CC BY
129
Аппаратная часть комплекса представляет собой плату сбора данных на базе микроконтроллера ATmega8A. Данный контроллер оснащён рядом периферийных компонентов. В частности, для подключения цифровых датчиков и/или других контроллеров могут быть задействованы цифровые порты по «чистому» или стандартизированному интерфейсу (USART, SPI, TWI), аналоговые входы компаратора или АЦП микроконтроллера. Для выдачи команд при автоматическом управлении экспериментом со стороны устройства могут быть задействованы цифровые выходы микроконтроллера, а также каналы широтноимпульсного модулятора через плату сопряжения с мощной нагрузкой при аналоговом регулировании.
Для построения программного обеспечения микроконтроллера был выбран алгоритм дискретного пропорциональноинтегрального (ПИ) регулятора. Выбор был сделан, основываясь на простоте реализации и настройки при достаточно хорошей стабильности и быстродействии алгоритма. В отличие от классического ПИД-регулятора, где в расчёт величины воздействия на систему учитывается также производная невязки по времени [1], в своей реализации САУ было решено отказаться от дифференциальной составляющей. Это позволило снизить сложность алгоритма управляющей программы микроконтроллера и оптимизировать расчёт управляющего воздействия на систему. Также ввиду сильного воздействия шумов на дифференциальную составляющую регулятора, ПИ-алгоритм позволяет избежать усиления этих шумов в управляющем воздействии, что добавляет устойчивости данной САУ. Механизм ПИ-регулятора внедрён в ATmega8A с использованием языка Си.
Подключение к персональному компьютеру происходит по интерфейсу USB 1.0. В программной реализации USB для микроконтроллера использована свободная версия библиотеки V-USB фирмы Objective Development [2]. Применение свободной библиотеки libusb позволяет разрабатывать кроссплатформенные приложения для персонального компьютера для работы с аппаратной частью.
Клиентская часть для ПК написана на языке Python 2.7 с использованием свободных версий библиотек PyQt (для разработки пользовательского интерфейса) и matplotlib (для изображения графиков измеряемых величин). Программа имеет интуитивно понятный интерфейс и может быть легко расширена с помощью доступных свободных инструментов разработки.
Литература
1. Wescott T. PID without a PhD [Text] / Wescott T. // Embedded Systems Programming. - 2008. - October. - P. 86-108.
2. Objective Development Software. V-USB - A Firmware-Only USB Driver for Atmel AVR Microcontrollers [Electronic resource]. 2013. URL: http://www.obdev.at/products/vusb/index.html.
Константинов А.С.
Аспирант, Ульяновский государственный технический университет (Институт авиационных технологий и управления) КОНКУРЕНТОСПОСОБНОСТЬ ГРУЗОВЫХ РАМПОВЫХ САМОЛЕТОВ ДЛЯ ПЕРЕВОЗОК КРУПНОГАБАРИТНЫХ СВЕРХТЯЖЕЛЫХ И НЕСТАНДАРТНЫХ ГРУЗОВ
Аннотация
Данная статья посвящена обзору конкурентоспособности грузовых рамповых самолетов, находящихся в эксплуатации и востребованных на рынке перевозок уникальных крупногабаритных и сверхтяжелых грузов.
Ключевые слова: Грузовой рамповый самолет, уникальный негабаритный груз (УНГ), крупнотоннажный груз (КТГ).
Konstantinov A.S.
Post-graduate student, Ulyanovsk state technical university (Institute of aviation technologies and management)
COMPETITIVENESS OF CARGO RAMP FREIGHTERS FOR TRANSPORTATIONS OF OUT-SIZED & SUPERHEAVY
UNITS
Abstract
Given article is devoted the review of competitiveness of the cargo ramp freighters being in operation and claimed in the market of transportations of unique out-sized and superheavy units.
Keywords: Ramped airfreight, unique non-standard & large-capacity units.
