Non-destructive testing of rock bolt fastening as an element of monitoring the state of mine workings

Purpose. To substantiate the informative parameter, to develop the method and equipment for non-destructive testing (NDT) of rock bolt fastening, as an element of geomechanical monitoring of the mine workings state. Methods. Analytical and bench experimental testing of shock-wave processes in the “rock bolt – bonding layer – rock massif” system. Findings. It has been established, that the non-destructive shock-wave method is the most satisfying for monitoring the geomechanical state of the “rock bolt – bonding layer – rock massif” system. This method is based on the registration and analysis of rock bolt oscillations, caused by non-normalized hit to the rock bolt end. It has been confirmed, that the most informative parameter is the relaxation time, that is the time over which the amplitude of oscillations decreases by “e” times. It has been shown, that clamping of the resin-grouted rock bolt in massif and its tensioning affects the relaxation time of damped oscillations. Furthermore, the relaxation time is inversely proportional to the degree of the rock bolt clamping, and is linked linearly with an increase in the rock bolt tensioning. The spectral composition of wedge shaped rock bolts self-oscillations, which are caused by impact excitation, depends both on the nature of clamping and on the rock bolt length, and makes it possible to identify the rock bolts by their length. Originality. The existence of a special type of damped longitudinal oscillations of the rock bolt in viscoelastic medium of the bonding layer has been established. The relaxation time of the specified type of oscillations was chosen as an informative parameter. An analytical link has been established between the informative parameter of shock-wave method of monitoring and the main indicators of rock bolt fastening quality: the degree of adhesion with massif and tension value. Practical implications. The method has been improved and equipment has been developed for non-destructive testing of rock bolt fastening, which makes it possible to control in-situ the rock bolt fastening quality, including the geomechanical state monitoring of mine workings.Мета. Обґрунтування інформативного параметра, розробка способу та апаратури неруйнівного контролю анкерного кріплення як елементів геомеханічного моніторингу стану гірничих виробок. Методика. Аналітичні та стендові експериментальні дослідження ударно-хвильових процесів в системі “анкер – закріплюючий шар – масив гірських порід”, апробація розробки в умовах шахт і підземних об’єктів цивільного та промислового призначення. Результати. Встановлено, що вимогам оперативності контролю з можливістю моніторингу геомеханічного стану системи “анкер – закріплюючий шар – масив” найбільш задовольняє ударно-хвильовий метод неруйнівного контролю, що реалізується шляхом нанесення ненормованого удару в торець анкера з реєстрацією та аналізом його коливань, при цьому найбільш інформативним та таким, що задовольняє ергономіці контролю, є параметр – час релаксації, за який амплітуда коливань зменшується в “е” разів. Показано, що ступінь защемлення сталеполімерного анкера в масиві та його натяг однозначно впливають на час релаксації затухаючого коливального процесу в системі “анкер – закріплюючий шар – масив”, при цьому зв’язок параметра з защемленням описується обернено пропорційною, а зв’язок з натягом анкера – лінійною залежністю. При ударному збудженні спектральний склад власних коливань клиновидних анкерів залежить як від характеру защемлення, так і від довжини анкера, що дозволяє при контролі виробок ідентифікувати анкери за їх довжиною. Наукова новизна. Встановлено існування особливого виду затухаючих поздовжніх коливань анкера в пружно-в’язкому середовищі закріплюючого шару. Як інформативний параметр вибрано час релаксації вказаного виду коливань, що в ергономічному діапазоні практично не залежить від сили збуджуючого удару. Встановлено аналітичний зв’язок між інформативним параметром ударно-хвильового методу контролю системи “анкер – закріплюючий шар – масив” і основними показниками якості металополімерного анкерного кріплення гірничих виробок: ступенем зчеплення з масивом та величиною натягу. Практична значимість. Вдосконалено метод і розроблено апаратуру неруйнівного контролю анкерного кріплення, які дозволяють оперативно у режимі моніторингу оцінювати якість закріплення анкера в масиві та його навантаження в умовах гірничих виробок діючого виробництва, зокрема, і у режимі системного геомеханічного моніторингу стану підземних виробок.Цель. Обоснование информативного параметра, разработка способа и аппаратуры неразрушающего контроля анкерного крепления как элементов геомеханического мониторинга состояния горных выработок. Методика. Аналитические и стендовые экспериментальные исследования ударно-волновых процессов в системе “анкер – закрепляющий слой – массив горных пород”, апробация разработки в условиях шахт и подземных объектов гражданского и промышленного назначения. Результаты. Установлено, что требованиям оперативности контроля с возможностью мониторинга геомеханического состояния системы “анкер – закрепляющий слой – массив” наиболее удовлетворяет ударно-волновой метод неразрушающего контроля, который реализуется путем нанесения ненормированного удара в торец анкера с регистрацией и анализом его колебаний, при этом наиболее информативным и таким, что удовлетворяет эргономике контроля, является параметр – время релаксации, за которое амплитуда колебаний уменьшается в “е” раз. Показано, что степень защемления сталеполимерного анкера в массиве и его натяжение однозначно влияют на время релаксации затухающего колебательного процесса в системе “анкер – закрепляющий слой – массив”, при этом связь параметра с защемлением описывается обратно пропорциональной, а связь с натяжением анкера – линейной зависимостью. При ударном возбуждении спектральный состав собственных колебаний клиновидных анкеров зависит как от характера защемление, так и от длины анкера, позволяет при контроле выработок идентифицировать анкеры по их длине. Научная новизна. Установлено существование особого вида затухающих продольных колебаний анкера в упруго-вязкой среде закрепляющего слоя. В качестве информативного параметра выбрано время релаксации указанного вида колебаний, которое в эргономичном диапазоне практически не зависит от силы возбуждающего удара. Установлена аналитическая связь между информативным параметром ударно-волнового метода контроля системы “анкер – закрепляющий слой – массив” и основными показателями качества металлополимерного анкерного крепления горных выработок: степенью сцепления с массивом и величиной натяжения. Практическая значимость. Усовершенствован метод и разработана аппаратура неразрушающего контроля анкерного крепления, которые позволяют оперативно в режиме мониторинга оценивать качество закрепления анкера в массиве и его нагружение в условиях горных выработок действующего производства, в том числе и в режиме системного геомеханического мониторинга состояния подземных выработок.The work results are part of the “Theories and me-thods development for geotechnical systems state ma-nagement to ensure mines performance intensification” research under National Academy of Sciences of Ukraine funding program

