Controlling stress state of a hoisting shaft frame in the context of specific freezing process

Purpose is to obtain regularities of a stress state of such multilayer system as neighbourhood rock mass – frozen soil – hoisting shaft frame in the process of numerical analysis to control a frame state with the selection of efficient parameters; thickness depending upon a specific frozen process specifically. Methods. Numerical analysis on the basis of a finite-element method has been implemented relying upon Pro Complex Structure CAD for Windows (SCAD) which made it possible to obtain stress state of a hoisting shaft frame and its interaction with ice-soil blocking as well as with neighbourhood rock mass soil. Findings. Hoisting shaft model has been developed. The model is based upon actual geometry and results of laboratory studies. Three blocking types (i.e. reinforced-concrete blocks, gray cast-iron tubbings, and modified gray cast-iron tubbings) and two soil types (i.e. sand and clayish soil at +8°С temperature) in terms of different freezing temperatures (i.e. (–2, –6 and –10°С) were analyzed numerically with the use of the SCAD. Results of the research have helped identify dependences concerning formation of a stress state of the multilayer neighbourhood rock mass – frozen soil – hoisting shaft frame system while varying properties of the listed types of a frame, neighbourhood rock mass, and ice-soil blocking. Regularities of the stressed state components deepening upon the frozen soil elasticity modulus, corresponding to its certain temperature, and elasticity modulus of a hoisting shaft frame have been obtained. The regularities connect changes in the stress of a hoisting shaft blocking in the context of specific freezing process. Originality. The obtained dependences of the stressed state of a hoisting shaft frame on the soil elasticity modulus and the material are composite spatial surfaces reflecting representatively the stressed state of such multilayer systems as neighbourhood rock mass – frozen soil – hoisting shaft frame. Practical implications. The regularities of the stressed state, determined for such multilayer systems as neighbourhood rock mass – frozen soil – hoisting shaft frame, make it possible to control stress components selecting rational geometry of a frame and its material or temperature cycle to freeze soils while applying the specific method.Мета. Отримання в ході чисельного аналізу закономірностей зміни напруженого стану багатошарової системи “ґрунт оточуючого масиву – заморожений ґрунт – оправа шахтного стовбуру” для управління напруженим станом оправи із підбором ефективних параметрів (наприклад, товщини) в залежності від параметрів спеціального способу заморожування. Методика. Застосовано чисельний аналіз на основі методу скінченних елементів, реалізований на базі професійного комплексу Structure CAD for Windows (SCAD), що дозволив отримати напружений стан оправи шахтного стовбуру із його взаємодією із льодоґрунтовим огородженням та ґрунтом оточуючого масиву. Результати. Створено модель шахтного стовбура, що побудована на основі реальних геометричних розмірів і результатів лабораторних досліджень. В ході чисельного аналізу із застосуванням SCAD досліджено три типи оправи (залізобетонні блоки, тюбінги з сірого чавуну та тюбінги з модифікованого сірого чавуну), два типи ґрунтів (пісок та суглинок при температурі +8°С) при різних температурах заморожування (–2, –6 і –10°С). Результати досліджень дозволили відшукати залежності формування напруженого стану багатошарової системи “ґрунт оточуючого масиву – заморожений ґрунт – оправа шахтного стовбуру” при варіації властивостей вказаних типів оправи, ґрунту оточуючого масиву та льодоґрунтового огородження. Отримано закономірності компонент напруженого стану від модуля пружності замороженого