Анализ и обработка статистических данных по перевозкам уникальных и нестандартных грузов рамповыми самолетами позволяет сделать вывод о стабильном росте перевозок крупногабаритных и тяжелых грузов воздушным транспортом. За рамками этого анализа остались статистические данные по заявкам и перевозкам нестандартных крупногабаритных грузов массой 15-30 тонн, загрузка которых производилась штатными самолетными средствами без использования специального погрузочного оборудования. Доля таких перевозок постепенно растет и в ближайшей перспективе может составить около 50-60 % от общего объема перевозок.
Грузы характерные для воздушного транспорта можно подразделить на три основные категории: генеральные, нестандартные, уникальные:
63
Грузы, транспортируемые авиацией
Генеральные
грузы
Мелкие
грузы
навалом
Паллеты, контейнеры ISO, IATA
Масса единицы до 20 т.
Нестандартные Уникальные
Грузы грузы
Масса Масса моно-
грузов 20-50 т. грузов 50-150 т.
- Аэрокосмическая техника (вертолеты, самолеты)
- Самоходная колесная и гусеничная техника
- Морские контейнеры и др.
- нефте- газоперекачивающие турбины
- трансформаторы
- роторы, дизели, генераторы подводные лодки емкости
- агрегаты шаровых мельниц
- локомотивы, трамваи
- техника с нагрузкой на ось более 12,5 т.
Специальные грузы
■ Драгоценные металлы
■ Груз “200”
■ Органы, останки человека
■ Животные
■ Скоропортящиеся и др.
■ Опасные грузы
■ Нестандартный и прочие виды грузов
Генеральные грузы - грузы, геометрические, весовые и другие характеристики которых не выходят за пределы ограничений эксплуатационно-технической документации, загрузка которых выполняется с помощью наземных средств механизации, вручную или штатных погрузочных средств ВС. К ним относятся грузы на стандартных поддонах, почта, мелкие ящики, тюки и т.д.
Нестандартные грузы - колесная и гусеничная техника, самоходная и несамоходная, самолеты, вертолеты, контейнеры, ящики больших размеров.
Уникальные грузы - грузы, геометрические, весовые и другие характеристики которых выходят за пределы ограничений эксплуатационно-технической документации и (или) не могут быть загружены только с помощью штатного погрузочного оборудования ВС, а требуют других методов погрузки и применения специального оборудования.
Перевозки генеральных грузов, и частично нестандартных (контейнеры, крупные ящики и пр.) выполняются согласно имеющейся, отработанной структуре перевозок с применением стандартизованной аэропортовой техники; таковой структуры перевозок для УНГ не существует. Каждая перевозка УНГ является уникальной и требует определенной технической проработки.
Грузы, требующие особых условий транспортировки, являются Специальными грузами (особо ценные, опасные, скоропортящиеся, радиоактивные, животные и др.). Особое место в составе специальных грузов, занимают опасные грузы.
Опасные грузы, в соответствии с Техническими Инструкциями ИКАО - это изделия или вещества, которые способны вызвать угрозу для здоровья, безопасности, имущества или окружающей среды и которые указаны в Перечне опасных грузов в Технических инструкциях ИКАО или классифицируются в соответствии с этими инструкциями.
Прежде рамповые машины эксплуатировались только в военно-транспортной авиации, и их гражданское использование ограничивалось гуманитарными операциями. Избыток ВС и сложная экономическая ситуация вынуждали искать для рамповых самолетов новые применения. Бурно расцветший в 90-е гг. рынок челночных перевозок на сегодня практически утратил свою актуальность, зато рамповые ВС нашли себя в чартерных перевозках тяжелых и негабаритных грузов.
Грузовые рамповые самолеты широко используются в России и в других странах мира, и до середины 90-х годов выпускались массовыми сериями на заводах СНГ. В настоящее время, к сожалению, серийный выпуск практически всех классов рамповых самолетов прекращен или снизился до уровня недостаточного для выполнения планов по обеспечению потребностей государственных и коммерческих заказчиков на этот класс самолетов.