A Systematic Approach to the Development of Basic Models of the Behavior of Business Entities and its Harmonization

The authors have formed and substantiated the basic models of behavior of a plurality of business entities, presented in the form of combined conceptual and analytical model solutions, taking into account both a clear sequence of implementation of organizational, economic and institutional procedures, and economic and psychological factors of choosing which one to use in business practice. Proposed: a) a model of monetary-entrepreneurial (innovative) behavior - it is described by the content of the determining factors for generating monetary signs of the real behavior of business entities, the key factors for generating social adaptability in modern monetary culture and the significance of these factors, factor load factors; b) a model of marketing and investment behavior, detailed according to a binary set of principles for implementing new models of investment and marketing behavior; c) model of adaptive-cavernous cognitive behavior - identified by the triad of principles of adaptive, cavernous and cognitive behavior. A closed scheme of formalization, in five stages, has been developed for choosing one of the three combined basic models of behavior of business entities, which is carried out in phases: identification of prerequisites for choice in a certain space and time; description of initial model solutions and determination of objective functions; implementation of a closed loop for choosing a basic behavior model.Авторами сформовано та обґрунтовано базові моделі поведінки множини суб'єктів господарської діяльності, репрезентованих у вигляді комбінованих концептуально-аналітичних модельних вирішень із урахуванням як чіткої послідовності реалізації організаційно-економічних та інституційних процедур, так і економіко-психологічних факторів вибору котрої з них для використання у практиці господарювання. Запропоновано: а) модель монетарно-підприємницької (інноваційної) поведінки – її описано за змістовністю визначальних факторів генерування монетарних ознак реальної поведінки суб’єктів господарювання, ключовими факторами генерування соціальної адаптивності в сучасній монетарній культурі та вагомістю цих факторів, факторних чинників навантаження; б) модель маркетингово-інвестиційної поведінки, яку деталізовано за бінарним комплексом принципів реалізації нових моделей інвестиційної та маркетингової поведінки; в) модель адаптивно-каверної когнітивної поведінки – ідентифіковано за тріадою принципів адаптивної, каверної і когнітивної поведінки. Розроблено замкнену схему формалізації, за п’ятьма етапами, вибору однієї з трьох комбінованих базових моделей поведінки суб'єктів господарювання, що виконується за фазами: ідентифікація передумов вибору у певному просторі та часі; опис вихідних модельних рішень та визначення цільових функцій; реалізація замкненого циклу вибору базової моделі поведінки

