дидманидзе О. Н., Бугаев А. В., Абдулмажидов Х. А.
Применение метода конечных элементов
при исследовании прочности лапы культиватора.......................................................................................................

 

37
Павлов А. Е., Анашин Д. В.
Метод расчета поршневой машины встречно-поршневого типа
с использованием эллиптических функций Якоби.......................................................................................................

 

48

 

                                                CONTENT

 

  

Energy systems and complexes

  
Rulev A. P., Popov I. N., Sidorin A. A.
Use of system approach in development of resource-saving evaporating equipment
for power systems of remote consumers........................................................................................................................

 

7
Korobchenko D. A.
Calculation of the conversion coefficient of decentralized energy systems based
on heat pumps............................................................................................................................................................

 

17
Al-Rufaee F. M. M., Yakimovich B. A.
Evaluation of the efficiency of sea wave energy conversion using
piezoelectric elements..................................................................................................................................................

 

28

Technologies, machinery and equipment for agro-industrial complex

  
Didmanidze O. N., Bugaev A. V., Abdulmazhidov K. A.
Application of the finite element method in the study of the strength
of the cultivator share..................................................................................................................................................

 

37
Pavlov A. E., Anashin D. V.
A method for calculating a reciprocating piston machine using
elliptical Jacobi functions..............................................................................................................................................

 

48

 

 

 

УДК 621.6.036.
DOI 10.34286/2949-4176-2025-95-1-7-16
EDN PNIOQD

Александр Владимирович Рулев, доктор технических наук, доцент, профессор кафедры «Теплогазоснабжение и нефтегазовое дело», ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9610-0556, SPIN-код: 7612-5016, AuthorID: 508973, Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю. А., Россия, Саратов
Иван Николаевич Попов, кандидат технических наук, доцент кафедры
«Теплогазоснабжение и нефтегазовое дело», SPIN-код: 9042-0979, AuthorID: 673044, Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю. А., Россия, Саратов
Андрей Алексеевич Сидорин, ассистент кафедры «Теплогазоснабжение и нефтегазовое дело», ORCID: https://orcid.org/0009-0007-4341-7649, SPIN-код: 4327-1050, AuthorID: 1170663, Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript..
Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю. А., Россия, Саратов

Использование системного подхода при разработке ресурсосберегающего испарительного оборудования для энергосистем удаленных потребителей

Аннотация. Основной тенденцией последних лет в энергообеспечении потребителей, находящихся вдали от централизованных систем газоснабжения, является широкое применение децентрализованных систем, использующих пропан-бутановые смеси сжиженного углеводородного газа на нужды основного или резервного газоснабжения. Системы автономного энергоснабжения потребляют сжиженный углеводородный газ, с принудительным переводом его из жидкого состояния в газообразное, применением специализированных промышленных электрических испарителей, характеризующихся значительной материалоемкостью. В этой связи целью данной работы является разработка новой конструкции промышленного электрического испарителя с минимальной материалоемкостью. В целях повышения эффективности разработки новых ресурсоэнергосберегающих ПЭИ предлагается универсальный метод, который опирается на системный подход при разработке сложных технических устройств с заранее установленными требованиями, базирующийся на методических разработках по созданию новых технических моделей и конструкций. При системном подходе к созданию ресурсосберегающего испарителя сжиженного углеводородного газа в статье предлагается определенный алгоритм действий, позволяющий установить минимально допустимые значения управляющих параметров, что позволит создать модель промышленного электрического испарителя с минимальной материалоемкостью. В результате создана модель, на основе которой разработана конструкция промышленного электрического испарителя сжиженных углеводородных газов, отличающаяся минимальными показателями материалоемкости и высокой эффективностью теплообмена. Использование системного подхода в процессе разработки новых устройств существенно снижает вероятность негативных последствий при реализации инвестиционных проектов, сопряженных с высоким уровнем рисков, что, в свою очередь, способствует увеличению надежности капитальных вложений в новые технические устройства, особенно в условиях венчурного финансирования.
Ключевые слова: автономное энергоснабжение, системный подход, сжиженные углеводородные газы, испаритель, регазификатор, снижение материалоемкости, целевая функция, новая конструкция.

Alexandr P. Rulev, Advanced Doctor in Engineering Sciences, Associate Professor, Professor Departments of Heat and Gas Supply and Oil and Gas Business, https://orcid.org/0000-0001-9610-0556, SPIN-код: 7612-5016, AuthorID: 508973, Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Yuri Gagarin State Technical University of Saratov, Russia, Saratov
Ivan N. Popov, Ph. D. of Engineering Sciences, Associate Professor Departments of Heat and gas supply and oil and gas business, SPIN-code: 9042-0979, AuthorID: 673044, Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript..
Yuri Gagarin State Technical University of Saratov, Russia, Saratov
Andrey A. Sidorin, Assistant Departments of Heat and gas supply and oil and gas business, ORCID: https://orcid.org/0009-0007-4341-7649, SPIN-code: 4327-1050, AuthorID: 1170663, Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript..
Yuri Gagarin State Technical University of Saratov, Russia, Saratov

Use of system approach in development of resource-saving evaporating equipment for power systems of remote consumers

Abstract. The main trend in recent years in the energy supply of consumers located far from centralized gas supply systems is the widespread use of decentralized systems using propane-butane mixtures of liquefied petroleum gas for the needs of the main or backup gas supply. Autonomous power supply systems consume liquefied petroleum gas with the forced transfer of it from a liquid state to a gaseous state, the use of specialized industrial electric evaporators, characterized by significant material consumption. In this regard, the purpose of this work is to develop a new design of an industrial electric evaporator with minimal material consumption. In order to increase the efficiency of the development of new resource-energy-saving PEI, a universal method is proposed, which is based on a systematic approach to the development of complex technical devices with pre-established requirements, based on methodological developments for the creation of new technical models and structures. With a systematic approach to creating a resource-saving evaporator of liquefied petroleum gas, the article proposes a certain algorithm of actions that allows you to set the minimum allowable values of control parameters, which ultimately will make it possible to create a model of an industrial electric evaporator with minimal material consumption. As a result, a model was created on the basis of which the design of an industrial electric evaporator of liquefied petroleum gases was developed, characterized by minimal material consumption and high heat transfer efficiency. The use of a systematic approach in the process of developing new devices significantly reduces the likelihood of negative consequences in the implementation of investment projects involving a high level of risks, which, in turn, contributes to increasing the reliability of capital investments in new technical devices, especially in the context of venture financing.
Keywords: аutonomous power supply, system approach, liquefied petroleum gases, evaporator, regasifier, reduction of material consumption, target function, new design.


Библиографический список

1. Thompson S. M., Robertson G., Myers R., Schütze A. Liquefied Petroleum Gas. In Handbook of Fuels. 2021. https://doi.org/10.1002/9783527813490.ch5.
2. Болдырев К. А., Мещук А. А., Баженов П. А. Тенденции развития газификации удаленных районов России на базе сжиженных углеводородных газов // Вестник Евразийской науки. 2019. № 1 [Электронный ресурс]. URL: https://esj.today/PDF/43SAVN119.pdf. EDN: DWJVNS.
3. Попов И. Н., Глухарев В. А., Верзилин А. А. Определение соизмеримости источника энергии с мощностью потребителей энергии в локальной энергетической системе // Международный технико-экономический журнал. 2022. № 2. С. 68–76. DOI: 10.34286/1995-4646-2022-83-2-68-76. EDN: EWBNFS.
4. Справочник по автономному и резервному газоснабжению [Электронный ресурс]. URL: https://fas.su/справочник-суг/.
5. Справочник промышленного газового оборудования [Электронный ресурс]. URL: https://gazovik-gaz.ru/spravochnik.html.
6. Шурайц А. Л., Рулев А. В., Усачева Т. А. Системные исследования по повышению интенсивности теплообмена регазификаторов сниженного углеводородного газа: монография. Саратов : Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю. А., 2010. 244 с.
7. Петров В. М. Теории решения изобретательских задач – ТРИЗ. Изд-е 3-е, исправленное и дополненное. М. : Издательские решения, 2023. 720 с.
8. Половинкин А. И. Основы инженерного творчества. 9-е изд., стер. СПб. : Лань, 2024. 364 с.
9. Орлов М. А. Основы классической ТРИЗ. Расширенный курс высокоэффективного инновационного мышления. М. : СОЛОН – ПРЕСС, 2023. 432 с.
10. Свидетельство № 13356 от 27.02.2008. Метод разработки новых технических устройств, способов, веществ с заданным уровнем требований на основе системного подхода / А. П. Усачев, А. Л. Шурайц, А. В. Рулев [и др.]. М. : Российское авторское общество, 2008. 10 с.
11. Курицын Б. Н., Усачев А. П., Семенов В. Г. Электрический испаритель сжиженного газа с промежуточным теплоносителем. Использование газа в народном хозяйстве: сб. науч. трудов. Выпуск 14. Саратов : Изд-во Сарат. ун-та, 1979. С. 129–135.
12. Rudnev V., Loveless D., Cook R. L. Handbook of Induction Heating (2nd ed.). CRC Press. 2017. URL: https://doi.org/10.1201/9781315117485.
13. Сидорин А. А., Рулев А. В. Разработка индукционного испарителя сжиженных углеводородных газов // Научно-технические проблемы совершенствования и развития систем газоэнергоснабжения. 2023. № 1 (10). С. 32–37.