На рис. 1 и 2 приведены характеристики основных операторов на рынке грузовых авиаперевозок специальных грузов.
А-300-600 ST Ан-124-100 С-17
Ан-12
Рис. 1. Сравнительная диаграмма поперечных сечений ВС
64
50
5
T
(J
О
-
О
=
т
41
О.
41
-а
э
в
40
30
20
10
О А-300-6 0
Ан -124-100 Ан-225
А н-22 /• / /<С-5 О
Ан-70 .х А-400-*"'" Ан-74^» "№-76
А:веС-$3ГС- ^Ан-12 <„,#Ан-26 141
0 50 100 150 200 250
Грузоподъемность, тонн
Рис. 2. Корреляция грузоподъемности и габаритов ГК рамповых ВС
Грузовые рамповые ВС оснащены встроенным транспортным оборудованием и, как правило, системой регулирования высоты порога грузового пола относительно земли, обеспечивающей автономную погрузку и выгрузку любых грузов. Комплекс бортовых погрузочно-разгрузочных средств состоит из: рампы-трапа, являющейся также нижней створкой грузового люка, системой рольгангов, монорельсовых электротельферов, различной грузоподъёмностью.
Наклонная трап-рампа, устанавливаемая на различных уровнях, позволяет осуществлять погрузку техники, как с земли, так и с платформы или кузова автомобиля. Электротельферы способны поднимать с земли и передвигать по фюзеляжу несамоходные грузы. Это качество грузовых ВС, оборудованных внутренними кранами является основным достоинством перед другими типами. У некоторых типов ВС предусмотрена также возможность перевозки грузов на внешней подвеске, наверху фюзеляжа -самолёты Ан-225, Ан-22, ВМТ Мясищева.
Для наглядности динамики развития мирового парка грузовых рамповых и специализированных самолетов можно условно разбить на группы.
Таблица 1. Классификация грузовых рамповых ВС по грузоподъемности
№ п/п Сверх-тяжелые Тяжелые Средние Легкие Г ипер-специализи-рованные
ВС, находящиеся в эксплуатации
1 Ан-225 Ан-22 Ан-12 Ан-24 A-300-600ST
2 Ан-124-100 Ил-76 С.160 Transall Ан-26 B-747 LCF
3 C-5 Galaxy C-141 C-295 CASA Ан-32
4 С-17 C-130J Ан-72
5 Ан-70 XC-2 Kawasaki С-123
6 C-27J Spartan С-140
7 CN.235
Проект / стадия разработки / ввод в эксплуатацию
8 Ан-124-102 MD-17 КС-390 Embraer Ил-112 A-380-800F
9 Ан-124-150 Ил-476 Ил-214 МТС
10 Ан-124-300 Xian Y-20 A-400M
11 Flying Wing Ту-330
12 Ан-148Т
Достаточное распространение получили средние и тяжелые грузовые самолеты, которые могут перевозить 30-60 т., среди них грузовые самолеты типа Boeing 757 и 767, Airbus Industry A300 и А310, рамповые - Ил-76, С-141. Грузовые самолеты типа Boeing 747, Lockheed L-1011, McDonnell Douglas DC-10 и MD-11, С-17, Ан-22, способные перевозить более 60 т. груза. В категорию сверхтяжелых ТС можно отнести такие рамповые «грузовики», как Ан-124-100, Ан-225 и С-5, у которых грузоподъемность превышает 100 т.
Таким образом, можно выделить основные грузовые рамповые ВС, имеющиеся в мире: Ан-124-100, Ан-22, Ил-76ТД, Ан-70, C-130J, C-141, C-5, C-17 (MD-17 - гражданский вариант), а также гиперспециализированные А-300-600ST «Beluga» и В-747 LCF «Dreamlifter».