ґрунту, що відповідає певній його температурі, та модуля пружності оправи шахтного стовбуру. Дані закономірності пов’язують зміну напружень оправи шахтного стовбуру при спеціальному способі заморожування. Наукова новизна. Отримані залежності компонент напруженого стану оправи шахтного стовбуру від модулю пружності ґрунту та матеріалу є складними просторовими поверхнями, що репрезентативно відображають напружений стан багатошарової системи “ґрунт оточуючого масиву – заморожений ґрунт – оправа шахтного стовбуру”. Практична значимість. Закономірності напруженого стану, визначені для багатошарової системи “ґрунт оточуючого масиву – заморожений ґрунт – оправа шахтного стовбуру”, дозволяють управляти компонентами напружень, підбираючи раціональні геометричних параметри та матеріал оправи, або температуру циклу заморожування ґрунтів при застосуванні цього спеціального способу.Цель. Получение в ходе численного анализа закономерностей изменения напряженного состояния многослойной системы “ґрунт окружающего массива – замороженный грунт – оправа шахтного ствола” для управления напряженным состоянием оправы с подбором эффективных параметров (например, толщины) в зависимости от параметров специального способа замораживания. Методика. Применен численный анализ на основе метода конечных элементов, реализованный на базе про-профессионального комплекса Structure CAD for Windows (SCAD), позволивший получить напряженное состояние оправы шахтного ствола с его взаимодействием с льодоґрунтовым ограждением и грунтом окружающего массива. Результаты. Создана модель шахтного ствола, построенная на основе реальных геометрических размеров и результатов лабораторных исследований. В ходе численного анализа с применением SCAD исследованы три типа оправы (железобетонные блоки, тюбинги из серого чугуна и тюбинги из модифицированного серого чугуна), два типа грунтов (песок и суглинок при температуре +8°С) при различных температурах замораживания (–2, –6 и –10°С). Результаты исследований позволили отыскать зависимости формирования напряженного состояния многослойной системы “грунт окружающего массива – замороженный грунт – оправа шахтного ствола” при вариации свойств указанных типов оправы, грунта окружающей массива и льодоґрунтового ограждения. Получены закономерности компонент напряженного состояния от модуля упругости замороженного грунта, что соответствует определенной его температуре, и модуля упругости оправы шахтного ствола. Данные закономерности связывают изменение напряжений оправы шахтного ствола при специальном способе замораживания. Научная новизна. Полученные зависимости компонент напряженного состояния оправы шахтного ствола от модуля упругости грунта и материала являются сложными пространственными поверхностями, репрезентативно отражающие напряженное состояние многослойной системы “грунт окружающей массива – замороженный грунт – оправа шахтного ствола”. Практическая значимость. Закономерности напряженного состояния, определенные для многослойной системы “грунт окружающей массива – замороженный грунт – оправа шахтного ствола”, позволяют управлять компонентами напряжений, подбирая рациональные геометрические параметры и материал оправы, или температуру цикла замораживания грунтов при применении этого специального способа.The results of the study were obtained in the process of implementing the state-financed research Analytical regularities of a stress-strain state of frame of hoisting shafts while specific operation performing (official registration No. 0117U006810). The authors express thanks to S.M. Likhman, Chief Engineer of Kyivmetrobud PJSC, and M.V. Bilous, Candidate of Science and Director of a Ukrheodezmark being a subsidiary company of Kyivmetrobud PJSC for their counseling as for the specific method of soil freezing and selection of rational designs of a hoisting shaft