References

1. Thompson S. M., Robertson G., Myers R., Schütze A. Liquefied Petroleum Gas. In Handbook of Fuels. 2021. https://doi.org/10.1002/9783527813490.ch5.
2. Boldyrev K. A., Meshchuk A. A., Bazhenov P. A. Tendencii razvitiya gazifikacii udalennyh rajonov Rossii na baze szhizhennyh uglevodorodnyh gazov [Trends in the development of gasification of remote areas of Russia on the basis of liquefied hydrocarbon gases] // Vestnik Evrazijskoj nauki. 2019. № 1. URL: https://esj.today/PDF/43SAVN119. pdf. EDN: DWJVNS.
3. Popov I. N., Gluharev V. A., Verzilin A. A. Opredelenie soizmerimosti istochnika energii s moshchnost'yu potrebitelej energii v lokal'noj energeticheskoj sisteme [Determination of commensurability of the energy source with the capacity of energy consumers in the local energy system] // Mezhdunarodnyj tekhniko-ekonomicheskij zhurnal. 2022. № 2. рр. 68–76. DOI: 10.34286/1995-4646-2022-83-2-68-76. EDN: EWBNFS.
4. Spravochnik po avtonomnomu i rezervnomu gazosnabzheniyu [Handbook on autonomous and standby gas supply]. URL: https://fas.su/spravochnik-sug/.
5. Spravochnik promyshlennogo gazovogo oborudovaniya [Reference book of industrial gas equipment]. URL: https://gazovik-gaz.ru/spravochnik.html.
6. Shurajc A. L., Rulev A. V., Usacheva T. A. Sistemnye issledovaniya po povysheniyu intensivnosti teploobmena regazifikatorov snizhennogo uglevodorodnogo gaza [System research on increasing the heat exchange intensity of reduced hydrocarbon gas regasifiers]: monografiya. Saratov : Saratovskij gosudarstvennyj tekhnicheskij universitet imeni Gagarina Y. U., 2010. 244 р.
7. Petrov V. M. Teorii resheniya izobretatel'skih zadach – TRIZ [Theories of inventive problem solving – TRIZ: 3rd edition, corrected and supplemented]. Izd-e 3-e, ispravlennoe i dopolnennoe. М. : Izdatel'skie resheniya, 2023. 720 р.
8. Polovinkin A. I. Osnovy inzhenernogo tvorchestva [Fundamentals of Engineering Creativity]. 9-e izd., ster. SPb. : Lan', 2024. 364 р.
9. Orlov M. A. Osnovy klassicheskoj TRIZ. Rasshirennyj kurs vysokoeffektivnogo innovacionnogo myshleniya [Fundamentals of Classical TRIZ. Extended Course of Highly Effective Innovative Thinking]. M. : SOLON – PRESS, 2023. 432 р.
10. Svidetel'stvo № 13356 ot 27.02.2008. Metod razrabotki novyh tekhnicheskih ustrojstv, sposobov, veshchestv s zadannym urovnem trebovanij na osnove sistemnogo podhoda [Method of development of new technical devices, methods, substances with a given level of requirements on the basis of the system approach] / A. P. Usachev, A. L. Shurajc, A. V. Rulev [i dr.]. M. : Rossijskoe avtorskoe obshchestvo, 2008. 10 р.
11. Kuricyn B. N., Usachev A. P., Semenov V. G. Elektricheskij isparitel' szhizhennogo gaza s promezhutochnym teplonositelem. Ispol'zovanie gaza v narodnom hozyajstve [Electric vaporizer of liquefied gas with an intermediate heat carrier. Gas utilization in the national economy]: sb. nauch. trudov. Vypusk 14. Saratov : Izd-vo Sarat. un-ta, 1979. рр. 129–135.
12. Rudnev V., Loveless D., Cook R. L. Handbook of Induction Heating (2nd ed.). CRC Press. 2017. URL: https://doi.org/10.1201/9781315117485.
13. Sidorin A. A., Rulev A. V. Razrabotka indukcionnogo isparitelya szhizhennyh uglevodorodnyh gazov [Development of the induction evaporator of the liquefied hydrocarbon gases] // Nauchno-tekhnicheskie problemy sovershenstvovaniya i razvitiya sistem gazoenergosnabzheniya. 2023. № 1 (10). рр. 32–37.

Заявленный вклад авторов: все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Contribution of the authors: the authors contributed equally to this article. The authors declare no conflicts of interests.

Статья поступила в редакцию 20.11.2024, одобрена после рецензирования 28.01.2025, принята к публикации 31.01.2025.
The article was submitted 20.11.2024, approved after reviewing 28.01.2025, accepted for publication 31.01.2025.

Для цитирования:
Рулев А. В., Попов И. Н., Сидорин А. А. Использование системного прохода при разработке ресурсосберегающего испарительного оборудования для энергосистем удаленных потребителей // Международный технический журнал. 2025. № 1 (95). С. 7–16. EDN: PNIOQD.

For citation:
Rulev A. V., Popov I. N., Sidorin A. A. The use of a system passageway in the development of resource-saving evaporative equipment for energy systems of remote consumers // International Technical Journal. 2025. № 1 (95). рр. 7–16. EDN: PNIOQD.

 

 

УДК 621.6.036
DOI 10.34286/2949-4176-2025-95-1-17-27
EDN QXSLDE

Дмитрий Алексеевич Коробченко, заместитель начальника Управления инновационной деятельности и стандартизации, SPIN-код: 3196-3112, AuthorID: 1028398, Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
ООО «Газпром межрегионгаз», Россия, Санкт-Петербург

Расчет коэффициента преобразования децентрализованных энергетических систем на основе тепловых насосов

Аннотация. Использование рабочих веществ с постоянными температурными условиями кипения и конденсации в децентрализованных теплонасосных системах для нагрева и охлаждения сред с ограниченным тепловым потенциалом приводит к сокращению теплоты, поступающей от низкотемпературных источников и снижению коэффициента преобразования. В связи с этим актуальным является разработка метода повышения коэффициента преобразования децентрализованных теплонасосных систем, использующих среды с ограниченным тепловым потенциалом. В работе предложен метод, согласно которому коэффициент преобразования децентрализованных теплонасосных систем находится на основе определения минимальной разности температур зеотропной смеси между конденсатором и испарителем теплового насоса, путем подбора мольного содержания компонента, имеющего более низкую температуру испарения. Предложена зависимость по определению действительного коэффициента преобразования децентрализованных энергетических теплонасосных систем, использующих зеотропные смеси. Предложенный метод значительно увеличивает коэффициент преобразования децентрализованных теплонасосных систем, использующих среды с ограниченным тепловым потенциалом, температура которых меняется в процессе нагрева и охлаждения. Так, для децентрализованных теплонасосных систем по воздушной сушке строительной продукции получено значение коэффициента преобразования, равное 11,6, что в 2,35 раза выше, чем для такой же установки, работающей на чистом рабочем веществе.
Ключевые слова: действительный коэффициент преобразования, децентрализованная энергетическая теплонасосная система, зеотропные смеси предельных углеводородов, минимальные энергетические затраты, нагрев, охлаждение, среда с ограниченным тепловым потенциалом.

