CC BY
17
таний в установщ з перероблення шламу, що також приведе до пiдвищення 1ПЕБО.
Наведенi результати i розрахунки шдтверджують, що пiдвищення сту-пеня очищення стiчних вод з одночасним переробленням шламiв водоочи-щення, приведе до шдвищення показника еколопчно! безпеки об'екта на 57 балiв.
Лггература
1. Статистичний зб. мДовкiлля Украши". - К., 2006. - С. 48-138.
2. Регюнальна доповщь "Про стан навколишнього природного середовища в 1вано-Франювськш обласп за 2007 р.", 1вано-Франювськ, 2008. - 178.
3. Проектирование тонкослойных отстойников / М.В. Демура. - К. : Вид-во "Буд1ве-льник", 1981-52 с.
4. Гидравлика : учебн. пособ. [для вузов] / Е.З. Рабинович. - М. : Изд-во "Недра", 1980. - 278 с.
5. Механика жидкости / Д. Дейли, Д. Харлеман. - М. : Изд-во "Енергия", 1971. - 324 с.
6. Сапаров А. Ультразвуков! засоби енергоощадливосп та охорони водного басейну / А. Сапаров, О. Гащенко, I. Тихонова, I. Ефремов // 1-ий Мжнародний конгрес. Захист навколишнього середовища. Енергоощаднють. Збалансоване природокористування. - Льв1в 28-29 травня 2009. - Льв1в : Вид-во НУ "Льв1вська полггехшка" 2009. - С. 51-52.
7. Челядин Л.1. Дослщження попередньо! очистки спчних вод НПЗ / Челядин Л.1., Дро-гомирецький Я.М., Челядин В. Л. // Нафтова 1 газова промисловють. - 2003. - № 1. - С. 62-64.
8. Челядин Л.1. Дослщження очистки пластових вод вщ сульфщних сполук / Челядин Л.1. // Розвщка 1 розроблення нафтових 1 газових родовищ, 2001. - Т.3, № 8. - С. 142-145.
9. Тонкошаровий вщстшник для очистки вод Пат.^(Украша) № 5740, В 0Ш25/00 / Челядин Л.1., Л1гоцький М.В., Челядин В.Л., Ружицький Б.Й. (Укра1на). Опубл. 15.03.05. Бюл. № 3, 2005. - 3 с.
10. Челядин Л.1. Чинники 1 ризики забруднення довкшля та 1х вплив на показник еко-лопчно! безпеки об'екта / Челядин Л.1., Григорчак Л.1., Челядин В.Л. // Науковий вюник 1Ф-НТУНГ. - 2009. - № 1. - С. 45-50.
УДК 630.*36(100) Асист. Н.В. Шевченко - НЛТУ Укршни, м. nwis
МЕТОДИКА ВИБОРУ ОПТИМАЛЬНИХ ПАРАМЕТР1В ДВИГУНА ТА МЕХАН1ЧНО1 ТРАНСМ1С11 Л1СОВОЗНОГО
АВТОМОБ1ЛЯ
Наведено методику, яку можна рекомендувати для розв'язування задач багаток-ритерiальноi багатопараметрично'1' оптимiзащi, що виникають на рiзних рiвнях досль дження люовозних автомобiлiв з метою покращення 1'хшх тягово-швидкiсних влас-тивостей та шдвищення паливно'1' економiчностi.
Assist. N.V. Shevchenko - NUFWT of Ukraine, L'viv
Method of choice of optimum parameters of engine and mechanical transmission of wood-transport car
In the article the resulted method, which can be recommended for untiing of tasks of optimization with many parameters and criteria, that arise up on the different levels of research of wood-transport cars with the purpose of improvement of them hauling-speed properties and increase of fuel economy.
Паливна економ1чшсть i швидкюш властивосп люовозного автомобшя залежать вщ правильного вибору параметрiв двигуна i трансмiсii. Якщо за кри-
тери ощнки оптимальностi такого вибору прийняти витрати пального та час розгону до задано! швидкосп, а за параметри - тi величини, як мають вплив на динамiчнi властивостi та паливну економiчнiсть лiсовозного автопотяга, то ма-тимемо задачу багатокритерiально! багатопараметрично! оптимiзащ!•
У роботi наведено методику, яку можна рекомендувати для розв'язу-вання задач багатокритерiально! багатопараметрично! оптимiзащ!, що вини-кають на рiзних iерархiчних рiвнях дослiдження лiсовозних автомобшв з метою покращення показниюв оцiнки !х якостi.
