Запропоновано метод розрахунку характеристик системи споруда - грунтове підгрунтя - водне середовище, побудований на базі принципу максимуму Мізеса у теорії пластичності течії для розрахунку берегоукріпних споруд. Одержано систему рівнянь у приростах в інваріантній формі, здійснено модифікацію функцій навантаження для пластичних деформацій, запропоновано процедуру усунення особливостей сингулярних ліній і точок поверхонь навантаження Кулона - Мора. Створено метод розв'язання хвильових задач, який базується на ідеї деформації простору. З використанням системи хвильових мультиполів уперше визначено характеристики силового впливу прогресивних хвиль кінцевої амплітуди на підводний трубопровід, розташований на дні. Уперше розв'язано гідродинамічну задачу про дифракцію хвиль кінцевої амплітуди на підводному хвилеломі з застосуванням методу межових інтегральних рівнянь, одержано гідродинамічні сили, що діють на хвилелом. Теоретичні результати розв'язання перевірено шляхом їх порівняння з даними спеціальних експериментів на моделях труби та підводного хвилелому у хвильовому лотку ЧМНДІП на дослідному басейні ОНМУ. Розроблено програмний комплекс, який дає змогу виконати розрахунок за двома межовими станами - міцністю та деформацією основних типів берегоукріпних споруд.

  Скачати повний текст

Вперше розроблено нові технології та прилади для підводного нівелювання рейкових шляхів спускового стапеля, які відрізняються високою точністю, компактністю та зручністю у застосуванні під водою, а також екологічно безпечні та невідривні від усіх технологічних будівельних процесів і відповідають нормативним вимогам і допускам в вимірюваннях. Зокрема, на основі ультразвукових коливань створено базову технологію підводного нівелювання судноспускових доріжок слінгів і сліпів, для реалізації якої створено відповідний пристрій - гідростатичний підводний нівелір. Простежено динаміку змін нев'язок і випадкових похибок, визначено їх залежність від ступеня впливу різних параметрів вітрових хвиль і оптимальної розрахункової глибини занурення вимірювального блоку. Розроблено ефективну конструктивно-технологічну схему ремонту у підводній зоні вузлів кріплення рейкових ниток до залізобетонних несучих конструкцій спускового стапеля без додаткового утворення перемичок і водовідливу. Наведено методичні рекомендації щодо застосування технології нівелювання та проведення ремонту підводної частини рейкових доріжок похилого стапеля слінгів і сліпів.

  Скачати повний текст

Дисертаційну роботу присвячено вирішенню важливої науково-прикладної задачі прогнозування використання закритих полігонів твердих побутових відходів в якості основи споруд, що забезпечує раціональне використання природних ресурсів і дотримання норм безпечних впливів та відновлення навколишнього середовища шляхом повторного застосування закритих полігонів твердих побутових відходів в якості основ споруд.Проаналізовано екологічні наслідки поводження з відходами в Україні та світі, сучасний стан та перспективи використання полігонів твердих побутових відходів (ТПВ). Запропоновано використання оцінки рівня ризиків забруднення навколишнього середовища закритими полігонами ТПВ, проведеного на основі використання методу експертних оцінок, яка передбачає опитування експертів –екологів та обчислення основних чинників впливу на довкілля з метою їх врахування при прогнозуванні можливості повторного використання полігонів. Вагомість обраних критеріїв враховується введенням коефіцієнтів значимості, визначених експертним шляхом. Встановлено, що показниками з найбільшим високим ступенем тяжкості ефектів є вплив атмосферного повітря (парниковий ефект, руйнування озонового шару, деформації поверхні, вплив на дихальні шляхи, небезпека вибуху та пожежі).Для прогнозування стійкості полігонів ТПВ з метою їх повторного використання в якості основ споруд проведено чисельні експерименти на базі математичного моделювання процесів осідання тіла полігону ТПВ з врахуванням підстилаючого ґрунту. Для моделювання процесу деформування полігону застосувався метод скінченних елементів. Розроблено просторову математичну модель процесу консолідації полігону ТПВ, в якій вперше запропоновано враховувати підстилаючий ґрунт, так як він є одним з основних чинників при формуванні осідання. Розроблено ефективну методику розрахунку осідання полігону і підстилаючого та покриваючого ґрунтів з використанням сучасних моделей: Кулона–Мора для шарів ґрунту і SSC для відходів. Для моделювання процесу осідання полігону застосувався метод скінченних елементів з трикутною сіткою.