Dmitriy A. Korobchenko, Deputy head of department of innovative activity and standardization, SPIN-код: 3196-3112, AuthorID: 1028398, Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
LLC GAZPROM MEZHREGIONGAZ, Russia, Saint Petersburg

Calculation of the conversion coefficient of decentralized energy systems based on heat pumps

Abstract. The use of working substances with constant boiling and condensation temperature conditions in decentralized heat pump systems for heating and cooling media with limited thermal potential leads to a reduction in heat coming from low-temperature sources and a decrease in the conversion coefficient. In this regard, it is relevant to develop a method for increasing the conversion coefficient of decentralized heat pump systems using media with limited thermal potential. The paper proposes a method according to which the conversion coefficient of decentralized heat pump systems is based on determining the minimum temperature difference of a zeotropic mixture between a condenser and an evaporator of a heat pump by selecting the molar content of a component having a lower evaporation temperature. A dependence is proposed for determining the actual conversion coefficient of decentralized energy heat pump systems using zeotropic mixtures. The proposed method significantly increases the conversion coefficient of decentralized heat pump systems using media with limited thermal potential, the temperature of which varies during heating and cooling. Thus, for decentralized heat pump systems for air drying of construction products, a conversion coefficient of 11.6 was obtained, which is 2.35 times higher than for the same installation running on pure working matter.
Keywords: real conversion coefficient, decentralized energy heat pump system, zeotropic mixtures of marginal hydrocarbons, minimum energy costs, heating, cooling, medium with limited thermal potential.

Библиографический список

1. Рей Д., Макмайкл Д. Тепловые насосы / Пер. с англ. М. : Энергоиздат, 1982. 224 с.
2. Янтовский Е. И., Левин Л. А. Промышленные тепловые насосы. М. : Энергоатомиздат, 1989. 128 с.
3. Горшков В. Г. Тепловые насосы. Аналитический обзор // Справочник промышленного оборудования. 2004. № 2. С. 47–80.
4. Shurayts A. L., Rulev A. V., Usacheva E. Yu. Assessing Energy Efficiency of Compression Heat Pumps in Drying Processes when Zeotropic Hydrocarbon Mixtures are Used as Working Agents. MATEC Web Conf. Volume 73, (2016) 02015 XV International Conference “Topical Problems of Architecture, Civil Engineering, Energy Efficiency and Ecology – 2016”. рр. 1–9. URL: http://dx.doi.org/10.1051/matecconf/20167302015. EDN: WVXVMF.
5. Сухих A. A., Генералов К. С., Акимов И. А. Испытания теплового насоса для теплоснабжения индивидуального дома // Труды МГУИЭ: Техника низких температур на службе экологии. М. : МГУИЭ, 2000. С. 49–53.
6. Букин В. Г., Кузьмин А. Ю. Экспериментальное исследование малых холодильных машин на смеси R22/R142b // Холодильная техника. 1996. № 5. С. 12–14.
7. Букин В. Г., Кузьмин А. Ю. Холодильные машины, работающие на неазеотропных смесях хладогентов. Астрахань : Изд-во АГТУ, 2007. 156 с.
8. Kim T. S., Shin T. Y., Kim M. Cycle analysis and heat transfer characteristics of heat pump using R22/ R142b refrigeration. Sand Ro S.T. 1994. Vol. 17, № 6. рр. 391–399. DOI: 10.1016/0140-7007(94)90074-4.
9. Kim M., Kim M.S., Kim Y. Experimental study on the performance of heat pump system nith refrigerant mixtures composition change. Energy. 2004. Vol. 24. рр. 1053–1068.
10. Ho-Saeng lu, Hyeon-Ju Kim, Dong-gyu Kang, Djngsoo Jung Thermodunamic performance of R32/R152a mixturu fjr water source heat pumps. Enege 40. 2012. рр. 251–257.
11. Jianyong C., Janlin Yu. Of new refrigeretion cycle using mixture R32/R134a for resintial air conditijner applications. Enerdy and Buildings. 40. 2008. рр. 171–179.
12. Огуречников Л. А. Конденсация R32/R134а в технологии теплонасосного теплоснабжения // Холодильная техника. 2011. № 2. С. 46–48. EDN: OXOJIV.
13. Огуречников Л. А., Мезенцева Н. Н. Анализ эффективности использования смесей озонобезопасных хладогентов в парокомпрессионных тепловых насосах // Энергетика и теплотехника. 2008. № 12. С. 57–66.
14. Джон Г. Оуэнс. Альтернативы HFC и PFC с низким потенциалом глобального потепления/ Специализированные материалы 3M (3M Specialty Materials) St. Paul, MN США. http://multimedia.3m.com/mws/media/782394O/low-gwp-alternatives-to-hfcs-and-pfcs.pdf.
15. Мартыновский В. С. Циклы, схемы и характеристики термотраснформаторов. М. : Энергия, 1979. 285 с.
16. Кутателадзе С. С. Основы теории теплообмена. 5-е изд., перераб. и доп. М. : Атомиздат, 1979. 416 с.
17. Михеев М. А., Михеева И. М. Основы теплопередачи. М. : Энергия, 1973. 320 с.
18. Карапетьянц М. Х. Химическая термодинамика. М. : Химия, 1975. 583 с.
19. Преображенский Н. И. Сжиженные газы. Л. : Недра, 1975. 227 с.
20. Стаскевич Н. Л., Вигдорчик Д. Я. Справочник по сжиженным углеводородным газам. Л. : Недра, 1986. 543 с.
21. Тиличеев М. Д. Физико-химические свойства индивидуальных углеводородов. Вып. 2. М-Л. : Гостоптехиздат, 1947. 458 c.
22. Nysewander C. H., Sage B. H., Lesey W. N. Phase Equillbria in hydrocarbon systems // Industrial and Engineering Chemistry. 1940. Vol. 32. № 1. рр. 118–123.
23. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2024662089. Программа по определению минимальной разности температур конденсации и кипения зеотропной смеси при тепловом расчете теплонасосных установок / Д. А. Коробченко, А. В. Рулев, А. П. Усачев ; Правообладатели: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю. А. № 2024660465 ; заявл. 13.05.2024 ; опубл. 23.05.2024. EDN: CBRYEZ.

References

1. Rej D., Makmajkl D. Teplovye nasosy [Heat pumps] / Per. s angl. M. : Energoizdat, 1982. 224 р.
2. Yantovskij E. I., Levin L. A. Promyshlennye teplovye nasosy [Industrial heat pumps]. M. : Energoatomizdat, 1989. 128 р.
3. Gorshkov V. G. Teplovye nasosy. Analiticheskij obzor [Heat pumps. Analytical review] // Spravochnik promyshlennogo oborudovaniya. 2004. № 2. рр. 47–80.
4. Shurayts A. L., Rulev A. V., Usacheva E. Yu. Assessing Energy Efficiency of Compression Heat Pumps in Drying Processes when Zeotropic Hydrocarbon Mixtures are Used as Working Agents. MATEC Web Conf. Volume 73, (2016) 02015 XV International Conference “Topical Problems of Architecture, Civil Engineering, Energy Efficiency and Ecology – 2016”. рр. 1–9. URL: http://dx.doi.org/10.1051/matecconf/20167302015. EDN: WVXVMF.
5. Suhih A. A., Generalov K. S., Akimov I. A. Ispytaniya teplovogo nasosa dlya teplosnabzheniya individual'nogo doma [Tests of a heat pump for heat supply of an individual house] // Trudy MGUIE: Tekhnika nizkih temperatur na sluzhbe ekologii. M. : MGUIE, 2000. рр. 49–53.
6. Bukin V. G., Kuz'min A. Yu. Eksperimental'noe issledovanie malyh holodil'nyh mashin na smesi R22/R142b [Experimental study of small refrigerating machines on the mixture R22/R142b] // Holodil'naya tekhnika. 1996. № 5. рр. 12–14.
7. Bukin V. G., Kuz'min A. Yu. Holodil'nye mashiny rabotayushchie na neazeotropnyh smesyah hladogentov [Refrigerating machines operating on non-azeotropic mixtures of refrigerants]. Izd-vo Astrahan' : AGTU, 2007. 156 р.
8. Kim T. S., Shin T. Y., Kim M. Cycle analysis and heat transfer characteristics of heat pump using R22/ R142b refrigeration. Sand Ro S. T. 1994. Vol. 17, № 6. рр. 391–399. DOI: 10.1016/0140-7007(94)90074-4.
9. Kim M., Kim M. S., Kim Y. Experimental study on the performance of heat pump system nith refrigerant mixtures composition change. Energy. 2004. Vol. 24. рр. 1053–1068.
10. Ho-Saeng lu, Hyeon-Ju Kim, Dong-gyu Kang, Djngsoo Jung Thermodunamic performance of R32/R152a mixturu fjr water source heat pumps. Enege 40. 2012. рр. 251–257.
11. Jianyong C., Janlin Yu. Of new refrigeretion cycle using mixture R32/R134a for resintial air conditijner applications. Enerdy and Buildings. 40. 2008. рр. 171–179.
12. Ogurechnikov L. A. Kondensaciya R32/R134a v tekhnologii teplonasosnogo teplosnabzheniya [Condensation of R32/R134a in the technology of heat pump heat supply] // Holodil'naya tekhnika. 2011. № 2. рр. 46–48. EDN: OXOJIV.
13. Ogurechnikov L. A., Mezenceva N. N. Analiz effektivnosti ispol'zovaniya smesej ozonobezopasnyh hladogentov v parokompressionnyh teplovyh nasosah [Efficiency analysis of the ozone-safe refrigerant mixtures use in the vapor-compression heat pumps (in Russian)] // Energetika i teplotekhnika. 2008. № 12. рр. 57–66.
14. Dzhon G. Ouens Al'ternativy HFC i PFC s nizkim potencialom global'nogo potepleniya [HFC and PFC alternatives with low global warming potential] / Specializirovannye materialy 3M (3M Specialty Materials) St. Paul, MN SSHA. URL: http://multimedia.3m.com/mws/media/782394O/low-gwp-alternatives-to-hfcs-and-pfcs.pdf.

