МОЛОДЕЖНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ВЕСТНИК

Статья посвящена выбору цикла охлаждения и оптимизации его параметров для системы термостатирования посадочного аппарата на планету Венера. В качестве активной системы термостатирования предполагается использовать холодильную машину, работающую по обратному рекуперативному циклу Брайтона с турбомашинами и инертным газом в качестве рабочего тела. Автор указывает на необходимость оптимизации параметров цикла и выбора хладагента для повышения энергоэффективности системы термостатирования. В статье приведены результаты оптимизации величины недорекуперации в теплообменном аппарате, степени расширения в турбодетандере и частоты вращения ротора детандерно-компрессорного турбоагрегата для двух рабочих тел: аргона и криптона. Основываясь на этих данных, автор делает вывод, что криптон более эффективен в качестве рабочего тела.

В статье рассмотрены различные варианты систем охлаждения  стенда для проведения низкотемпературных испытаний приборов автоматической межпла-нетной станции.  В качестве наиболее подходящей автор предлагает использовать  систему последовательного двухступенчатого охлаждения на жидком азоте и жидком неоне. Ступень азотного охлаждения использует запас рабочего вещества, в то время как  ступень неонового охлаждения хладагент, получаемый с помощью ожижителя. Далее автор рассматривает вопрос выбора цикла этого ожижителя, сравнивая циклы высокого и среднего давления. На основе оптимизационных расчётов, результаты которых приведены в статье,  автор делает выбор в пользу цикла высокого давления.

В данной работе рассмотрены самые распространенные современные медицинские роботические системы: ROBODOC, NeuroMate и da Vinci. Каждая из этих систем имеет свою область применения в сфере хирургической медицины. Основное внимание в обзоре отведено робот-ассистированной системе da Vinci, которая занимает лидирующие позиции по всему миру и не имеет аналогов в лечении онкологических заболеваний. В работе представлены технические характеристики и проанализированы возможности каждого робота, а также преимущества и недостатки робот-ассистированных операций над традиционными операциями. Также рассмотрены технологии и инструменты, используемые роботами и сделаны выводы по совершенствованию каждой из описанных роботических систем. В конце работы проанализированы общие проблемы роботических медицинских систем и варианты расширения их функционала в будущем.

Разрабатываемый экспериментальный стенд предназначен для испытания одноступенчатого компрессора на разных режимах работы. В эксперименте использовался холодильный компрессор ФУ12, рабочим телом являлся воздух. В результате проведения эксперимента были получены зависимости изоэнтропного КПД от степени сжатия при разных частотах вращения ротора и изоэнтропного КПД от частоты вращения ротора при разных степенях сжатия. Для корректности проведения эксперимента был заизолирован блок цилиндров, чтобы создать адиабатные условия.     По полученным зависимостям был определен оптимальный режим работы компрессора на воздухе и сравнен с оптимальным режимом работы этого компрессора на фреоне.

Для современной криомедицины необходимо иметь данные о теплофизических свойствах различных биологических тканей. Они зависят от множества факторов, в том числе от влагосодержания, структуры ткани. На сегодняшний день имеется нехватка такого рода информации. В статье описан метод динамического измерения теплофизических свойств в широком диапазоне температур. Для проведения измерений используется прибор ИТС-λс-10, который позволяет проводить измерения in vitro и использовать поправочные коэффициента для использования полученных данных в расчетах биологической ткани in vivo. Погрешность измерений теплопроводности при проведении тестирования на калиброванном образце в установившемся режиме не превышает 10 %. Результатом данной работы является оценка точности измерений на данном приборе.

В термосифонном испарителе осуществляется циркуляция под действием различия плотности хладагента. Поэтому этот тип испарителей не нуждается в насосе, а значит исключает затраты на него.Авторы статьи описали принцип действия термосифона, рассмотрев его на конкретном примере. Особое внимание они уделили зависимости величины расхода и степени сухости хладагента от тепловой нагрузки на испаритель.В итоге была получена модель термосифонного испарительного узла амиачной холодильной машины мощностью 1 МВт, состоящего из пластинчатого испарителя, ресивера-сепаратора и вентиля для контроля расхода хладагента.

Работа направлена на выявление возможностей электронной микроскопии в изучении структуры льда. Авторами приводятся основные принципы и режимы работы криоэлектронного микроскопа. Подробно изложен процесс предварительной подготовки образцов льда. Отмечаются возможности метода в исследованиях топологии поверхности и количественной оценке химического состава. Авторами получен и детально проанализирован  ряд изображений поверхности льда, изложены четыре подхода к описанию полученных результатов. Сделан вывод об ограниченности возможностей методов электронной микроскопии в изучении поверхности льда. Авторами обоснована необходимость разработки методики удаления плёнки жидкости с поверхности образца. Предложена возможная альтернатива в виде замены инструмента исследования. Результаты исследований могут быть актуальны области ледовых технологий, исследованиях процессов скольжения по льду.

Отдаленность основных потребителей СПГ от месторождений природного газа и заводов по его сжижению служит причиной развития широкого спектра систем транспортировки СПГ. Рассматриваются водные и сухопутные средства транспортировки СПГ. Предлагается применять среднетоннажные универсальные унифицированные контейнеры УУК-3 при транспортировке небольших объемов СПГ для нужд малых (локальных) потребителей. Объясняется необходимость применения систем реконденсации паров СПГ. Приведена принципиальная схема контейнера с реконденсатором. Обзорно рассматриваются применяемые холодильные установки для реконденсации паров СПГ.

