ИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО. ТЕХНИКА В ЦЕЛОМ

Излагается новый взгляд на проблему устойчивости процесса резания. Показано, что при резании вершина режущего инструмента занимает неустойчивое положение, которое можно назвать метастабильным. Этот факт определяет направления повышения качества поверхности при обработке резанием и методы оценки динамических характеристик технологического оборудования. Показаны примеры экспериментального получения при резании динамических характеристик технологической системы.

В статье предпринята попытка расширить область применения второго принципа Аббе на силоизмерительные приборы. Для этого предложено в самом начале, в месте приложения силы к моментомеру, отделить часть силового потока для создания автономного измерительного узла, что позволяет сделать его весьма технологичным. Предложены некоторые структурные схемы моментомеров, построенных по этому принципу.

Рассмотрены методы деформационно-термической обработки, позволяющие формировать в жаропрочных никелевых сплавах ультрамелкозернистую структуру типа «микродуплекс», оптимальную для сверхпластической деформации. Продемонстрировано, что сверхпластическая раскатка является высокоэффективным методом изготовления дисков газотурбинных двигателей из жаропрочных никелевых сплавов.

Работа посвящена разработке и реализации в виде комплексов программ эффективных методов моделирования течений вязкой жидкости или газа для исследования аэрогидродинамических нагрузок на тела, совершающие произвольные движения, включая изменение формы, и для решения задач движения тел под действием аэродинамических сил.

В связи с 75-летием создания Института машиноведения им. А.А.Благонравова РАН изложены основные этапы истории его развития и фундаментальные научные результаты, полученные его учеными и специалистами. Отмечается, что машиноведение как научная дисциплина, занимающаяся разработкой теории машин и их комплексными исследованиями, было положено в основу решения АН СССР о создании Института машиноведения в 1938 году в составе Отделения технических наук АН СССР. В задачи деятельности ИМАШ входило решение основных проблем, обеспечивающих научное понимание базовых вопросов машиноведения, его модернизации и создания новых конструкций машин и механизмов.

Представлена краткая информация о XXIV Международной инновационно-ориентированной конференции молодых ученых и студентов (МИКМУС) «Актуальные проблемы машиноведения», прошедшей в октябре 2012 г. в Москве, в ИМАШ РАН.

Рассмотрены вопросы стружкодробления при обработке токарными тангенциальными режущими пластинами бывших в эксплуатации колёс грузовых железнодорожных вагонов. Оценена эффективность стружкодробления при использовании режущих пластин разных производителей. Предложена конструкция пластин.

В статье представлены теоретические результаты определения напряженно-деформированного состояния в пазах диска турбины ГТД в результате термопластического деформационного упрочнения.

Проводится параллель между формированием трещин при разрушении материалов и трещинами при отделении стружки. Показано, что износ режущего инструмента меняет напряженное состояние среды в окрестности режущей кромки и коэффициенты концентрации напряжений. Это определяет доли вязкого и хрупкого разрушений и, соответственно, скорость распространения трещин, что и формирует спектральный состав виброакустического сигнала, сопровождающего процесс разрушения.

В статье представлены результаты исследования в поверхностном слое термоупрочненного сплава ЖС6КП микроискажений кристаллической структуры материала. Установлено наличие максимума таких искажений на глубине упрочненного слоя. Скопление под поверхностью дислокаций препятствует выходу искажений на поверхность детали и соответственно способствует увеличению долговечности ее работы.

Представлена краткая информация о Девятом Международном конгрессе «Машины, технологии, материалы», прошедшем в Болгарии в сентябре 2012 года.