15. Martynovskij V. S. Cikly, skhemy i harakteristiki termotrasnformatorov [Cycles, schemes and characteristics of thermotransformers]. M. : Energiya, 1979. 285 р.
16. Kutateladze S. S. Osnovy teorii teploobmena [Fundamentals of heat transfer theory]. 5-e izd., pererab. i dop. M. : Atomizdat, 1979. 416 р.
17. Miheev M. A., Miheeva I. M. Osnovy teploperedachi [Fundamentals of Heat Transfer]. M. : Energiya, 1973. 320 р.
18. Karapet'yanc M. H. Himicheskaya termodinamika [Chemical Thermodynamics]. M. : Himiya, 1975. 583 р.
19. Preobrazhenskij N. I. Szhizhennye gazy [Liquefied gases]. L. : Nedra, 1975. 227 р.
20. Staskevich N. L., Vigdorchik D. Ya. Spravochnik po szhizhennym uglevodorodnym gazam [Reference book on liquefied hydrocarbon gases]. L. : Nedra, 1986. 543 р.
21. Tilicheev M. D. Fiziko-himicheskie svojstva individual'nyh uglevodorodov [Physicochemical Properties of Individual Hydrocarbons]. Vyp. 2. M-L. : Gostoptekhizdat, 1947. 458 р.
22. Nysewander C. H., Sage B. H., Lesey W. N. Phase Equillbria in hydrocarbon systems // Industrial and Engineering Chemistry. 1940. Vol. 32. № 1. рр. 118–123. DOI: 10.1021/ie50361a026.
23. Svidetel'stvo o gosudarstvennoj registracii programmy dlya EVM № 2024662089. Programma po opredeleniyu minimal'noj raznosti temperatur kondensacii i kipeniya zeotropnoj smesi pri teplovom raschete teplonasosnyh ustanovok [Program for determining the minimum temperature difference of condensation and boiling of zeotropic mixture in the thermal calculation of heat pump installations] / D. A. Korobchenko, A. V. Rulev, A. P. Usachev ; Pravoobladateli: Federal'noe gosudarstvennoe byudzhetnoe obrazovatel'noe uchrezhdenie vysshego obrazovaniya Saratovskij gosudarstvennyj tekhnicheskij universitet imeni Gagarina Yu. A. № 2024660465 ; zayavl. 13.05.2024 ; opubl. 23.05.2024. EDN: CBRYEZ.

Статья поступила в редакцию 04.11.2024, одобрена после рецензирования 29.01.2025, принята к публикации 31.01.2025.
The article was submitted 04.11.2024, approved after reviewing 29.01.2025, accepted for publication 31.01.2025.

Для цитирования:
Коробченко Д. А. Расчет коэффициента преобразования децентрализованных энергетических систем на основе тепловых насосов // Международный технический журнал. 2025. № 1 (95). С. 17–27. EDN: QXSLDE.

For citation:
Korobchenko D. A. Calculation of the conversion coefficient of decentralized energy systems based on heat pumps // International Technical Journal. 2025. № 1 (95). рр. 17–27. EDN: QXSLDE.

 


УДК 621.31
DOI 10.34286/2949-4176-2025-95-1-28-36
EDN ISLFLS

Фаиз Метаб Муса Аль-Руфаи, ORCID: https://orcid.org/0000-0001-8068-5350, Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Васитский университет, Ирак–Васит–Эль–Кут
Борис Анатольевич Якимович, доктор технических наук, профессор кафедры энергетических систем и комплексов традиционных и возобновляемых источников, ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7363-1071, Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Севастопольский государственный университет, Россия, Севастополь

Оценка эффективности преобразования энергии морского волнения с использованием пьезоэлектрических элементов

Аннотация. Исследована интеграция пьезоэлектрических элементов с морским буем. Растущий глобальный интерес к возобновляемым источникам энергии привел к значительным исследованиям в области использования энергии морских волн для устойчивого применения. В данном исследовании представлена маломощная пьезоэлектрическая система, разработанная для использования волнового движения морских буев. Предлагаемая система объединяет пьезоэлектрический элемент с буем для оптимизации преобразования энергии. Структура буя была протестирована в контролируемой волновой среде, продемонстрировав, что колебания, вызванные волнами, усиливают пьезоэлектрический выход. Результаты экспериментов показали, что пиковое выходное напряжение составляет 6,3 В при различных волновых условиях, а максимальная мощность достигает 0,22 мВт при высоте волны от 9 до 19 см. Исследование подчеркивает целесообразность использования пьезоэлектрического сбора энергии с помощью волн для автономных морских аппаратов, особенно в гибридных конфигурациях для мониторинга прибрежных и морских районов, обеспечивая надежную генерацию энергии в неблагоприятных погодных условиях. Экспериментальные результаты показывают, что система достигла максимальной мощности 220 мкВт при мощности волны 24,55 Вт на частоте 30 Гц.
Ключевые слова: пьезоэлектрические элементы, преобразование энергии, морские волны, высота волны, длина волны.

Faes Metab Mousa Al-Rufaee, ORCID: https://orcid.org/0000-0001-8068-5350, Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Wasit university, Iraq–Wasit–Kut
Boris A. Yakimovich, Advanced Doctor in Engineering Sciences, Professor of the Department of Energy Systems and Complexes of Traditional and Renewable Sources, ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7363-1071, Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Sevastopol State University, Russia, Sevastopol

Evaluation of the efficiency of sea wave energy conversion using piezoelectric elements

Abstract. This paper study that integrating piezoelectric elements with sea buoy. The increasing global interest in renewable energy has driven significant research into harnessing sea wave energy for sustainable applications. This study presents a low-power Piezoelectric system designed to utilize the heave motion of sea buoys. The proposed system integrates piezoelectric element coupled with buoy to optimize energy conversion. A buoy structure was tested in a controlled wave environment, demonstrating that wave-induced oscillations enhanced piezoelectric output. Experimental results revealed a peak output voltage of 6.3 V for varying wave conditions, with maximum harvested power reaching 0.22 mW for wave heights between 9 and 19 cm. The study highlights the feasibility of using wave-driven piezoelectric harvesting for autonomous sea divieces, particularly in hybrid configurations for coastal and offshore monitoring, ensuring reliable power generation in adverse weather conditions. Experimental results show that the system achieved a maximum power output of 210 μW for a wave power of 24,55 W at 30Hz.
Keywords: piezoelectric elements, energy conversion, sea waves, wave height, wavelength.