В результаті чисельного моделювання встановлено, що при однакових параметрах полігону підстилаючий ґрунтовий шар здійснює значний вплив на величину осадки: чим більш щільний і менш пористий ґрунт, тим менша осадка. Зокрема, якщо ґрунтова основа представлена глиною, то досягається осадка на 23% менше, ніж з піском, і на 14% менше, ніж з суглинком.Отримано, що кут нахилу схилу полігону значно впливає на його стійкість: зі зменшенням кута відбувається значне зменшення осадки. Так, при зменшенні кута з 75° до 30° осадка зменшується на 5-22% в залежності від типу ґрунтів основи, причому найбільший спад спостерігається у найменш щільного ґрунту (піску), а найбільший – у глини. Отримані аналітичні залежності осідання полігону з різними підстилаючими ґрунтами від кута нахилу схилу.Встановлено, що полігон в формі прямокутної трапеції менш стійкий, ніж в формі рівносторонньої трапеції. Так, для глинистої основи, загальна деформація збільшилася на 48%, для піщаної основи – на 23% і для суглинку – на 30% (при куті нахилу схилу полігону 15°). Це викликано появою значних горизонтальних деформацій. Чим більше кут нахилу, тим швидше полігон руйнується, зокрема при куті нахилу 30° – через 20 років, при куті 45° – 13 років.Отримані аналітичні залежності осідання полігону ТПВ з різними підстилаючими ґрунтами від величини статичних і динамічних навантажень у вигляді поліномів другого степеня, які дають можливість здійснювати прогнозування осідання полігонів з метою їх подальшого використання в якості основи споруд різного призначення. Розроблено методику та комплекс програм для розрахунку осідання тіла полігону на основі математичного моделювання закономірностей осідання полігону ТПВ при динамічних та статичних навантаженнях з врахуванням його взаємодії з ґрунтовою основою, шаруватості підстилаючого ґрунту, геометричних розмірів та форми полігону, яка із застосуванням експертної оцінки ризиків повторного використання територій є науково-методичним підґрунтям для забезпечення сталого соціально-екологічного розвитку та потенціалу держави, збереження та відновлення навколишнього середовища.Методології оцінки стійкості природно техногенного середовища під дією навантажень різного типу, розроблені в дисертаційній роботі, впроваджено на ТОВ «П'ятий гідротехнічний підводний загін» (м. Київ) при розрахунках стійкості берегоукріплення водних об'єктів на етапі проектування та початку будівництва берегозахисних та гідротехнічних споруд .Матеріали дисертації впроваджено в учбовому процесі КПІ ім. Ігоря Сікорського в курсах лекцій “Основи екології та наноекологія”, “Екологізація виробництва та «зелені технології», «Стратегія охорони навколишнього середовища».Ключові слова: екологічна небезпека, методологія оцінки, екологічні ризики, полігони твердих побутових відходів, ґрунтова основа, математичне моделювання.^UThe dissertation is devoted to solving an important scientific and applied problem of forecasting the use of closed landfills as a basis for buildings, which ensures the rational use of natural resources and compliance with safety standards and environmental restoration by reusing closed landfills as a basis for buildings.The ecological consequences of waste management in Ukraine and the world, the current state and prospects for the use of landfills for solid waste (MSW) are analyzed. Using the method of expert assessments, it was found that the indicators with the highest severity of effects are the influence of atmospheric air; surface deformation; effects on the respiratory tract; danger of explosion and fire.To predict the stability of landfills for the purpose of their reuse as the basis of structures, numerous experiments were conducted on the basis of mathematical modeling of landfill subsidence processes. The finite element method was used to model the landfill subsidence process. A spatial mathematical model of the solid waste landfill consolidation process has been developed, in which it is first proposed to take into account the underlying soil, as it is one of the main factors in the formation of subsidence. As a result of application of the developed technique and a set of programs the regularities of landfill subsidence are obtained from the physical and mechanical properties of the landfill body and soil, shape and angle of the landfill, the mutual location of the underlying soils. Analytical dependences of landfill subsidence with different underlying soils on the magnitude of static and dynamic loads in the form of polynomials of 2nd degree are obtained, which make it possible to predict landfill subsidence with the aim of their further use as a basis for different purposes.Key words: ecological danger, assessment methodology, ecological risks, landfills of solid household waste, soil basis, mathematical modeling.