Принято считать, что переход в жесткую равноускоренную неинерциальную систему отсчета (НСО) осуществляется при помощи известного преобразования Меллера. Однако в специальной теории относительности (СТО) не может быть такой ситуации, когда ускорение всех частиц среды в сопутствующей системе отсчета постоянно и одинаково и конгруенция мировых линий жесткая в смысле Борна. Анализ преобразования Меллера показал, что в базисе Ферми!Уолкера, к которому и относятся показания акселерометров, ускорения различных частиц не являются одинаковыми Таким образом, преобразование Меллера не описывают перехода к глобально равноускоренной НСО. Каждая из лагранжевых частиц движется с постоянным ускорением, но эти ускорения не равны друг другу. Ранее авторами доказана теорема, что в пространстве Минковского невозможно поступательное глобально равноускоренное и жесткое по Борну движение сплошной среды. Если помимо уравнений движения сплошной среды накладывать дополнительные условия на жесткость или вращения сплошной среды, вытекающие из физических соображений, то эти условия "выводят" движущуюся среду из плоского пространства - времени. На основе точного решения для поля заряда в НСО и сформулированного постулата эквивалентных ситуаций построена нелинейная теория связанных (несвободных) зарядов. Предложенный метод требует выхода за рамки плоского пространства времени, однако кривизна другой природы не связанная непосредственно с теорией тяготения Эйнштейна. Метод устраняет расходимость собственной энергии поля и делает классическую мезодинамику (как и электродинамику) внутренне непротиворечивой при переходе к любым достаточно малым расстояниям. Рассматривается принципиально новое направление исследования силовых полей, не всречавшееся в научной литературе ранее. Получено уравнение скалярного мезонного поля связанных нуклонов, релятивистское уравнение движения пробных нуклонов в поле связанных. Определена геометрия пространства - времени мезонного скалярного поля и найден тензор энергии - импульса этого поля. Вычислена энергия поля точечного протона, которая оказалась не бесконечностью, как в классической и квантовой электродинамике, а в точности совпадает с энергией покоя протона.

Приводится анализ статистических оценок повреждаемости подземных оптических кабелей связи при различных способах прокладки. Показано, что за пределами городской черты повреждаемость оптических кабелей облегченной конструкции, проложенных в защитных полимерных трубах, более чем в два раза ниже по сравнению с бронированными оптическими кабелями в земле.

Рассмотрен универсальный метод определения нелинейных искажений и помех на выходе трактов прохождения электрических сигналов со сложными мгновенными динамическими характеристиками при полигармоническом и/или модулированном входном воздействии. Даны рекомендации по структурно-параметрической оптимизации корректора мгновенной динамической характеристики нелинейного функционального преобразователя.

Предложена многоступенчатая пирамидальная структура системы анализа/синтеза сигналов с формированием группового сигнала на нескольких поднесущих. Предполагается, что на каждой ступени преобразования объединение и разъединение частотных каналов с четными и нечетными номерами выполняется с помощью цифровых гребенчатых фильтров, отличающихся «прореженностью» импульсной характеристики с коэффициентом децимации, кратным степени двойки. Показано, что переход от одноступенчатой к многоступенчатой пирамидальной структуре системы анализа/синтеза сигналов позволяет уменьшить приведенные вычислительные затраты в десятки раз.

Анализируются функциональные требования к сетям 5G и параметры трафика для услуг видео высокой четкости и массивов M2M-устройств, которые к 2020 г. будут наиболее востребованными. Сформулированы критерии некоторых KPI, определяющих качество предоставления услуг в сетях 5G. Взяв за основу одну из парадигм развития будущей инфраструктуры 5G — виртуализацию сетевых функций, авторы предложили концепт функциональных блоков контроля и мониторинга QoS, реализуемых в виде части облачной инфраструктуры базовой сети SDN при помощи виртуальных функциональных модулей CQMF и CQCF.

Статистические исследования подтверждают самоподобную природу мультимедийного трафика. Вследствие этого корректной моделью теории массового обслуживания, описывающей узлы мультисервисной сети, будет модель типа G/G/1 или G/G/n. Одним из способов представления узла мультисервисной сети при его исследовании как системы массового обслуживания является нахождение распределения времени ожидания и среднего времени ожидания пакетов мультимедийного трафика в очереди с помощью решения интегрального уравнения Линдли.

Предложен структурный метод защиты беспроводной сенсорной сети от потоков ложных событий. Доказано, что существует оптимальное значение плотности (числа) узлов в первой и второй областях сенсорного поля, обеспечивающее максимальное время жизни сенсорной сети. Определены соответствующие численные характеристики сенсорных полей разной плотности.

В условиях возрастания террористических угроз, а также участившихся природных и техногенных катастроф задача надежного оповещения населения становится все более актуальной. В реальных экстремальных ситуациях традиционные средства оповещения населения при неблагоприятном стечении обстоятельств не смогут выполнять возлагаемые на них задачи. Для повышения надежности оповещения предлагается использовать сети цифрового вещания DVB-T2 с приемом сигналов на мобильные терминалы.