Рынок грузовых рамповых самолетов формируется двумя основными группами заказчиков - государственными ведомствами, обеспечивающими оборону, безопасность, оказание помощи в чрезвычайных ситуациях и авиакомпаниями, осуществляющими предоставление транспортных услуг на коммерческой основе. Прогнозируемые и уже заявленные отечественными и зарубежными заказчиками потребности в самолетах военно-транспортной авиации на внутреннем и внешнем рынке авиатехники, а также в транспортных самолетах гражданского назначения, созданных на базе военно-транспортной авиатехники, позволяет отнести данную продукцию к перспективной категории, имеющей значительный рыночный потенциал, как в среднесрочной, так и в долгосрочной перспективе. Рамповая авиация - это тот рыночный сегмент, в котором отечественные воздушные суда не только успешно конкурируют, но даже и превосходят западные аналоги. Самые широко представленные типы воздушных судов рамповой грузовой авиации России - Ан-124-100 и Ил-76.
65
Появление на рынке тяжелого транспортного рампового самолета Ан-124-100 дало в руки мощный козырь - возможность перевозки различных тяжелых (вес моногрузов до 130 тонн) и крупногабаритных (размерами 36 х 6,1 х 4,2 м.) грузов. И именно самолет Ан-124-100 создал и продолжает расширять нишу на рынке тяжелых и крупногабаритных грузов, и в настоящее время является практически единственным оператором на этом рынке.
Сегодня многие высокотехнологичные продукты проектируются с учетом возможности доставки самолетом Ан-124-100. За последние пять лет рынок перевозок на Ан-124-100 рос в среднем на 12% в год. На протяжении двадцати двух лет деятельности авиакомпания «Волга-Днепр» демонстрирует устойчивую динамику роста объемов перевозок. Это подтверждает прогноз об опережающем темпе роста сегмента рынка крупногабаритных и сверхтяжелых грузов по отношению к динамике мирового рынка грузовых авиаперевозок.
При перевозках целого ряда УНГ часто приходится прибегать к членению многих изделий. Это приводит к значительным затратам труда, материалов и денежных средств. Экономически более целесообразно перевозить изделия с меньшей степенью членения. Большинство крупных проектов осуществляется на основе поставок по принципу just-in-time (“как раз во время”). Задержки с доставкой груза могут повлечь значительные финансовые убытки или штрафные санкции для поставщиков. Традиционные виды транспорта иногда не позволяют выдержать такие жесткие графики поставок при перевозке тяжелых грузов. Традиционные виды транспорта иногда не позволяют выдержать такие жесткие графики поставок при перевозке тяжелых грузов.
Появление самолетов, имеющих большие геометрические размеры грузовой кабины и грузоподъёмностью больше 100 тонн, с мощной самолётной погрузочной системой и огромными грузовыми люками повлекло за собой структурные изменения сложившегося рынка перевозок крупногабаритных и тяжелых грузов. По техническим причинам самолетом Ан-124-100 могут быть перевезены около 65% всех видов уникальных негабаритных грузов. Технические возможности самолета Ан-124-100 и его появление на перевозках УНГ создали условия для качественного перераспределения объемов перевозок тяжелых крупногабаритных грузов и позволяют перевозить грузы весом до 125-135 тонн, а в исключительных случаях до 150 тонн. УНГ длиной до 25-30 метров могут быть перевезены воздушным транспортом. Подавляющая часть тяжеловесных моногрузов имеют ширину и высоту до 4 метров, и они могут быть перевезены только на Ан-124-100 и Ан-225.