Библиографический список

1. Antjnio F. de O. F. Wave energy utilization: a review of the technologies, Renew. Sustain. Energy Rev. 14 (3) (2010). 899–9181.
2. Аль-Руфаи Ф. М. М., Якимович Б. А., Кувшинов В. В. Основные положения методики оценки эффективности пьезопреобразователей // Вестник ИжГТУ имени М. Т. Калашникова. 2023. Т. 26, № 1. С. 28–34. DOI: 10.22213/2413-1172-2023-1-28-34. EDN: GPKGNU.
3. Xie X., Wang Q., Wu N. Potential of a piezoelectric energy harvester from sea waves // J. Sound Vib. 333 (5) (2014). 1421–1429. DOI: 10.1016/j.jsv.2013.11.008.
4. Mutsuda H., Tanaka Y., Patel R., Doi Y., Moriyama Y., Umino Y. A painting type of fexible piezoelectric device for ocean energy harvesting, Appl. Ocean Res. 68 (2017). 182–193. DOI: 10.1016/j.apor.2017.08.008.
5. Viet N., Xie X., Liew K., Banthia N., Wang Q. Energy harvesting from ocean waves by a foating energy harvester, Energy 112 (2016). 1219–1226. DOI: 10.1016/j.energy.2016.07.019.
6. Kiran M. R., Farrok O., Abdullah-Al-Mamun M., Islam M. R. and Xu. W. Progress in Piezoelectric Material Based Oceanic Wave Energy Conversion Technology, in IEEE Access, vol. 8, pp. 146428–146449, 2020.
7. Wang X., et al. Multi-input SECE based on buck structure for piezoelectric energy harvesting // IEEE Transactions on Power Electronics. 2021. vol 36, no 4. pp. 3638–3642. DOI: 10.1109/tpel.2020.3022424. EDN: KCNJNT.
8. Разработка и анализ комбинированной энергетической системы на основе пьезоэлектрических элементов / Ф. М. Аль-Руфаи, Б. А. Якимович, В. В. Кувшинов, В. В. Смирнов // Промышленная энергетика. 2024. № 3. С. 31–40. DOI: 10.34831/EP.2024.18.13.005. EDN: JYHNFV.
9. Аль-Руфаи Ф. М. М. Анализ схем сбора энергии пьезоэлектрических элементов // Международный технический журнал. 2024. № 5(93). С. 45–52. EDN: FYIIZB.
10. Rahman A., Farrok O., Islam M. R., Xu W. (2020). Recent progress in electrical generators for oceanic wave energy conversion // IEEE Access: Practical Innovations, Open Solutions, 2020. Vol 8. pp. 138595–138615. DOI: 10.1109/ACCESS.2020.3012662. EDN: UZMBTZ.

References

1. Antjnio F. de O. F. Wave energy utilization: a review of the technologies, Renew. Sustain. Energy Rev. 14 (3) (2010) 899–9181.
2. Al'-Rufai F. M. M., Yakimovich B. A., Kuvshinov V. V. Osnovnye polozheniya metodiki ocenki effektivnosti p'ezopreobrazovatelej [Basic provisions of the methodology for evaluating the efficiency of piezoelectric transducers] // Vestnik IzhGTU imeni M. T. Kalashnikova. 2023. T. 26, № 1. рр. 28–34. DOI: 10.22213/2413-1172-2023-1-28-34. EDN: GPKGNU.
3. Xie X., Wang Q., Wu N. Potential of a piezoelectric energy harvester from sea waves // J. Sound Vib. 333 (5) (2014). 1421–1429. DOI: 10.1016/j.jsv.2013.11.008.
4. Mutsuda H., Tanaka Y., Patel R., Doi Y., Moriyama Y., Umino Y. A painting type of fexible piezoelectric device for ocean energy harvesting, Appl. Ocean Res. 68 (2017) 182–193. DOI: 10.1016/j.apor.2017.08.008.
5. Viet N., Xie X., Liew K., Banthia N., Wang Q. Energy harvesting from ocean waves by a foating energy harvester, Energy 112 (2016). 1219–1226. DOI: 10.1016/j.energy.2016.07.019.
6. Kiran M. R., Farrok O., Abdullah-Al-Mamun M., Islam M. R. and Xu W. Progress in Piezoelectric Material Based Oceanic Wave Energy Conversion Technology, in IEEE Access, vol. 8, pp. 146428-146449, 2020.
7. Wang X., et al. Multi-input SECE based on buck structure for piezoelectric energy harvesting // IEEE Transactions on Power Electronics. 2021. vol 36, no 4. pp. 3638–3642. DOI: 10.1109/tpel.2020.3022424. EDN: KCNJNT.
8. Razrabotka i analiz kombinirovannoj energeticheskoj sistemy na osnove p'ezoelektricheskih elementov [Development and analysis of the combined energy system based on piezoelectric elements] / F. M. Al'-Rufai, B. A. Yakimovich, V. V. Kuvshinov, V. V. Smirnov // Promyshlennaya energetika. 2024. № 3. рр. 31–40. DOI: 10.34831/EP.2024.18.13.005. EDN: JYHNFV.
9. Al-Rufaee Faes Metab Mousa Analiz skhem sbora energii p'ezoelektricheskih elementov [Analysis of piezoelectric energy harvesting schemes] // Mezhdunarodnyj tekhnicheskij zhurnal. 2024. № 5(93). рр. 45–52. EDN: FYIIZB.
10. Rahman A., Farrok O., Islam M. R., Xu W. (2020). Recent progress in electrical generators for oceanic wave energy conversion // IEEE Access: Practical Innovations, Open Solutions, 2020. Vol 8. pp. 138595–138615. DOI: 10.1109/ACCESS.2020.3012662. EDN: UZMBTZ.

Заявленный вклад авторов: все авторы внесли эквивалентный вклад в подготовку публикации. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Contribution of the authors: the authors contributed equally to this article. The authors declare no conflicts of interests.

Статья поступила в редакцию 10.11.2024, одобрена после рецензирования 24.01.2025, принята к публикации 27.01.2025.
The article was submitted 10.11.2024, approved after reviewing 24.01.2025, accepted for publication 27.01.2025.

Для цитирования:
Аль-Руфаи Фаиз Метаб Муса, Якимович Б. А. Оценка эффективности преобразования энергии морского волнения с использованием пьезоэлектрических элементов // Международный технический журнал. 2025. № 1 (95). С. 28–36. EDN: ISLFLS.

For citation:
Al-Rufaee Faes Metab Mousa, Yakimovich B. A. Evaluation of the efficiency of sea wave energy conversion using piezoelectric elements // International Technical Journal. 2025. № 1 (95). рр. 28–36. EDN: ISLFLS.

 

УДК 631.316.02
DOI 10.34286/2949-4176-2025-95-1-37-47
EDN KRSOST

Отари Назирович Дидманидзе, доктор технических наук, профессор, академик РАН, заведующий кафедрой тракторов и автомобилей, ORSID https://orcid.org/0000-0003-2558-0585, Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Российский государственный аграрный университет – МСХА имени К. А. Тимирязева, Россия, Москва
Александр Вячеславович Бугаев, кандидат технических наук, доцент кафедры тракторы и автомобили, Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Российский государственный аграрный университет – МСХА имени К. А. Тимирязева, Россия, Москва
Хамзат Арсланбекович Абдулмажидов, кандидат технических наук, доцент кафедры организации и технологии гидромелиоративных и строительных работ, ORSID https://orcid.org/0000-0002-7699-4799, Researcher ID Web of Science ResearcherID, AAE-5817-2022, Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Российский государственный аграрный университет – МСХА имени К. А. Тимирязева, Россия, Москва

Применение метода конечных элементов при исследовании прочности лапы культиватора

Аннотация. В статье представлен прочностной расчет лапы культиватора, выполненный методом конечных элементов в системе Inventor Pro. Определены виды и характер нагрузок, приходящихся на режущую кромку и поверхность конструкции лапы, а также места ее крепления, т. е. опорные зависимости. Величина нагрузок выяснена в зависимости от коэффициента удельного сопротивления резанию и от категории почвогрунтов, разрабатываемых лапой в процессе движения без оборота пласта. Определены также условия работы культиватора, которые могут повлиять на качество производства работ и на прочность конструкции лапы. Исследованы виды напряжений, возникающие в конструкции лапы в процессе производства работ, с учетом которых проектируются новые конструкции с достаточным коэффициентом запаса прочности. По результатам исследований рекомендованы конструкции с оптимальной конфигурацией и требуемым запасом прочности для конкретных условий эксплуатации. Определены максимальные напряжения в наиболее нагруженных участках конструкции культиваторной лапы, для которых необходимо проводить уточненный прочностной расчет. При исследованиях прочностной расчет конструкции проведен методом конечных элементов. Прочность конструкции задана с учетом качественного выполнения рабочей операции по обработке почвы, выполняемой исследуемым рабочим органом.
Ключевые слова: напряжения в конструкции, лапа культиватора, обработка почвы, коэффициент запаса прочности, метод конечных элементов, конечно-элементная сетка, виды нагрузок, допускаемые напряжения, анализ напряженного состояния.

