tech-2023_03(111)

№ 6 (111) июнь, 2023 г. Три принципиальные технологии многосту- пронизывающих нефтяной пласт, а значит, и зона пенчатого горизонтального воздействия на пласт: дренирования. Все это обеспечивает повышение значений пускового дебета скважины и в даль- • Двухпакерный односкользящий многоступен- нейшем более высокую накопленную добычу по чатый ГРП для горизонтальных скважин. Колонна сравнению с аналогичными скважинами, где проведен труб характеризуется отличной пропускная способ- обычный ГРП. Кроме того, внедряемая технология ность, высокая точность ГРП, высокая эффективность позволяяет проводить исследования внутри скважины работы, безопасность и надежность. Температура и и, что крайне важно, повторный ГРП. допустимые значения температуры и давления со- ставляют 120℃ и 80Мпа соответственно. За один Также возможно проведение МГРП с примене- проход ГРП может быть проведено 15 стадий, объем нием ГПП без использования пакеров-отсекателей. гравия составляет более более 210 м3 а расстояние Такая технология существует у компании Halliburton между пакерами достигает 120 м. При многозаходном и носит название CobraMax[1]. Отличительная осо- ГРП можно провести больше стадий. бенность данной технологии в том, что изоляция предыдущего интервала воздействия. Первая стадия • ГРП с раздвижной втулкой пакера. Допустимые включает в себя проведение гидропескоструйной температура и давление в колонне труб составляют перфорации и инициацию трещины ГРП. После 120℃ и 70МПа, соответственно. Каждая стадия точно завершения перфорации в скважину подается жид- разрывается, и операция выполняется гидравлической кость гидроразрыва с проппантом и производится системой без ограничения расстояния между паке- операция ГРП. После завершения воздействия ком- рами. поновка перемещается к следующему интервалу для выхода из слоя проппанта, оставшегося в колонне. • Гидравлический пескоструйный многоста- Затем производится срезка головы проппантной пачки дийный гидроразрыв пласта. На основе теоретиче- обратной циркуляцией. После чего компоновка про- ских и экспериментальных исследований разработана двигается к следующему интервалу воздействия [4]. технология гидравлического пескоструйного разрыва пласта, сочетающая гидравлическую пескоструй- При запланированном МГРП скважина может ную обработку и конский пакер. Этот метод может быть спроектирована как с открытым стволом со реализовать многостадийный стимуляцию под кон- спущенной в него специальной компоновкой, так и тролем скважины. За один спуск колонны можно с цементируемым хвостовиком. В зависимости от провести 8 стадий ГРП. принятого решения выбираются различные техно- логии для герметизации затрубного пространства. Сегодня многостадийный гидроразрыв пласта В случае цементируемого хвостовика пространство стал повседневной технологией повышения нефте- герметизирует собственно цемент, а при наличии отдачи. Ее применяют и на традиционных запасах, открытого ствола в компоновку хвостовика включа- и на трудноизвлекаемых. Тем не менее этот метод ются заколонные пакеры. Успех МГРП во многом постоянно совершенствуется и развивается в соот- определяется применяемым оборудованием, поэтому ветствии с новыми вызовами. В частности, при раз- к его разработке подходят наиболее требовательно [3]. работке сложных низкопроницаемых коллекторов с плохими фильтрационно-емкостными свойствами Заключение стала очевидна малоэффективность стандартного шарового МГРП, имеющего определенные ограни- Необходимость повышения эффективности раз- чения, одним из которых является ограниченное работки месторождений приводит к разработке и количество стадий ГРП. Увеличение количества внедрению новых более результативных и эконо- стадий ГРП может быть крайне важно при разра- мически целесообразных способов интенсификации ботке низкопроницаемых коллекторов, так как, со- притока и увеличения нефтеотдачи. ответственно, увеличивается количество трещин, Список литературы: 1. Мартынова В.Г., Лазуткиной Н.Е., Хохловой М.С. // Геофизические исследования скважин. Справочник мастера по промысловой геофизике – 2009. – С. 960. 2. Hu Xiaosan, Wu Jinjun, Duan Penghui. // Application of fracturing technique combining hydraulic jet with small diameter packer on horizontal wells in Changqing low-permeability Oilfield[J]. Oil Drilling & Production Technology –2012 – P. 73. 3. Zhai Zhongjun. // Refracturing with fracture propagation control pilot test in Wei360 Fault- Block[J]. Inner Mongolia Petrochemical Industry – 2010. – P.93. 4. Белкина В.А., Дорошенко А.А. // Оценка и прогноз эффективности методов увеличения нефтеотдачи. – Тюмень: Нефтегазовый университет – 2004. – С. 127. 52

№ 6 (111) июнь, 2023 г. РЕНТГЕНОФАЗНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МИНЕРАЛОГИЧЕСКОГО СОСТАВА ПОЛЕВОГО ШПАТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЦЕОЛИТА НА ЕГО ОСНОВЕ Рахимов Рустам Собирович докторант Ташкентского государственного технического университета имени Ислама Каримова, Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: [email protected] Бадритдинова Фарида Махаматдиновна доцент кафедры «Переработки нефти и газа» Ташкентского государственного технического университета имени Ислама Каримова, Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: [email protected] Кодиров Орифжон Шаропович доцент кафедры «Нефти и газа» Национального Университета Узбекистана имени Мирзо Улугбека, Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: [email protected] X-RAY PHASE INVESTIGATION OF THE MINEROLOGICAL COMPOSITION OF FELDSPAR FOR OBTAINING ZEOLITE BASED ON ITS Rustam Rakhimov Doctoral student of the Tashkent State Technical University named after Islam Karimov, Republic of Uzbekistan, Tashkent Farida Badritdinova Associate Professor of the Department of Oil and Gas Processing Tashkent State Technical University named after Islam Karimov, Republic of Uzbekistan, Tashkent Orifjon Kodirov Associate Professor of the Department of Oil and Gas of the National University of Uzbekistan named after Mirzo Ulugbek, Republic of Uzbekistan, Tashkent АННОТАЦИЯ Описана морфология, химический состав исследуемого полевого шпата, определены рентгеноструктурные характеристики. Установлено, что все рассматриваемые породы комплекса Лангар (Навои) имеют двуполе- вошпатовый состав с преобладанием калиевой фазы. Среди полевого шпата доминирует максимальный микро- клин, альбит и анортит. ABSTRACT The morphology and chemical composition of the studied feldspar are described, and the X-ray diffraction characteristics are determined. It has been established that all considered rocks of the Langar complex (Navoi) have a two-feldspar composition with a predominance of the potassium phase. The maximum microcline, albite and anorthite dominate among the feldspar. Ключевые слова: цеолит, доломит, кварц, альбит, микроклин, полевой шпат. Keywords: zeolite, dolomite, quartz, albite, microcline, feldspar. ________________________________________________________________________________________________ __________________________ Библиографическое описание: Рахимов Р.С., Бадритдинова Ф.М., Кодиров О.Ш. РЕНТГЕНОФАЗНОЕ ИССЛЕ- ДОВАНИЕ МИНЕРАЛОГИЧЕСКОГО СОСТАВА ПОЛЕВОГО ШПАТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЦЕОЛИТА НА ЕГО ОСНОВЕ // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2023. 6(111). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/15658

№ 6 (111) июнь, 2023 г. Введение. Химический состав и структура ми- привлекательности сокращения запасов этого нералов являются важнейшими особенностями для остатка в мире. получения цеолитов на их основе [1]. Полевой шпат, в связи с его кристаллизацией в широком интервале Целью данной работы является ИК-спектроско- температур и давлений, изоморфных замещений и пические исследования полевого шпата месторож- распада твердых растворов, является важным объек- дений Лангара (Узбекистан) для дальнейшего том минералогических исследований [2]. В мире су- получения цеолита на их основе. ществуют многочисленные минеральные ресурсы полевого шпата с составом щелочно-гранитного Методы исследования. Исследование полевого комплекса [3] представляющего собой алюмосили- шпата проводилось в несколько этапов: полевой от- каты натрия, калия и кальция [4]. Полевые шпаты бор, отбор мономинеральных фракций, рентгено- представляют собой соединения оксидов алюминия метрическая съемка, обработка рентгенограмм [13]. и кремнезема с одним или несколькими основаниями Съемка производилась на дифрактометре ДРОН-3М калия, соды и извести; редко присутствует барий [5]. с помощью CuK1-излучения методом Дебая – Шер- Они делятся на две основные группы: калийно- рера с фокусировкой по Брэггу – Брентано [14]. Каж- содовые полевые шпаты и известково-содовые поле- дая кристаллическая фаза дает индивидуальную вые шпаты, которые могут присутствовать в одном дифракционную картину, определяемую положе- и том же месторождении или даже сросшиеся в одном нием линий и их интенсивностью. Рентгенограмма кристалле [6]. смеси нескольких фаз является результатом наложе- ния рентгенограмм каждой из них. Поэтому опреде- Синтез цеолитов на основе каолинитовой по- ление одной фазы или смеси нескольких фаз может роды осуществлен прокаливанием каолина при тем- быть произведено путем сравнения рентгенограмм пературе 650 °С, с добавлением рассчитанным известных и исследуемого веществ. количеством NaOH [7]. Коренная порода содержа- щая скаполит и калиевый полевой шпат использо- Результаты и их обсуждение. Исследование вана для получения цеолита [8]. На основе оксида структурных и химических особенностей полевых алюминия и кремнезема (каолин, боксит, кремнезем шпатов отличается от вмещающих гранитов как по и полевой шпат) получены цеолиты, в зависимости от составу, так и по рудоносности [15]. Определение рецептур партий [9]. Отходы каолина с химическим фазового состава смесей минералов осложняется составом каолинита (Al2Si2O5(OH)4) [10], угольная тем, что одна и та же линия на рентгенограмме мо- зола [11], источник глинозема и кремнезема [12] ис- жет принадлежать одновременно нескольким фазам. пользовалась для получения молекулярных цеоли- Для этого на рентгенограмме выделяют самую ин- товых сит из-за существующей экологической тенсивную линию [16]. Образец №1 Образец №2 54

№ 6 (111) июнь, 2023 г. Образец №3 Образец №4 Рисунок 1. Ренгенофазный анализ образов месторождений Лангара Характерные интенсивные линии в области от массы. При этом биотит, анортит и альбит иденти- 20о до 30 углового отражения соответствуют кварцу фицированы в областях 139, 342, 130 Å в долях 13,3%, и доломиту. Минералогический состав образца 1 от- 16,4% и 13% от общей массы. Степень кристаллизации личается тем, что среди минералов явно домини- равна 54,63%. руют гипс (37,3%), кварц (22,2%), анортит (12,6%), в меньшем количестве представлен доломит (4,6%) В ходе изучения химического состава четырёх и преимущественно альбит (8,8%). Содержание бут- образцов месторождений Лангара было установ- лерита (7,2%), микроклина (6,2%). При этом степень лено, что основным «строительным кирпичиком» кристаллизации составляет 45,60% и массовое этих соединений являются атомы кремния или алю- аморфное содержание равно 54,40%. миния, окруженные четырьмя атомами кислорода – кремне(алюмо)кислородный тетраэдр SiO4(AlO4) [17]. На рисунке 1 интенсивность рентгеновских Таким образом исследуемые образцы, согласно лучей образца №2 с длинной волны 295 Å показы- литературным данным [18], могут служит в каче- вает наличие анортита, 115 и 129 Å - микроклина и стве сырья для синтеза цеолитов. мусковита соответственно. Массовая доля кварца 5,7%, альбита - 21,1%. Степень кристаллизации - Выводы. Результаты рентген-фазного анализа 62,39%, аморфное содержание от массовой доли - полевых шпатов месторождений Лангара показали, что основным структурным каркасом минералов 37,61%. являются анортит (CaAl2Si2O8) в пределах от 8,5% При исследовании образца №3 идентифицировали до 16,4%, микроклин (KAlSi3O8) - от 5,2% до 44,8% (образец №4) и альбит (NaAlSi3O8) - от 5,9% до один из основных рудных минералов K(AlSi3O8) 21,1% в процентных долях. Таким образом, данные который составлял 34,8% от массовой доли, в то исследования позволили сделать вывод о том, что время как длины волны 133 Å позволил установить перспективным является синтез кальциевой и натри- присутствие санидина угол между гранями от 20°24' евой формы цеолитов на основе данных полевых до 30°50'. Кварц (7,5%), мусковит (12,2%), микроклин шпатов. Кроме этого кристаллические структуры (5,2%), доломит (9,2%), гипс (8%), бутлерит (4,2%), полевых шпатов позволяют получить цеолитовые биотит (4,4%), анортит (8,5%), альбит (5,9%) отража- адсорбенты с пористой структурой. лись в широкие длины волн 20, 134, 138, 16, 22, 100, 81, 312, 133 Å соответственно. Количественный анализ образца №4 показал простейшый минералогический состав по проис- хождению. Так, микроклин составлял 44,8% от общей Список литературы: 1. Zahradník J.; Jirásek J.; Starý J.; Sivek M. Production, Reserves, and Processing of Feldspar and Feldspathoid Rocks in the Czech Republic from 2005 to 2019—An Overview. Minerals 2020, 10, 722. https://doi.org/10.3390/min10080722 2. Зенина К.С., Небера Т.С., Коноваленко С.И. Полевой шпат щелочно-гранитного комплекса Халдзан-Бурэгтэг (Западная Монголия): особенности структуры и химического состава.// Известия Томского политехнического университета. Том 327 № 10 (2016). С.94-106. 3. Türk T.; Üçerler Z.; Burat F.; Bulut G.; Kangal M.O. Extraction of Potassium from Feldspar by Roasting with CaCl2 Obtained from the Acidic Leaching of WollastoniteCalcite Ore. Minerals 2021, 11, 1369. https://doi.org/10.3390/min11121369 55

№ 6 (111) июнь, 2023 г. 4. Olupot P.W., Jonsson, S, Byaruhanga J.K. “Characterization of Feldspar and Quartz Raw Materials in Uganda for Manufacture of Electrical Porcelains” J. Aust. Ceram. Society 42[1] (2006)29-35. 5. Raszewski, Zbigniew et al. “Influence of silanized silica and silanized feldspar addition on the mechanical behavior of polymethyl methacrylate resin denture teeth.” The Journal of prosthetic dentistry vol. 123,4 (2020): 647.e1-647.e7. doi:10.1016/j.prosdent.2019.12.007 6. Jin S.; Xu H.; Lee S. Revisiting the Bøggild Intergrowth in Iridescent Labradorite Feldspars: Ordering, Kinetics, and Phase Equilibria. Minerals 2021, 11, 727. https://doi.org/10.3390/min11070727 7. Novembre D., Gimeno D. & Del Vecchio A. Synthesis and characterization of Na-P1 (GIS) zeolite using a kaolinitic rock. Sci Rep 11, 4872 (2021). https://doi.org/10.1038/s41598-021-84383-7 8. Colella C., & Gualtieri A.F. (2007). Cronstedt’s zeolite. Microporous and Mesoporous Materials, 105(3), 213–221. doi:10.1016/j.micromeso.2007.04.056 9. Nyankson E. & Efavi Johnson & Yaya Abu & Manu Gloria & Asare Kingsford & Daafour Joseph & Yeboah Abrokwah, Richard. (2018). Synthesis and Characterisation of Zeolite-A and Zn Exchange Zeolite-A based on Natural Aluminosilicates and their Potential Applications. Cogent Engineering. 5. 10.1080/23311916.2018.1440480. 10. Vasconcelos A.A.; Len T.; de Oliveira A.d.N.; Costa A.A.F.d.; Souza A.R.d.S.; Costa C.E.F.d.; Luque R.; Rocha Filho, G.N.d.; Noronha, R.C.R.; Nascimento, L.A.S.d. Zeolites: A Theoretical and Practical Approach with Uses in (Bio)Chemical Processes. Appl. Sci. 2023, 13, 1897. https://doi.org/10.3390/app13031897 11. Belviso C.; Abdolrahimi M.; Peddis D.; Gagliano E.; Sgroi M.; Lettino A.; Roccaro P.; Vagliasindi F.G.A.; Falciglia P.P.; Di Bella G.; et al. Synthesis of zeolite from volcanic ash: Characterization and application for cesium removal. Microporous Mesoporous Mater. 2021, 319, 111045. 12. Vigil de la Villa Mencía R., Goiti E., Ocejo M., & Giménez R.G. (2019). Synthesis of zeolite type analcime from industrial wastes. icroporous and Mesoporous Materials, 109817. doi:10.1016/j.micromeso.2019.1098 13. Богомазова Е.В., Астапова Е.С. Зависимость параметров ячейки Бравэ от Al-Si-упорядоченности полевошпа- товых силикатов верхнего Приамурья. Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского, no. 6-1, 2009, pp. 51-55. 14. Трушин В.Н., Андреев П.В., Фаддеев М.А. Рентгеноский фазовый анализ поликристаллических материалов. Электронное учебно-методическое пособие. – Нижний Новгород: Нижегородский госуниверситет, 2012. – 89 с. 15. Трунилина В.А., Орлов Ю.С., Иванов А.И., Роев С.П. К петрологии микроклин-альбитовых гранитов кестерского месторождения Природные ресурсы Арктики и Субарктики , no. 4 (84), 2016, pp. 45-51. 16. Мамедова Г.А. Гидротермальный синтез цеолита ZSM-10. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Серия «Естествен- ные науки», 2018, №. 5 Т.80, С. 125-133. 17. Шульц М.М. Силикаты в природе и практике человека. Соросовский образовательный журнал, 1997, № 8. С. 18-24. 18. Восмериков А.А. Получение Zn-алюмосиликатов и исследование их свойств в процессе ароматизации пропана // Сборник тезисов ХХI Менделеевского съезда по общей и прикладной химии. – 2019. – Т. 4. – С. 50. 56

