IMachining technology analysis for contour milling

Визнаючи практичну необхідність управління процесом різання, провідні фірми на ринку високих технологій почали пропонувати програмні продукти, які, як повідомлялося, в автоматичному режимі могли розрахувати оптимальний режим різання. Ось чому виникла необхідність оцінки ефективності застосування таких інновацій на практиці. В даний час найбільш просунута технологія називається iMachining, що означає інтелектуальну обробку. У статті представлений аналіз управління, автоматично спроектованого в модулі iMachining Solid CAM, для обробки тестової деталі, контур якої утворений двома сполученими дугою кола прямими. Показано, що при проектуванні управління використовуються геометричні критерії, пов'язані з траєкторією формоутворення, тому стабілізація процесу різання не досягається. Пропонується метод проектування управління за результатами моделювання швидкості зрізання припуску, що дозволяє стабілізувати процес різання.Recognizing the practical need to control the cutting process, leading firms in the high-tech market began to offer software products that, in the automatic mode, were said to be able to calculate the optimal cutting mode. Currently, the most advanced technology is called iMachining, which means intelligent Machining. The article presents an analysis of the control, automatically designed in the iMachining Solid CAM module, for machining a test part, the contour of which is formed by two straight circular arcs of a circle. It is shown that when designing control, geometric criteria are used that are associated with the path of shaping, so stabilization of the cutting process is not achieved. A control design method is proposed based on the results of simulation the Material Removal Rate (MRR), which allows stabilizing the cutting process.Признавая практическую необходимость контроля процесса резки, ведущие фирмы на рынке высоких технологий начали предлагать программные продукты, которые, как сообщалось, в автоматическом режиме могли рассчитать оптимальный режим резки. Вот почему возникла необходимость оценки эффективности применения таких инноваций на практике. В настоящее время наиболее продвинутая технология называется iMachining, что означает интеллектуальную обработку. В статье представлен анализ управления, автоматически спроектированного в модуле iMachining Solid CAM, для обработки тестовой детали, контур которой образован двум сопряженными дугой окружности прямыми. Показано, что при проектировании управления используются геометрические критерии, связанные с траекторией формообразования, поэтому стабилизация процесса резания не достигается. Предлагается метод проектирования управления по результатам моделирования скорости срезания припуска, что позволяет стабилизировать процесс резания

Динамика ледника Фишт (Западный Кавказ) в 1909–2015 гг.

We have generalized observation data on the Fisht Glacier – the most western glacier in the Caucasus located at Pshekha and Belaya rivers headwaters at elevation 2450–2750 m asl. Considering location of the Fisht Glacier we might refer it as one of the most sensitive to climate change glaciers in the Caucasus. We used following materi‑ als: sketch map (1909), aerial photos (1954), topographic map (1957), detailed map (1:5000, 1982), LIDAR survey data (2010) and finally UAV data (2015). In two latter cases the horizontal and vertical uncertainties were less than 1 m. We note considerable shrinkage of glacier area from 0.9±0.1 to 0.5±0.01 km2 in 1909–2015, retreat of gla‑ cier termini was assessed as 200±20 m (eastern snout) and 350±20 m (western snout). We consider that during 1982–2010 the glacier was close to equilibrium, but during 2010–2015 glacier surface elevation lowering up to 15–20 m was accompanied by abrupt decrease of glacier area at about 15%. According to the data from nearest weather stations (Guzeripl’ and Krasnaya Polyana) and snow surveys over Pshekha catchment rapid glacier down‑ wasting in 2010–2015 could be explained by significant decrease of October‑May (accumulation season) precipi‑ tation and snow thickness accompanied by increase June‑September (ablation season) of air temperature in com‑ parison to 1982–2010. During 2010–2015 mean ablation assessed through degree‑day factor (DDF) was about 800 mm w.e. more than during 1982–2010. Basing on geodetical data on glacier change in 1982–2010 and ablation values assessed using DDF (4600 mm w.e.) we have roughly estimated mean accumulation at the Fisht Glacier as 4500 mm w.e. In 2010–2015 mean accumulation was at least 600 mm w.e. lower than in 1982–2010. As a result gla‑ cier in 2010–2015 the Fisht Glacier lost at least 1500 mm w.e. more than in 1982–2010. Basing on obtained results we could adjust regional pattern of glacier response to climate change in the Caucasus. Rarely applied in Russia both LIDAR and UAV techniques are recognized as precise tools for mapping of glacier surface in high mountains.Обобщены данные наблюдений за ледником Фишт – самым западным в ледниковой системе Кавказа. Результаты аэросъёмок и наземных измерений охватывают период 1909–2015 гг. За 100 лет (1909– 2010 гг.) площадь ледника сократилась с 0,9 до 0,59±0,01 км2. В 2011–2015 гг. ледник сократился на 15% (до 0,5±0,01 км2) вследствие изменений метеоусловий 2011–2015 гг. по сравнению с 1982–2010 гг. Апробированные на леднике технологии съёмки поверхности воздушным лазерным сканированием и с беспилотного летательного аппарата показали их применимость в горных условиях