Щоб дослщити вплив параметрiв двигуна та трансмюи автомобiля з колiсною формулою бхб на динамiчнiсть та паливну економiчнiсть лiсового автопотяга, розроблено розрахункову i математичну моделi та вiдповiдну комп'ютерну програму "бЛдРегбхб-Ушах" [1] у середовишд Delphi. Програма дае змогу моделювати поступальний рух автопотяга, що рухаеться зi змiнною швидкiстю з моменту зрушення з мiсця, з урахуванням процесу вмикання зчеплення та перемикання передач шд час розгону до задано! швидкост V = б0 км/год.
За основш параметри автопотяга, як варто оптимiзувати, приймемо теоретичну максимальну швидкiсть руху Vmax, питому потужшсть Nnum, номь нальну частоту обертання вала двигуна nN i вантажнiсть автопотяга mg.
Оскiльки Vmax та номiнальна частота nN пов'язаш з передатним числом трансмiсi!, то вони ютотно впливають на динамiчнi властивостi та паливну економiчнiсть автопотяга як на режимах розгону на передачах, так i тд час усталеного руху.
Зрозумiло, що вантажшсть автопотяга mQ залежить вiд маси причепа mnp i його вантажност mg2. На пiдставi аналiзу низки двохосьових люовозних
- 0 0,98б
розпускiв отримано залежнiсть mnp - 0,3Zmg2 • Тодi за оптимальним рейсовим навантаженням mQ i заданою вантажнiстю автомобiля mQj можна обчислити вщповщну масу розпуска i його вантажнiсть
mQ2= mQ-mQi.
Оптимiзуючи Nnum та mQ, легко обчислити оптимальне Nemax для задано! маси m i вантажностi mQj автомобiля-тягача•
Отже, задачею оптимiзацi! е знаходження оптимальних значень пара-метрiв автопотяга - Vmax, nN, mQ, Nnum, mnp та mQ2. За критери оптимiзацi! до-цiльно прийняти час розгону tpozg автопотяга з мюця до швидкостi V=60 км/год, середню витрату пального за час розгону Осер у л/100 км та питому витрату пального на одиницю виконано! транспортно! роботи gmp у л/т-км.
Далi розглядаемо задачу трикритерiально! чотирипараметрично! опти-мiзацi!• Позначимо через P=(p1,..., p4)=(Vmax, Nnum, nN, mq) множину чотирьох параметрiв, якi оптимiзуемо• Математична модель дае змогу за множиною параметрiв Р обчислювати показники властивостей автопотяга.
Для розв'язування задачi оптимiзацi! виберемо критери оптимiзацi!, а саме, деяк функцiонали Ki=Gcep (Р), К2= gmp (Р) та К3= tpozg (Р). За результатами роботи програми "бЛиРегбхб-Ушах", яка моделюе поступальний рух автопотяга, апроксимовано залежност витрати пального Gcep, питомо! витрати
пального на одиницю виконано! транспортно! роботи gmp та часу розгону tpozg як функцш трьох аргументiв - Vmax, Nnum, nN i знайдено вiдповiднi коефщенти апроксимацп.
Критери оптимiзащl вибираемо так, щоб !х меншим значенням вщпо-вiдали високi технiко-експлуатацiйнi властивостi автопотяга. Тодi розгля-даемо задачу сукупно! мimмiзацil вектора критерпв К(Р):
min К(Р), (1)
де К(Р)= (Кь К2, Кз).