№ 6 (111) июнь, 2023 г. ИК-СПЕКТР И ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ ТЕРМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ОЛИГОМЕРНОГО АНТИПИРЕНА НА ОСНОВЕ ФТАЛОЦИАНИНА МЕДИ Садиков Акрамжон Рўзибоевич независимый исследователь ООО «Ташкентский научно-исследовательский институт химической технологии», Республика Узбекистан, п/о Шурoбазар E-mail: [email protected] Файзиев Жаҳонгир Баҳромович ст. науч. сотр., (PhD), ООО «Ташкентский научно-исследовательский институт химической технологии», Республика Узбекистан, п/о Шурoбазар Нурқулов Файзулла Нурмуминович д-р техн. наук, проф, ООО «Ташкентский научно-исследовательский институт химической технологии», Республика Узбекистан, п/о Шурoбазар IR SPECTRUM AND DIFFERENTIAL THERMAL ANALYSIS OF OLIGOMERIC FRAME RESISTANT BASED ON COPPER PHTHALOCYANINE Akramjon Sadikov Independent researcher Tashkent Scientific Research Institute of Chemical Technology, Republic of Uzbekistan, Shurobazar Jahongir Fayziev Senior Sсientific Researcher, Tashkent Scientific Research Institute of Chemical Technology, Republic of Uzbekistan, Shurobazar Faizulla Nurkulov Doctor of technical sciences, prof , Tashkent Scientific Research Institute of Chemical Technology, Republic of Uzbekistan, Shurobazar АННОТАЦИЯ В данной статье изучены свойства полученного олигомерного антипирена АК-2 на основе фталоцианиновых пигментов. Рассмотрены ИК-спектральный и дифференциальный термогравиметрический анализы олигомерного антипирена АК-2. Преимущество полученного антипирена в том, что его используют в процессе окрашивания тканей. Были изучены существующие связи и какие изменения наблюдаются в этих связях под действием тепла. Доказательством этого являются результаты проведенного дифференциально термогравиметрического анализа. ABSTRACT In this article, the properties of the obtained oligomeric flame retardant AK-2 based on phthalocyanine pigments are studied. IR spectral and differential thermogravimetric analyzes of oligomeric flame retardant AK-2 are considered. The advantage of the resulting flame retardant is that it is used in the process of dyeing fabrics. Existing connections were studied and what changes are observed in these connections under the action of heat. This is evidenced by the results of the differential thermogravimetric analysis. Ключевые слова: фталоцианин, макроциклическое кольцо, антипирен, ИК спектр, термогравиметрический анализ, дифференциально-термический анализ. Keywords: phthalocyanine, macrocyclic coltso, flame retardant, IR spectrum, thermogravimetric analysis, differential thermal analysis. ________________________________________________________________________________________________ __________________________ Библиографическое описание: Садиков А.Р., Файзиев Ж.Б., Нурқулов Ф.Н. ИК-СПЕКТР И ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ ТЕРМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ОЛИГОМЕРНОГО АНТИПИРЕНА НА ОСНОВЕ ФТАЛОЦИАНИНА МЕДИ // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2023. 6(111). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/15710

№ 6 (111) июнь, 2023 г. Цель работы. Получение высокотемпературо- В целях снижения этого риска в ряде стран готовятся стойких олигомерных антипиренов для изделий тек- или принимаются нормативные акты и законы, стильной промышленности, спецодежды. запрещающие использование легковоспламеняю- щихся тканей, прежде всего спецодежды, декора- Введение. Фталоцианины (Pc) – класс фотоактив- тивных, укрывных и обойных, портьерных тканей ных соединений, уникальные физико-химические [5; 152-Р.]. Виды огнеупорных волокон, созданные свойства которых исследуются во многих областях на основе современных методов: Фенилон, Арселон, современной науки. Металлокомплексы – фталоци- Номекс, Русар, Арлана, Кевлар, Аримид и др. [6; 100 – анинаты (MPc) – являются продуктами многотон- 125- Р.]. нажного промышленного синтеза (свыше 80 тыс. тонн в год), при этом большая их часть традиционно ис- При производстве антипиренов на основе мела- пользуется в качестве пигментов в составе чернил мина их делят на: чистый меламин, производные цветной печати, лакокрасочных материалов, для меламина (борная, циануровая, фосфорная кислоты окрашивания пластмасс и синтетических волокон или соли органических и неорганических кислот, [1; С. 191-202.]. В последние годы все большее например пиро-, полифосфорная кислота) и гомологи значение приобретает повышение огнестойких меламина. Вследствие эндотермического разложения, свойств натуральных текстильных материалов. Это происходит их нагревание при температуре 250-400°С. связано с тем, что эти текстильные материалы вы- При разложении меламин выделяет аммиак и образует деляются как горючие по включению таких факторов, циклические соединения, называемые мелон, мелам, как быстрое воспламенение, распространение мелемом, из которых состоит поверхностный слой пламени, выделение различных дымов и газов. Тем кожи [7; 579–589-Р., 8; 138–149-Р., 2; 153-Р.]. не менее, текстильные материалы широко используются в быту, в зданиях и сооружениях, на Основная часть. АК-2 – это новый олигомер- транспорте и в качестве средств специальной ный антипирен для пропитки текстильных тканей, защиты [2; 153-Р., 3; 201–207-Р.]. полученный путём смешения фосфорной кислоты, аммофоса, пентаэритрита, карбамида, фталоцианина В последнее время в связи с все более широким меди в количестве 0,5% от общей массы с применением в отделке зданий новых полимерных добавлением катализатора. Проведён ИК-спектр материалов и тканей возросла токсичность и плот- синтезированного олигомерного антипирена АК-2. ность дыма, образующегося при горении [4; 3–123-Р.]. Рисунок 1. ИК-спектр олигомерного антипирена АК-2 58

№ 6 (111) июнь, 2023 г. Линии поглощения в области 1715,65 см-1 ИК- Представлена дериватограмма образца олигомер- спектров свидетельствуют о наличии свободных ной огнезащитной композиции марки АК-2, состоящая групп -СONH2, а линии поглощения в области 2300- из 2-х кривых. Анализ кривой термогравиметриче- 2400 см-1 - о наличии вторичных групп -СONH. ского анализа (ТГА) (кривая 1) показывает, что кри- Полосы поглощения в области 900,76 см-1 подтвер- вая ТГА антипирена марки АК-1 в основном проходит ждают наличие групп –NH2. Кроме того, в диапазоне в 3-х интервалах интенсивно разлагающихся темпе- 721,38-769,60 см-1 в ИК спектре появляются ратур. 1-й интервал разложения соответствует тем- интенсивности металлосодержащих соединений, пературе 31,96-266,39°С, 2-й интервал разложения т.е. фталоцианиновых связей меди. В то же время в соответствует температуре 266,39-483,88°С, 3-й ин- областях 1047,35-1336,67-1417,68 см-1 можно наблю- тервал разложения соответствует температуре дать связи фосфора, а также связи групп Р=O и Р-O-C 483,88-801,64°С (Рисунок 2). и Р-O-Pc-Cu. Рисунок 2. Дериватограмма антипирена марки АК-2 Анализ показывает, что потеря массы ядра про- Заключение. В ИК спектре синтезированного исходит в 1-м распаде между 31,96-266,39 oС, где те- олигомерного антипирена на основе фталоцианина ряется 23,140% массы ядра. Разложение второе меди появляются интенсивности в диапазоне происходит при 266,39-483,88°С, при этом теряется 721,38-769,60 см-1, которые содержат металлсодер- 17,640% массы. Третье разложение происходит в жащие соединения, т.е. фталоцианиновые связи меди. интервале 483,88-801,64 оС, при этом теряется В то же время можно наблюдать связи фосфора в 13,843% массы. Потеря массы исследованных оли- областях 1047,35-1336,67-1417,68 см-1, а связи групп гомерных антипиренов вследствие температурного Р=O и Р-O-C и Р-O-Pc-Cu придают синтезированному воздействия во времени связана с различными про- олигомеру антипиреновые свойства, т. е. придают цессами: при увеличении массы за счет частичного свойства огнестойкости. окисления первичных композитов разложение начи- нается в веществе, во-вторых, разложение происхо- Проведя опыты с полученным веществом, дит с выделением летучих веществ, содержащихся получили хорошие результаты по данным термограви- в олигомерных антипиреновых композитах, а разло- метрического анализа. Потеря массы составила жение других веществ ускоряется в результате по- всего 13,843 % при температуре 801,64 0С. Этот вышения температуры. синтезированный антипирен, на основе олигомер- ного фталоцианина меди, рекомендуется использовать для специальной одежды, считающейся продукцией текстильной промышленности. 59

№ 6 (111) июнь, 2023 г. Список литературы: 1. Wöhrle D., Schnurpfeil G., Makarov S.G., Kazarin A., Suvorova O.N. Practical applications of phthalocyanines – from dyes and pigments to materials for optical, electronic and photo-electronic devices // Макрогетероциклы. 2012. № 5 (3). С. 191-202. 2. Текей Ергенгул. Разработка новой технологии огнестойкой отделки целлюлозных текстильных материалов// Алматинский технологический университет. Диссертация на соискание степени доктора философии (PhD) Алматы-2019. С.153. 3. Таусарова Б.Р., Абдрахменова Г.С., Биримжанова З.С. Применнеие полиэтиленполиамина и гидрофосфат ка- лия для придания огнезащитных свойств целлюлозным текстильным материалам // Химический журнал Ка- захстана.-2016.-№2.-С.201-207. 4. Horrocks A.R., Kandola B.K., Davies P.J., Zhang S., Padbury S.A. Developments in flame retardant textiles // Poly- mer Degradation and Stability.-2005.-№88.-Р.3–123. 5. Зубкова Н.С. Огнезащитные химические волокна // Полимеры («Полимерные материалы XXI века»): матер. Междунар. Конф. – М., 2007. С. 152. 6. Laoutid F., Bonnaud L., Alexandre M., Lopez-Cuesta J., Dubois P.H. New prospects in flame retardant polymer materials: from fundamentals to nanocomposites // Materials Science and Engineering.-2009.-№63.-Р.100–125. 7. Alongi J., Colleoni C., Rosace G. Malucelli G. Phosphorus- and nitrogen doped silica coatings for enhancing the flame retardancy of cotton: synergisms or additive effects // Polym. Degrad. Stab.-2013.-Р.579–589. 8. Alongi J., Carosio F., Malucelli G. Current emerging techniques to impart flame retar- dancy to fabrics: an overview// Polym. Degrad. Stab. 106.-2014.-Р. 138–149. 60

№ 6 (111) июнь, 2023 г. DOI - 10.32743/UniTech.2023.111.6.15635 ОПТИМИЗAЦИЯ ПРОЦЕССА ЭКСТРАКЦИИ КОРНЯ СОЛОДКИ Саидов Сарвар Садриддинович PhD., Институт химии растительных веществ Академии наук Республики Узбекистан, Республика Узбекистан, г. Ташкент Е-mail: [email protected] Каримов Риксибай Кучкарович канд. хим. наук, вед.научн. сотр., Институт химии растительных веществ Академии наук Республики Узбекистан, Республика Узбекистан, г. Ташкент Е-mail: [email protected] Таджибаева Махмуда Рихсибаевна ассистент, Ташкентский химико-технологический институт, Республика Узбекистан, г. Ташкент Е-mail [email protected] Донияров Ғиёс Тиловович ассистент, Ташкентский химико-технологический институт, Янгиерский филиал, Республика Узбекистан. г. Сирдаря Е-mail [email protected] Ибодуллаева Гавҳар Ҳусниддин қизи ассистент, Ташкентский химико-технологический институт, Янгиерский филиал, Республика Узбекистан. г. Сирдаря Е-mail [email protected] Эгамова Мунира Каршибоевна ассистент, Ташкентский химико-технологический институт, Янгиерский филиал, Республика Узбекистан. г. Сирдаря Е-mail [email protected] Халилов Музаффар Нурмаматович ассистент, Ташкентский химико-технологический институт, Янгиерский филиал, Республика Узбекистан. г. Сирдаря Е-mail [email protected] OPTIMIZATION OF LICORICE ROOT EXTRACTION PROCESS Sarvar Saidov PhD., Institute of chemistry of plant substances Academy of sciences of the Republic of Uzbekistan, Republic of Uzbekistan, Tashkent __________________________ Библиографическое описание: ОПТИМИЗAЦИЯ ПРОЦЕССА ЭКСТРАКЦИИ КОРНЯ СОЛОДКИ // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. Саидов С.С. [и др.]. 2023. 6(111). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/15635

№ 6 (111) июнь, 2023 г. Rixsibay Karimov Ph.D. in Chemistry., Leading scientific resercher, Institute of chemistry of plant substances Academy of sciences of the Republic of Uzbekistan, Republic of Uzbekistan, Tashkent, Maxmuda Tadjibayeva Assistant, Tashkent Institute of Chemical Technology, Republic of Uzbekistan, Tashkent Ghiyos Doniyarov Assistant, Tashkent Institute of Chemical Technology, Yangiero branch, Republic of Uzbekistan, Sirdaria Gavhar Ibadullayeva Assistant, Tashkent Institute of Chemical Technology, Yangiero branch, Republic of Uzbekistan, Sirdaria Munira Egamova Assistant, Tashkent Institute of Chemical Technology, Yangiero branch, Republic of Uzbekistan, Sirdaria Muzaffar Khalilov Assistant, Tashkent Institute of Chemical Technology, Yangiero branch, Republic of Uzbekistan, Sirdaria АННОТАЦИЯ Разработан метод экстракции корня солодки. Найдены оптимальные условия экстракции методом математи- ческого планирования эксперимента по Боксу–Уилсону. На основе однофакторных экспериментов и априорной информации выбран факторы, в наибольшей степени, влияющие на экстракцию, установлен математический модель процесса, представляющую собой уравнение регрессии первого порядка. Определены оптимальные параметры основных факторов. ABSTRACT A method of licorice root extraction has been developed. Optimal extraction conditions were found by the method of mathematical planning of the Box–Wilson experiment. On the basis of one-factor experiments and a priori information, the factors that most affect extraction are selected, a mathematical model of the process is established, which is a first-order regression equation. The optimal parameters of the main factors are determined. Ключевые слова: оптимизация, уголь активированный, сорбент, фильтрация, факторы, уравнение, глицир- ризиновой кислоты, солодка. Keywords: optimization, activated charcoal, sorbent, filtration, factors, regression equation, glycyrrhizic acid, licorice. ________________________________________________________________________________________________ Введение. Прежде всего, следует отметить, что в корень в концентрациях от 2 до 20 процентов. Точное солодка среди всех цветковых растений в настоящее соотношение калия, магния и кальция в глицирризи- время вышла на первое место среди лекарственных новой солей находится в зависимости от различных растений по числу предлагаемых и используемых видов, от корня. лекарственных препаратов, и средств [1]. Выдержки из различного корня солодки из собран- Корень солодки, комплексный продукт при- ных различных областей, были проанализированы, роды, а лишь известные ботанические содержать чтобы определить содержание глицирризиновой ощутимый уровень глицирризиной кислоты. кислоты в корень солодки. Глицирризиновая кислота, одним из основных действующих веществ в корень солодки, присутствует 62