Толщина, объём льда и подлёдный рельеф ледника Джанкуат (Центральный Кавказ)

In this paper we present and discuss results of radio-echo sounding and modelling of ice thickness of the Djankuat Glacier. This glacier is the reference one for the Central Caucasus and was earlier studied comprehensively, but direct ice thickness measurements survey were not made so far. In 2012–2013, more than 20 km of ice-thickness measurement profiles were obtained using monopulse ground radar VIRL-6 with its central frequency of 20 MHz. Standard error of the ice-thickness measurement was 2.5%. Detailed maps of the ice-thickness and the bedrock topography based on these direct measurements were constructed for the first time. Its average ice-thickness is 31 m with the maximum of 105 m. Djankuat Glacier ice volume is 0.077±0.002 km3 when Djantugan plateau is not taken into account. Ice thickness map was supplemented by results of the ice thickness modelling using the GlabTop model. It was shown that the model reproduces the ice thickness distribution correctly, and a special approach was developed to correct model parameters using ice thickness measurements. Further on, we plan to use corrected GlabTop model for estimation glaciations of the Caucasus as well as to carry out ground radar sounding of the Djantugan plateau.Анализируются результаты радиолокационных измерений и моделирования толщины льда опорного для Центрального Кавказа ледника Джанкуат. Несмотря на всестороннюю изученность, площадная инструментальная съёмка толщины льда на этом леднике до сих пор не проводилась. В 2012–2013 гг. на леднике Джанкуат при помощи моноимпульсного радиолокатора ВИРЛ-6 с центральной частотой 20 МГц пройдено более 20 км профилей, перекрывающих основную часть ледника. Стандартная ошибка измерений составила 2,5% измеряемой величины. Впервые были построены детальные карты толщины льда и подлёдного рельефа ледника, основанные на фактических данных. Максимальная измеренная толщина ледника составляет 105 м при средней толщине 31 м. Объём ледника Джанкуат без учёта Джантуганского плато, согласно данным инструментальных измерений, составил 0,077±0,002 км3. Карты толщины льда, построенные на основе радиолокационных измерений, дополнены результатами моделирования толщины льда с помощью модели GlabTop. Показано, что модель достоверно воспроизводит распределение толщины льда. Предложен и реализован подход, позволяющий корректировать параметры модели по данным прямых измерений

Мониторинг ледника Колка в 2014–2017 гг. методом наземной стереофотосъёмки

The Kolka Glacier, which rushed down the Genaldon valley on September 20, 2002 (North Ossetia), is now recovering after this catastrophe. One of the most important ways to predict a new disaster is to determine the rate of ice accumulation of the new glacier and to monitor the glacier volume regularly, since its trigger mechanisms have not yet been fully studied. Recent changes of the Kolka Glacier were investigated by means of ground stereoscopic photography. The field works were carried out in 2014, 2016 and 2017. Shooting was made manually with a digital camera Canon 5D Mark II (without using a tripod) at arbitrary points, the distance between which did not exceed 100 m. The reference points were placed on the elevated relief forms on the glacier surface and coordinated by a differential GNSS receiver in the "fast static" mode. Laboratory processing of the photos was performed using Agisoft Photoscan software in automatic mode, except for the procedure of identification of reference points on stereo images. The processing made possible to obtain digital models of the glacier surface in Geo-TIFF format, the vertical error of which amounted to 0.7 m, while the horizontal one – 2.3 m. In 2014–2017, the maximal increase in height of the surface (up to 30 m) was recorded in the low part of the glacier tongue that was the result of advancing of the Kolka front along the ice-free surface. Mean annual increase in the surface elevation was equal to 2.2 m/year. Lowering of the surface in some areas may be explained by the slowing-down of the glacier flow rate, which led to the appearance of thermokarst. The glacier volume increased by 7.4±0.7 million m3. As a result, the glacier tongue advanced by 50–70 m. Average over 2014–2017 increasing in the surface elevation (2.2 m/year) was slightly smaller than in 2004–2014 (3 m/year). Quick growth of the Kolka Gacier contrasts sharply with decreasing of volume of the representative Caucasus, Djankuat and Garabashi, over the same period. По данным наземной стереоскопической съёмки в 2014, 2016 и 2017 гг. оценены изменения объёма ледника Колка, восстанавливающегося после гляциальной катастрофы 2002 г. Ледник продолжает расти несмотря на неблагоприятные для ледников Кавказа климатические условия. Высоты поверхности ледника увеличивалась в среднем на 2,2 м/год, что резко контрастирует с негативным состоянием большинства ледников Кавказа