На значення оптимiзованих параметрiв накладаються параметричнi обмеження. Вкажемо параметричнi обмеження для нашо! задачi, тобто беру-чи до уваги реальнi меж^ запишемо вектори
p'i <р{ <p'i, i=1,...,4, (2)
де p (Vmax1, Nnum min, nNmin, mQmin),> p (Vmax2, Nпит max, nNmax, mQmax):, а саме-
p' = (70, 6.5, 2300,11000); p" = (80, 7.5, 2800,15000). Параметричш обмеження видшяють у просторi параметрiв паралеле-шпед у виглядi множини П. На критери К(Р) також накладаються критерiаль-нi обмеження:
К(Р)< Кк', (3)
де Кк' - допустимi значення критерпв, що характеризують рiвень вимог до об'екту оптимiзацil. Для нашо! задачi критерiальнi обмеження, тобто числа, як вiдповiдають граничним значенням прийнятих критерпв, вибирали в про-цес дiал0гу з ЕОМ, якi Д0рiвнюють Gcepmax=69 л/100км, tpozgmax=90 с та gmp =0,03 л/т-км. Параметричнi (2) та критерiальнi (3) обмеження визначають область допустимих значень оптимiзованих параметрiв D, в якiй здшснюеться пошук оптимального варiанту (рис. 1, а,
Рис. 1. Шдмножини множини допустимих точок D (заштрихован областi) з урахуванням параметричних та критерiальних обмежень
Нижче наведено блок-схему алгоритму оптимiзацiйного розрахунку (рис. 2), що мютить дiалог людини з комп'ютером, для вибору оптимальних параметрiв двигуна i трансмюп лiсовозного автомобшя.
В алгоритмi використано метод Соболя-Статшкова [2]. За N пробних точок Р1,., PN,, рiвномiрно розташованих у множинi допустимих значень оп-тимiзованих параметрiв, тобто Pi=(Vmaxi, Nnumi, nNi, Mq), l=1...N, вибираються
точки так звано! ЛП-г-послщовност Q0, Ql,..., як е найбiльш рiвномiрно роз-подiленими серед усiх вiдомих на даний час послщовностей. За декартовими координатами точок Qi = (дц, д,2,..., ginn) обчислюються декартовi координата тонок Р (0 =(р/°,..., р/)
Моделювання поступального руху автопотяга та розрахунок
вибраних критерпв оптим1заци +
Апроксимац1я С сер, дтр^гд
Ввщ коефщюнлв апроксимацГ| та вхщних даних
Анал1з техныних характеристик л¡совозних автопотяпв
Формування параметричних обмежень
Виб1р пробних точок
т
Генератор ЛПт -послщовносл р1вном1рно розподтених точок
Обчислення критерпв
в пробних точках
1
Виб1р «— Дослщження розрахунковоТ
критер!альних обмежень модел! розгону автопотяга
I
Перев1рка ¡снування розв'язку задач1 оптим1зацм (чи множина Р не е порожньою?)
Р=0|
0*0
Вив1Д множини допустимих точок [> \ формування масивю критерпвз врахуванням критер1альних обмежень
Виб1р оптимального вар1анту з парето-оптимальноУ множини вектор1в оптим1зованих параметра
Неформал1зований спос1б вибору; за мМмумом згортки критерпв
1.
Результати оптимяацп
Рис. 2. Схема алгоритму багатопараметрично1 багатокрит^ально'1
оптимiзацii
р® =р/ +(р/' -р]г) д,, (¡=1,...,4),
де р/, р/' - нижня та верхня межi змши кожного iз оптимiзованих параметрiв, 4 - кшьюсть оптимiзованих параметрiв. Координати у обчислювали таким чином:
ду = 12-к+1 \ ?1 ш^шу?-1'1}]
1
-ь
!~к-1-1-,
к=1
■I=к
де c=1+ [ln i / ln 2].
Тут i - порядковий номер точки ЛП- г-послщовност^ r® - так зваш чисельники напрямних чисел, як беруться з таблицi чисельниюв [2]. В остан-шх двох формулах [z] - цша частина, {z}- дробова частина чисел z, якi обчис-люються у вказаних дужках. Зауважимо, що кшьюсть пробних точок наперед обмежена i вибираеться рiвною 2w, де w <20 вщповщае першим w стовпцям ще' таблицi. Ми провели 1024 випробувань, тобто 210. Кiлькiсть оптимiзова-них параметрiв вiдповiдае кiлькостi рядюв, якi беруться з таблицi, у нашому випадку - це чотири рядки.
У кожнш iз вибраних за таким алгоритмом точщ Pt множини П визна-чаються значення вЫх критерив i для кожного з них складаються таблицi дослщжень, в яких значення критерив розташоваш в порядку зростання кожного з них. Цей етап виконуе комп'ютер без втручання людини.