№ 6 (111) июнь, 2023 г. Таблица 1. Зависимость содержание глицирризиновой кислоты от места произрастания № Регионы Выход, % 1 Сырдарьинская область 10,70 2 Сурхандарьинская область 12,00 3 Республика Каракалпакстан 19,80 Как видно из таблицы, глицирризиновая кислота, Однако известно, что экстрагирование природных выделенная из корней солодки Республики Кара- соединений зависит от многих факторов, каждый калпакстан, содержит наиболее высокое содержание из которых в большей или меньшей степени влияет глицирризиновой кислоты. Поэтому использован на выход конечного продукта. для изучения количественного содержания глицир- ризиновой кислоты из корня солодки, собранной Поэтому для оценки степени их влияния на Республики Каракалпакстан на территории Респуб- экстракцию, а также определения условий макси- лики Узбекистан [2]. мального выхода глицирризиновой кислоты из корня солодки применяли метод математического Основная задача – получение максимальной планирования эксперимента по Боксу–Уилсону [4]. информации при минимальном количестве прове- денных опытов. Исследование технологических Параметром оптимизации служил выход глицир- процессов связано с трудоемким и длительным ризиновой кислоты от содержания в сырье при первом экспериментом. контакте фаз. Во всех опытах количество сырья и метод выделения были идентичными [5]. Оптимизация экспериментальных исследований на всех стадиях технологического процесса дает На основе однофакторных экспериментов и апри- возможность увеличить эффективность научных орной информации выбрали факторы, в наибольшей исследований. Для повышения эффективности иссле- степени, влияющие на экстракцию, и установили дований в оптимизации и прогнозировании химико- для них следующие основные уровни и интервалы технологических процессов все чаще применяют варьирования (табл. 2): метод математического планирования [3]. Х1– температура экстракции, 0С; Х2 – продолжительность процесса, ч; Х3– концентрация этилового спирта, %; Х4– степень измельчения сырья, мм. Таблица 2. Факторы и интервалы варьирования Уровень факторов Фактор Х1 Х2 Х3 Х4 Верхний 30 6 80 8 Средний 25 5 75 6 Нижний 20 4 70 4 Интервал варьирования 5152 Единица измерения 0С ч % мм Установлены два уровня четырех факторов, генерирующими соотношениями Х4=Х1 Х2. Состав- т.е. полный факторный эксперимент типа 24. Нами лена матрица планирования экспериментов (табл. 3) использована реплики от полного факторного экспе- и записаны в ней результаты опытов. римента 24 с применением планирования типа 24-1 с Таблица 3. Матрица планирования экспериментов и их результаты № опыта Х0 Код фактора Х4=Х1Х2 Y1 Y2 Yср Х1 Х2 Х3 1 + - 30,9 35,0 32,95 2 + + -- - 32,4 36,6 34,50 3 + + -+ + 41,2 37,0 39,10 4 + + +- + 53,1 49,3 51,20 5 + + ++ + 22,6 24,1 23,35 6 + - -- + 39,8 34,2 37,00 7 + - -+ - 22,1 28,9 25,50 8 + - +- - 45,1 40,8 42,95 - ++ 63

№ 6 (111) июнь, 2023 г. Каждый из 8 опытов проводили в соответствии N Yi ) ; с составленной матрицей, используя выбранные уровни каждого фактора, закодированные в матрице bi = i=1(Xij знаками «+» или «−» (соответственно верхний и N нижний уровни варьирования). Например, опыт №1 ставили в следующих условиях: корень солодки, из- где: i− номер опыта (1,2…8); j− номер фактора мельченная до размера частиц 2 мм, экстрагент 70% спирт, экстрагировали при температуре 30 0С, про- (1,2…4); Х ij− кодированное значение факторов; должительность контакта фаз 4 ч. N – число опытов в матрице. Опыт №5. Сырье со степенью измельчения 6 мм, Пользуясь формулой. рассчитали значения ко- концентрация экстрагента 70 %, экстракция при эффициентов регрессии: температуре 20оС, с продолжительностью контакта фаз 4 ч и так далее во всех 8 опытах. b0 = 35,82; b1 = 3,62; b2 = 3,87; b3= 5,59; b4 = 1,84 Результаты опытов представляем в виде урав- Подставляя рассчитанные значения «b» – коэф- нения регрессии: фициентов в уравнение 1, получили: Y=b0+b1x1+b2x2+b3x3+b4x4; Y = 35,82+ 3,62 X1 + 3,87 X2 + 5,59 X3 + 1,84 X4 где: b0, b1, b2, b3, b4, – коэффициенты регрессии В результате, установили математическую мо- неполного квадратного уравнения. дель процесса, представляющую собой уравнение регрессии первого порядка. Чтобы убедиться в пра- Постулируя, что изучаемый процесс при задан- вильности проведения эксперимента, адекватности ных интервалах варьирования переменных может полученной модели, провели статистическую обра- быть описан линейной зависимостью и, пользуясь ботку полученных данных (табл. 4). методом наименьших квадратов, определили коэф- фициенты: Таблица 4. Статистический анализ Y1 Y2 Yср Yi Yi2 Si2 Yрас Yi’ (Yi’)2 30,9 35,0 32,95 -2,05 4,2025 8,405 28,131 4,82 23,220 32,4 36,6 34,50 -2,10 4,4100 8,820 39,319 -4,82 23,220 41,2 37,0 39,10 2,10 4,4100 8,820 39,556 -0,46 0,208 53,1 49,3 51,20 1,90 3,6100 7,220 50,744 0,46 0,208 22,6 24,1 23,35 -0,75 0,5625 1,125 24,581 -1,23 1,516 39,8 34,2 37,00 2,80 7,8400 15,680 35,769 1,23 1,516 22,1 28,9 25,50 -3,40 11,5600 23,120 28,631 -3,13 9,805 45,1 40,8 42,95 2,15 4,6225 9,245 39,819 3,13 9,805 Сумма 0,65 41,2175 82,440 286,550 - 69,4984 Для определения вариации значений повторных Однородность дисперсии проводили по критерию опытов использовали дисперсию, вычисленную по Кохрена: формуле: Sm2 ax n G экс =  Gкр ; (Yq − Yср ) N Si2  ; Si2 = q =1  n −1 i =1 где:Yq− результат отдельного опыта; Gкр = 0,6798 Ycp− среднее арифметическое его значение; Gэкс= 0,2805 (n – 1) – число степеней свободы, равное коли- честву повторных опытов минус единица. 0,2805<0,6798 Для двух повторных опытов формула приобрела Полученный результат соответствует условиям следующий вид: формулы. Дисперсия однородна. Для проверки адекватности полученной модели определяли сначала дисперсию адекватности. 2Y 2 ;  ΔY2N  '  2 1 Sад i=1 i Si2 = = ; f 64

№ 6 (111) июнь, 2023 г. Затем находили Yрас.; (табл. 5) Адекватность модели проверяли по критерию На основе полученных результатов находим Y'i Фишера: по формуле Fэкс = Sа2д = 46,3322 = 4,496 Y'i= Yср-Yрас ; S2y 10,305 После этого определяли дисперсию во произво- Fтаб (2.8) = 4,5 для f1 =2, f2=8 димости по формуле: В данном случае Fэкс<Fтаб; 4,496 < 4,5; следова- тельно, модель адекватна. N qn= 1 Yiq −Y 2 ; Для проверки значимости коэффициентов (ре- S2 =   y грессии) необходимо: найти дисперсию коэффици- i =1 ентов регрессии S2bi по формуле: N(n-1) где: i =1,2, …, N 2 q =1, 2…, n s2 = y = 10,305 = 1,2881 Для двух повторных опытов формула приняла Sbi N 8 вид: N − Y)2 N Si2 ; Затем построить доверительный интервал ∆bi = tSbi . S2 2 (Yiq  y i =1 i =1 Здесь: t – табличное значение критерия Стьюдента = = при числе степеней свободы, с которыми определялась S2y в выбранном уровне значимости (обычно 0,05); N N Sbi− квадратичная ошибка коэффициента регрес- S2 = 82,44 = 10,305 сии. y8 Sbi =  S2bi = 1,2881 = 1,1350 Находили дисперсию адекватности: S2 n(Ycp − Yраc )2 ; ад N-q = где: q = K + 1; ∆tкр = 3,182 K – число коэффициентов регрессии. ∆bi= t х Sbi= 3,182 х 1,1350= 3,611 S2 2  69,4984 Коэффициент значим, если его абсолютная ве- ад 8 − (4 + 1) личина больше доверительного интервала (табл. 5). = = 46,3322 Таблица 5. Значимости коэффицентов bi–значения Символ bi – значения Значения условий Результаты 35,81875 > 3,611 Удов. Коэффициент значим 3,61875 > 3,611 Удов. Коэффициент значим 3,86875 > 3,611 Удов. Коэффициент значим 5,59375 > 3,611 Удов. Коэффициент значим 1,84375 < 3,611 Коэффициент незначим Не удов. Как видно из табл. 5, значимыми оказались фак- Х2- время экстракции торы Х1, Х2, Х3, что вполне объяснимо. Х1- температура. В нашем случае коэффициент X4 незначим, то- Выводы гда уравнение принимает следующий вид: Проведенными исследованиями методом мате- Y = 35,82+3,62X1 + 3,87X2 + 5,59X3 матического планирования эксперимента выявлены оптимальные условия экстракции из сырья при пер- Одной из задач оптимизации процесса экстракции вом контакте фаз: методом математического планирования экспери- мента являются количественная оценка вклада • экстракция 80% спиртом каждого из выбранных факторов на результат экс- • при температуре 30 0С, тракции. • времени экстракции – 6 ч • степени измельчения сырья – 70% прохода Установлен, что основное влияние на процесс через сито диаметром отверстий 6 мм. экстракции корни солодки оказывают факторы Х3 - концентрация спирта в экстрагенте, 65

№ 6 (111) июнь, 2023 г. Список литературы: 1. Саидов С.С., Зиядуллаев М.Э., Абдуразаков А.Ш., Каримов Р.К., Саидова Г.Э., Сагдуллаев Ш.Ш. Оптимизация процесса получения фармакопейной субстанции 2-ацетиламинобензимидазола // Ж. Universum тех. наук - 2019. -№ 4. –С. 56-59. 2. Saidov S.S. Optimization of the Process for Producing 5-Nitro-2-Acetylaminobenzimidazole and its Bactericidal and Fungicidal Activity // Pharmaceutical Chemistry Journal. -2021. -54 (10). –Р. 1015-1018. 3. Р.К. Каримов, Г.В. Зухурова, А.М.Хван, Т.Садиков. Оптимизация процесса получения фармакопейной субстанции азинокса. // Фармацевтический журнал. Ташкент 2016. -С.82-85. 4. Аммосов А.С, Литвиненеко В.И. Тритерпеноиды растений Glycyrrhiza L. b Meristotropis Fisch.et Mey // Химико фармацевтический журнал. 2003. -Т.37, №2. –С 31-42. 5. Хван А.М., Саидов С.С., Абдуразаков А.Ш., Мамадаминов Х.У., Закирова Р.П. Суспензионная форма 2-ацетиламинобензимидазола // Ж. Universum тех. наук -2022. -№ 7(100). –С. 43-48. 66

№ 6 (111) июнь, 2023 г. DOI - 10.32743/UniTech.2023.111.6.15696 ТЕКСТИЛЬНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НОВЫХ СОРТОВ ХЛОПКОВОГО ВОЛОКНА Худайбердиева Дилфуза Бахрамовна д-р техн. наук, проф. кафедры химической технологии Ташкентского института текстильной и легкой промышленности, Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: [email protected] Содикова Гулноза Кудратиллаевна докторант кафедры химической технологии Ташкентского института текстильной и легкой промышленности, Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: [email protected] Мамаджанова Сурайёхон Азизхон қизи докторант кафедры химической технологии Ташкентского института текстильной и легкой промышленности, Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: [email protected] TEXTILE AND TECHNOLOGICAL PROPERTIES OF NEW VARIETIES OF COTTON FIBER Dilfuza Khudaiberdieva DSc, prof. Department of Chemical Technology, Tashkent Institute of Textile and Light Industry, Republic of Uzbekistan, Tashkent Gulnoza Sodikova Doctoral student, Tashkent Institute of Textile and Light Industry, Republic of Uzbekistan, Tashkent Surayyokhon Mamadjanova Doctoral student, Tashkent Institute of Textile and Light Industry, Republic of Uzbekistan, Tashkent АННОТАЦИЯ Данные исследования посвящены изучению структурно-сорбционных свойств и текстильно-технологических показателей новых сортов хлопчатника. Оценкой прядильно-технологических свойств волокна показано, что пряжа, выработанная из волокна опытной П-1, П-2. П-4 и контрольной селекции соответствовала уровню I-сорта, а С-6524 получены данные показатели II-сорта. ABSTRACT These studies are devoted to the study of structural-sorption properties and textile-technological indicators of new varieties of cotton. An assessment of the spinning and technological properties of the fiber showed that the yarn produced from the fiber of the experimental P-1, P-2. P-4 and control selection corresponded to the level of I-grade, and C-6524 received these indicators of II-grade. Ключевые слова: волокна, пряжа, сорта хлопчатника, селекция, оценка, сорбция, миеронейр, удельная поверхность. Keywords: fibers, yarn, cotton varieties, selection, evaluation, sorption, micronaire, specific surface area. ________________________________________________________________________________________________ __________________________ Библиографическое описание: Худайбердиева Д.Б., Садикова Г.К., Мамаджанова С.А. ТЕКСТИЛЬНО- ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НОВЫХ СОРТОВ ХЛОПКОВОГО ВОЛОКНА // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2023. 6(111). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/15696

№ 6 (111) июнь, 2023 г. В Республике Узбекистан одно из важнейших Проведен сравнительный анализ новые сорта мест в экономике занимает хлопководство и связан- тонковолокнистого хлопкового волокна Порлок-1 ная с ним перерабатывающая промышленность. В (П-1), Порлок-2 (П-2) с районированным волокном результате осуществляемых правительством мас- сорта С-6524. Новые селекционные сорта хлопко- штабных экономических реформ, в том числе по мо- вого волокна П-1, П-2, выращенные учеными рес- дернизации и техническому перевооружению публики, отличаются коротким сроком созревания, отраслей, кардинально изменился подход к выращи- относительно высокими физико-механическими и ванию, переработке хлопка-сырца и производству из органолептическими показателями. него волокна, отвечающего высоким международ- ным стандартам. Для обеспечения высокой конку- По сравнению с районированным волокном се- рентоспособности хлопковой продукции, в лекции С-6524, штапельная длина опытного волокна Узбекистане применяют современные подходы для селекции П-1, П-2 соответствует требованиям 4 повышения урожайности и качества хлопкового во- типа, линейная плотность волокна П-1, П-2 более локна. тонкое. Первая в мире ген-нокаут технология, позво- Известно, что структурные особенности волок- лила создать уникальные отечественные сорта нообразующих полимеров оказывают влияние не генно-модифицированного хлопчатника серии только на качество получаемого продукта, но и на «Порлок» с улучшенными характеристиками как по протекание технологических процессов химической режиму возделывания и вегетации, так и по качеству отделки [4],[5]. Плотность упаковки структурных волокна [1], [2], [3]. элементов является одной из важнейших физиче- ских характеристик, обуславливающих комплекс Современные тенденции требований к качеству структурно-механических и сорбционных свойств волокна таковы, что волокно должно удовлетворять волокнистого материала, изменяется в процессе де- потребителя не только по основным обязательным формации при механической переработке техноло- параметрам, применяемым при продаже, но и по гии: не плотности структуры уменьшаются или текстильно-технологическим показателями. увеличиваются в зависимости от режима нагруже- ния. Кроме того, в процессе колорирования одним Одной из важнейших задач развития экономики из существенных факторов, определяющим значе- нашей Республики полное использование сырьевых ние сорбции красителя, является структуры волокна ресурсов на основе поиска внутренних ресурсов и любые факторы, оказывающие влияние на струк- необходимо достичь более полной переработки сы- туру волокон, предопределяют количество сорбиро- рья в готовую продукцию. Для этого необходимо ванного красителя. Учитывая особенности расширение ассортимента тканей и трикотажа пу- структуры выбранного волокнистого сырья, иссле- тем, улучшения потребительских свойств продук- дованы сорбционные свойства и проведен рентгено- ции способствующий повышения экспортного структурный анализ. потенциала текстильной отрасли. Таблица 1. Характеристики хлопкового волокна разного селекционного сорта № Показатель С-6524 П-1 П-2 П-4 1 Микронейр, miс 4,74 4,49 4,20 4,44 2 Зрелость, % 0,87 0,87 0,86 0,86 3 Штапельная длина, мм 28,4 30,0 30,5 31,0 4 Индекс равномерности по длине, % 82,8 81,8 80,6 84,9 5 Удельная разрывная нагрузка, гс/текс 30,4 30,2 32,8 31,3 6 Удлинение при разрыве, % 6,8 6,5 6,0 6,8 7 Линейная плотность, м.текс 247 242 209 218 Изотерма сорбции паров воды образцов сурового изотермы сорбции паров воды рассчитаны поверх- волокнистого сырья, в зависимости от происхождения ностные и объемные свойства исходного сырья. и селекционного сорта имеют отличия. По результатам 68