Для сохранения «проснувшегося» рынка уникальных нестандартных грузов (УНГ) в будущем авиакомпании, в том числе и российские должны иметь парк различных по техническим характеристикам ВС, способных перекрывать большую часть уникальных и нестандартных грузов, как по весовым, так и по геометрическим характеристикам. Прогнозируемый ежегодный рост объемов перевозок тяжелых и крупногабаритных грузов потребует роста количества и увеличение типов самолетов работающих на этом рынке. Необходима организация постоянной работы с производителями крупногабаритного оборудования, форвардерами, специализированными фирмами, для подготовки части тяжелых и крупногабаритных грузов к перевозке воздушным транспортом, участие в крупных проектах по сооружению объектов промышленности. Целесообразно заключение соглашений с брокерскими компаниями, а также с ведущими фирмами, работающими в области экспедиторских услуг и логистики, т.е. проведение политики серьезного агрессивного маркетинга на мировом рынке авиационных перевозок тяжелых и крупногабаритных грузов.
В настоящий момент положение дел в этой сфере деятельности на российском рынке характеризуется следующими обстоятельствами:
- появилось множество (не всегда квалифицированных) организаций и частных лиц, предлагающих и выполняющих услуги по перевозке УНГ;
- законодательная, нормативно-техническая и нормативно-экономическая база этого вида перевозок остается чрезвычайно слабой, противоречивой и устаревшей;
- отсутствует координация деятельности российских перевозчиков УНГ, низка их информированность, возможность получения юридической, финансовой, технической, консультативной и другой помощи.
- практически прекращены научные исследования и подготовка специалистов в области тяжелого транспорта, в частности авиатранспорта.
В результате действия отмеченных обстоятельств в последние годы при перевозках КТГ (УНГ), даже на фоне незначительного сокращения их объемов возрастают опасные тенденции, например, такие как:
- срывы запланированных сроков доставки грузов потребителям, что ведет к нарушениям сроков сдачи строящихся объектов в эксплуатацию;
- низкое качество принимаемых организационных и технических решений, увеличивающее затраты на подготовку и осуществление перевозок и серьезно снижающее уровень безопасности работ.
Для преодоления существующих трудностей необходимо усилить внимание Минтранса России к перевозкам КТГ (УНГ). Назрела необходимость решения в ближайшие годы наиболее важных для специализированных перевозок проблем, предусматривающих:
- регламентирование деятельности Минтранса России как компетентного органа в области перевозок КТГ и УНГ;
- создание в Минтрансе Центра по координации перевозок УНГ;
- формирование единого Центра научных исследований, производства и поддержания летной годности грузовых ВС;
- подготовку научно-технической программы развития перевозок уникальных негабаритных и крупнотоннажных грузов;
- интенсификация научных поисков и разработок по проектированию принципиально новых специализированных ТС (грузовых аэростатических и воздушно-космических аппаратов: дирижаблей, термопланов, воздушно-космических челноков и пр.)
Литература
1. Арсланова Т.В. Прогноз развития рынка авиационных грузоперевозок // МАТФ-2011 - Ульяновск, 2011.
2. Деловой авиационный портал «АТО.га». - URL: http://www.ato.ru
3. Ельцов Г. Антонов-124. История воздушного превосходства. - Ульяновск: «Корпорация технологий продвижения», 2002. -224 с.
4. Исайкин А.И., Толмачев В.И. Ан-124 в мировой транспортной логистике Начало. Работа. Проблемы. Перспективы // МАТФ-2011 - Ульяновск, 2011.
5. Костромина Е.В. Авиатранспортный маркетинг. - М.: ИНФРА-М, 2012.
6. Котляренко А.Ф., Куренков П.В. К логистическим технологиям смешанных перевозок // Логистика.- 2002.- № 3.- С.8-10.
7. Материалы корпоративного сайта ГрК «Волга-Днепр» - URL: http://www.volga-dnepr.com, 2013.
66
8. Матовников А.Н., Дубровский П.В. Проблемы и перспективы перевозок уникальных негабаритных грузов на воздушном транспорте. Общероссийский научно-техн. журнал «Полет». - М.: Машиностроение, №2, 2003 г. - С.35-39.