Дал^ на пiдставi результатiв моделювання процеЫв розгону, вибира-ють критерiальнi обмеження для кожного критерш. Наступним кроком е пе-ревiрка непустоти множини D. Варто брати до уваги, що ми знаходимо не одну, а кшька точок так звано'' множини Парето, кожну з яких можна ^ею чи шшою мiрою вважати оптимальним розв'язком задачь Допустимi межi змiни кожного iз оптимiзованиx параметрiв вказувалися так, щоб вiдмiннiсть 1'х вiд параметрiв сершного автомобiля не перевищувала 20 %-30 %.
Пiсля виконання випробувань знайдено 10 точок, яю задовольняють параметричш та критерiальнi обмеження. Однак зведена таблиця найкращих точок, знайдених за трьома критерiями, не дае нам однозначно'' вщповщ на вибiр оптимального варiанту. Робити оптимальний вибiр у такш ситуаци до-помагають досвщ та iншi таблицi, в яких значення критерив посортованi за зростанням i якi будуються для кожного з критерив оптимiзацil та дають можливiсть повнiше оцiнити множину найкращих (оптимальних) допусти-мих точок. Вибiр найкращого варiанту виконували серед уЫх десяти точок за мiнiмумом згортки критерив Gcep, gmp, tpozg, побудовано'' за адитивним принципом (принципом справедливо'' уступки)
min ф = ]Г • Кк(Р) , к=1 max K K(P)
де: - ваговий коефiцiент критерив (прюритет), max кK(P) - нормоват множники для зведення критерив Кк(Р) до безрозмiрного вигляду (максималь-
нi значення кожного з критерив на знайденш множинi паретiвськиx точок).
Оскшьки для автомобiлiв з великою вантажшстю важливiшими е па-ливно-економiчнi показники нiж час розгону, прюритет було надано критерь ям gmp та Gcep. Отже, ваговi коефщенти критерив бралися такими: д1 = 0,4,
Х2 = 0,5 та Л3 = 0,1. Результати задачi мiнiмiзацii згортки критерив Gcep, gmp та
tpozg подано у таблищ. З не'' видно, що точка з номером 8 е найкращою, бо згортка критерив у нш мае найменше значення. Координати ще! точки i е оп-тимальними параметрами: Vmax=70,07 км/год, Nnum=7,383 кВт/т, nN=2352 об/хв., mQ=14746 кг.
Табл. Результати задачi мшшиаци згортки критерив (гсср„ к1Ш>та
1 Ссео Ф
5 0,0292 64,580 88,70 0,977
8 0,0290 64,589 89,16 0,975
6 0,0294 66,028 87,13 0,988
2 0,0295 67,301 86,05 0,996
9 0,0293 67,108 87,24 0,993
3 0,0290 66,096 89,28 0,984
1 0,0293 65,329 89,89 0,985
4 0,0293 66,028 87,38 0,986
7 0,0293 66,322 88,83 0,990
10 0,0292 66,385 87,85 0,987
У процес числових екпериментiв було встановлено, що параметричнi обмеження мають значний вплив на результати оптимiзацп\ Наприклад, роз-ширення Vmax2 з 80 км/год до 90 км/год призводить до зменшення кшькосл оптимальних точок. Однак мшмум згортки критерив вщповщае все ж найвужчому дiапазону з Vmax1=70 км/год до Vmax2=80 км/год. Збшьшивши Vmax2 з 80 км/год до 85 км/год, отримаемо меншi значення критерив Gceр та gmр, але зросте час розгону (майже на 7 %). Тому обгрунтований вибiр крите-рiальних обмежень не можливий без попереднього дослщження системи, у нашому випадку, без аналiзу попередшх розрахункiв основно! програми пос-тупального руху авто потяга.
Отже, цей алгоритм розв'язування конкретно! оптимiзацiйно! багаток-ритерiально! задачi пiдтверджуе те, що не варто прагнути до повно! автома-тизацi! процесу вибору оптимальних параметрiв. Тому найбiльш рацiональнi алгоритми, що мiстять дiалог людини з обчислювальною машиною.
Пiдсумовуючи викладений матерiал, можна рекомендувати наступну методику виконання оптимiзацi! конструктивних параметрiв лiсовозного ав-томобiля:
1) сформулювати задачу оптим1заци у вигляд1 (1)-(3), для чого потр1бно на основ1 складено! математично! модел1 об'екта проектування визначити анаттичт вирази функцюнал1в Кк(Р);
2) задати початков1 значення параметричних \ критер1альних обмежень.