№ 6 (111) июнь, 2023 г. Рисунок 2. Изотермы сорбции паров воды при 25 ± 0,1°С образцов районированного С-6524 и новых селекционные сортов хлопковое волокно Таблица 2. Поверхностные и объемные свойства хлопкового волокна разного селекционного сорта Показатели качество Сорт хлопкового волокна Емкость монослоя, Хм, г/г С-6524 П-1 П-2 П-4 Удельная поверхность, S уд, м2/г 0,0105 0,0109 Суммарный объем пор, W0 , см3/г 36,75 0,0219 0,0118 70,97 Радиус капилляров, Чк ,А0 0,048 0,077 Степень кристалличности, % 26,12 76,98 41,52 21,91 84 0,072 0,058 85 28,18 18,71 84 86 Изучение поверхностных и объемных свойств ответственно прочность выше и эти показатели под- сурового исходного сырья показывает, что новые тверждается относительно высокой степени кри- сорта хлопкового волокна имеют более высокие по- сталличностью. верхностные и объемные свойства по сравнению с широко культивируемым сортом и приближаются к Далее были наработаны пряжи из селекционных натуральному шелку. Удельная поверхность и сум- сортов П-1, П-2. Образцы пряжи были наработаны в марный объем пор сорта П-1 намного выше, чем по- условиях ОО «Научный Центр Хлопкопрома» на ли- казатели белкового волокна. Новые сорта нии «Шерли». Состав лабораторной установки: че- хлопкового волокна по этим показателям также от- сальная машина – ЛЧ-246, ленточная машина: 1, личаются между собой. Структура нового сорта переход ЛЛ-28, 2 переход ЛЛ-28, прядильная ма- хлопкового волокна П-2, по сравнению с П-1 имеет шина ЛП-66. Дана оценка прядильно-технологиче- меньшие размеры пор, более плотно упакована и со- ским свойствам пряжи из селекционных сортов хлопка П-1, П-2, испытания проводились в сравне- нии с районированным сортом С-6524. Таблица 3. Физико-механические свойства пряжи из хлопкового волокна разного селекционного сорта Варианты, Линейная Коэффициент Крутка Разрывная Коэффициент Удлинение при % плотность, вариации, кр/м нагрузка, сN вариации, % разрыве, % СV % С-6524 Т текс 995,5 243,5 9,1 6,8 П-1 3,4 1049,2 262,4 7,3 7,4 П-2 24,7 948,0 278,7 5,4 7,3 П-4 2,0 988,0 2 69,0 6,9 7,8 24,2 1,8 20,9 1,9 21,0 Физико-механические показатели основной согласно ГОСТ 17-96-86 соответствовала уровню пряжи, линейной плотности 18,5 текс, выработанная I-сорта, а С-6524 полученных данных показатели из опытного хлопкового волокно П-1; П-2 с значе- II-сорта. нием удельной разрывной нагрузка одиночной нити 13,5-13,97 сН/текс против 12,2 сН/текс и коэффици- При переработке опытного волокна П-1, П-2 ентом вариации по разрывной нагрузке 12,3-12,7% обрывности на прядильных машинах составила соответствовала первому сорту. Пряжа, выработанная 3-4 обрыва на 8 веретен в час против 4 обрывов из из волокна опытной П-1, П-2 и контрольной селекции районированной селекции С-6524.В процессе механи- ческой технологии при нагружении и деформации, 69

№ 6 (111) июнь, 2023 г. протекает изменения первоначальной структуры при 25 0С. Удельную поверхность (Sуд), объем пор (W0) материала, на всех уровнях включающей как обра- и эффективный средний радиус капилляров (rk) оце- тимые, так и необратимые процессы. нивали по уравнению БЭТ. В процессе колорирования одним из существен- Целлюлоза хлопковых волокон имеет аморфно- ных факторов, определяющим значение сорбции кристаллическое строение. Степень ее кристаллич- красителя, является структура волокна и любые фак- ности составляет 0,6—0,8, а плотность кристаллитов торы, оказывающие влияние на структуру волокна, достигает 1,56-1,64 г/см3. Рентгенографическим ме- предопределяет количество сорбированного краси- тодом исследований показано, что степень кристал- теля. личности пряжи, полученные из волокнистого сырья с более высокой упорядоченности в процессе пере- В связи с этим на следующем этапе изучено влия- работки снижаются. При этом относительно плот- ние волокнистого состава на сорбционные свойства ную структуру имеет пряжа из хлопкового волокна суровых смесевых пряж. Опыты проводили на ваку- сорта С-6524. умных весах Мак-Бена с кварцевой пружиной в широ- ком интервале относительных влажностей (0-100 %) Таблица 4. Сорбционные характеристики пряжи из разных селекционных сортов хлопкового волокна Пряжи Емкость монослоя Удельная по- Суммарный Радиус капилля- Степень кри- Хм, г/г верх. объем пор, W0 , ров Rп ,А0 сталличности С-6524 П-1 0,0131 Sуд , м2/г см3/г 41,26 74 П-2 0,0119 46,05 0,095 41,87 57 П-4 0,0105 35,89 62 0,901 42,07 0,088 25,2 60 46,78 0,066 58,67 0,048 По сравнению с пряжей из хлопкового волокна меньшие размеры пор, более плотно упакована и селекционного сорта С-6524, пряжа из селекционного соответственно прочность выше и эти показатели сорта П-1 имеет относительно низкую удельную подтверждается относительно высокой степени поверхность, суммарный объем пор и степень кристал- кристалличностью. личности. • Оценкой прядильно-технологических свойств • Проведен сравнительный анализ новых сор- пряжи показано, что пряжа, выработанная из во- тов тонковолокнистого хлопкового волокна Порлок-1 локна опытной П-1, П-2 и контрольной селекции со- (П-1), Порлок-2 (П-2) с районированным волокном ответствовала уровню I-сорта, а С-6524 полученных сорта С-6524. Применением методов равновесного данных показатели II-сорта. сорбции, рентгеноструктурного анализа и получе- нием опытной партии пряжи из исследуемого волок- нистого сырья установлено, что структура новые селекционный сорт П-2 по сравнению с П-1 имеет Список литературы: 1. Egamberdiev Sharof, Ulloa Mauricio, Saha Sukumar, Salakhutdinov Ilkhom, Abdullaev Alisher, Glukhova Ludmila, Adylova Azoda, Scheffler Brain, Jenkins Johnie and Abdurakhmonov Ibrokhim. Molecular characterization of Uz- bekistan isolates of Fusarium oxysporum f. sp. vasinfectum. Journal of Plant Science and Molecular Breeding. 2013, 2:3. http://dx.doi.org/10.7243/2050-2389-2-3; 2. Campbell B.T., Saha S., Percy R., Frelichowski J., Park W., Mayee C., Dessauw D., Giband M., Du X., Jia Y., Constable G., Dillon S., Abdurakhmonov I., Abdullaev A., Rizaeva S., Barosso P., Padua J., Hoffmann and Podolna Status of the global cotton germplasm resources. Crop Sciences 2010, Vol 50, P. 1161-1179. (Research Gate, 40) Impact Factor -1.58. 3. Абдуллаев А., Эгамбердиев Ш., Салахутдинов И, Раджабов Ф., Закирова Д., Хуршут Э., Ризаева С., Абдурахмонов И. Молекулрно-генетический анализ представителей коллекции тонковолокнистого хлопчатника. Доклады Академии Наук Республики Узбекистан. - Ташкент. 2014, №1, C. 80-85. (03.00.00. №6). 4. Мухаммедов И.М., Изучение плотности упаковки структурных элементов и пористости некоторых волокон- ных материалов: Автореф.канд. техн. наук. - Ташкент, 1972. – С. 29. 5. Chen X. Modelling and predicting textile behavior. Монография. Woodhead Publishing Limited, 2010. - 554 p. https://www.twirpx.com/files/science/light/textile/technology/materials/ 70

№ 6 (111) июнь, 2023 г. DOI - 10.32743/UniTech.2023.111.6.15689 ИЗУЧЕНИЕ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ АППАРАТА ТРАНСПОРТИРОВКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ Хурмаматов Абдугаффор Мирзабдуллаевич д-р техн. наук, проф., зав. лаб. Института общей и неорганической химии АН РУз, Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: [email protected] Исмаилов Ойбек Юлибоевич д-р техн. наук, вед. научн. сотр. Института общей и неорганической химии АН РУз, Республика Узбекистан, г. Ташкент Абдурахимов Саидрасул Саидакбарович технолог ООО «ЛУКОЙЛ Узбекистан Оперейтинг Компани», Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: [email protected] Туробжонов Садриддин Мухаммадиевич ректор Ташкентского государственного технического университета, Республика Узбекистан, г. Ташкент STUDYING THE HYDRAULIC RESISTANCE OF THE DEVICE FOR TRANSPORTING HYDROCARBON RAW MATERIALS Abdugaffor Khurmamatov Dr. tech. sciences, prof., head. lab. Institute of General and Inorganic Chemistry of the Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan, Republic of Uzbekistan, Tashkent Oybek Ismailov Dr. tech. sciences, ved. scientific collaborator Institute of General and Inorganic Chemistry of the Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan, Republic of Uzbekistan, Tashkent Saidrasul Abdurahimov Technologist LLC LUKOIL Uzbekistan Operating Company, Republic of Uzbekistan, Tashkent Sadriddin Turobjonov Rector of Tashkent State Technical University, Republic of Uzbekistan, Tashkent АННОТАЦИЯ В статье приведены результаты исследования потери напора при местных сопротивлениях в движении нефти и газового конденсата в стальных трубах в температурных пределах 20÷100 оС и скорости потока 1,0 м/с. При плавном и внезапном расширении трубы гидравлическое сопротивление снижается на 6 % и 5 %, соответственно по сравнению с обычной трубой. При плавном и внезапном сужении гидравлическое сопротивление повышается до 7,6 и 14 %, в колене при 90о -24 %, при полном открытии вентиля наблюдается повышение гидравлического сопротивления на 38,6 %. __________________________ Библиографическое описание: ИЗУЧЕНИЕ ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ АППАРАТА ТРАНС- ПОРТИРОВКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. Хурмаматов А.М. [и др.]. 2023. 6(111). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/15689

№ 6 (111) июнь, 2023 г. ABSTRACT The article presents the results of a study of pressure loss at local resistances in the movement of oil and gas conden- sate in steel pipes at temperature ranges of 20-100 C and a flow velocity of 1.0 m/s. In the smooth and sudden expansion of the pipe, the hydraulic resistance is reduced by 6% and 5%, respectively, compared to a conventional pipe. With a smooth and sudden narrowing, the hydraulic resistance increases to 7.6 and 14%, in the knee at 90o -24%, with the valve fully open, there is an increase in hydraulic resistance by 38.6%. Ключевые слова: нефть, газовый конденсат, местное сопротивление, гидравлическое сопротивление, потеря напора, скорость потока, температура, энергия. Keywords: oil: gas condensate, local resistance, hydraulic resistance, pressure loss, flow rate, temperature, energy. ________________________________________________________________________________________________ Цель исследования – изучение и определение трубах (внезапное сужение и расширение, резкий гидравлического сопротивления трубы при различ- поворот потока и т.д.) в большинстве случаев опре- ных соотношениях углеводородного сырья при деляется с помощью коэффициентов, полученных транспортировке трубопроводом. опытным путем, влияние местного сопротивления на перепад давления в трубе при движение нефти и Научная новизна – определено местное сопро- газового конденсата с учетом температуры в скоро- тивление технологических труб экспериментальной сти потока 1,0 м/с [9-14]. установки при различных температурах 20÷100 С и Проведена серия опытов по определению гид- различных соотношениях 30,50,70% нефти и газо- равлического сопротивления лабораторного аппа- вого конденсата. рата. Во время опытов измеряли значения объемного расхода жидкости, давления и темпера- Как известно, часть давления углеводородного туры жидкости на входе в испытуемый участок трубы и на выходе из него, силу тока, его напряже- сырья Робщ (Па), создаваемого насосом, расходу- ние и мощность. Потребляемая мощность электро- нагревателя (Nmax= 2 кВт) регулировали при помощи ется для преодоления сил внутреннего трения Ртр, автотрансформатора. Температура стенки трубы и возникающих при перемещении нефти, газового жидкости измерялась при помощи стеклянных тер- конденсата и их смесей по всей длине трубы, а дру- мометров. По измеренной температуре жидкости гая часть энергии потока расходуется для преодоле- определяли значения ее физических свойств [15]. ния местных сопротивлений Рмс [1,2,3]. В ходе эксперимента на лабораторной установке Потери напора на трение рассмотрены для слу- осуществлено движение нефти, газового конденсата чая равномерного движения жидкости, т.е. живое се- и их смесей при скорости потока 0,051,0 м/с и тем- чение вдоль трубы сохраняется постоянным. При движении жидкости в местных сопротивлениях по- пературе 20100 оС по замкнутому циклу с примене- ток претерпевает деформацию, что приводит к изме- нием нескольких видов местных сопротивлений нению форм и размеров живого сечения, и. таких, как потеря давления при движении углеводо- следовательно, движение жидкости становится не- родного сырья в горизонтальной трубе, при внезап- равномерным, вследствие чего происходит измене- ном расширении и сужении, плавном расширении и ние скорости потока. В местах изменения живого сужении, вентиля и колена 90о. сечения или направления потока происходит его от- рыв от стенок и образуются так называемые вихре- Результаты экспериментальных данных по вые или застойные зоны. Между основным потоком определению влияния местного сопротивления на и вихревыми зонами осуществляется интенсивный перепад давления в трубе при движении нефти и га- обмен частицами жидкости, что является основным зового конденсата с учетом температуры в скорости источником местных потерь энергии [4-8]. потока 1,0 м/с представлены на рис.1. Количество энергии (напора), затрачиваемой на преодоление местных сопротивлений в напорных 72

№ 6 (111) июнь, 2023 г. 1200 1100 1000Гидрав- лическое со- 900 Вентиль при полном открытии Колено 900 800 Внезапное сужение Внезапное расширение 700 Плавное сужение Плавное расширение 600 Обычная труба 20 50 100 Темпе- Рисунок 1. Влияние местного сопротивления на перепад давления в зависимости от температуры газового конденсата Анализируя данные рис.1. можно отметить, что вентиля при полном открытии 1156÷967 Па. При 20 с повышением температуры сырья (газовый конден- оС и скорости потока сырья 1,0 м/с при плавном и сат), гидравлическое сопротивление снижается за внезапном расширении трубы гидравлическое со- счёт уменьшения вязкости. С повышением темпера- противление снижается на 6 % и 5 %, соответ- туры сырья от 20 до 100 оС, гидравлическое сопро- ственно, по сравнению с обычной трубой. При тивление при плавном расширении трубы снижается плавном и внезапном сужении гидравлическое со- от 786 до 646 Па, при плавном сужении этот показа- противление повышается на 7,6 и 14 %, в колене 90о тель составлял 898÷711 Па, при внезапном расшире- повышается на 24 %, при полном открытии вентиля нии и сужении трубы показатели гидравлического наблюдается повышение гидравлического сопро- сопротивления составляли 795÷651 Па и 954÷734 тивления на 38,6 %. Па, соответственно. При колене 90о в вышеуказан- Также изучено влияние местного сопротивления ном пределе температуры показатель гидравличе- на перепад давления в зависимости от температуры ского сопротивления составляет 1035÷894 Па, у нефти, рис.2. 3100 Гидравлическое2600 сопротивление, 2100 Па 1600 Вент иль при полном от крыт ии Колено 900 1100 Внезапное сужение Внезапное расширение 600 Плав ное сужение 20 50 100 Плав ное расширение Обычная т руба Температура, оС Рисунок 2. Влияние местного сопротивления на перепад давления в зависимости от температуры нефти Из рис.2 видно, что при движении нефти при 20оС гидравлическое сопротивление в исследуемой части аппарата в обычной трубе составляет 2186 Па. скорости 1,0 м/с в исследуемой части трубы экспе- При плавном и внезапном расширении этот показа- тель составляет 2037 и 2053 Па, при плавном и вне- риментальной установки Р также снижается с по- запном сужении 2245 и 2521 Па, при колене 90о – вышением температуры. Гидравлическое 2521 Па, а при полном открытии вентиля Р равня- ется 2649 Па. С повышением температуры сырья от сопротивление аппарата более высокое, чем при качке газового конденсата в трубе за счет большой разницы их вязкости (нефть 6,40 мм2/с, газовый кон- денсат 1,07 мм2/с при 20оС) [3]. При температуре 73

№ 6 (111) июнь, 2023 г. 20 до 100 оС, гидравлическое сопротивление в обыч- 90о и вентиль. При перекачке нефти показатели ной трубе снижается в 2,12 раза, при плавном и вне- этих двух местных сопротивлений выше, чем в 2,43 запном расширении в 2,07 и 2,05 раза, при плавном и 2,29 раза, а при перекачке газового конденсата 1,15 и внезапном сужении 2,07 и 2,08 раза, в колене 90о – и 1,21 раза выше, чем на обычной стальной трубе. 2,01, при полном открытии вентиля Р снижается в Создание гидравлического сопротивления из мест- 1,99 раза. ных сопротивлений отрицательно влияет на расход энергии создаваемого насосами для перекачки сы- Таким образом, полученные данные позволяют рья. заключить что при подаче нефти и газового конден- сата по технологическим трубопроводам самое вы- сокое сопротивление оказывает при наклоне колено 1400 Гидравлическая сопротивления, Па 1200 1000 800 600 400 200 0 Обычная Плавное Плавное Внезапное Внезапное Колена 900 Вентиль в труба расширение сужение расширение сужение полном 0,05 м/с 0,5 м/с 1,0 м/с открытии Рисунок 3. Изменение гидравлического сопротивления технологической трубы при различных скоростях жидкого углеводородного потока Также определены изменения гидравлического со- противления аппарата при скорости потока 0,521 м/с. табл.1. Таблица 1. Экспериментальные данные измерения перепада давления некоторых местных сопротивлений (при скорости потока 0,521 м/с) Состав сырья Обычная Плавное Плавное Внезапное Внезапное Колена Вентиль в труба расширение сужение расшире- сужение 900 полном от- Нефть 70%Н+30%ГК 982 915 ние 1015 1124 крытии 50%Н+50%ГК 618 580 641 728 30%Н+70%ГК 442 411 Р, при 200С 462 513 1467 ГК 366 346 387 456 962 285 252 997 923 310 347 693 Нефть 574 70%Н+30%ГК 606 584 634 588 646 704 415 50%Н+50%ГК 427 400 481 538 30%Н+70%ГК 346 324 457 426 398 456 813 ГК 302 268 358 385 594 250 221 379 353 273 297 510 456 298 267 361 при 500С 624 592 465 420 382 338 342 281 264 234 74