Дисертаційна робота присвячена дослідженню особливостей формування інформаційного гідроакустичного каналу пошукової системи “ПІДВОДНИЙ АПАРАТ – НАДВОДНИЙ КОРАБЕЛЬ” (“ПА – НК”) при поширенні інформаційного повідомлення в підводному звуковому хвилеводі, яким представлено мілке море.Практична значимість роботи полягає в подальшому розвитку прикладних аспектів фізики мілких морів, впровадженні результатів досліджень в теорію і практику створення робототехнічних телеметричних систем і систем звукопідводного зв`язку, а також у висвітленні особливостей формування акустичного поля при створенні нових моделей представлень та експлуатації інформаційних каналів під час проведення прикладних пошукових, картографічних, дослідницьких та інших видів підводних робіт.Основний зміст дисертаційної роботи викладено в п'яти розділах та чотирьох додаткахУ вступі обґрунтовано актуальність дисертаційної роботи, сформульовано мету та визначено коло задач дослідження, описано методи дослідження, надана інформація про наукову новизну та практичне значення одержаних результатів. Мета роботи полягає у розвитку існуючих і розробці перспективних модельних постановок та розв`язків задач формування акустичного поля в інформаційних гідроакустичних каналах, які забезпечують зв'язок абонентів системи “НК – ПА”.Перший розділ роботи присвячено огляду наявних останніх публікацій з напрямків розвитку підводної робототехніки, існуючих новітніх підводних апаратів, організації інформаційних каналів для абонентів різного класу та сучасних підходів до формування акустичних полів в хвилеводах при збуренні їх імпульсними сигналами. В розділі також наведено основні тактико-технічні характеристики (ТТХ) ПІДВОДНОГО АПАРАТУ (ПА) та з'ясовані засади організації процесу обміну робочою, контрольною інформацією та інформацією управління, зв'язку та телеметрії. В розділі також надана загальна характеристика інформаційного гідроакустичного каналу.Таким чином, в результаті опрацювання широкого кола інформаційних джерел, визначено, що розгляду і розробці підлягає методологія дослідження особливостей формування інформаційного гідроакустичного каналу автономної системи телеметрії і кодового зв'язку системи “НК – ПА” в мілкому морі. При цьому мають бути враховані особливості формування акустичного поля в умовах мілкого моря при збуренні середовища каналу “НК – ПА” різночастотними сигналами та врахуванням особливостей розподілень скалярних і векторних характеристик акустичного поля.У другому розділі поставлено і визначено основні вихідні співвідношення задачі формування поля акустичного тиску в інформаційному каналі. Обрано складний сигнал – повідомлення та визначено швидкість передачі комунікаційних повідомлень. Описано ефекти деформації хвильового пакету. Розглянуто “проблему групової швидкості” та розраховано частотні залежності швидкості поширення сигналу для ситуації двохчастотного збудження хвилеводу.Третій розділ роботи присвячено питанням створення векторного поля інтенсивності у хвилеводному каналі, надані математичні і фізичні передумови виникнення вихорових та сідлових структур, приведено їх координатні залежності.Четвертий розділ містить результати дослідження імпедансних характеристик хвилеводу. Крім того, з`ясовано ситуацію просторової та частотної залежності питомого імпедансу робочої області для комбінаційних та акустично м`яких границь при двохчастотному збуренні хвилеводу.П`ятий розділ присвячено проведенню експериментальних досліджень, які відбувалися шляхом натурного морського експерименту. При цьому режими маневрування виконувалися абонентами, ТТХ яких відповідали заявленим в розділі І вихідним даним, на підставі яких здійснювався розрахунок енергетичної дальності дії по інформаційному гідроакустичному каналу.Ключові слова: інформаційний гідроакустичний канал, підводний, хвильовий пакет, скалярні, векторні характеристики, акустичне поле,імпеданси, частотні характеристики.^UThe thesis is dedicated to the study of the UNDERWATER VEHICLE – SURFACE SHIP search engine`s information hydroacoustic channel formation specialties provided the information message is propagated through the underwater sound waveguide represented by the shallow sea.The practical significance of the work lies in the further development of applied aspects of shallow sea physics, introduction of research results into the theory and practice of designing robotic telemetry and sound supplysystems, as well as highlighting the acoustic field formation specialtiesin the course of creating newpresentation andoperation models of information channels while conducting applied search, cartographic, exploratoryandother underwater works.The main content of thethesis is set out in five sections and four annexes.The introduction substantiates the relevance of the thesis, formulates the purpose and defines the range of the research tasks, describes the research methods, and provides information about the scientific novelty and practical significance of the results achieved. The purpose of the work is to improve existing and develop perspective acoustic field formation model constructions and problem solution algorithms in information hydroacoustic channels to ensure communication among the UNDERWATER VEHICLE – SURFACE SHIP systemsubscribers.The first section of the work is dedicated