Рассматривается метод оценки вариации задержки пакетов, которая нормируется для сети следующего поколения как один из показателей качества обслуживания. Предлагается использовать ряд Эджворта для аппроксимации функции распределения времени задержки пакетов, которая позволяет вычислить искомую вариацию задержки. Оценивается ошибка, обусловленная использованием ряда Эджворта.

Предложены технические решения построения адресных систем экстренного оповещения и управления эвакуацией (АСЭО), работающих по сети проводной телефонной связи. Рассмотрены их особенности и достоинства. Решения, заложенные в АСЭО, защищены двумя патентами на полезную модель.

Изложены результаты реализации решений Региональной конференции радиосвязи (РКР-06) по внедрению наземного эфирного цифрового телевизионного вещания (НЦТВ) в европейских администрациях связи и странах участников РСС.Рассмотрены проблемные вопросы, связанные с переходом после 2015 г. от аналогового телевидения к цифровому и отключением мешающих аналоговых передатчиков после 17.06.2015 г., перспективами использования в различных странах (на национальном уровне) первого (790—862) МГц и второго (694—790) МГц цифровых дивидендов, использованием радиочастотного спектра в приграничных районах соседних стран и обеспечением ЭМС ТВ, ВРНС и других РЭС, функционирующих на первичной основе в совмещенных и смежных полосах частот, с РЭС систем мобильной связи стандарта LTE, а также определением на национальном уровне частотных потребностей радиовещательной и подвижной (стандарта LTE) служб в АС РСС для внедрения перспективных технологий.

Рассмотрены основные цели, ожидаемые результаты и проблемы развития широкополосного доступа (ШПД) в России в рамках принятых программ и решений, дана оценка вкладу ШПД в экономику страны. Исходя из международного опыта, предложены рекомендации для успешного внедрения ШПД на территории РФ.

Проанализированы основные положения плана развития широкополосного доступа в США до 2020 г., реализация которого, по мнению руководства страны, будет способствовать повышению экономической конкурентоспособности США, созданию новых рабочих мест, совершенствованию качества жизни американцев и обеспечению инновационной бизнес-среды. Раскрыты способы, задачи и показатели результатов внедрения этого плана, приведены затраты на его реализацию, даны рекомендации по совершенствованию регулирования РЧС в интересах развития широкополосного доступа.

Приведены тенденции развития широкополосной связи и ее роль в решении таких социально-экономических проблем, как удовлетворение потребностей в пище и жилье, снижение уровня смертности, всеобщего цифрового образования, устойчивого состояния окружающей среды и др. Отражены задачи политического руководства стран в области эффективного регулирования и управления, инновационного и инвестиционного обеспечения условий развития широкополосной связи.

Развитие систем связи последних десятилетий привело к появлению архитектуры IMS. Одной из наиболее важных ее задач является поддержка качества услуг, в первую очередь минимизация задержек доступа к услугам. Однако пока данный вопрос изучен недостаточно хорошо. Предлагается математическая модель оценки качества услуг, предоставляемых сетью IMS.

Предложен новый алгоритм выбора головного кластерного узла с использованием нечеткой логики и диаграмм Вороного для всепроникающих сенсорных сетей (CHSFL–VD). Проведено сравнение с известными алгоритмами LEACH и Fuzzy C–Means. Результаты моделирования показывают, что предложенный алгоритм уменьшает потребление энергии и продлевает жизненный цикл сети по сравнению с известными алгоритмами.

Предлагается модель источника трафика для сенсорных сетей слежения за целью. Доказывается, что для узлов таких сетей удобно использовать ON/OFF модель, приводятся параметры распределения длин ON- и OFF-интервалов, полученные в результате имитационного моделирования.

Всепроникающие сенсорные сети (ВСС) являются технологической базой для реализации концепции Интернета Вещей. Множество приложений Интернета Вещей предусматривает создание ВСС с разной плотностью размещения узлов. Последнее приводит к необходимости сравнения протоколов маршрутизации для ВСС и выбора конкретного протокола для построения сенсорной сети в зависимости от этой плотности. В статье проведено сравнение протоколов AODV и RPL и определена область их применения для построения ВСС.

Достижение высокой скорости передачи информации в Центрах обработки данных при использовании металлических кабелей возможно лишь в случае применения экранированных кабелей. Эффективность экранирования во многом зависит от шага скручиваемых пар.