№ 6 (111) июнь, 2023 г. Состав сырья Обычная Плавное Плавное Внезапное Внезапное Колена Вентиль в труба расширение сужение расшире- сужение 900 полном от- Нефть 70%Н+30%ГК 381 367 ние 412 465 крытии 50%Н+50%ГК 324 310 354 382 30%Н+70%ГК 286 269 при 1000С 318 347 521 ГК 253 238 281 308 437 223 206 397 354 247 273 381 346 336 302 298 298 254 265 225 239 197 Из табл.1 видно, что при скорости нефтяного ходу эксперимента температуру жидкого потока из- сырья 0,521 м/с (при 20С) гидравлическое сопро- меняли до 50С, при этом гидравлическое сопротив- тивление обычной трубы составляло 982 Па, при ление трубы изменялось в пределах 427-594 Па при плавном расширении 915 Па, плавном сужении 997 соотношении углеводородной смеси 70%Н+30%ГК. Па, при внезапном расширении 1015 Па, при угле При повышении температуры углеводородной колена 90 1124 Па, при вентиле в полном откры- смеси до 100 С гидравлическое сопротивление тии гидравлическое сопротивление трубы состав- трубы снижается от 381÷521 Па (в нефти), при соот- ляло 1467 Па. При соотношении углеводородной ношении углеводородной смеси 70%Н+30%ГК гид- смеси 70%Н+30%ГК гидравлическое сопротивле- равлическое сопротивление изменяется от 324 Па до ние трубы изменялось в пределах 618÷972 Па. Даль- 437 Па, а при использовании 100%-ного газового нейшее увеличение концентрации газового конденсата этот показатель изменяется в пределах конденсата в составе углеводородной смеси 223÷298 Па. Это объясняется тем, что с повышением 30%Н+70%ГК, гидравлическое сопротивление го- температуры углеводородной смеси гидравлическое ризонтальной трубы снижалось до 574 Па. Экспери- сопротивление трубы снижается за счет снижения менты проведены для 100%-ного газового плотности и вязкости нефтегазоконденсатного сы- конденсата, при этом, гидравлическое сопротивле- рья. ние очень мало, т.е. этот показатель изменялся в пре- делах 285÷415 Па при скорости потока 0,521 м/с. По По ходу опытов эксперименты проведены при скорости углеводородного потока 0,95 м/с, табл.2. Таблица 2. Экспериментальные данные измерения перепада давления некоторых местных сопротивлений (при скорости потока 0,985 м/с) Состав сырья Обычная Плавное рас- Плавное Внезапное Внезапное Вентиль в труба ширение сужение расширение сужение Колено 900 полном от- 2316 крытии 1594 Р, при 200С 1242 1114 Нефть 2186 2037 2245 2053 954 2521 2649 70%Н+30%ГК 1488 1328 1687 1792 50%Н+50%ГК 1149 1045 1556 1347 1584 1400 1510 30%Н+70%ГК 998 911 1262 1254 1328 834 786 1193 1087 1079 1035 1156 ГК 995 1408 1067 947 824 1067 912 898 795 1113 818 при 500С 1015 700 900 Нефть 1467 1500 1423 842 1632 1712 70%Н+30%ГК 1118 982 734 1347 1389 50%Н+50%ГК 960 834 1191 1089 1132 1185 30%Н+70%ГК 871 786 1054 1112 759 724 1011 981 895 941 ГК 646 942 867 791 757 при 1000С Нефть 1031 1082 1000 1254 1328 70%Н+30%ГК 910 1105 1210 50%Н+50%ГК 829 975 879 993 1086 30%Н+70%ГК 762 910 1012 695 876 800 894 967 ГК 792 734 711 651 75

№ 6 (111) июнь, 2023 г. Из табл.2 видно, что при скорости нефтяного зонтальной трубы снижалось до 998 Па с увеличе- сырья 0,985 м/с (при 20С) гидравлическое сопро- нием концентрации газового конденсата в составе тивление трубы составляло 2186 Па, при плавном углеводородной смеси 30%Н+70%ГК. Показатель расширении 2037 Па, плавном сужении 2245 Па, при гидравлического сопротивления очень мал при ско- внезапном расширении 2053 Па, при угле колена рости 100%- ного газового конденсата, т.е. этот по- 90 2521 Па. Гидравлическое сопротивление гори- казатель изменялся в пределах 834÷1156 Па при температуре 20С. 2500 2500 2000 2000 1500 1500 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2  1000 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2  500 1000 Нефть 70%Н+30%ГК 30%Н+70%ГК ГК Нефть 70%Н+30%ГК 30%Н+70%ГК ГК 0 500 0 0 0 Рисунок 4. Изменение давления потока Рисунок 5. Изменение давления при плавном в горизонтальной трубе расширении в горизонтальной трубе 2500 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2  2500 2000 Нефть 70%Н+30%ГК 30%Н+70%ГК ГК 1500 2000 1000 500 1500 0 1000 0 500 Рисунок 6. Изменение давления при плавном сужении в горизонтальной трубе 0 Из рис.4÷7 видо, что при плавном расширении в 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2  горизонтальной трубе (при скорости нефти 0,05÷0,98 м/с), её сопротивление колеблется в пре- Нефть 70%Н+30%ГК 30%Н+70%ГК ГК делах 83÷2037 Па, для газового конденсата этот по- казатель составлял от 12 Па до 834 Па. С изменением Рисунок 7. Изменение давления при внезапной доли газового конденсата в углеводородной смеси расширение в горизонтальной трубе показатель гидравлического сопротивления состав- лял в пределах 20÷1328 Па. рья по технологическим трубопроводам самое высо- кое сопротивление оказывает колено при наклоне С учётом полученных результатов собрана лабо- 90о и вентиль. При перекачке нефти показатели раторная установка для изучения движения углево- этих двух местных сопротивлений выше, чем в 2,29 дородного сырья в трубопроводах. На основе раза, а при перекачке газового конденсата 1,15 и 1,21 проведенных экспериментов получены следующие раза выше, чем в обычной стальной трубе. С повы- результаты: при подаче нефтегазоконденсатного сы- шением температуры углеводородной смеси до 100С гидравлическое сопротивление при плавном сужении и расширении трубы снижается за счет снижения плотности и вязкости нефтегазоконден- сатного сырья, кроме того улучшается гидродина- мический режим внутри технологического оборудования. 76

№ 6 (111) июнь, 2023 г. Список литературы: 1. А.Г. Касаткин Основные процессы и аппараты химической технологии. 8-е изд., перераб. - М.: Химия, 1971. - С. 87-94. 2. Процессы и аппараты химической технологии. Под редакцией профессора А.А. Захаровой. –М: Академия, 2006. –С. 30-68. 3. З.С. Салимов, О.Ю. Исмаилов. Плотность и вязкость жидких углеводородов при температурах 20-98 оС. Научно-технический журнал «Нефтепереработка и нефтехимия». – Москва. 2014. – №1. – С. 18-22. 4. Hurmamatov A.M. Studying of mechanical impurity concentration influencing of hydrocarbonic mixes on cleaning efficiency in hydrocyclone// Austrian Journal of Technical and Natural Sciences: - Austria, Vienna, 2017, №7-8. – P. 33-37. 5. Хурмаматов А.М. Влияние конструктивных параметров на эффективность очистки гидроциклона // «Узбекский химический журнал». – Ташкент, 2017. №5. –С. 63-69. 6. А.М. Хурмаматов. Изучение основных физико-химических свойств кокдумалакской нефти и ее фракций // Журнал «Химическая промышленность»: – Санкт-Петербург, 2018. №1. –С. 8-12. 7. А.М.Хурмаматов, О.Ю.Исмаилов, Ж.А.Хайдаров. Определение коэффициента поверхностного натяжения нефти, газового конденсата и их смесей //«Узбекский химический журнал». – Ташкент, 2018. №2. –С. 57-64. 8. Хурмаматов А.М., Махкамов Б.Р. Влияния гидродинамических параметров на эффективность очистки нефтегазоконденсатного сырья в центробежном поле/ Сб.докладов. Международ.науч.-техн.конф. «Состоя- ние и перспективы инновационных идей и технологий в области нефтехимии». – Фергана, 2015. – С. 355-358. 9. Исмаилов О.Ю., Рахмонов Т.З. Номограмма для определения гидравлического сопротивления углеводородного сырья в горизонтальной трубе// Научно-технический журнал «Химическая промышленность». г. Санкт- Петербург, –2016. – №3 – С. 139-142. 10. Исмаилов О.Ю., Хурмаматов А.М., Хайдаров Ж.А. Определение коэффициента поверхностного натяжения нефти, газового конденсата и их смесей// Узбекский химический журнал. – Ташкент, –2018. -№2. – С. 57-64. 11. Исмаилов О.Ю., Сатторов З.М. Влияние гидродинамических режимов движения нефтегазоконденсатных по- токов на толщину вязкого пограничного слоя и эффективность теплообмена// Научно-технический журнал «Нефтепереработка и нефтехимия». Москва. – 2020. – №2. –С. 35-37. 12. Хурмаматов А.М., Исмаилов О.Ю. Влияния температуры углеводородного сырья на перепад давления в го- ризонтальной трубе// Научно-технический журнал Наманганского инженерно-технологического института// ТОМ 5 – Спец выпуск (1), 2020. –С. 168-172. 13. Исмаилов О.Ю., Хурмаматов А.М. Влияние скорости потока жидких углеводородов на эффективность про- цесса теплообмена// Узбекский химический журнал. – Ташкент, – 2020. – №2. –С. 88-100. 14. Хурмаматов А.М., Исмаилов О.Ю., Маллабоев О.Т. Influence of recirculation of hydrocarbon flows on the effi- ciency of the heat exchanger operation// Scientific and technical journal of Namangan institute of engineering and technology. Namangan-2021. VOL 6 – Issue (1) 2021 Pp. 122-128. 15. Хурмаматов А.М., Исмаилов О.Ю. Влияние гидродинамических режимов и состава нефтяного сырья на гид- равлическое сопротивление гидроциклона// Узбекский химический журнал. – Ташкент, –2019. -№1. – С. 32- 38. 77

ДЛЯ ЗАМЕТОК

ДЛЯ ЗАМЕТОК

Научный журнал UNIVERSUM: ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ № 6(111) Июнь 2023 Часть 3 Свидетельство о регистрации СМИ: ЭЛ № ФС 77 – 54434 от 17.06.2013 Издательство «МЦНО» 123098, г. Москва, улица Маршала Василевского, дом 5, корпус 1, к. 74 E-mail: [email protected] www.7universum.com Отпечатано в полном соответствии с качеством предоставленного оригинал-макета в типографии «Allprint» 630004, г. Новосибирск, Вокзальная магистраль, 3 16+

UNIVERSUM: ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ Научный журнал Издается ежемесячно с декабря 2013 года Является печатной версией сетевого журнала Universum: технические науки Выпуск: 6(111) Июнь 2023 Часть 4 Москва 2023

УДК 62/64+66/69 ББК 3 U55 Главный редактор: Ахметов Сайранбек Махсутович, д-р техн. наук; Члены редакционной коллегии: Горбачевский Евгений Викторович, канд. техн. наук; Демин Анатолий Владимирович, д-р техн. наук; Дехканов Зульфикахар Киргизбаевич, д-р техн. наук; Звездина Марина Юрьевна, д-р. физ.-мат. наук; Ким Алексей Юрьевич, д-р техн. наук; Козьминых Владислав Олегович, д-р хим. наук; Ларионов Максим Викторович, д-р биол. наук; Манасян Сергей Керопович, д-р техн. наук; Мажидов Кахрамон Халимович, д-р наук, проф; Мартышкин Алексей Иванович, канд.техн. наук; Мерганов Аваз Мирсултанович, канд.техн. наук; Пайзуллаханов Мухаммад-Султанхан Саидвалиханович, д-р техн. наук; Радкевич Мария Викторовна, д-р техн наук; Серегин Андрей Алексеевич, канд. техн. наук; Старченко Ирина Борисовна, д-р техн. наук; Усманов Хайрулла Сайдуллаевич, д-р техн. наук; Юденков Алексей Витальевич, д-р физ.-мат. наук; Tengiz Magradze, PhD in Power Engineering and Electrical Engineering. U55 Universum: технические науки: научный журнал. – № 6(111). Часть 4., М., Изд. «МЦНО», 2023. – 76 с. – Электрон. версия печ. публ. – http://7universum.com/ru/tech/archive/category/6111 ISSN : 2311-5122 DOI: 10.32743/UniTech.2023.111.6 Учредитель и издатель: ООО «МЦНО» ББК 3 © ООО «МЦНО», 2023 г.

Содержание 5 5 Статьи на русском языке 5 Электроника 13 К ВОПРОСУ ВЫБОРА АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ БЛА ПРИ УСЛОВИИ ГРУППОВОЙ РАБОТЫ 17 Андреев Павел Сергеевич Селин Антон Игоревич 17 ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ РАДИАЦИИ И ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ 23 НА ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КРЕМНИЕВЫХ СТРУКТУР 23 Саидов Сафо Олимович Насуллаев Бахтиёр 23 Электротехника 26 МАГНИТНЫЙ ПОДВЕС ЛЕВИТАЦИОННОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА 31 ДЛЯ КОМБИНИРОВАННОЙ ПАССИВНОЙ ПУТЕВОЙ СТРУКТУРЫ Арсланова Дарья Николаевна 31 Грошева Александра Дмитриевна 34 Знаменщикова Наталия Сергеевна Мельников Дмитрий Денисович 37 Крылова Надежда Александровна Смирнов Сергей Александрович 40 Смирнова Ольга Юрьевна Фирсов Алексей Анатольевич 40 Papers in english 45 Computer science, computer engineering and management 45 DEVELOPMENT OF HARDWARE AND SOFTWARE OF CROP MONITORING 48 IN THE AGRICULTURAL SECTOR Xalima Abasxanova Mukhlisa Rustamova FEATURES OF THE DEVELOPMENT OF HIGH-TECH SERVICES AND APPLICATIONS BASED ON MACHINE LEARNING Hayk Kharazyan Mechanical engineering and machine science WORKING DETAIL OF THE TILLING CUTTER Rustamjon Abdumajidov IMPROVING THE RATIONAL USE OF FUEL AND ENERGY RESOURCES Hikmat Ishmuratov Bekbatir Isakbaev Zuxriddin Juraev APPLICATION OF POLYMER COMPOSITE MATERIALS IN MACHINES Sobirzhon Norov Gairat Kuziev Civil engineering and architecture DECISION MAKING WHEN JUSTIFYING THE STRENGTHENING OF UZBEKISTAN RAILWAYS UNDER CONDITIONS OF UNCERTAINTY OF BACKGROUND INFORMATION Javohir Ozodjonov Khasan Umarov Askar Babayev Transport THE ROLE OF SURVEILLANCE CAMERAS AT INTERSECTIONS IN PREVENTING CAR ACCIDENTS Dilshod Eshmuradov Bahadir Ergashov Saidullahon Akbarov INCREASING THE EFFICIENCY OF THE INERTIA AIR CLEANER OF LOCOMOTIVES Otabek Khamidov Burxonjon Erkinov

Transport, mining and construction engineering 53 PASSENGER FLOW ANALYSIS AND INFLUENCE FACTORS (IN CASE OF NAMANGAN CITY) 53 Ulug‘bek Mamirov Bibixon Tumanbaeva 60 Rahimjon Xakimov Nargiza Tovoldiyeva 66 ASSESSMENT OF DECISION-MAKING AT SUBSTANTIATING THE STRENGTHENING 66 OF THE RAILWAY CAPACITY OF UZBEKISTAN IN THE CONDITIONS OF UNCERTAINTY AND RISKS 70 Khasan Umarov Sayfi Baqoyev 70 Technology of materials and products of the textile and light industry FEATURES OF APPLICATION IN THE TEXTILE INDUSTRY OF SYNTHETIC POLYMER COMPOSITIONS SOLUBLE IN NATURAL WATER Sitora Sultonova Sherzod Ortikov Ilgor Norov Technology, machinery and equipment for logging, forestry, wood processing and chemical processing of wood biomass CHOOSING THE TYPE OF WORKING BODY OF THE MACHINE FOR OPENING THE IRRIGATORS WITH THE BURYING OF ORGANIC FERTILIZERS IN THE COMBINATION MACHINE Qutbiddin Imamkulov Gulhayo Mamadalieva Nizomjon Nishanboev