Магнитно-резонансная томография (МРТ) с инертными газами в гиперполяризованном состоянии получает всё большее распространение как метод визуализации структуры и функции лёгкого. Применение изотопа ²¹Ne даст дополнительную информацию о структуре и составы поверхности. Целью данной работы является определение оптимального способа метода данного изотопа. Рассмотрены методы равновесной поляризации при пониженной температуре, динамической поляризации ядер (DNP), поляризации, индуцированной пара-водородом (PHIP), оптической накачки с обменом метастабильностью (MEOP) и спин-обменной оптической накачки (SEOP). Представлена схема экспериментальной установки, основанной на SEOP.

Развитие уровня технического развития различных типов аппаратуры научного, медицинского, военного и иных назначений, требующих охлаждения до криогенных температур, привело к необходимости совершенствования криогенной техники и технологий охлаждения данной аппаратуры. Повысились требования к гибкости криогенных систем по отношению к параметрам рабочих режимов – температуре и тепловой нагрузке. Применение в подобных системах традиционных методик оптимизации криогенных циклов приводит к тому, что данные криогенные установки работают на оптимальных режимах работы лишь часть эксплуатационного периода ввиду динамического характера изменения параметров рабочих режимов даже при статическом характере работы криогенной системы. Решением данной проблемы, приводящим к повышению энергетической эффективности криогенных систем, является динамическая оптимизация криогенных циклов для широкого диапазона значений рабочих параметров и применение соответствующей системы управления в данных установках для поддержания рабочих характеристик цикла в области их оптимальных значений. В данной статье описываются методы динамической оптимизации криогенных циклов с использованием средств современной вычислительной техники, а также свободных и коммерческих пакетов для расчета свойств веществ.

В публикации представлена и описана установка для локальной криотерапии, используемая в качестве средства для оказания самостоятельной, местной и скорой медицинской помощи. Из-за небольших размеров устройство может применяться как в домашних условиях, так и в экстремальных, например,  во время военных действий. Медицинскую помощь пострадавший может оказать сам себе.Криолечение имеет целый ряд доказанных преимуществ перед традиционными методами лечения, к которым можно отнести - безболезненность, отсутствие кровотечения и общей отрицательной реакции организма, высокий функциональный эффект.В статье приведены и другие явные преимущества данного вида лечения.

В работе описаны причины вытеснения тех или иных рабочих веществ, Монреальский и Киотский протокол, и показатели ОРП (озоноразрушаюший потенциал) И GWP (показатель глобального потепления). Рассмотрен новый хладагент R407F, и приведены сравнительные характеристики хладагентов R404Aи R407F.Приведена схема двухкаскадной холодильной установки. Проведен сравнительный анализ хладагентов R22, R407F, R407C и R404A, расчет их термодинамических характеристик, а также приведены графики зависимостей этих хладагентов.. Произведено исследование свойств хладагентов, применяемых в холодильных установках данного типа. Описаны преимущества и недостатки применяющихся в настоящее время хладагентов, в том числе их влияние на окружающую среду. 

В работе представлены тенденции развития современных систем жизнеобеспечения в части регенерации продуктов жизнедеятельности экипажа для получения конечного продукта – воды. Произведена оценка степени замкнутости для случая применения в составе регенерационной системы жизнеобеспечения агрегата осушки твердых отходов. Были описаны способы осуществления процесса осушки, их достоинства и недостатки. На основе анализа технологий осушки предложен способ осуществления извлечения влаги, а также представлена принципиальная схема агрегата с описанием его составных частей. Показаны основные проблемы, возникающие в процессе проектирования устройства. Рассмотрены методы сбора влаги после агрегата осушки в условиях невесомости.

В статье рассматриваются основные методы охлаждения летательных аппаратов, в частности системы кондиционирования воздуха с воздушными циклами охлаждения. Приведена классификация воздушных циклов охлаждения, в зависимости от количества каскадов и ступеней охлаждения. Проанализированы области применения схем с воздушными циклами.

В статье рассмотрена общая схема системы кондиционирования воздуха (СКВ) в летательном аппарате, представлены проблемы, возникающие на высоте полета и указаны пути их решения. Приведен подробный алгоритм расчета СКВ с воздушным циклом, особое внимание уделено отдельным элементам системы. Данный расчет может быть применен для проектирования современных СКВ при различных условиях полета летательного аппарата. Авторы полагают, что читатель уже знаком с основами расчета систем жизнеобеспечения.

В работе описывается процесс оптимизации геометрии рабочей лопатки центростремительной турбины с использованием (в соответствии с принципом Сен-Венана о локальности неоднородности распределения напряжений вблизи приложенных нагрузок)результатов конечно-элементного анализа ротора замкнутой газотурбинной установки. Для получения поля напряжений и температур всего ротора была создана твердотельная модель сектора, а при рассмотрении теплонапряженного состояния рабочей лопатки создавалась подмодель, включающая только лопатку, галтель и участок тела диска рабочего колеса центростремительной турбины с приложенными на границе значениями температур и деформаций, аппроксимированных с использованием решений для модели сектора ротора. Варьируемыми параметрами при проведении расчетов были угол раскрытия и толщина лопатки. При этом изменялись только значения указанных параметров, а топология построения твердотельной модели оставалась постоянной.