Otari N. Didmanidze, Advanced Doctor in Engineering Sciences, Professor,
Academician of the Russian Academy of Sciences, Head of the Department of Tractors and Cars, ORSID https://orcid.org/0000-0003-2558-0585, Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Russian Timiryazev State Agrarian University, Russia, Moscow
Alexander V. Bugaev, Ph. D. of Engineering Sciences, Associate Professor of the Department of Tractors and Cars, Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Russian Timiryazev State Agrarian University, Russia, Moscow
Khamzat A. Abdulmazhidov, Ph. D. of Engineering Sciences, Associate Professor Department of Organization and Technologies of Irrigation and Construction Works, ORSID https://orcid.org/0000-0002-7699-4799, Researcher ID Web of Science ResearcherID, AAE-5817-2022, Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Russian Timiryazev State Agrarian University, Russia, Moscow

Application of the finite element method in the study of the strength of the cultivator share

Abstract. The article presents the strength calculation of the cultivator share, performed by the finite element method in the Inventor Pro system. The magnitude of the loads was found out depending on the coefficient of resistivity to cutting and on the category of soils developed by the foot in the process of movement without rotation of the layer. The working conditions of the cultivator have also been determined, which can affect the quality of work and the strength of the share structure. The types of stresses arising in the structure of the share in the process of work are investigated, taking into account which new structures with a sufficient margin of the strength coefficient are designed. Based on the results of the research, designs with the optimal configuration and the required margin of safety for specific operating conditions are recommended. The maximum stresses in the most loaded sections of the cultivator share structure are determined, for which it is necessary to carry out a refined strength calculation. During the studies, the strength calculation of the structure was carried out by the finite element method. The strength of the structure is set taking into account the high-quality performance of the working operation on tillage performed by the screed under study.
Keywords: stresses in the structure, cultivator foot, tillage, factor of safety, finite element method, finite element mesh, types of loads, permissible stresses, stress analysis.

Библиографический список

1. Тойгамбаев С. К., Абдулмажидов Х. А. Анализ напряженного состояния элементов машин для очистки мелиоративных каналов // Международный технический журнал. 2024. № 2(89). С. 32–38. DOI: 10.34286/2949–4176-2024-89-2-32-38. EDN: IPVJOZ.
2. Пастухов А. Г., Минасян А. Г. Поляризационно-оптические исследования напряженно-деформированного состояния подшипниковых узлов // Инновации в АПК: проблемы и перспективы. 2020. № 1(25). С. 84–92. EDN: EZFCDB.
3. Алексеев А. В. Напряженное и деформированное состояние при получении деталей со сложной формой // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022. № 5. С. 306–310. DOI: 10.24412/2071-6168-2022-5-306-310. EDN: QLFEVB.
4. Неклюдова Г. А., Евтух Е. С. Применение МКЭ для анализа коэффициентов концентрации напряжений в стержнях при расчете на усталостную прочность // Механики XXI веку. 2023. № 22. С. 278–282. EDN: LYOGAE.
5. Дородов П. В., Хакимов И. Т. О несущей способности рамы культиватора БПК-12 // Вестник Ижевской государственной сельскохозяйственной академии. 2023. № 3 (75). С. 47–55. DOI 10.48012/1817–5457-2023-3-47-55. EDN: IOLYRY.
6. Гоц А. Н. Выбор детерминированной модели при расчете деталей методом конечных элементов // Фундаментальные исследования. 2015. № 9–1. С. 14–18. EDN: UIFAHT.
7. Котельников А. А., Абышев К. И., Алпеева Е. В. Применение метода конечных элементов в расчетах сварных конструкций. Курск : ЗАО «Университетская книга», 2014. 126 с. ISBN: 978-5-905556-90-6.
8. Загоруйко, М. Г., Васильчиков В. В., Мамахай А. К. Имитационное моделирование параметров шнека экструдера // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2020. Т. 14, № 4. С. 71–77. DOI 10.22314/2073–7599–2020-14-4-71-77. EDN: OTZCOE.
9. Методика анализа на прочность ходовых систем гусеничных тракторов с использованием многомассовых динамических и конечно-элементных моделей / В. А. Горелов, А. И. Комиссаров, Д. С. Вдовин [и др.] // Тракторы и сельхозмашины. 2018. № 4. С. 63–70. DOI: 10.17816/0321-4443-66409. EDN: UWUHTC.
10. Евсигнеева Н. А., Котельников А. А., Романенко Д. Н. Применение метода конечных элементов при расчете сварной конструкции // Сварочное производство. 2018. № 3. С. 45–48. EDN: YRPDVR.
11. Колмогоров Г. Л., Кузнецова Е. В. Метод расчета предельных технологических остаточных напряжений в трубной заготовке // Деформация и разрушение материалов. 2016. № 7. С. 2–5. EDN: WFLPTH.
12. Сидоров С. А. Методика расчета рабочих органов почвообрабатывающих машин на прочность // Вестник Московского государственного университета леса – Лесной вестник. 2008. № 2. С. 74–77. EDN: ISCIYT.
13. Сидоров С. А., Зволинский В. Н. Повышение прочностных характеристик рабочих органов почвообрабатывающих машин путем защиты определенных зон от интенсивного абразивного изнашивания // Технический сервис машин. 2019. № 1 (134). С. 179–193. EDN: EPBXHL.
14. Drobot V. A., Brusentsov A. S., Chernyaeva S. O. Methodology for determining the internal forces of the tillage disk // The Agrarian Scientific Journal. 2023. No. 4. рр. 100–105. DOI 10.28983/asj. y2023i4pp100-105. EDN: KUAFGW.
15. Проблемные вопросы повышения энергоэффективности МТА с упруго закрепленными рабочими органами / Д. С. Гапич, В. А. Эвиев, Р. А. Косульников, С. А. Чумаков // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование. 2018. № 1 (49). С. 312–318. DOI 10.32786/2071–9485-2018-01-312-318. EDN: YZKHDN.

Reference

1. Tojgambaev S. K., Abdulmazhidov H. A. Analiz napryazhennogo sostoyaniya elementov mashin dlya ochistki meliorativnyh kanalov [Stress state analysis of machine elements for reclamation canal cleaning] // Mezhdunarodnyj tekhnicheskij zhurnal. 2024. № 2(89). рр. 32–38. DOI: 10.34286/2949-4176-2024-89-2-32-38. EDN: IPVJOZ.