№ 6 (111) июнь, 2023 г. СТАТЬИ НА РУССКОМ ЯЗЫКЕ ЭЛЕКТРОНИКА DOI - 10.32743/UniTech.2023.111.6.15693 К ВОПРОСУ ВЫБОРА АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ БЛА ПРИ УСЛОВИИ ГРУППОВОЙ РАБОТЫ Андреев Павел Сергеевич студент, техник Центра БЛА, Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), РФ, г. Москва E-mail: [email protected] Селин Антон Игоревич начальник отдела проектирования Центра БЛА, Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), РФ, г. Москва E-mail: [email protected] ON THE ISSUE OF CHOOSING BATTERIES FOR UAVS UNDER THE CONDITION OF GROUP WORK Pavel Andreev Student, technician, Moscow Aviation Institute (National Research University), Russia, Moscow Anton Selin Head of the Design Department, Moscow Aviation Institute (National Research University), Russia, Moscow АННОТАЦИЯ В настоящее время сельскохозяйственные предприятия все чаще начинают использовать современные бес- пилотные авиационные комплексы для различных целей, в том числе для обработки сельскохозяйственных зе- мель разнообразными веществами с воздуха. Это приводит к спросу на аппараты, предназначенные для внесения химикатов с воздуха. В данной работе рассматриваются вопросы подбора аккумуляторных батарей для беспи- лотных летательных аппаратов, предназначенных для обработки сельскохозяйственных площадей в составе группы аппаратов. ABSTRACT Currently, agricultural enterprises are increasingly beginning to use modern unmanned aerial systems for various purposes, including for processing agricultural land with various substances from the air. This leads to a demand for devices designed to introduce chemicals from the air. This paper discusses the selection of batteries for unmanned aerial vehicles intended for processing agricultural areas as part of a group of vehicles. Ключевые слова: агропромышленный комплекс, БЛА, аккумулятор, мультикоптер, групповая работа, обработка площади. Keywords: agro-industrial complex, UAV, battery, multicopter, group work. ________________________________________________________________________________________________ __________________________ Библиографическое описание: Андреев П.С., Селин А.И. К ВОПРОСУ ВЫБОРА АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ БЛА ПРИ УСЛОВИИ ГРУППОВОЙ РАБОТЫ // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2023. 6(111). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/15693

№ 6 (111) июнь, 2023 г. Введение • Трудности, связанные с применением беспи- лотных летательных аппаратов в рамках действую- Из-за бурного развития беспилотных летатель- щего законодательства (отсутствие необходимых ных аппаратов было предсказуемо ожидать, что они нормативно-правовых и нормативно-технических войдут во многие сферы жизни людей. Таким обра- актов, регламентов и т.п.); зом, на повестке дня стоит вопрос о создании новых, более специализированных аппаратов. Объектом • Требования высокой квалификации специа- исследования является беспилотный летательный листов, эксплуатирующих БАС. аппарат (БЛА), предназначенный для обработки сельскохозяйственных площадей. Беспилотный ле- В процессе работы рассматривалась информа- тательный аппарат состоит из множества частей, ция, представленная в статье за авторством среди которых имеется аккумуляторная батарея. С.С. Грызункина и И.С. Прокопчука, где описыва- ются материалы и конструкция Li-ion аккумулято- Целью работы является оценка рационального ров [1]. Помимо этого, была рассмотрена статья за выбора аккумуляторных батарей (АКБ) беспилот- авторством А.М. Скундина, Ю.Г. Чиркова, В.И. Ро- ного летательного аппарата при выполнении работ стокина «Литий-ионные аккумуляторы: компьютер- по обработке площадей в составе группы аппаратов. ное моделирование и проблемы зависимости емкости от токов заряда и разряда» [5]. Данные ста- Данная работа может помочь инженерам при тьи описывают основные проблемы создания АКБ выборе аккумуляторов для подобного типа аппаратов. для БЛА. Однако они не в полной мере подходят для решения задач, рассматриваемых в данной работе. Актуальность темы продиктована тем, что при- менение беспилотных воздушных судов (БВС) в Для написания работы рассматривались аккуму- сельском хозяйстве является инновацией для России ляторы, которые на данный момент представлены на и имеет большой потенциал, особенно при решении рынке, с их характеристиками. Перспективные мо- задач точного земледелия. дели, которых нет в свободной продаже, не учиты- вались. На рынке представлены следующие типы Сегодня фермеры открыты для использования аккумуляторных батарей: свинцово-кислотные, ще- технологий увеличения урожайности и повышения лочные, литий-ионные. качества своей продукции. Авиационные химиче- ские работы (АХР) давно применяются для данных Постановка задачи целей, в то же время эксплуатация пилотируемых воздушных судов (ВС) остается экономически невы- Рассмотрим создание беспилотной авиационной годным для полей небольшого размера. системы, состоящей из трех мультикоптеров со станцией управления и зарядки. Беспилотная авиа- Работа с опасными химическими веществами, ционная система предназначена для обработки за- такими как пестициды, гербициды и фунгициды, со- мкнутых площадей. здает много рисков для здоровья людей и домаш- него скота. Создаваемая беспилотная авиационная Самый важный критерий аккумулятора — это система (БАС) является эффективным решением его масса. Следующими по важности критериями для хозяйств с угодьями малых и средних размеров: являются скорость заряда и количество циклов за- высокоточное уничтожение вредителей и болезней ряда/разряда. Оба критерия определяют экономиче- с/х культур снижает воздействие химикатов на окру- скую выгоду комплекса. Потребную емкость жающую среду. аккумулятора и электрическое напряжение опреде- ляются из требуемого времени полета и параметров Преимущества применения БАС в сельском хо- электрического оборудования на борту аппарата. зяйстве при выполнении АХР следующие: Для наибольшей экономической эффективности • Относительно высокая производительность; предполагается производить обработку заданных площадей группой аппаратов.[2] При этом работа • Возможность производить работу в трудно- аппаратов происходит не параллельно, а парал- доступных для типовой сельхозтехники местах со лельно-последовательно для обеспечения обслужи- сложным ландшафтом; вания аппаратов одним оператором (Рисунок 1). При разряде батареи БВС производит возврат к месту • Дешевизна и экономия ресурсов в перспек- дислокации. тиве многолетней эксплуатации; Оператором производится замена АКБ и запуск • Снижение рисков для здоровья персонала аг- аппарата для дальнейшей обработки. В процессе об- рокомплексов. работки производится зарядка батареи для последу- ющей замены. Это определяет потребное время Сложности и ограничения применения БАС в заряда аккумуляторной батареи. сельском хозяйстве при выполнении АХР следующие: • Требования к погодным условиям при экс- плуатации БВС; 6

№ 6 (111) июнь, 2023 г. Рисунок 1. Последовательность обработки площади группой аппаратов Известно потребное время полета одного аппарата времени полета БЛА в зависимости от емкости АКБ из условия обеспечения параллельного обслужива- и массы полезного груза определяет потребную ния с учетом количества аппаратов в группе. Расчет емкость АКБ (Рисунок 2). Рисунок 2. Зависимость времени полета от емкости АКБ Для рассматриваемого БВС известен состав бор- тового оборудования, а так же параметры питания, указанные в таблице 1.

№ 6 (111) июнь, 2023 г. Потребители электроэнергии Таблица 1. Источник Кол- во Сила тока (мА) Мощность (Вт) Камера 1 180 12,96 Радиовысотомер 1 360 1,8 Радар обнаружения препятствий 2 360 1,8 Задний радар 1 360 1,8 Насос 1 2000 116 Расходомер 1 10 0,05 Передатчик 1 130 0,65 Полетный контроллер 1 480 2,4 Светосигнальное оборудование 1 300 0,99 Двигатели (потребление в максимальном режиме) 6 183 816 666000 Итого: 670180 183 954,45 На основе этих параметров определяется необ- Непрерывный и пиковый. ходимое потребление тока в номинальном и пико- вом режимах, а также напряжение питания. Помимо этого, в характеристиках АКБ указы- Потребная сила тока определяет такой параметр, вают сразу два значения C-рейтинг: «Непрерывный» как скорость разряда (С-рейтинг) аккумуляторной батареи. и «Пиковый». Численное значение пикового рейтинга Рассмотрим понятие скорости разряда указывает на максимальную силу тока, который АКБ (C-рейтинг): может отдать за кратковременный период (не более Аккумуляторы, рассчитанные для питания БВС, имеют в своей спецификации такой важный пара- 10 секунд). метр как C-рейтинг / Токоотдача / Скорость разряда. При маленьком C-рейтинге БЛА на раскроет свой Если известен C-рейтинг и емкость батареи, то не составит труда вычислить постоянную силу тока, летный потенциал, поэтому воздушное судно будет которая не причинит вреда аккумулятору: не таким динамичным. В случае если сила тока будет выше номинального значения, то по итогу есть шанс ������������������������ = Срр∙Е; нанести повреждения АКБ. 1000 Если C-рейтинг выше необходимого для БЛА, то не выйдет получить особого улучшения в произ- где:Imax – сила тока (максимальная), А; водительности. Будет даже обратный эффект, батарея Срр – С-рейтинг разряда; станет массивнее, из-за чего понижается время полета. E – емкость АКБ, mAh. Пример: АКБ с характеристиками: 5000 mAh Например, для АКБ с емкостью 36000 mAh в максимальном режиме скорость разряда должна 30С имеет расчетную максимальную силу тока не- быть 18,6. Таким образом, C-рейтинг разряда должен прерывного разряда – 150А [3]. быть 19 в пике и около 6 в номинальном режиме. На рисунке 3 представлен график потребного рейтинга разряда в зависимости от емкости батареи для заданной силы тока. 35 C-Rating/Discharge Rate 30 C-Rating 25 20 15 25000 30000 35000 40000 45000 ,mAh 10 C-Rating continuous 5 0 20000 C-Rating max Рисунок 3. График потребного рейтинга разряда в зависимости от емкости батареи для заданной силы тока 8

№ 6 (111) июнь, 2023 г. Проведем расчет времени заряда АКБ. Например: если АКБ емкостью 5000 mAh с рей- тингом заряда 1C, то максимальная сила зарядного Исходными данными для определения времени тока для нее – 5А. заряда является потребная емкость батареи (САКБ) и Важно знать, что при превышении силы тока при ток зарядного устройства (IЗУ). Расчет производится заряде АКБ может произойти возгорание батареи. по следующей формуле[8]: Также чем ниже сила тока заряда, тем батарея ������зар = 1,4 ������АКБ ; будет дольше заряжаться. Одним из плюсов такой ������ЗУ зарядки является увеличение срока службы АКБ. где 1,4 – коэффициент, учитывающий нагрев АКБ. Характеристики АКБ зависят от схемы соедине- Зная потребное время заряда аккумуляторной ния. батареи, проведем расчет потребного тока заряда для Литий-полимерные и литий-ионные аккумуля- подбора зарядного устройства и рейтинга заряда АКБ: торные батареи состоят из отдельных элементов. Каждый такой элемент имеет номинальное напряже- ������ЗУ = 1,4 ������АКБ ; ние 3,7 В. Если требуется более высокое напряжение, ������зар то ячейки соединяются последовательно и форми- руют одну большую батарею. Для создания батареи Рассмотрим понятие рейтинг заряда высокой емкости элементы соединяются парал- С-рейтинг заряда / скорость заряда – немало- лельно. важный параметр, который отображается на бата- рее. Большое количество аккумуляторных батарей Чаще всего производители литий-полимерных спроектированы на скорость заряда 1C. Это число АКБ для БЛА указывают не напряжение аккумуля- указывает максимальную силу тока, с которой тора, а количество ячеек аккумулятора. Ячейки могут можно безопасно заряжать АКБ. Вычислить макси- обозначаться буквой «S». мальную силу тока для конкретной аккумуляторной батареи можно по формуле [3]: К примеру, аккумулятор на 22,2 В называют «6S» аккумулятором. ������������������������ = Срз ∙ Е ; 1000 1S = 3.7В 2S = 7.4В где:Imax – сила тока (максимальная), А; 3S = 11.1В Срз – С-рейтинг разряда; 4S = 14.8В E – емкость АКБ, mAh. 5S = 18.5В 6S = 22.2В [3]. Значение зарядного тока является одной из не- Для увеличения емкости ячейки соединяются последовательно, и производитель в наименование скольких предустанавливаемых настроек зарядного АКБ прописывает символ «P». Получается, что, сум- устройства перед зарядкой АКБ. марное количество ячеек находится через произве- дение числа S и P (рисунок 4). Где 1, 2, 3 - номера ячеек в аккумуляторе. Разные батареи обозначаются буквами «А» и «В». Рисунок 4. Схемы аккумуляторов Таким образом, мы получим требования к акку- заряда, количеству циклов заряда/разряда, емкости, муляторным батареям беспилотного летательного напряжению. Аккумуляторная батарея, отвечающая аппарата, работающего в группе при обработке за- одному из приведенных ранее критериев, проходит данных площадей: емкость, напряжение, скорость на следующий уровень сортировки по другому кри- заряда, скорость разряда пиковую, скорость разряда терию. В последствии будет получена наглядная номинальную, схему соединения, количество цик- модель, по которой можно очень быстро выбрать не- лов заряда/разряда. обходимую АКБ. Значимость критериев определяется требованиями к проектируемому агропромышлен- Методика выбора ному комплексу. Для примера будут использоваться входные данные, перечисленные в Таблице 2. Методика заключается в сортировке энергоно- сителей по различным критериям: массе, скорости 9

№ 6 (111) июнь, 2023 г. Таблица 2. Входные данные Наименование Значение Тип Гексакоптер Время полета, мин Масса полезной нагрузки, кг 15 Потребление аппарата, мA 30 670180 В этой работе был применен метод сбора дан- публикации самыми лучшими по соотношению ных – контент-анализ документов. Контент-анализ энергоемкости к массе являются литий-ионные и документов – это метод первичного сбора данных, литий-полимерные аккумуляторы. Следовательно, при котором документы используются в качестве применение свинцово-кислотных аккумуляторов главного источника информации. Как и любой дру- не стоит рассматривать далее. гой метод, он используется для решения конкретных задач исследования и является неотъемлемой частью Перейдем к щелочным и литий-ионным источ- любого исследования [7]. никам энергии. Для их сравнения рассмотрим удельную энергоемкость. У щелочных аккумулято- Анализ рынка ров она равняется 20-50 Вт*ч/кг [4], а у литий- ионных 110-270 Вт*ч/кг[6]. Поэтому стоит рассмат- Для начала отсортируем аккумуляторные бата- ривать литий-ионные аккумуляторные батареи. Для реи по массе. Как было написано ранее, аккумуля- проектируемого конкретного аппарата мы имеем торы делятся на три типа: свинцово-кислотные, ограничение по максимальной массе АКБ, и по дан- щелочные, литий-ионные. К недостаткам свинцово- ному критерию убираем модели, которые не соот- кислотных аккумуляторов можно отнести большой ветствуют ему (Рисунок 5). вес (при проектировании воздушного судна идет борьба за каждый грамм) [9]. На момент написания Рисунок 5. Этапы сортировки Примечание. Такие параметры как скорость заряда/разряда, количество циклов заряда/разряда, стоимость могут определяться заказчиков на этапе формирования технического задания, тогда эти параметры являются ключевыми при выборе АКБ. 10