Рассматриваются вопросы радиочастотного контроля, проводимого в целях обеспечения информационной безопасности предприятий. Экспериментальные исследования электромагнитных излучений анализируются применительно к решению задач обнаружения сигналов, несущих конфиденциальную информацию. С помощью статистических методов осуществлена обработка сигналов базовых станций сотовой связи. Показано, что при определенных значениях частотного разрешения приемной аппаратуры квадратурные составляющие комплексного спектра анализируемых сигналов имеют гауссовское распределение.

Предложена методика расчета уровней угроз фрода и DoS в находящейся в эксплуатации системе SIP оператора связи, основанная на методах анализа иерархий (Analytic Hierarchy Process, AHP) и анализа пар (Set Pairs Analysis, SPA). В расчетах по этой методике, как и по предложенным авторами двум другим методикам (см. «ЭС» № 6, 2014, с. 35), учитываются уровни защищенности от угроз безопасности. Эти значения определяются по результатам тестирования с имитацией угроз на действующей сети оператора связи.

В программно-конфигурируемых сетях процессы непосредственной передачи данных отделены от процессов организации сети и управления передачей данных. Предполагается, что переход к сетям SDN позволит существенно сократить число используемых протоколов при повышении управляемости сети.Рассматриваются предлагаемые различными стандартизирующими организациями подходы к реализации концепции сетей SDN и протоколы из числа как уже существующих, так и разрабатываемых специально для построения сетей SDN, в частности архитектуры и протоколы ONF (OpenFlow, OF-CONFIG) и IETF (I2RS, PCEP, ForCES).

Анализируется состояние международной стандартизации программно-конфигурируемых сетей (Software-Defined Network, SDN), архитектура которых, в отличие от традиционной, предполагает отделение плоскости управления от плоскости передачи данных, а также использование специализированного протокола для обмена управляющей информацией между двумя плоскостями, например протокола OpenFlow.

Создание сети единого точного времени (ЕТВ) на инфраструктуре оператора связи связано с выполнением двух процессов: установки текущего времени и его хранения. В статье рассмотрены вопросы построения пакетной сети ЕТВ на основе решений, изложенных в Рекомендациях МСЭ-Т серий G.826x и G.827x. Приводится пример построения централизованной сети распределения сигнала ЕТВ на базе РТРпротокола, а также особенности ее резервирования, предложенные ФГУП ЦНИИС для сети ALL–IP.

Описываются варианты построения системы автоматизированного управления комплексом средств связи (САУК) авиационных объектов. Рассмотрены основные принципы построения структур системы управления. Выбрана схема построения САУК, обеспечивающая выполнение заявок пользователей на настройку и контроль аппаратуры связи.

Описан подход к построению АСУС объединенной автоматизированной цифровой системы связи ВС РФ и систем автоматизированного управления конкретным узлом связи. Указаны соответствующие нормативные документы и предложения по применению стандартов и рекомендаций. Приводится обоснование использования концепции TMN и краткая ее характеристика. Предлагается вариант схемы построения САУК на базе концепции TMN.

Достижение высокой скорости передачи информации в центрах обработки данных возможно при использовании неэкранированных кабелей СКС категории 6А. Применение оптимизированной конструкции кабеля позволяет снизить расход меди и стоимость кабеля.

Знание уровня риска угроз информационной безопасности (ИБ) позволяет при проектировании, испытаниях и эксплуатации сети связи принимать решения по повышению ИБ за счет усиления защиты от угроз, которым соответствует наиболее высокий уровень риска. В работе анализируются математические модели оценки уровней угроз, принятые для нескольких сетей связи. Анализ проводится на основе материалов ETSI, работ отечественных и зарубежных специалистов. Все модели разделены на модели, построенные с использованием предварительного расчета риска угрозы ИБ и без предварительного расчета. Обоснована возможность использования двух из рассмотренных моделей для оценки уровня угроз ИБ фрода в системе сигнализации протокола SIP при передаче речи и данных по сетям IP.

Приведен синтез рекуррентных цифровых m-фильтров скользящего окна произвольного динамического порядка, согласованных с базисом функций Виленкина-Крестенсона. Предлагаемый фильтр является многоканальным, т. е. приспособленным к рекуррентной обработке не только скалярных, но и векторных сигналов. Показано, что данные фильтры допускают эффективную вычислительную реализацию и хорошо аппроксимируют желаемую амплитудно-частотную характеристику (АЧХ).