2. Pastuhov A. G., Minasyan A. G. Polyarizacionno-opticheskie issledovaniya napryazhenno-deformirovannogo sostoyaniya podshipnikovyh uzlov [Polarization-optical studies of stress-strain state of bearing units] // Innovacii v APK: problemy i perspektivy. 2020. № 1(25). рр. 84–92. EDN: EZFCDB.
3. Alekseev A. V. Napryazhennoe i deformirovannoe sostoyanie pri poluchenii detalej so slozhnoj formoj [Stressed and deformed state at obtaining parts with a complex shape] // Izvestiya Tul'skogo gosudarstvennogo universiteta. Tekhnicheskie nauki. 2022. № 5. рр. 306–310. DOI: 10.24412/2071-6168-2022-5-306-310. EDN: QLFEVB.
4. Neklyudova G. A., Evtuh E. S. Primenenie MKE dlya analiza koefficientov koncentracii napryazhenij v sterzhnyah pri raschete na ustalostnuyu prochnost' [Application of FEM for analysis of stress concentration factors in rods during fatigue strength calculation] // Mekhaniki XXI veku. 2023. № 22. рр. 278–282. EDN: LYOGAE.
5. Dorodov P. V., Hakimov I. T. O nesushchej sposobnosti ramy kul'tivatora BPK-12 [On the load-bearing capacity of the frame of the cultivator BPC-12] // Vestnik Izhevskoj gosudarstvennoj sel'skohozyajstvennoj akademii. 2023. № 3 (75). рр. 47–55. DOI 10.48012/1817–5457-2023-3-47-55. EDN: IOLYRY.
6. Goc A. N. Vybor determinirovannoj modeli pri raschete detalej metodom konechnyh elementov [Deterministic model selection in the calculation of parts by the finite element method] // Fundamental'nye issledovaniya. 2015. № 9–1. рр. 14–18. EDN: UIFAHT.
7. Kotel'nikov A. A., Abyshev K. I., Alpeeva E. V. Primenenie metoda konechnyh elementov v raschetah svarnyh konstrukcij [Application of Finite Element Method in Welded Structures Calculations]. Kursk : ZAO «Universitetskaya kniga», 2014. 126 р. ISBN: 978-5-905556-90-6.
8. Zagorujko, M. G., Vasil'chikov V. V., Mamahaj A. K. Imitacionnoe modelirovanie parametrov shneka ekstrudera [Simulation modeling of extruder screw parameters] // Sel'skohozyajstvennye mashiny i tekhnologii. 2020. T. 14, № 4. рр. 71–77. DOI 10.22314/2073–7599–2020-14-4-71-77. EDN: OTZCOE.
9. Metodika analiza na prochnost' hodovyh sistem gusenichnyh traktorov s ispol'zovaniem mnogomassovyh dinamicheskih i konechno-elementnyh modelej [Methodology of strength analysis of running systems of caterpillar tractors using multi-mass dynamic and finite element models] / V. A. Gorelov, A. I. Komissarov, D. S. Vdovin [i dr.] // Traktory i sel'hozmashiny. 2018. № 4. рр. 63–70. DOI: 10.17816/0321-4443-66409. EDN: UWUHTC.
10. Evsigneeva N. A., Kotel'nikov A. A., Romanenko D. N. Primenenie metoda konechnyh elementov pri raschete svarnoj konstrukcii [Application of the finite element method in the calculation of the welded structure] // Svarochnoe proizvodstvo. 2018. № 3. рр. 45–48. EDN: YRPDVR.
11. Kolmogorov G. L., Kuznecova E. V. Metod rascheta predel'nyh tekhnologicheskih ostatochnyh napryazhenij v trubnoj zagotovke [Calculation method of ultimate technological residual stresses in a tubular billet] // Deformaciya i razrushenie materialov. 2016. № 7. рр. 2–5. EDN: WFLPTH.
12. Sidorov S. A. Metodika rascheta rabochih organov pochvoobrabatyvayushchih mashin na prochnost' [Calculation methodology of soil tillage machine working bodies for strength] // Vestnik Moskovskogo gosudarstvennogo universiteta lesa – Lesnoj vestnik. 2008. № 2. рр. 74–77. EDN: ISCIYT.
13. Sidorov S. A., Zvolinskij V. N. Povyshenie prochnostnyh harakteristik rabochih organov pochvoobrabatyvayushchih mashin putem zashchity opredelennyh zon ot intensivnogo abrazivnogo iznashivaniya [Increasing the strength characteristics of the working bodies of soil tillage machines by protecting certain zones from intensive abrasive wear] // Tekhnicheskij servis mashin. 2019. № 1 (134). рр. 179–193. EDN: EPBXHL.
14. Drobot V. A., Brusentsov A. S., Chernyaeva S. O. Methodology for determining the internal forces of the tillage disk [Methodology for determining the internal forces of the tillage disk] // The Agrarian Scientific Journal. 2023. No. 4. рр. 100–105. DOI 10.28983/asj. y2023i4pp100-105. EDN: KUAFGW.
15. Problemnye voprosy povysheniya energoeffektivnosti MTA s uprugo zakreplennymi rabochimi organami [Problematic issues of increasing energy efficiency of MTA with elastically fixed working bodies] / D. S. Gapich, V. A. Eviev, R. A. Kosul'nikov, S. A. Chumakov // Izvestiya Nizhnevolzhskogo agrouniversitetskogo kompleksa: Nauka i vysshee professional'noe obrazovanie. 2018. № 1 (49). рр. 312–318. DOI 10.32786/2071–9485-2018-01-312-318. EDN: YZKHDN.

Заявленный вклад авторов: все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Contribution of the authors: the authors contributed equally to this article. The authors declare no conflicts of interests.

Статья поступила в редакцию 30.10.2024, одобрена после рецензирования 10.01.2025, принята к публикации 13.01.2025.
The article was submitted 30.10.2025, approved after reviewing 10.01.2025, accepted for publication 13.01.2025.

Для цитирования:
Дидманидзе О. Н., Бугаев А. В., Абдулмажидов Х. А. Применение метода конечных элементов при исследовании прочности лапы культиватора // Международный технический журнал. 2025. № 1 (95). С. 37–47. EDN: KRSOST.

For сitation:
Didmanidze O. N., Bugaev A. V., Abdulmazhidov H. A. Application of the finite element method in the study of the strength of the cultivator share // International Technical Journal. 2025. № 1 (95). рр. 37–47. EDN: KRSOST.

 


УДК 621(075.8)
DOI 10.34286/2949-4176-2025-95-1-48-56
EDN ZDYOHZ

Александр Егорович Павлов, доктор физико-математических наук, профессор, AuthorID: 20318, Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Российский государственный аграрный университет – МСХА имени К. А. Тимирязева, Россия, Москва
Дмитрий Викторович Анашин, соискатель, AuthorID: 1089948, Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Российский государственный аграрный университет – МСХА имени К. А. Тимирязева, Россия, Москва

Метод расчета поршневой машины встречно-поршневого типа с использованием эллиптических функций Якоби

Аннотация. В работе рассматривается кинематика кривошипно-шатунного механизма поршевой машины со встречным движением поршней, в которой поршни движутся в общем цилиндре и имеют общую камеру сгорания. Конструкция встречно-поршневых двигателей известна более 100 лет, однако разработана новая разновидность такого двигателя, в котором цилиндр имеет изогнутую форму и поршни двигаются вдоль него с минимальным трением. Математический аппарат для исследования такого типа двигателя в классическом виде получается достаточно сложным и нуждается в новых подходах. Предложено представить рассмотрение кинематики встречно-поршневого двигателя методом расчета движения точек звеньев механизма с использованием эллиптических функций Якоби. Показано, что задача о движении кривошипно-шатунного механизма, наряду с прикладными задачами колебаний произвольной амплитуды и вращения волчков, естественным образом задается в классе двоякопериодических комплексных функций. В работе описаны движения кривошипно-шатунных механизмов и определены функции для представления движения звеньев кривошипно-шатунного механизма двигателя с использованием эллиптических функций Якоби. В настоящее время эллиптические функции встроены в аналитические компьютерные пакеты программ и удобны в работе, в связи с чем сделан вывод о целесообразности использования эллиптических функций для расчета поршневых машин.
Ключевые слова: дезаксиальные и аксиальные кривошипно-шатунные механизмы, шатунные траектории, центроиды точек шатуна, двигатель встречно-поршневого вида.

Alexander E. Pavlov, Advanced Doctor in Physico-mathematical, Professor, AuthorID: 20318, Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Russian Timiryazev State Agrarian University, Russia, Moscow
Dmitrii V. Anashin, Applicant, AuthorID: 1089948, Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Russian Timiryazev State Agrarian University, Russia, Moscow

A method for calculating a reciprocating piston machine using elliptical Jacobi functions

Abstract. The article examines the kinematics of a crank mechanism with oncoming movement of pistons. The pistons move in a common cylinder and have a common combustion chamber. The design of reciprocating piston engines has been known for more than 100 years, however, a new type of engine has been developed in which the cylinder has a curved shape and the pistons move along it with minimal friction. The mathematical apparatus for studying this type of engine in its classical form turns out to be quite complex and needs new approaches. It is proposed to present a consideration of the kinematics of a reciprocating piston engine by calculating the motion of the points of the links of the mechanism using elliptical Jacobi functions. It is shown that the problem of the motion of a crank mechanism, along with the applied problems of oscillations of arbitrary amplitude and rotation of spinning tops, is naturally set in the class of two-periodic complex functions. The paper describes the movements of crank mechanisms and defines functions for representing the movement of the links of the crank mechanism of the engine using elliptical Jacobi functions. Currently, elliptical functions are integrated into analytical computer software packages and are convenient to use, and therefore it is concluded that elliptical functions should be used to calculate reciprocating machines.
Keywords: deaxial and axial crank mechanisms, connecting rod trajectories, centroids of connecting rod points, engine with piston crown to piston crown in an opposed configuration.