№ 6 (111) июнь, 2023 г. Вторым этапом является анализ предложений на • Lifepo4; рынке и дальнейшее сравнение их показателей. • General Electronics Technology; Именно на этом этапе мы обращаем внимание на • Evlithium; напряжение аккумулятора, которое он выдает. Ранее • Kokam; было написано, что аккумуляторы можно объединять • Turnigy; для получения требуемых характеристик, однако, если • URUAV; есть покупное решение, то следует выбирать его. • CNHL; • B-Grade; Для анализа были выбраны аккумуляторы от • НЭТЕР (г. Казань) под брендом Li-Pol фирм: Systems. Технические характеристики аккумуляторов • DJI; представлены в таблице 3. • Shenzhen Grepow Battery; Таблица 3. • Okcell; • CATL; Модели аккумуляторных батарей, представленных на рынке АКБ Емкость, Напряжение, Масса, Скорость Скорость Кол-во мАч В кг заряда разряда циклов DJI Agras T20 18000 51.8 6.4 4 9 1000 DJI Agras T30 29000 51.8 10.1 6 11.5 1000 Tattu Plus 3.0 28000 mAh 28000 51.8 11.5 3 25 500 Tattu Plus 3.0 25000 mAh 25000 51.8 9.5 3 25 500 Tattu Plus 3.0 22000 mAh 22000 51.8 8.5 3 25 500 Tattu Plus 3.0 19000 mAh 19000 51.8 7.8 3 25 500 Tattu 14S1P 32000 mAh 32000 22.8 3.5 0.2 6 2000 Okcell 14S 20C 51,8 V Tattu lipo Pack 28000 51.8 9.5 1 20 700 CATL 90000 3.7 2 0.1 0.5 8000 Lifepo4 50000 3.2 1.65 0.1 0.5 5000 General Electronics Technology 63000 3.7 0.78 0.1 0.5 5000 Evlithium Headway 8Ah LiFePO4 battery 8000 3.2 0.335 5 3 2000 Evlithium LTO32145S2.4V6Ah 6000 2.3 0.265 - 10 - Kokam 26000 3.7 1 4 3000 Tattu 32000мАч 6S 10C 22,8В LiPo 32000 22.8 3.575 - 10 1000 Turnigy High Capacity 6S 12C Lipo 1400 22.2 1.8 1 12 1000 Turnigy Nano-Tech 6S 45C Lipo 3300 22.2 0.5 1 45 800 URUAV 22.2V 30/60C 6S Lipo 10000 22.2 1.2 1 30 700 CNHL 6S 70С Lipo 70 500 5000 22.2 0.8 5 B-Grade 3S 25C LiPoly 5800 11.1 0.48 1 25 800 Li-Pol Systems - - -- До 140 - В связи с эксплуатационной особенностью БЛА, Энергоемкость аккумулятора при проектировании работающих в группе, третьим по важности крите- коммерческого аппарата отходит на задний план, рием является скорость заряда/разряда. Немаловаж- так как при учете всех факторов может получиться, ным является экономическая составляющая работы в что придется собирать большой аккумулятор из не- группе. Так как аккумулятор совершает большое ко- скольких ячеек меньшей емкости. (рисунок 4). личество циклов заряда/разряда, то мы при отборе заинтересованы в том, чтобы аккумулятор имел как Вывод можно больше циклов. А также имел низкую стои- мость, потому что при расчете экономической эф- Подбор аккумулятора является многогранным фективности комплекса из нескольких БЛА, вопросом, при котором нет единого ответа. Очень стоимость и количество циклов заряда/разряда много факторов надо учитывать при выборе, потому очень сильно влияют на результат вычислений. что аккумулятор очень сильно влияет на коммерче- ский успех беспилотного летательного аппарата. 11

№ 6 (111) июнь, 2023 г. А как мы все прекрасно знаем, что чем удачнее ап- иных видов батарей, Представленный материал дол- парата спроектирован, тем желаннее он будет для жен помочь при выборе аккумуляторной батареи пользователя. В данной статье не были рассмотрены для БЛА абсолютно различного назначения, однако перспективные разработки и теоретические нара- в первую очередь это алгоритм подходит для агро- ботки по теме литий-ионных аккумуляторов или промышленного комплекса. Список литературы: 1. Li-ion аккумуляторы. Способы увеличения их эффективности. // ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ URL: https://cyberleninka.ru/article/n/li-ion-akkumulyatory-sposoby-uvelicheniya-ih-effektivnosti (дата обращения: 17.01.2023). 2. Агарков В.В. Дибир А.Г. Копыченко В.П. Халилов С.А. Хоменко И.И. Авиация в сельском хозяйстве: исто- рия, техника, технология, экономика . - Харьков: ТАЛ «Слобожанщина» , 2002. - 404 с. 3. Все о LiPo батареях для FPV дронов // Дрономания онлайн журнал о дронах URL: https://dronomania.ru/faq/vsyo-o-lipo-batareyah-dlya-fpv-dronov.html (дата обращения: 17.01.2023).Железо-ни- келевый аккумулятор // Википедия URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Железо-никелевый_аккумулятор/ (дата обращения: 12.08.2022). 4. Железо-никелевый аккумулятор // Википедия URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Железо-никелевый_аккумулятор/ (дата обращения: 12.08.2022). 5. Литий-ионные аккумуляторы: компьютерное моделирование и проблемы зависимости емкости от токов заряда и разряда. // International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 13 (153) 2014 URL: https://cyberleninka.ru/article/n/litiy-ionnye-akkumulyatory-kompyuternoe-modelirovanie-i-problemy-zavisimosti- emkosti-ot-tokov-zaryada-i-razryada/viewer (дата обращения: 17.01.2023). 6. Литий-ионный аккумулятор // Википедия URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Литий-ионный_аккумулятор/ (дата обращения: 12.08.2022). 7. Организация психолого-педагогического исследования // studfile URL: https://studfile.net/preview/1603507/ (дата обращения: 15.02.2023). 8. Режимы зарядки Li-ion АКБ // electro.club URL: https://electro.club/content/articles/rejimyi_zaryadki_Li-ion_akb (дата обращения: 20.02.2023). 9. Эксплуатационные особенности аккумуляторов, применяемых в авиационной технике // Научный вестник МГТУ ГА URL: https://avia.mstuca.ru/jour/article/view/647/565 (дата обращения: 12.08.2022).

№ 6 (111) июнь, 2023 г. DOI - 10.32743/UniTech.2023.111.6.15606 ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ РАДИАЦИИ И ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КРЕМНИЕВЫХ СТРУКТУР Саидов Сафо Олимович канд. хим. наук, доц. кафедры «Физики» Бухарского государственного университета, Республика Узбекистан, г. Бухара Е-mail: [email protected] Насуллаев Бахтиёр магистрант Физико-математического факультета, Бухарского государственного университета Республика Узбекистан, г. Бухара Е-mail: [email protected] EFFECT OF DIFFERENT TYPES OF RADIATION AND HEAT TREATMENT ON THE ELECTROPHYSICAL PROPERTIES OF SILICON STRUCTURES Safo Saidov Cand. chem. Sciences, Associate Professor of the Department of Physics, Bukhara State University, Republic of Uzbekistan, Bukhara Bakhtiyor Nasullaev Master student of the Faculty of Physics and Mathematics of the Bukhara State University, Republic of Uzbekistan, Bukhara АННОТАЦИЯ Целью данной статьи является обсуждение влияния различных типов излучения, термообработки на электро- физические свойства кремниевых структур, легированных переходными элементами: анализ и обсуждение научных работ по данной теме, сравнение и обобщение их данных. АBSTRACT The purpose of this review is to discuss the effect of different types of radiation, heat treatment and adsorption on the electrophysical properties of silicon structures doped with transition elements: analysis and discussion of scientific papers on this topic, comparison and generalization of their data. Ключевые слова: кремниевые структуры, фоточувствительность, термочувствительность, деформационная чувствительность и радиационная стойкость, параметры и свойства легированного кристалла, диффузия, реком- бинационные свойства кремния, легирование переходными элементами, термическое дефектообразование, ВАХ и ВФХ структур, нанокластерные структуры на рекристаллизованном нанокристаллическом кремнии, ионное легирование, исследования влияния гамма-излучения на свойства пористого кремния и др. Keywords: silicon structures, photosensitivity, thermal sensitivity, deformation sensitivity and radiation resistance, parameters and properties of doped crystal, diffusion, recombination properties of silicon, doping with transition elements, thermal defect formation, volt-ampere and volt-farad characteristics of structures, nanocluster structures on recrystallized nanocrystalline silicon, ion doping, studies of gamma-radiation effect on porous silicon properties, etc. ________________________________________________________________________________________________ Данная работа является продолжением серии свойства кремниевых структур, легированных пере- исследований влияния различных видов радиацион- ходными элементами [1-3]. ной и термической обработки на электрофизические __________________________ Библиографическое описание: Саидов С.О., Насуллаев Б. ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ РАДИАЦИИ И ТЕРМИ- ЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КРЕМНИЕВЫХ СТРУКТУР // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2023. 6(111). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/15606

№ 6 (111) июнь, 2023 г. В современной твердотельной электронике концентрацию кислорода между узлами, что в свою управление электрофизическими параметрами полу- очередь снижает эффективность образования K- проводников с помощью процессов легирования с центров [дивакансия - кислород - углерод] в использованием примесей, образующих глубокие легированном кремнии p-типа [7]. энергетические уровни, является одним из наиболее перспективных способов управления свойствами В статье [8] приведены результаты исследования материала. В зависимости от типа примеси (донорная, влияния редкоземельных элементов на термическое акцепторная или амфотерная), параметры и свойства дефектообразование в кремнии n-типа методами легированного кристалла изменяются, что приводит нейтронно-активационного анализа, ИК-спектро- к развитию таких важных свойств, как фоточувстви- скопии, изотермической релаксации емкости. Выяв- тельность, термочувствительность, деформационная лено, что в наличие Sm, Gd и Yb примесей приводит чувствительность и радиационная стойкость. к повышению стойкости образцов при термических Действительно, при производстве легированных полупроводниковых кристаллов в основном исполь- обработках, тем самым повышаются значения ННЗ зуются примеси с высокой скоростью диффузии, относительно контрольных в 2–4 раза, и подавление которые образуют электронные уровни в полосе термических дефектов может быть обусловлено пропускания кристалла. Такие примеси, образующие очищением объема Si от неконтролируемых быстро- глубокие центры дефектов в кристаллической диффундирующих примесей, их геттерированием решетке кремния, обычно обладают низкой раство- примесями Sm, Gd и Yb или образованием комплек- римостью, низкой концентрацией электрически сов РЗЭ+дефект акцепторной природы, а также ак- активных состояний и низкой склонностью к тивным взаимодействием РЗЭ с кислородом в Si. В образованию комплексов с неконтролируемыми техническими примесями [4]. результате исследований ИК-поглощения в SiРЗЭ получено, что эф фективное взаимодействие РЗЭ с В кремнии, полупроводнике с непрямым зазором, радиационные дефекты определяют кинетику про- кислородом в Si начинается с концентраций NРЗЭ  цесса генерации-рекомбинации. Поэтому во многих практических случаях протонное и α-облучение 51017 см-3 , что, возможно, указывает на наличие в используется для локальной (по площади и глубине) объеме Si включений второй фазы РЗЭ, а также их модуляции времени жизни носителей в полупро- силицидов, действующих как стоки для неконтроли- водниковых структурах. Знание основных параметров руемых и технологических примесей. радиационных дефектов и их распределения внутри кристалла является важным условием для выбора М.Н. Аликулов исследовал влияние термообра- режима облучения с целью достижения требуемых ботки и радиации на электрофизические свойства свойств прибора. По этой причине радиационные кремния, легированного платиной [9], получив дефекты в фотоионизированном кремнии стали пред- новые характеристики изготовления полупровод- метом многочисленных исследований. никовых приборов на основе кремния, включая различные термо- и радиационные обработки с изме- Целью данной статьи является обсуждение нением его электрических свойств и зависимость влияния различных типов излучения и термообра- скорости охлаждения после диффузии в кремнии. ботки на электрофизические свойства кремниевых Исследовано поведение примесей платины и структур, легированных переходными элементами: влияние их сплавов с платиной, Si, Re и Се. Было анализ и обсуждение научных работ по данной теме, установлено, что одним из наиболее перспективных сравнение и обобщение их данных. способов управления электрическими параметрами кремния является легирование примесями. Для того Время жизни носителей заряда наиболее чувстви- чтобы охарактеризовать взаимодействие примесных тельно к облучению. Этот параметр полупроводников атомов с первичным излучением и термическими изменяется даже при малых дозах облучения так, дефектами, в качестве задачи была поставлена также что другие электрофизические параметры облучен- концентрационно-зависимая кинетика пиролиза ного материала практически не изменяются. Обычно платиновых центров в кремнии p-типа. считается, что такие изменения обусловлены образованием центров рекомбинации во время Проведенное авторами работы [10] комплекс- облучения [5]. Изучая влияние проходящего ные исследования с помощью трех независимых ме- излучения на рекомбинационные свойства кремния, тодов XRD, ультрамягкой рентгеновской эмиссионной легированного переходными элементами (никелем, спектроскопии и спектроскопии комбинационного кобальтом и марганцем) [6], авторы обнаружили, рассеяния света SIPOS (полуизолирующий поликри- что наличие таких примесей в определенной степени сталлический кремний, легированный кислородом, повышает радиационную стойкость кремния по SIPOS) показали, что слои, полученные методом LP сравнению с контрольным кремнием. CVD при температуре 625 °C и расходе силана SiH4 8 л/ч с добавлением N2O в качестве источника кис- Исследование А. Курбанова, Ш. Махкамова и лорода при различных значениях γ N2O/SiH4 0,15 др. изменения времени жизни носителей в быстро и имеют сложный фазовый состав, состоящий из нано- медленно охлаждаемых образцах показало, что кристаллов кремния, встроенных в аморфные кла- вероятность образования примесных пар в соеди- стеры матрицы из кремния и кремний-кислорода. нениях типа [CI -OI] и SiOn с n>2 увеличивается. Увеличение содержания кислорода в слоях SIPOS Эти электрически инертные дефекты уменьшают до максимального значения при γ=0,15 приводит к уменьшению размера нанокристаллов с ~75 нм (при γ 0) до 2-5 нм (при γ 0,15), погруженных в аморфную кремниевую матрицу. 14

№ 6 (111) июнь, 2023 г. Анализ научной литературы по разработке не образуют электрически активных комплексов; в проблем, влияющих на структуру кремния и нелегированных пленках a-Si:H нанокристаллы обра- изменяющих его электрофизические свойства, таких зуются при плотности энергии лазерного облучения как облучение, термообработка, легирование 80 мДж/см2 , а объемная доля кристаллической фазы приводит к следующим выводам: достигает более 20%. Напротив, в пленках, легиро- ванных бором, кристаллизация впервые начинается • инженерия дефектов играет важную роль в при 110 мДж/см2, а объемная доля кристаллической этой проблеме и берет свое начало в изучении про- фазы не превышает 10%. Это говорит о том, что при- цессов дефектообразования при облучении твердых сутствие бора влияет на механизм лазерной кристал- тел ускоренными частицами. Изучение процессов лизации. В то же время низкая объемная доля дефектообразования при облучении привело к идее кристаллической фазы (<10%) при фемтосекундной разработки методов контролируемого введения лазерной кристаллизации легированного бором дефектов в твердые тела и модификации их аморфного кремния указывает на возможность полу- структурных, электрических и оптических свойств. чения материалов с потенциальным применением в Это направление было реализовано на практике с солнечной энергетике [11, 12]. развитием технологии ионной имплантации - процесса, который, помимо введения электрически Таким образом, изучено и проанализировано активных примесей, привел к появлению многих влияние структурных дефектов и примесей в кремнии типов радиационных дефектов. Исследование эволю- на электрические свойства p-n структур и методы ции систем дефектов путем отжига после ионной применения удаления дефектов, что показало необ- имплантации выявило существование комплексов ходимость применения метода геттерирования в дефектов, излучающих свет в инфракрасной (ИК) производстве полупроводниковых приборов и инте- области, включая телекоммуникационные длины гральных схем. Применение принципа удаления волн; перспективными методами контроля процесса структурных дефектов в кремнии в серийном произ- деградации электрофизических параметров кремния водстве может улучшить внутренние функциональ- являются термическая обработка и легирование ные свойства полупроводниковых приборов и редкоземельными элементами (РЗЭ) и переходными интегральных схем и повысить их надежность. металлами. Однако следует подчеркнуть, что редко- земельные элементы не проявляют электрической активности при введении в монокристаллы, т.е. Список литературы: 1. Ҳамдамов Ж.Ж., С.О. Саидов, Насуллаев Б.С.Ў. Исследование влияния различных видов излучений на электрофизические свойства кремниевых структур, легированных переходными элементами. Актуальные проблемы современной физики. Материалы международной научной и научно-технической конференции. Бухарский государственный университет.25-26- ноябрь 2022 г. 68-70 с. https://journal.buxdu.uz/index.php/journals_buxdu/article/download/8231/5238/22790. 2. Утамурадова Ш.Б., Ҳамдамов Ж.Ж., Матчонов Х.Ж. и др. Структурный анализ монокристаллов кремния легированных марганци. Актуальные проблемы современной физики. Материалы международной научной и научно-технической конференции. Бухарский государственный университет.25-26- ноябрь 2022 г. 21-24 с. https://journal.buxdu.uz/index.php/journals_buxdu/article/download/8230/5237/22789. 3. Саидов Сафо Олимович, Камолов Жўрабек Жалол ўғли. Технология получения тонкослойных гетерострук- тур n-CdS/p-CeF3 и исследование их электрических свойств. // Miasto Przysztosci. 2022. – V. 29. 72-78. https://miastoprzyszlosci.com.pl/index.php/mp/article/view/708. 4. Саттиев А.Р. Радиационно-стимулированные процессы в формировании примесно-дефектных состояний в кремнии, легированном палладием, серой и цинком.: Автореф. дис. на соискания ученой степени доктора философии (PhD) по физико-математическим наукам, –Ташкент: Андижанский государственный универси- тет, 2019. –126 с. https://e-catalog.nlb.by/Record/BY-NLB-br0001585430. 5. Т. Фистуль В.И. Введение в физику полупроводников. «Фан», 1989 г. 92 с. https://pandia.ru/text/80/681/55765.php. 6. Radiation effects and defects in solids. 2000. V.152. Р.171-180. https://www.tau.ac.il/~chenr/Pubs/chen_78.pdf. 7. А. Курбанов, Ш. Махкамов, С. Зайнобидинов, А. Дехконов, C. Кожевников. Исследование влияния γ-радиации на рекомбинационные свойства кремния p- типа, легированного никелем./ https://pandia.ru/text/80/681/55765.php 8. Зайнабидинов С., Назиров Д.Э. Влияние термического воздействия на электрофизические свойства кремния, легированного редкоземельными элементами // Известия вузов.-Национальный исследовательский универ- ситет, «МИЭТ».- Москва, 2020.- Т. 25, № 1.- С. 92-94. http://ivuz-e.ru/issues/1- _2020/vliyanie_termicheskogo_vozdeystviya_na_elektrofizicheskie_svoystva_kremniya_legirovannogo_redkozemel/ 9. Аликулов М.Н. Влияние термообработки и радиации на электрофизические свойства кремния, легирован- ного платиной. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук, -Ташкент: Институт ядерной физики Академии Наук Узбекистана, 1999.- 11 с. https://inis.iaea.org/collection/NCLCollectionStore/_Public/31/035/31035875.pdf. 15