Overview of technologies for constructing the facilities at the Dniester pumped storage power station

Purpose. Perform an overview of the construction technologies and substantiate the effectiveness of the Ukrainian experience in building a pumped storage power station (PSPS) on the Dniester River in difficult engineering-geological conditions with the construction of large underground structures, including mine shafts and hydraulic engineering tunnels. Methods. In the work, the main technological methods have been studied and analysed of hydraulic engineering construction of complex large underground structures in the rocks with medium hardness according to M.M. Protodiakonov scale using a special method of a well lowering and a combined method of drilling and blasting operations during mine workings drivage, which is based on the slow and short-delay blasting. The anchors calculation, when driving the water sup-ply conduits, has been made from the condition of suspending the block of disturbed rock, the thickness of which was taken equal to the roof arch height according to M.M. Protodiakonov. The parameters of the sprayed plaster base concrete have also been calculated according to V.M. Mostkov theory. Findings. The analysis of the current state of research, theoretical positions and world practice of construction of PSPS has been made, which testifies the high potential of this type of energy facilities. The efficiency of the underground hydraulic engineering construction of the Dniester Station has been substantiated. The results are presented of a complex application of mining and construction methods, as well as processing equipment for the construction of horizontal and tailrace conduits, drainage adits and vertical mines for hydraulic units in difficult engineering and geological conditions. As a result of performed analytical studies, the combined method of constructing the anchor support of sprayed plaster base concrete, when driving the water supply conduits, which is the most rational for engineering and geological conditions of increased complexity, has been substantiated. Originality. The efficiency of the lowering well method in a thixotropic jacket when constructing in the soft soils has been determined under the conditions of building a PSPS on the Dniester River. The step-by-step combined method of constructing the anchor support of sprayed plaster base concrete, when driving the water supply conduits has been substantiated. Practical implications. The most rational ways of conducting a range of mining-construction works have been substantiated and implemented, allowing to construct a complex pumped storage facility with a capacity of over 2.0 million kilowatts, ensuring a significant increase in the power supply capacity of the West Ukraine region.Мета. Виконати огляд технологій спорудження й виявити ефективність українського досвіду будівництва гідроакумулюючої електростанції на р. Дністер у складних інженерно-геологічних умовах зі зведенням великих підземних об’єктів, включаючи шахтні стовбури та гідротехнічні тунелі. Методика. В роботі розглянуті та проаналізовані основні технологічні способи гідротехнічного будівництва складних великих підземних споруд у скальних породах середньої міцності за шкалою М.М. Протод’яконова із застосуванням спеціального способу опускного колодязя й комбінованого способу ведення буропідривних робіт при проходці гірничих виробок на основі уповільненого і короткоуповільненого підривання. Розрахунок анкерів при проходці водоводів виконувався з умови підвішування блоку порушеної породи, товщина якого приймалася рівною висоті склепіння обвалення за М.М. Протод’яконовим. Розрахунок параметрів набризгбетону проводився також за теорією В.М. Мосткова. Результати. Виконано аналіз сучасного стану досліджень, теоретичних положень і світової практики будівництва гідроакумулюючих станцій, що свідчить про високий потенціал даного виду енергетичних об’єктів. Обґрунтовано ефективність підземного гідротехнічного будівництва Дністровської станції. Представлені результати застосування комплексу гірничопрохідницьких і будівельних методів та технологічного обладнання для спорудження горизонтальних і відвідних водоводів, дренажних штолень та вертикальних шахт для гідроагрегатів у складних інженерно-геологічних умовах. В результаті виконаних аналітичних досліджень обґрунтова- ний комбінований метод створення анкерного набризгбетонного кріплення при проходці водоводів, що є най- більш раціональним для інженерно-геологічних умов підвищеної складності. Наукова новизна. Для умов будівництва гідроакумулюючої електростанції на р. Дністер визначено ефективність методу опускного колодязя в тиксотропної сорочці при будівництві в слабких ґрунтах. Обґрунтовано поетапний комбінований метод створення анкерного й набризгбетонного кріплення при проходці водоводів. Практична значимість. Обґрунтовано й впроваджено найбільш раціональні способи ведення комплексу гірничобудівельних робіт, що дозволяють здійснювати будівництво складного гідроакумулюючого об’єкта потужністю понад 2.0 млнкіловат, що забезпечує суттєве підвищення енергоозброєності західного регіону України.Цель. Выполнить обзор технологий сооружения и выявить эффективность украинского опыта строительства гидроаккумулирующей электростанции на р. Днестр в сложных инженерно-геологических условиях с воз- ведением крупных подземных объектов, включая шахтные стволы и гидротехнические тоннели. Методика. В работе рассмотрены и проанализированы основные технологические способы гидротехнического строительства сложных крупных подземных сооружений в скальных породах средней крепости по шкале М.М. Протодьяконова с применением специального способа опускного колодца и комбинированного способа ведения буровзрывных работ при проходке горных выработок на основе замедленного и короткозамедленного взрывания. Расчет анкеров при проходке водоводов выполнялся из условия подвешивания блока нарушенной породы, толщина которого принималась равной высоте свода обрушения по М.М. Протодьяконову. Расчет параметров набрызгбетона производился также по теории В.М. Мосткова. Результаты. Выполнен анализ современного состояния исследований, теоретических положений и мировой практики строительства гидроаккумулирующих станций, свидетельствующий о высоком потенциале данного вида энергетических объектов. Обоснована эффективность подземного гидротехнического строительства Днестровской станции. Представлены результаты применения комплекса горнопроходческих и строительных методов и технологического оборудования для сооружения горизонтальных и отводящих водоводов, дренажных штолен и вертикальных шахт для гидроагрегатов в сложных инженерно-геологических условиях. В результате выполненных аналитических исследований обоснован комбинированный метод создания анкерной набрызгбетонной крепи при проходке водоводов, являющийся наиболее рациональным для инженерно-геологических условий повышенной сложности. Научная новизна. Для условий строительства гидроаккумулирующей электростанции на р. Днестр определена эффективность метода опускного колодца в тиксотропной рубашке при строительстве в слабых грунтах. Обоснован поэтапный комбинированный метод создания анкерной и набрызгбетонной крепей при проходке водоводов. Практическая значимость. Обоснованы и внедрены наиболее рациональные способы ведения комплекса горностроительных работ, позволяющие осуществлять строительство сложного гидроаккумулирующего объекта мощностью более 2.0 млн киловатт и обеспечивающего существенное повышение энерговооруженности западного региона Украины.The authors express their gratitude to Viacheslav Korytskyi, Deputy Chief Engineer of the Tunnel Construction Department No.7, PJSC “Kyivmetrobud”, for advisory support and provided drawings