Библиографический список

1. Пат. 2796421 Российская Федерация, МПК F 02 B 75/28, F 02 B 75/32. Двигатель внутреннего сгорания / Д. В. Анашин, С. А. Андреев и др.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО РГАУ – МСХА имени К. А. Тимирязева. № 2022134100 ; заявл. 23.12.2022 ; опубл. 23.05.2023 ; Бюл. № 15.
2. Ахиезер Н. И. Элементы теории эллиптических функций. М. : Наука, 1970. 304 с.
3. Павлов А. Е., Павлова Л. А. Эллиптические функции в задачах теоретической механики. Ижевск : Изд-во ИжГСХА, 2007. 132 с. EDN: QJUWMP.
4. Павлов А. Е. Плоскопараллельное качение эллипсоида по плоскости и цилиндру // Проблемы механики и управления: нелинейные динамические системы. 2004. № 36. С. 94–118. EDN: ONYCLF.
5. Павлов А. Е., Павлова Л. А. Калибровка клубней картофеля // Вестник Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный агроинженерный университет имени В. П. Горячкина». 2017. № 3 (79). С. 15–20. EDN: YTPHBX.
6. Павлов А. Е., Павлова Л. А. Сопряжение двух центроид, одна из которых – эксцентричная окружность // Вестник Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный агроинженерный университет имени В. П. Горячкина». 2017. № 5 (81). С. 13–17. EDN: XCPWSE.
7. Павлов А. Е. Гамильтонова динамика гравитационных систем. М. : УРСС, 2023. 240 с.
8. Павлов А. Е., Павлова Л. А. Кинематика дезаксиального кривошипно-ползунного механизма в эллиптических функциях Якоби // Вестник Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный агроинженерный университет имени В. П. Горячкина». 2017. № 2 (78). С. 30–34. EDN: WFEIPJ.
9. Уиттекер Э., Ватсон Дж. Курс современного анализа. М. : УРСС, 2010. 560 с.
10. Анашин Д. В. Двигатель низкого трения для приусадебного хозяйства / В сб. : Чтения академика В. Н. Болтинского: Сборник статей. М. , 2024. С. 164–172. EDN: SSCXKB.
11. Абрамовиц М., Стиган И. Справочник по специальным функциям. М. : Наука, 1979. 832 с.
12. Pavlov A. E. Friedmann cosmology in elliptic functions // Gravitation and Cosmology. Vol. 27. 2021. No. 4. рp. 403–408. DOI: 10.1134/s0202289321040113. EDN: ZANAKW.
13. Pavlov A. E., Gaidar S. M. Exact solutions of cosmological equations in Legendre elliptic integrals // Gravitation and Cosmology. Vol. 28. 2022. No. 2. рp. 115–121. DOI: 10.1134/s0202289322020116. EDN: ZJSBUY.
14. Якоби К. Лекции по динамике. М. : УРСС, 2004. 270 с.
15. Ахиезер Н. И. Лекции по теории аппроксимации. М. : Наука. 1965. 407 с.
16. Дьяконов В. П. Mathematica 5.1/5.2/6 в математических и научно-технических расчетах. М. : СОЛОН-ПРЕСС, 2014. 744 с.

References

1. Pat. 2796421 Rossijskaya Federaciya, MPK F 02 B 75/28, F 02 B 75/32. Dvigatel' vnutrennego sgoraniya [Internal combustion engine] / D. V. Anashin, S. A. Andreev i dr.; zayavitel' i patentoobladatel' FGBOU VO RGAU – MSKHA imeni K. A. Timiryazeva. № 2022134100 ; zayavl. 23.12.2022 ; opubl. 23.05.2023 ; Byul. № 15.
2. Ahiezer N. I. Elementy teorii ellipticheskih funkcij [Elements of the theory of elliptic functions]. M. : Nauka, 1970. 304 р.
3. Pavlov A. E., Pavlova L. A. Ellipticheskie funkcii v zadachah teoreticheskoj mekhaniki [Elliptic functions in problems of theoretical mechanics]. Izhevsk : Izd-vo IzhGSKHA, 2007. 132 р. EDN: QJUWMP.
4. Pavlov A. E. Ploskoparallel'noe kachenie ellipsoida po ploskosti i cilindru [Ploskoparallel rolling of an ellipsoid on a plane and a cylinder] // Problemy mekhaniki i upravleniya: nelinejnye dinamicheskie sistemy. 2004. № 36. рр. 94–118. EDN: ONYCLF.
5. Pavlov A. E., Pavlova L. A. Kalibrovka klubnej kartofelya [Calibration of potato tubers] // Vestnik Federal'nogo gosudarstvennogo obrazovatel'nogo uchrezhdeniya vysshego professional'nogo obrazovaniya «Moskovskij gosudarstvennyj agroinzhenernyj universitet imeni V. P. Goryachkina». 2017. № 3 (79). рр. 15–20. EDN: YTPHBX.
6. Pavlov A. E., Pavlova L. A. Sopryazhenie dvuh centroid, odna iz kotoryh – ekscentrichnaya okruzhnost' [Conjugation of two centroids, one of which is an eccentric circle] // Vestnik Federal'nogo gosudarstvennogo obrazovatel'nogo uchrezhdeniya vysshego professional'nogo obrazovaniya «Moskovskij gosudarstvennyj agroinzhenernyj universitet imeni V. P. Goryachkina». 2017. № 5 (81). рр. 13–17. EDN: XCPWSE.
7. Pavlov A. E. Gamil'tonova dinamika gravitacionnyh system [Hamiltonian dynamics of gravitational systems]. M. : URSS, 2023. 240 р.
8. Pavlov A. E., Pavlova L. A. Kinematika dezaksial'nogo krivoshipno-polzunnogo mekhanizma v ellipticheskih funkciyah Yakobi [Kinematics of the deaxial crank-slider mechanism in elliptic Jacobi functions] // Vestnik Federal'nogo gosudarstvennogo obrazovatel'nogo uchrezhdeniya vysshego professional'nogo obrazovaniya «Moskovskij gosudarstvennyj agroinzhenernyj universitet imeni V. P. Goryachkina». 2017. № 2 (78). рр. 30–34. EDN: WFEIPJ.
9. Uitteker E., Vatson Dzh. Kurs sovremennogo analiza [Course of modern analysis]. M. : URSS, 2010. 560 р.
10. Anashin D. V. Dvigatel' nizkogo treniya dlya priusadebnogo hozyajstva [Low friction engine for homestead farming] / V sb. : Chteniya akademika V. N. Boltinskogo: Sbornik statej. M. , 2024. рр. 164–172. EDN: SSCXKB.
11. Abramovic M., Stigan I. Spravochnik po special'nym funkciyam [Handbook of special functions]. M. : Nauka, 1979. 832 р.
12. Pavlov A. E. Friedmann cosmology in elliptic functions // Gravitation and Cosmology. Vol. 27. 2021. No. 4. рp. 403–408. DOI: 10.1134/s0202289321040113. EDN: ZANAKW.
13. Pavlov A. E., Gaidar S. M. Exact solutions of cosmological equations in Legendre elliptic integrals // Gravitation and Cosmology. Vol. 28. 2022. No. 2. рp. 115–121. DOI: 10.1134/s0202289322020116. EDN: ZJSBUY.
14. Yakobi K. Lekcii po dinamike [Lectures on dynamics]. M. : URSS, 2004. 270 р.
15. Ahiezer N. I. Lekcii po teorii approksimacii [Lectures on the theory of approximation]. M. : Nauka, 1965. 407 р.
16. D'yakonov V. P. Mathematica 5.1/5.2/6 v matematicheskih i nauchno-tekhnicheskih raschetah [Mathematica 5.1/5.2/6 in mathematical and scientific-technical calculations]. M. : SOLON-PRESS, 2014. 744 р.

Заявленный вклад авторов: все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Contribution of the authors: the authors contributed equally to this article. The authors declare no conflicts of interests.

Статья поступила в редакцию 07.11.2024, одобрена после рецензирования 15.01.2025, принята к публикации 20.01.2025.
The article was submitted 07.11.2024, approved after reviewing 15.01.2025, accepted for publication 20.01.2025.

Для цитирования:
Павлов А. Е., Анашин Д. В. Метод расчета поршневой машины встречно-поршневого типа с использованием эллиптических функций Якоби // Международный технический журнал. 2025. № 1 (95). С. 48–56. EDN ZDYOHZ.

For citation:
Pavlov A. E., Anashin D. V. A method for calculating a reciprocating piston machine using elliptical Jacobi functions // International Technical Journal. 2025. № 1 (95). рр. 48–56. EDN ZDYOHZ.