to the review of the latest publicationson the development of underwater robotics, existing modern underwater vehicles, organization ofinformation channels for subscribers of different classes, and modern approachesto the formation of acoustic fieldsin the waveguidesbeing disturbedby pulsesignals.The section also describes the main performance characteristics of the UNDERWATER VEHICLE and the ascertained organization principles of information exchange processesas for operating and checking information as well ascontrol, communication and telemetry information. In addition, the section rendersa general characteristics of the information hydroacoustic channel.Thus, as a result of processing a wide range of information sources, it has been determined that the information hydroacoustic channel formationresearch methodology within the framework of autonomous telemetry and code communicationsystem ofthe UNDERWATER VEHICLE – SURFACE SHIPsystemin the shallow seamust be subjected to consideration and development.At the same time, the acoustic field formation specialties in the shallow sea mustbe considered onthe subject of specific distributions ofacoustic field scalar and vector characteristics provided theUNDERWATER VEHICLE – SURFACE SHIP channel environment is disturbed by various frequency signals.The main output ratiosfor the problemof acoustic pressure field formation in the information channel has been determinedin the second section.A compound message signal has been selected and the speed of communication messages has been determined. The wave packet deformation effects have been described. The "group velocity problem" has been considered and the signal propagation rate frequency dependences have been calculated in case ofdual-frequency wave excitation.The third section is dedicated to the issue of intensity vector field formation in the waveguide channelin regard tothe mathematical and physical prerequisites for the emergence of "curl" and "saddle" structures with defining their coordinate dependences.The fourth section contains research results of the waveguide impedance characteristics. In addition, it clarifies the spatial and frequency dependences of the workspace specific impedancefor combinational and acoustically soft boundaries in case ofdual-frequency wave excitation.The fifth section is dedicated to experimental researches that have taken place by means of a full-scale maritime experiment. At the same time, themaneuvering modes have been carried out by the subscribers whose performance characteristics correspond to the data having been set out in section 1 and served as the basis for the information hydroacoustic channel operation energy range calculation.Keywords: information hydroacousticchannel, underwater, wave packet, scalar/ vector characteristics, acoustic field,impedance, frequency characteristics.

Об’єктом дослідження є процес стабілізації швидкості руху автономного ненаселеного підводного апарата в косому потоці води.Предметом дослідження є корекція швидкості руху автономного ненаселеного підводного апарата, коли рушійно-кермовий пристрій працює у косому потоці води. В дисертаційній роботі вирішено актуальне наукове завдання стабілізації швидкості руху автономного ненаселеного підводного апарату при плоскому криволінійному русі. Для вирішення наукового завдання в дисертації використано математичну модель просторового руху автономного підводного апарату, розроблену науковою школою «Підводні технології» Національного університету кораблебудування. З точки зору теорії управління, автономний підводний апарат розглядається як абсолютно тверде тіло, що дозволяє не враховувати силову взаємодію між його масонесучими елементами. Передбачається, що АНПА має обтічну форму. Управління транспортним засобом здійснюється шляхом подачі необхідної напруги на двигун постійного струму з незалежним збудженням. АНПА має режими прямого і заднього ходу. Величина прикладеної напруги регулює швидкість обертання гвинта і напрямок руху підводного апарату.^UThe object of research is the process of stabilizing the mobility of an autonomous uninhabited underwater vehicle in an oblique water flow.Subject of the research is the correction of the speed of an autonomous uninhabited underwater apparatus, if the rush-kerm attachment is used near the oblique water. In the presented dissertation, the relevant scientific task of stabilizing an autonomous underwater vehicle (AUV) velocity in a plane curvilinear motion is solved. To solve the scientific task in the dissertation, the mathematical model for the spatial motion of an autonomous underwater vehicle, developed by the scientific school, «Underwater Technology» of the National University of Shipbuilding, was used. From the control theory view point, an autonomous underwater vehicle is considered as an absolutely rigid body, which makes it possible not to take into account the force interaction between its mass-bearing elements. It is assumed that the AUV has a streamlined shape. The vehicle control is carried out by applying the required voltage to the DC motor with independent excitation. The AUV has both forward and reverse motion modes. The value of the applied voltage regulates the screw propeller rotation speed and the vehicle motion direction.