Радиационные системы жизнеобеспечения, такие как солнечные коллекторы, являются высокоэффективными, обладают практически неограниченным ресурсом, не используют сложных технологий. Технологии обогрева, отопления и горячего водоснабжения реализуются в них достаточно просто. Такие системы используют энергию солнечного излучения, которая является безуглеродной, экологически чистой и возобновляемой. Эта энергия преобразуется в тепловую радиационными солнечными коллекторами и передается в обогреваемые помещения при помощи гидравлических или пневматических систем. Для малоэтажных отдельно стоящих строений типа коттеджей и сельских домов гидросистемы представляются перспективнее ввиду большей теплоемкости воды или незамерзающих жидкостей по сравнению с воздухом.

В данной работе рассматриваются экспериментальные и расчетные исследования радиационной системы жизнеобеспечения, проведенные в 2018–2021 годах. Определить тепловую производительность и геометрические размеры солнечных коллекторов с необходимой для практики точностью можно путем расчетов на основании экспериментальных данных. Существует возможность получения недостающих экспериментальных данных при помощи интерполяции, экстраполяции и теории подобия.

Целью работы является поиск путей повышения характеристик водоходных движителей. Учитывая, что наиболее широко применяемым классом движителей являются гребные винты, рассматривается одна из возможных перспективных схем петлевидного гребного винта, позволяющая значительно улучшить гидродинамические, акустические, вибрационные и кавитационные характеристики винта. В работе используется численное моделирование, на основе которого рассчитаны кривые действия гребных винтов для выявления влияния геометрических параметров петлевидного гребного винта на его рабочий процесс. Проведено сравнение различных вариантов петлевидных гребных винтов и выявлено наиболее перспективное сочетание геометрических параметров. Задачи повышения эффективности гребных винтов решаются параметрической оптимизацией геометрии нетрадиционных схемных решений гребных винтов.

В данной научно-исследовательской работе рассмотрено влияние радиального зазора на коэффициент герметичности рабочей камеры при различном диаметре цилиндров. Приведена основная расчетная схема с принятыми допущениями. В результате проведенного исследования даны рекомендации по выбору допустимого радиального зазора при проектировании и расчете поршневого компрессора.

Рассмотрен теоретический цикл теплового насоса, реализуемый в том числе на базе поршневой длинноходовой тихоходной компрессорной ступени при фиксированных температурах воспринимающего теплоносителя. Энергетическими составляющими являются индикаторная мощность компрессора, тепловая мощность потребителя, дополнительная тепловая мощность, подводимая к рабочему телу теплового насоса перед процессом сжатия, а также дополнительная тепловая мощность, подводимая к рабочему телу теплового насоса или отводимая от него в процессе сжатия. В качестве независимых параметров регулирования рассмотрены: соотношение массовых расходов рабочего тела теплового насоса и воспринимающего теплоносителя; перегрев рабочего тела теплового насоса на всасывании и показатель политропы сжатия.

Выполнен анализ возможных расчетных и нерасчетных режимов работы теплового насоса при фиксированных режимных параметрах потребителя. Разработана методика определения термодинамической эффективности идеального теплового насоса при различных способах регулирования температуры конденсации. Исследована взаимосвязь коэффициента преобразования теплового насоса с различными способами регулирования температуры конденсации при использовании в качестве его рабочего тела водяного пара. Представленные результаты теоретического анализа отражают характер зависимости тепловой мощности и коэффициента преобразования теплового насоса от соотношения массовых расходов воспринимающего теплоносителя и рабочего тела теплового насоса, показателя политропы процесса сжатия, перегрева пара на всасывании.

Рассмотрен вопрос целесообразности повышения энергоэффективности крупного химического и нефтеперерабатывающего производства путем замены печных нагревателей технологических теплоносителей и сырья на парокомпрессионные тепловые насосы. Выполнен анализ взаимосвязи технической конфигурации парокомпрессионных тепловых насосов, режимных параметров их эксплуатации (определяющих величину коэффициента преобразования энергии) и соотношения стоимости различных энергоносителей. Представленные результаты сравнительного анализа энергоэффективности различных вариантов замены печь–парокомпрессионный тепловой насос отражают определяющее влияние технического уровня и конструктивной конфигурации парокомпрессионного теплового насоса на выбор предпочтительного варианта модернизации. Однако существенное различие в коммерческих ценах на энергоносители значительно изменяет предпочтительное ранжирование этих вариантов.

В работе рассмотрены методика и стенд экспериментального исследования трибологических характеристик материалов быстроходных узлов «сухого» трения, реализующие схему трения «палец–диск». В результате экспериментальных исследований определены трибологические характеристики традиционных и перспективных отечественных и зарубежных самосмазывающихся материалов. Установлена существенная зависимость фрикционно-износных характеристик самосмазывающихся материалов быстроходных узлов «сухого» трения от скорости скольжения. При этом наилучшие трибологические характеристики во всем диапазоне скоростей скольжения от 10 м/с до 40 м/с соответствуют материалу Криолон-3.

В гидравлических и пневматических системах ввиду множества факторов их работы неизбежно возникают колебания давлений и расходов. Такие колебания образуются при работе газожидкостных агрегатов, при прохождении потоков сопротивлений, а также на их появление оказывает влияние материал изготовления (его жесткость) системы. Как правило, такие явления в системах нежелательны и приводят к изменениям рабочих характеристик системы относительно расчетных данных. Таким образом, существуют различные механизмы, позволяющие «сгладить» колебания систем. В гидравлических системах, в частности в грузоподъемных машинах, часто для этого используют специальные устройства — демпферы. В настоящей работе предлагается использовать в качестве демпфера гидродиод. Обладая различным расходом в прямом и обратном направлении, он обеспечивает различную расходно-перепадную характеристику при подъеме и опускании стрелы. Данный эффект позволяет улучшить позиционирование стрелы крана при подъеме и опускании стрелы.

В работе приведен обзор публикаций, посвященных исследованию гидродинамического эффекта «кожи акулы» и его возможным применениям в технических системах, в частности в лопастных насосах. Гидродинамический эффект от «акульей кожи» возникает за счет шероховатостей (риблетов), ориентированных вдоль по потоку, и позволяет снизить величину гидравлического сопротивления в пристеночной области. Проведен анализ исследований по морфологии и репликации акульей кожи, а также некоторые варианты применения данного эффекта в технических системах. Приведены примеры ряда наиболее интересных, по мнению авторов, работ, находящихся в общем доступе. Отмечены некоторые особенности представленных исследований. Сделан вывод о сегодняшнем состоянии биомиметических технологий в гидромашиностроении и о тенденциях развития данной области.

В работе построены модели поля микроускорений в защищенной зоне различных виброзащитных устройств. Рассмотрена автоматическая поворотная платформа и виброзащитное устройство на магнитном принципе работы. Проведено численное моделирование для платформы малого космического аппарата (МКА) типа «Аист-2». Сделаны выводы о возможности применения виброзащитных устройств при проведении гравитационно-чувствительных процессов на борту МКА технологического назначения. Полученные результаты могут быть использованы при анализе удовлетворения условий по микроускорениям.