3) розрахувати критери К^(Р). Якщо !хт значення задовольняють обмежен-ням (2) { (3), то запам'ятовуються номери точок { значення в них критерь !в. У протилежному випадку точки вщкидаються.
4) тсля розрахунку критерив у вс1х N точках, видшити парет!вську множи-ну розв'язюв Рр, яка подаеться у вигляд1 таблиць точок, впорядкованих за зростанням кожного з критерив.
5) проанал1зувати отриману множину парет1вських точок { знайти найбшьш вдалий вар1ант розв'язку, в якому спостер1гаються найменш1 значення критерив чи !х компромюне поеднання. Якщо розв'язок прийнятний, то процес оптим1заци завершуеться, в шшому випадку вш повторюеться з пункту 3.
Використання ще! методики дасть змогу реалiзувати багатокритерь альну оптимiзацiю й отримати надiйнi технiчнi розв'язки у форм^ зручнiй для аналiзу. Це допомогло б удосконалити наявнi люовозш автомобiлi шдвище-
но! прохщност з покращеними тягово-швидкiсними властивостями та шдви-щеною паливною економiчнiстю.
Лггература
1. Ылик Б.В., Шевченко Н.В., Анал1з впливу передатних чисел трансмюп на процес розгону 1 паливну економ1чн1сть тривюного автомоб1ля // Динамша, надшнють 1 довгов1чн1сть мехашчних и бюмехашчних систем та елеменпв !х конструкцш : матер. м1жнар. наук. конф., 2-5 вересня 2008 р. - Севастополь, 2008. - С. 117-122.
2. Соболь М.М. Статников Р.Б. Выбор оптимальных параметров в задачах со многими критериями. - М. : Изд-во "Наука", 1981._
УДК 666.973.6 Доц. Г.Я. Шевчук, канд. техн. наук; ст. викл. О.В. Омельчук;
студ. Г. В. Думич - НУ "Львiвська полiтехнiка"
АЛЬТЕРНАТИВН1 ТЕПЛОВОЛЯЦШШ МАТЕР1АЛИ ДЛЯ ЗОВН1ШН1Х ОГОРОДЖУВАЛЬНИХ КОНСТРУКЦ1Й БУД1ВЕЛЬ
Наведено результати отримання вологостшкого автоклавованого шздрюватого бетону з покращеними експлуатацшними характеристиками для ефективного вико-ристання в житловому та промисловому будiвництвi.
Assoc. prof. G. Ya. Shevchuk; senior lecturer O.V. Omelchyk;
stud. G.V. Dumych - NU "Lvivska Politekhnika"
Difference heatinsulation materials for outward fencion construction buildings
The information about receiving moisture-durable nostriling concrete with better exploitation references for effective use of house and industrial building.
Постановка проблеми. Щороку актуальшсть проблеми енергозбере-ження в буд1внищш не зменшуеться. Ïï виршення здебшьшого зосереджено на шдвищенш теплозахисних властивостей огороджувальних конструкцш, незважаючи на те, що тепловтрати через них за базового р1вня теплового опору не перевищують 28-30 %. Не вир1шуючи проблему загалом, норматив-не шдвищення р1вня теплозахисних властивостей зовн1шн1х стш у три i б1ль-ше разiв привело до зведення стш iз внутрiшнiм чи зовнiшнiм розмщенням малотеплопровiдних утеплювачiв iз пiнополiстирольних чи мшераловатних плит. Це означае, що теплозахисш властивостi зовнiшнiх стiн поступово зни-жуються, а тепловтрати через них збшьшуються, що недостатньо враховують тд час проектування [1, 2].
Розподш теплового опору зовнiшнiх стш на обов'язкове i рекомендо-ване вщкривае великi можливостi залучення в будiвництво традицiйних будi-вельних матерiалiв, спрощення i пiдвищення надiйностi огороджувальних конструкцш, зниження ïхньоï вартостi. Порiвняно невисокi тепловтрати через зовнiшнi стши та мiнiмально потрiбний тепловий ошр, з умов безпеки для життя i здоров'я людей, дае змогу зводити стши з легких бетошв на пористих заповнювачах i пористого бетону [3, 4]. Особливо важливо, з огляду на ком-фортш умови проживання, розширювати використання для влаштування зов-нiшнiх огороджувальних конструкцш стш, блоюв з автоклавних шздрюватих бетонiв iз високою точнiстю геометричних розмiрiв.