АНИЗОТРОПИЯ МИКРОТВЕРДОСТИ КРИСТАЛЛОВ СЕМЕЙСТВА ЛАНГАСИТА

Microhardness of single crystals La3Ga5SiO14, La3Ta0.5Ga5.5O14, Ca3TaGa3Si2O14 family of lantanum gallium silicate of trigonal symmetry class of 32 space group P321 has been researched by Knoop method. Anisotropy of microhardness determined by the ability to bring the material under the indenter, which determines the value of microhardness on different planes and in different crystallographic directions in the plane. The technique of measuring the microhardness by Knupp method for semi−automatic hardness tester Tukon 2100B for single crystals of langasite family. Anisotropy of the I group of microhardness (microhardness polar dependence on indentor position relatively crystallography directions in the plane of measurement) on the crystallography planes (112−0), (011−0), (0001) has been founded. Anisotropy of microhardness in fragile crystals of langasite family determined by the possibility of mass transfer under the indenter due to the movement of interstitial atoms and vacancies of oxygen and gallium. Measurements have shown that microhardness on all investigated planes of CTGS single crystals, as base, and the prismatic lower than the respective planes of LGS and LGT single crystals; wherein in CTGS single crystals there is no anisotropy of microhardness microhardness as I, and II type. Polar dependence of the mechanical properties of langasite and langatate single crystals should be taken into account in the surface treatment technology and manufacturing techniques of piezo− and acoustoelements. Исследована микротвердость по методу Кнуппа монокристаллов La3Ga5SiO14 (ЛГС), La3Ta0,5Ga5,5O14 (ЛГТ), Ca3TaGa3Si2O14 (КТГС) семейства лантан−галлиевого силиката тригонального класса симметрии 32 пространственной группы Р321. Анизотропия микротвердости обусловлена возможностью выноса материала под индентором, что и определяет значение микротвердости на разных плоскостях и в разных кристаллографических направлениях на плоскости. Разработана методика измерения микротвердости по методу Кнуппа на полуавтоматическом микротвердомере Tukon 2100B для монокристаллов семейства лангасита. Обнаружена анизотропия микротвердости I рода (полярная зависимость микротвердости от положения индентора относительно кристаллографических направлений в плоскости измерения) на кристаллографических плоскостях (112−0), (011−0), (0001). Анизотропия микротвердости в хрупких кристаллах семейства лангасита определяется возможностью массопереноса под индентором за счет перемещения межузельных атомов и вакансий кислорода и галлия. Показано, что микротвердость на всех исследованных плоскостях монокристаллов КТГС (как на базисных, так и на призматических) ниже, чем на соответствующих плоскостях монокристаллов ЛГС и ЛГТ. При этом в монокристаллах КТГС отсутствует анизотропия микротвердости как I, так и II рода. Полярную зависимость механических свойств монокристаллов лангасита и лангатата необходимо учитывать в технологии обработки поверхности и в технологии изготовления пьезо− и акустоэлементов.