Determination of railway rolling stock optimal movement modes

Purpose. To develop a methodology for simulating of an electromotive railway rolling stock in terms of power-optimal modes on a track with a given profile and a set motion graph. Methodology. We have used combined genetic algorithm to determine optimum modes of an electromotive railway rolling stock motion: a global search is performed by a genetic algorithm with a one-point crossover and roulette selection. At the final stage of the optimization procedure we have used Nelder-Mead method for the refinement of the optimum. Results. We have obtained that traction motor on a tramcar, while driving on a fixed site, has an excessive power of the cooling system. Its using only in the considered area allows to modernize the cooling system in the way of its power reducing, which in turn provides an opportunity to increase the overall efficiency of the electromotive railway rolling stock. Originality. For the first time, we have obtained the train motion equation in the program oriented form. This allows to use it for determination of electromotive railway rolling stock optimal control laws according to the Hamilton-Jacobi-Bellman method. Practical value. We have made the computer program to determine optimum modes of an electromotive railway rolling stock motion. The experimental studies of program results for the track section have confirmed the adequacy of the model, which allows to solve the traffic modes optimization problem for the tram track sections and increase the overall efficiency of the electromotive railway rolling stock.Разработана методика моделирования движения асинхронного тягового двигателя при движении электроподвижного состава по энергооптимальным режимам на участке пути с заданным профилем и установленным графиком движения. Определены оптимальные режимы движения электроподвижного состава на основе метода Гамильтона-Якоби-Беллмана. Определение режимов работы тягового привода предложено проводить заранее на основании решения задачи условной оптимизации его режимов. Определение оптимальных режимов работы тягового привода было проведено на основе комбинированных методов условной минимизации функции. Использование предлагаемой методики позволяет повысить общий КПД электроподвижного состава

Imitation model of a high-speed induction motor with frequency control

Purpose. To develop the imitation model of the frequency converter controlled high-speed induction motor with a squirrel-cage rotor in order to determine reasons causes electric motor vibrations and noises in starting modes. Methodology. We have applied the mathematical simulation of electromagnetic field in transient mode and imported obtained field model as an independent object in frequency converter circuit. We have correlated the simulated result with the experimental data obtained by means of the PID regulator factors. Results. We have made the simulation model of the high-speed induction motor with a squirrel-cage rotor speed control in AnsysRMxprt, Ansys Maxwell and Ansys Simplorer, approximated to their physical prototype. We have made models modifications allows to provide high-performance computing (HPC) in dedicated server and computer cluster to reduce the simulation time. We have obtained motor characteristics in starting and rated modes. This allows to make recommendations on determination of high-speed electric motor optimal deign, having minimum indexes of vibrations and noises. Originality. For the first time, we have carried out the integrated research of induction motor using simultaneously simulation models both in Ansys Maxwell (2D field model) and in Ansys Simplorer (transient circuit model) with the control low realization for the motor soft start. For the first time the correlation between stator and rotor slots, allows to obtain minimal vibrations and noises, was defined. Practical value. We have tested manufactured high-speed motor based on the performed calculation. The experimental studies have confirmed the adequacy of the model, which allows designing such motors for new high-speed construction, and upgrade the existing ones.Разработана имитационная модель высокоскоростного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором при скалярном частотном управлении в программном пакете AnsysMaxwell&Simplorer. При моделировании на кластере высокопроизводительных расчетов выполнены параллельные вычисления полевой модели электродвигателя (AnsysMaxwell 2D) и модели, построенной на основе теории цепей (Ansys Simplorer), что позволило создать имитационные модели, приближенные к их физическим прототипам. Выполнен анализ пусковых характеристик, оптимизированы параметры электродвигателя. Даны рекомендации по выбору числа пазов статора и ротора высокоскоростного асинхронного двигателя, что позволило существенно уменьшить вибрации и шумы в режиме пуска

CHRONOTHERAPY OF HYPERTENSION: LITERATURE REVIEW

Review devoted to chronotherapy of hypertension. The questions of chronomedicine and chronobiology, biological rhythms, especially circadian regulation of blood pressure, types of daily blood pressure profile violations, the role of de-synchronization of biological rhythms in the development and course hypertension, opportunities to optimize antihypertensive therapy with the method of chronotherapy using alpha- and beta-blockers, angiotensin-converting enzyme inhibitors, angiotensin II receptor blockers, diuretics, calcium channel blockers and melatonin are contemplated

Novel magnetic phases in a Gd2Ti2O7 pyrochlore for a field applied along the [100] axis

We report on longitudinal and transverse magnetisation measurements performed on single crystal samples of Gd2Ti2O7 for a magnetic field applied along the [100] direction. The measurements reveal the presence of previously unreported phases in fields below 10 kOe in an addition to the higher-field-induced phases that are also seen for H//[111], [110], and [112]. The proposed H-T phase diagram for the [100] direction looks distinctly different from all the other directions studied previously.Comment: 4 pages, 5 figure

Analysis of optimal operating modes of the induction traction drives for establishing a control algorithm over a semiconductor transducer

Оптимізовано режими роботи тягового асинхронного приводу тепловоза за критерієм ефективності. Ідентифіковано оптимальні режими керування автономного інвертору напруги при різних температурах обмоток тягових двигунів. Проаналізовано оптимальні режими роботи тягового приводу тепловоза та трамваю, що дозволило встановити відмінності розташування точки переходу з просторово-векторної до однократної ШІМ від температури двигуна