№ 6 (111) июнь, 2023 г. 10. Vladimir A. Terekhov, Dmitriy N. Nesterov, Konstantin A. Barkov, Evelina P. Domashevskaya, Aleksandr V. Konovalov, Yuriy L. Fomenko et al. Bound oxygen influence on the phase composition and electrical properties of semi-insulating silicon films. // Materials Science in Semiconductor Processing 121 (2021) 105287. https://elar.urfu.ru/bit- stream/10995/92643/1/10.1016-j.mssp.2020.105287.pdf. 11. К.Н. Денисова, А.С. Ильин, М.Н. Мартышов, А.С. Воронцов. Влияние легирования на свойства аморфного гидрогенизированного кремния, облученного фемтосекундными лазерными импульсами.// Физика твердого тела. 2018.- Т. 60.- Вып. 4.- С. 637-640. https://journals.ioffe.ru/articles/viewPDF/45669. 12. В.Н. ЛИТВИНЕНКО, Н.В. БОГАЧ. ДЕФЕКТЫ И ПРИМЕСИ В КРЕМНИИ И МЕТОДЫ ИХ ГЕТТЕРИРОВА- НИЯ. // ВIСНИК ХНТУ. IНЖЕНЕРНI НАУКИ. 2017 р. № 1(60).- C. 32-42. https://cyberleninka.ru/arti- cle/n/defekty-i-primesi-v-kremnii-i-metody-ih-getterirovaniya/viewer/ 16

№ 6 (111) июнь, 2023 г. ЭЛЕКТРОТЕХНИКА DOI - 10.32743/UniTech.2023.111.6.15685 МАГНИТНЫЙ ПОДВЕС ЛЕВИТАЦИОННОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА ДЛЯ КОМБИНИРОВАННОЙ ПАССИВНОЙ ПУТЕВОЙ СТРУКТУРЫ Арсланова Дарья Николаевна магистр, математик, АО “НИИЭФА”, РФ, г. Санкт-Петербург E-mail: [email protected] Грошева Александра Дмитриевна магистр, инженер-исследователь, АО “НИИЭФА”, РФ, г. Санкт-Петербург E-mail: [email protected] Знаменщикова Наталия Сергеевна магистр, математик, АО “НИИЭФА”, РФ, г. Санкт-Петербург E-mail: [email protected] Мельников Дмитрий Денисович магистр, математик, АО “НИИЭФА”, РФ, г. Санкт-Петербург E-mail: [email protected] Крылова Надежда Александровна магистр, математик, АО “НИИЭФА”, РФ, г. Санкт-Петербург E-mail: [email protected] Смирнов Сергей Александрович руководитель НОЦ «Инновационное развитие пассажирских железнодорожных перевозок», ПГУПС, РФ, г. Санкт-Петербург E-mail: [email protected] Смирнова Ольга Юрьевна зам. руководителя НОЦ «Инновационное развитие пассажирских железнодорожных перевозок», ПГУПС, РФ, г. Санкт-Петербург E-mail: [email protected] Фирсов Алексей Анатольевич магистр, руководитель проекта АО “НИИЭФА”, РФ, г. Санкт-Петербург E-mail: [email protected] __________________________ Библиографическое описание: МАГНИТНЫЙ ПОДВЕС ЛЕВИТАЦИОННОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА ДЛЯ КОМБИНИРОВАННОЙ ПАССИВНОЙ ПУТЕВОЙ СТРУКТУРЫ // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. Арсланова Д.Н. [и др.]. 2023. 6(111). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/15685

№ 6 (111) июнь, 2023 г. MAGNETIC SUSPENSION OF A LEVITATION VEHICLE FOR A COMBINED PASSIVE TRACK STRUCTURE Daria Arslanova MSc, Mathematician, JSC “NIIEFA”, Russia, St. Petersburg Alexandra Grosheva MSc, Research engineer, JSC “NIIEFA”, Russia, St. Petersburg Nataliia Znamenshchikova MSc, Mathematician, JSC “NIIEFA”, Russia, St. Petersburg Dmitry Melnikov MSc, Mathematician, JSC “NIIEFA”, Russia, St. Petersburg Nadezhda Krylova MSc, Mathematician, JSC “NIIEFA”, Russia, St. Petersburg Sergey Smirnov Director of Scientific and Educational Center for Innovative Development of Passenger Rail Transportation St. Petersburg State Transport University, Russia, St. Petersburg Olga Smirnova Deputy Director of Scientific and Educational Center for Innovative Development of Passenger Rail Transportation St. Petersburg State Transport University, Russia, St. Petersburg Alexey Firsov MSc, Project leader, JSC “NIIEFA”, Russia, St. Petersburg АННОТАЦИЯ В работе рассмотрен магнитный подвес левитационного транспортного средства для комбинированной пас- сивной путевой структуры. Рассматривается схема, одновременно содержащей как ферромагнитную направляю- щую (схема электромагнитного подвеса), так и пассивную проводящую структуру (схема электродинамического подвеса), также уложенную вдоль пути. Рассматриваемый подход позволяет применить комбинированную схему и обеспечить функционироваание электромагнитного и электродинамического вариантов подвеса в процессе движения в оптимальных режимах, перманентную левитацию на начальном этапе (электромагнитный подвес) и наиболее энергетически выгодный режим движения электродинамиского подвеса с высокими скоростями. ABSTRACT The paper considers the magnetic suspension of a levitation vehicle for a combined passive track structure. A scheme is considered that simultaneously contains both a ferromagnetic guide (electromagnetic suspension scheme) and a passive conductive structure (electrodynamic suspension scheme), also laid along the path. The considered approach makes it possible to apply a combined scheme and ensure the functioning of electromagnetic and electrodynamic suspension options during movement in optimal modes, permanent levitation at the initial stage (electromagnetic suspension) and the most energetically advantageous mode of movement of an electrodynamic suspension with high speeds. 18

№ 6 (111) июнь, 2023 г. Ключевые слова: магнитная левитация, транспортное средство, электродинамический подвес, электромаг- нитный подвес, магнитное поле, постоянные магниты Keywords: magnetic levitation, vehicle, electrodynamic suspension, electromagnetic suspension, magnetic field, permanent magnets. ________________________________________________________________________________________________ Введение Международного термоядерного эксперименталь- ного реактора (ИТЭР) [13-14]. Предложенные мо- Магнитолевитационный принцип движения яв- дели обеспечивают анализ, масштабирование и ляется бесконтактным - транспортное средство (ТС) синтез магнитных систем ЭМП и ЭДП с требуе- без какого-либо механического контакта с путепро- мыми техническими параметрами. водом (путевой структурой) удерживается над ним в поле гравитационных сил только с помощью понде- Комбинированный путепровод ромоторных сил электромагнитного поля («магнит- ная подушка»). Обычно выделяют два типа подвесов – Оба вида магнитных подвесов обладают как до- электродинамические и электромагнитные [1-4]. стоинствами, так и недостатками. В электромагнитном подвесе (ЭМП) использу- В ЭМП при изготовлении ферромагнитной ется принцип активной магнитной опоры [5], суть направляющей применяется сталь, обладающая маг- которого заключается в установке на транспортном нитными свойствами. В тоже время сталь представ- средстве магнитов, которые притягиваются к ферро- ляет собой проводник. Именно поэтому магнитным направляющим (рельсам). Поскольку движущийся источник магнитного поля создаёт пе- данная схема неустойчива, для стабилизации под- ременный магнитный поток в стальной проводящей веса используется активная система управления, ко- среде, что, согласно правилу Ленца, приводит к по- торая регулирует величину магнитной индукции в явлению вихревых токов в ферромагнитной направ- левитационном зазоре, и, следовательно, силу при- ляющей. Вихревые токи, в свою очередь, создают тяжения магнитов. Этот тип подвеса обеспечивает магнитное поле, которое взаимодействует с источ- устойчивую левитацию транспортного средства при никами на экипаже. Для умеренных скоростей дви- умеренных скоростях движения, включая левита- жения и величины сопротивления стали деградация цию в состоянии покоя. левитационной силы сравнительно невелика, однако с ростом скорости ТС сила притяжения источников В электродинамическом подвесе (ЭДП) левита- магнитного поля подвеса к феррорельсу падает, что ция ТС обеспечивается электромагнитными силами, ограничивает достижение высоких скоростей. обусловленными взаимодействием токонесущих об- моток или постоянных магнитов движущегося вместе В ЭДП есть сложности с началом движения и с экипажем бортового источника поля с магнитным движением при небольших скоростях, поскольку полем вихревых токов, наводимых в пассивных про- вихревые токи, вызывающие левитацию ТС, малы. водящих путевых структурах (ПППС) этим подвиж- Для достижения минимальной скорости левитации ным источником. Конструктивно путевая структура (скорости отрыва), а также на конечном участке тор- может быть выполнена в виде проводящих полос можения и стоянке приходится предусматривать в или в виде короткозамкнутых катушек, уложенных конструкции ТС использование колёс. в направлении движения транспортного средства. Этот вид левитации теоретически позволяет достичь В патенте РФ [15] был предложен комбиниро- весьма высоких скоростей движения и наиболее ванный путепровод, содержащий ферромагнитную эффективен именно при высоких скоростях. направляющую и проводящую поверхность для ис- пользования как левитации с притяжением (ЭМП), Авторы разработали и верифицировали деталь- так и левитации с отталкиванием (ЭДП). Кроме того, ные пространственные вычислительные модели си- благодаря особой сборке электромагнитов (рис. 1), стем ЭДП и ЭМП [6-12]. Используются подходы, предусматривается попеременное использование которые получены в результате адаптации методик, магнитов подвеса для взаимодействия с ферромаг- алгоритмов и программного обеспечения, созданных в нитной направляющей и ПППС. Эти сборки электро- ходе многолетних разработок термоядерных устано- магнитов для системы маглев описаны в патентах вок с магнитным удержанием плазмы, в частности, [15-16] и адекватны классическим сборкам Халбаха постоянных магнитов [17]. Рисунок 1. Сборка электромагнитов в подвесе для комбинированного путепровода 19

№ 6 (111) июнь, 2023 г. Направления токов в сборках электромагнитов для комбинированного путепровода показаны на рис. 2. Рисунок 2. Направления токов (два вида a и b) в сборке электромагнитов для комбинированного путепровода. Стрелки на (b) показывают направления магнитных моментов каждой катушки На рис. 3 приведены кривые распределения поля поскольку поле с одной стороны электромагнитов с двух сторон («сверху» и «снизу» на рис. 1) от (кривые под номером 1) заметно превосходит поле сборки на равном расстоянии для разных сборок. на другой стороне (кривые под номером 2). Видно, что магнитное поле резко несимметрично, Рисунок 3. Модуль магнитного поля |B| с двух сторон (кривые 1 и 2) от сборки электромагнитов из трех, шести и двенадцати электромагнитов. Магнитные моменты электромагнитов условно показаны стрелками над рисунками 20

№ 6 (111) июнь, 2023 г. Поскольку при переключении тока в катушках эффект можно использовать в схеме комбинирован- структура поля может существенно изменяться этот ного путепровода, (см, например, рис. 4). Рисунок 4. Схема комбинированного подвеса. Цифрами обозначены: подвес с закрепленной в нем сборкой электромагнитов (1), ферромагнитная направляющая (2), пассивная проводящая путевая структура (3) На стоянке и при относительно небольших скоро- форм источников поля и разработку оптимальных стях движения токи электромагнитов направлены так, сценариев переключения катушек. чтобы несимметричное магнитное поле по типу рис. 3 формировалось в основном над электромагнитами. Заключение Электромагниты будут в основном притягиваться к ферромагнитной направляющей (2), а влияние вих- В работе рассмотрен комбинированный путепро- ревых токов в ПППС (3) мало. Поэтому ТС будет вод, способный работать как в режиме ЭДП, так и левитировать в режиме ЭМП. ЭМП. Также рассмотрен подвес транспортного сред- ства для комбинированного путепровода на основе Когда ТС разгонится до скоростей, где более разработанных сборок электромагнитов для работы предпочтителен режим ЭДП, ток во всех катушках в обоих режимах (ЭДС и ЭМП). должен сменить направление. Тогда магнитное поле будет в основном формироваться ниже сборок, а Данные путепровод и подвес обеспечивают ста- влияние ферромагнитной направляющей путепровода бильную и безопасную магнитную левитацию ТС над станет незначительным. Поле электромагнитов начнет транспортным путем как в неподвижном состоянии возбуждать вихревые токи в ПППС (3), вызывающие и на малых скоростях, так и на высоких скоростях подъемную силу, как и в стандартном режиме ЭДП. движения. Кроме того, обеспечена эффективность использования магнитного подвеса, который приме- Разумеется, что формы катушек и законы пере- няется как для левитации с притяжением к ферро- ключения токов в них могут существенно отли- магнитной направляющей, так и для левитации над чаться от упрощённой схемы, приведённой выше. пассивной проводящей путевой структурой. Благодаря Следует подчеркнуть, что вычислительный экспери- этому устраняется необходимость в дополнительных мент на основе разработанных комплексов вычисли- источниках магнитного поля, снижается вес магнит- тельных программ [6-12] обеспечивает детальный ного подвеса и расход материалов, а также повыша- расчёт распределения поля, выбор эффективных ется грузоподъемность ТС. Список литературы: 1. Зайцев А.А., Талашкин Г.Н., Соколова Я.В. Транспорт на магнитном подвесе. СПб.: ПГУПС, 2010. 160 с. 2. Транспорт с магнитным подвесом. / Под ред. В.И. Бочарова, В.Д. Нагорского. М.: Машиностроение, 1991. 320 с. 3. Дзензерский В.А., Омельяненко В.И., Васильев С.В., Матин В.И., Сергеев С.А. Высокоскоростной магнитный транспорт с электродинамической левитацией. Киев: Наукова думка, 2001. 480 с. 4. Ким К.К. Системы электродвижения с использованием магнитного подвеса и сверхпроводимости. Монография. М.: ГОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2007. 360 с. 5. Журавлёв Ю.Н. Активные магнитные подшипники. Теория, расчёт, применение. СПб.: Политехника, 2003. 206 с. 6. Амосков В.М., Арсланова Д.Н., Базаров А.М., Белов А.В., Беляков В.А., Белякова Т.Ф., Васильев В.Н., Гапионок Е.И. , Зайцев А.А. , Капаркова М.В., Кухтин В.П., Ламзин Е.А., Ларионов М.С., Максименкова Н.А., Михайлов В.М., Неженцев А.Н., Овсянников Д.А., Овсянников А.Д., Родин И.Ю., Сычевский С.Е., Фирсов А.А., Шатиль Н.А. // Вестник Санкт-Петербургского университета. СПб: СПбГУ, 2014. Сер. 10. Вып. 4. С. 5-15. 7. Амосков В.М., Арсланова Д.Н., Базаров А.М., Белов А.В., Беляков В.А., Белякова Т.Ф., Васильев В.Н., Гапионок Е.И., Зайцев А.А. , Капаркова М.В., Кухтин В.П., Ламзин Е.А., Ларионов М.С., Максименкова Н.А., Михайлов В.М., Неженцев А.Н., Овсянников Д.А., Овсянников А.Д., Родин И.Ю., Сычевский С.Е., Фирсов А.А., Шатиль Н.А. // Вестник Санкт-Петербургского университета. СПб: СПбГУ, 2015. Сер. 10. Вып. 2. С. 18-32. 8. Амосков В.М., Арсланова Д.Н., Базаров А.М., Белов А.В., Беляков В.А., Белякова Т.Ф., Васильев В.Н., Гапионок Е.И., Зайцев А.А., Капаркова М.В., Кухтин В.П., Ламзин Е.А., Ларионов М.С., Максименкова Н.А., Михайлов В.М., Неженцев А.Н., Овсянников Д.А., Овсянников А.Д., Родин И.Ю., Сычевский С.Е., Фирсов А.А., Шатиль Н.А. // Вестник Санкт-Петербургского университета. СПб: СПбГУ, 2015. Сер. 10. Вып. 3. С.4-21. 21