Оценка потенциала развития ледниковых озёр на Центральном Кавказе

Glacier mass loss and consequent terminus retreat lead to formation and growth of glacier lakes. In Caucasus outbursts of glacial lakes formed in recent decades have led to human casualties and significant damage. In this study the location and volume of the potential glacier lakes in Central Caucasus was estimated based on ground and airborne GPR data, as well as using results of global ice thickness modelling. Selected glaciers are located in the Adyl-Su and Gerkhozhan-Su valleys as well on the southern and north-eastern slopes of Elbrus. The methodology was tested by retrospective modeling of Bolshoy Azau and Djikiugankez glaciers bed topography using 1957 topographic map. Seven existing lakes were predicted by the hydraulic potential in the areas where glaciers disappeared by 2017. Six overdeepenings on Djikiugankez glacier bed as of 1957 are currently absent, which might be related to the model uncertainties and the original DEMs errors, as well as to possible filling of lakes by sediments. Retrospective modeling of the Bashkara glacier bed topography based on SRTM DEM (2000) showed significant growth potential of the existing lake Lapa. Retrospective modeling of the Kaayarty glacier bed topography has not provided a clear answer whether the subglacial lake outburst flood was a trigger for catastrophic debris flow formation during the summer of 2000. In case of total disappearance of Bolshoy Azau, Djikiugankez and Bashkara glaciers at least 11 new lakes with total area of about 1.7 km2 and an average depth of 8 m will form. While the deepest lake will be formed at the ablation zone of Bolshoy Azau glacier (at elevation 3100–3400 m a.s.l.) the largest in area (1 km2) glacial lake will appear at the Djikiugankez snout with maximum depth of 40 m and mean depth of 7.2 m. The simulation also showed that subglacial lakes of different number and size may also exist under studied glaciers. Our estimates may contain uncertainties due to low resolution of airborne GPR data and the lack of GPR data for Kayaarty glacier, DEM and ice thickness model errors. Detailed ground-based radar survey will enable the assessment of the size and volume of the potential subglacial lakes.На основе данных радиолокационного зондирования и моделирования оценены объём и площадь потенциальных озёр, которые могут сформироваться на месте отступающих ледников в Приэльбрусье. Методика протестирована путём ретроспективного моделирования ложа ледников по материалам 1957 и 2000 гг. Установлено, что площадь потенциальных озёр, угрожающих объектам инфраструктуры, может достичь 1,7 км2, а объём – 130 млн м3

Методика оценки лавинного питания (на примере трёх ледников Тянь-Шаня)

The contribution of snow avalanches to the seasonal snow accumulation on a glacier is among the least studied components of the glacier’s mass balance. The methods for the numerical assessment of avalanche accumulation are still under development, which is related to poor avalanche data availability and difficulties in obtaining such data on most of mountain glaciers. We propose a possible methodology for the numerical assessment of snow avalanche contribution to snow accumulation at mountain glaciers based on DEM and weather data analysis using GIS and numerical modeling of snow avalanches. The developed methodology consists of the following steps: terrain analysis; weather data analysis; snow avalanche volume assessment during an analyzed balance year; numerical simulation of snow avalanches using RAMMS; evaluation of snow avalanches contribution into a glacier accumulation. The proposed methodology was tested on three glaciers located in the Inner Tien Shan: Batysh Sook, № 354 and Karabatkak during the 2015/16 balance year. To evaluate snow avalanche contribution to the seasonal accumulation, we reconstructed avalanche release zones that were most probably active during the 2015/16 balance year and corresponding snow fracture height in each of these zones. The numerical simulations of most probable released snow avalanches during the winter period 2015/16 using avalanche dynamics software RAMMS were performed and compared with the field observations and UAV orthophoto image from July 2016. The outlines of avalanches deposits were realistically reproduced by RAMMS according to the results of field observation. The estimated share of snow avalanche contribution to the accumulation on the research glaciers during the 2015/16 balance year turned out to be: Batysh Sook – 7,4±2,5%; № 354 – 2,2±0,7%; Karabatkak – 10,8±3,6% of the total accumulation. The next step would be to test the proposed methodology based on the data and regional dependences from the Inner Tien Shan in other mountainous regions. This methodology is applicable in the regions where DEMs, regular meteorological observations as well as data on the regional avalanche formation factors are available.Предложена новая методика количественной оценки лавинного питания ледников, основанная на анализе рельефа и данных метеорологических наблюдений с использованием методов геоинформационного картографирования и математического моделирования. Рассмотрены результаты её применения на трёх ледниках Тянь-Шаня: Западный Суёк, № 354, Карабаткак

Catastrophic glacial multi-phase mass movements: a special type of glacial hazard

International audienceMany glacier-related hazards are well typified and studied, but some events stand out from conventional classifications. The Kolka-Karmadon catastrophic event on 20 September 2002 in North Ossetia, North Caucasus, Russia is used as an example of a complex glacier failure exhibiting characteristics such as high mobility, long runout, ultrarapid movement and multiphase behaviour. We consider terminology protocol for glacier hazard classification and then, using the Kolka-Karmadon event and several other examples from around the world, we propose a new term for this family of events. Catastrophic glacier multi-phase mass movement (CGMM) is described and further illustrated by eight major events from Russia, Georgia, Peru, Chile, and Canada. CGMM have a combination of specific features: extraordinary velocities and long-distance runout despite low path angle; progressive fluidisation along travel path; superelevation and run-up of the moving mass, air blast wave in the avalanche flow phase; entrainment of available materials in its path, and the repeated nature of the event. CGMM events may affect areas remote from glaciers which were previously considered as safe