Рассмотрена работа ключевого формирователя гармонических сигналов, имитирующего работу усилителя, использующего усиление в классе «А». Показано существенное снижение уровней гармоник четных порядков по сравнению с формирователями, работающими в двухтактном режиме усиления.

Определяются основные причины необходимости изменений в традиционных подходах к обеспечению качества услуг в современных сетях связи. Предложены базовые сценарии реализации услуг и ключевые механизмы разработки мер и механизмов обеспечения качества.

C 6 по 17 июля 2013 г. в Казани прошла XXVII Всемирная летняя универсиада, на которой был разыгран 351 комплект медалей по 27 видам спорта среди почти 12 тыс. представителей из 160 стран, что стало рекордом за всю историю проведения студенческих игр. Во время универсиады работали 64 спортивных объекта, из которых 33 использовались непосредственно для проведения соревнований. Правопорядок обеспечивали 24 тыс. сотрудников силовых ведомств. На универсиаду приехали более 120 тыс. гостей. Прямой эфир был организован с помощью трех российских и тринадцати международных телекомпаний. Ежедневно работали 15 передвижных телевизионных станций, более 200 телекамер, более 30 телекомментаторов [1]. Столь масштабные мероприятия неизбежно сопровождаются резким увеличением концентрации радиопередатчиков на ограниченной территории. Дополнительно используются радиоэлектронные средства (РЭС) самых разнообразных типов, применяемые для радио и телевизионных трансляций, оперативной связи организаторов

Предложен способ вычисления границ пропускной способности каналов связи с замираниями на основе оценок ряда параметров случайного процесса, соответствующих мгновенным значениям огибающей наблюдаемого сигнала.

В статье обсуждаются три перспективные задачи улучшения обслуживания трафика в чрезвычайных ситуациях. Во-первых, необходима информационная обратная связь между участниками процесса обслуживания трафика. Вовторых, следует создать базу знаний для обобщения опыта разных операторов связи по организации работы сетей электросвязи в условиях чрезвычайных ситуаций. В-третьих, представляется целесообразным активно использовать когнитивные технологии для эффективного управления ресурсами сети электросвязи.

Концепция Интернета Вещей [1] находит свое применение не только в виде всепроникающих сенсорных сетей [2], сетей автомобильного транспорта [3], но и на уровне наномира. Интернет нановещей [4], еще вчера казавшийся более мечтой, чем реальной перспективой, сегодня вышел из концептуальной стадии развития и стал предметом исследовательской деятельности во многих лабораториях мира. Нановещи объединяются в наносети, среди которых выделяются электромагнитные и молекулярные [2]. В статье приводятся результаты исследований в области бактериальных молекулярных наносетей.

Разработка алгоритмов маршрутизации и выбора головного узла в разнообразных самоорганизующихся сетях — одна из важнейших задач в настоящее время. Актуальнейшим направлением разработки алгоритмов маршрутизации и выбора головного узла для самоорганизующихся сетей является создание биоподобных алгоритмов. В статье анализируются существующие биоподобные алгоритмы, такие как алгоритмы поведения колонии муравьев и колонии пчел. Для самоорганизующихся беспроводных сетей предлагается использовать так называемые «полеты Леви».

Развитие сетей связи сегодня и в ближайшем будущем будет характеризоваться широкомасштабным внедрением самоорганизующихся сетей. Центральную роль в этом играют всепроникающие сенсорные сети, для которых важнейшей задачей является выбор головного узла кластера. Существует достаточно много алгоритмов выбора головного узла для двумерного пространства. В то же время для трехмерного пространства задача построения эффективного алгоритма еще требует своего решения. В статье предложен новый алгоритм выбора головного узла кластера для трехмерного пространства, проведено его моделирование и доказана эффективность по сравнению с существующим базовым алгоритмом LEACH.

Приведены конструкции антенн для носимых GSMустройств, повышающих качество связи в условиях неуверенного приема. Определены их параметры, рассмотрены результаты компьютерного моделирования и оптимизации, представлены результаты эксперимента. Даны рекомендации по применению разработанных антенн.

Представлен обзор развития когерентной техники в радиолокации почти за 70 лет. Основное внимание уделено первым как отечественным, так и зарубежным когерентным системам с аналоговой и цифровой реализацией. Акцент сделан на перспективное развитие программируемых адаптивных когерентных систем на ПЛИС и DSP.