Кочура А.Н1, Куликова В.С.2
'Магистрант, Омский государственный технический университет; 2Студент, Омский государственный технический
университет
РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ ПРОЕКТА «ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОБРАБОТКИ ФОРМУЮЩЕГО БАРАБАНА ИЗ ЖАРОПРОЧНОЙ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ»
Аннотация
В статье рассмотрено - оптимизации стратегии обработки гнезд формующего барабана, повышение стойкости твердосплавной фрезы путем перераспределение припусков.
Ключевые слова: оптимизация, стратегия обработки, припуск, режущий инструмент.
Kochyra A.N.', Rylikova V.S.2
'Magistrant, Omsk State Technical University; 2Student, Omsk State Technical University
DEVELOPMENT AND IMPLEMENTATION OF THE PROJECT "IMPROVING THE EFFICIENCY OF PROCESSING SPINNING REEL OF HEAT-RESISTANT STAINLESS STEEL"
Abstract
In the article - to optimize treatment strategies spinning reel slots, increasing resistance carbide cutters through the redistribution of allowances.
Keywords: optimization, strategy processing allowance, cutting tool.
Повышение эффективности обработки формующего барабана из жаропрочной нержавеющей стали
В современном машиностроении широкое применение получили детали, имеющие сложную пространственную форму. ярким представителем этого класса является формующий барабан для изготовления пельменей или вареников. Характерной особенностью деталей с пространственно-сложными поверхностями (ПСП) являются высокие технические требования точности исполнения профиля.
Постоянное возрастание требований к повышению производительности обработки ПСП вызывает необходимость интенсификации и автоматизации процессов их изготовления.
Типовой технологический процесс изготовления деталей, содержащих пространственно-сложные поверхности, содержит черновое, чистовое фрезерование и отделочно-доводочные операции, такие как шабрение, полирование. При этом трудоемкость последних может превышать суммарную трудоемкость чернового и чистового фрезерования. Для сокращения времени механической обработки деталей содержащих ПСП необходимо уменьшать объем доводочных операций, что возможно за счет максимального приближения выходных показателей чистового фрезерования к требуемым параметрам готовой детали.
Основным средством автоматизации механической обработки деталей, содержащих ПСП, являются фрезерные станки с ЧПУ. Эффективность использования станков с ЧПУ находится в прямой зависимости от качества и надежности управляющих программ. В последних задается информация о траектории движения инструмента, режимах резания и т.д., необходимая для автоматического выполнения операций без вмешательства оператора. Однако, наблюдается разрыв между постоянно расширяющимися технологическими возможностями станков с ЧПУ и трудностями в обеспечении требуемой обработки поверхности на стадии проектирования управляющих программ из-за недостаточной изученности процесса объемного фрезерования. От того насколько полно спроектированная программа учитывает конкретные условия обработки, будет зависеть трудоемкость ее отладки, которая может быть снижена за счет ликвидации многократного перепрограммирования, а также повышением технологической надежности выполняемой операции.
Трудности, связанные с проектированием оптимальной технологии, начинаются при обработке данных.
Обмен данными между CAD- и САМ-системами, имеющими собственные CAD-модули, происходит не без препятствий. Опыт показывает, что при введении данных часть из них теряется, в результате чего появляются незамкнутые контуры деталей. Это требует дополнительных работ для восстановления поверхностей, что, естественно, повышает затраты на подготовку ЧПУ-программы, а кроме того, требует от программиста навыков в области конструирования. Допущенные ошибки в геометрии копируются «один к одному» на обрабатываемую поверхность.
Программист при составлении ЧПУ- программ имеет нехватку информации об оптимальном планировании процесса фрезерования. Это связано, с одной стороны, с тем, что существующие в настоящее время CAD/CAM- системы имеют многочисленные функции для обработки сложных поверхностей, базирующихся на геометрии и несущие технологическую
67