Технологія ремонту діючого магістрального трубопроводу з використанням паяно-зварних муфт

Background. During operation, the main pipeline needs to be repaired. During periodic diagnostics of the pipeline state defects are detected, some of which are unacceptable. The classic repairing method, that involves the shutdown of the pipeline with subsequent replacement of its defective spots, requires significant financial costs and is associated with a forced pipeline outage and environmental violation. Objective. The purpose of this article is to improve the technology of reinforcing sections of main high-pressure pipeline with welded couplings, which are filled with molten metal by allowing obtaining high efficiency of pipe strengthening of medium and small diameters. Methods. Strength improvement of the active pipeline spots is realized by installing brazed-welded couplings on an active main pipeline. Strengthening the pipeline with the coupling consists in the redistribution of the load part from the pipe to the wall of the coupling, which leads to a decrease of the stress level in the pipe wall. The reinforcement efficiency of the pipeline could be evaluated by the degree of reduction of circumferential stresses in the fixed pipe wall. Results. The article suggests a technique for strength improvement of pipeline spots using couplings filled with a molten metal that has a high elasticity modulus. The operations of formation of under-coupling layer with the parameters that provide achievement of the maximum value of the stresses reduction degree in the reinforced pipe are proposed, while ensuring an even load distribution between the wall of the pipeline spot being repaired and the coupling shell. An improved technology for fixing defective spots of the active pipeline has been proposed, designs for front seals have been proposed that facilitate the formation of under-coupling layer with optimal parameters. The proposed technique makes it possible to increase the efficiency of the pipe strengthening of small and medium diameters. Conclusions. The article proposes an improved technology of the defective spots reinforcing of the active main pipeline using braze-welded coupling. The focus is on the design of mechanical seals that ensure the tightness of the under-coupling space during the formation of the coupling layer. Further research would be performed in the direction of developing a mathematical model of the pipeline reinforced with braze-welded coupling, taking into account temperature changes during heating and cooling of the coupling structures during the formation of the under-coupling layer. Some research will be also performed to improve the coupling structures and methods of quality control of their mounting on the pipe.Проблематика. Під час експлуатації магістральний трубопровід потребує ремонту. При періодичній діагностиці стану трубопроводів виявляються дефекти, частина з яких є неприпустимими. Класичний метод ремонту, що передбачає зупинку трубопроводу з подальшою заміною його дефектної ділянки, вимагає значних фінансових витрат і пов›язаний з вимушеним простоєм трубопроводом і порушеннями екології. Мета дослідження. Вдосконалення технології ремонту ділянок магістрального трубопроводу високого тиску зварними муфтами, які заливаються розплавленим металом, що дозволяє отримати високу ефективність зміцнення труб середнього та малого діаметрів. Методика реалізації. Підвищення міцності ділянок діючого трубопроводу реалізується за допомогою монтажу на діючий магістральний трубопровід паяно-зварних муфт. Посилення трубопроводу муфтою полягає в перерозподілі частини навантаження від труби на стінку муфти, що призводить до зниження рівня напруги в стінці труби. Ефективність посилення трубопроводу при цьому прийнято оцінювати ступінь зниження кольцевих напружень в стінці ремонтованої труби. Результати дослідження. Запропонована методика підвищення міцності ділянок трубопроводів за допомогою муфт, що заповнюються розплавленим металом, що володіє високим модулем пружності. Запропоновані операції формування підмуфтового шару з параметрами, що забезпечують досягнення максимального значення ступеня зниження напружень в посилюваної трубі при забезпеченні рівномірного розподілу навантаження між стінкою ремонтованої ділянки трубопроводу і оболонкою муфти. Запропоновано вдосконалену технологію ремонту дефектних ділянок діючого трубопроводу, запропоновані конструкції торцевих ущільнювачів, що полегшують формування підмуфтового шару з оптимальними параметрами. Запропонована методика дозволяє підвищити ефективність посилення труб малих і середніх діаметрів. Висновки. Запропоновано вдосконалену технологію підвищення міцності ділянок діючого трубопроводу за допомогою паяно-зварних муфт. Основну увагу приділено розробці конструкцій торцевих ущільнювачів, що забезпечують герметичність підмуфтового простору під час формування шару підмуфти. Подальші дослідження передбачається проводити у напрямку розробки математичної моделі ділянки трубопроводу, посиленого паяно-зварною муфтою з урахуванням температурних змін у процесі нагрівання та охолодження муфтової конструкції при формуванні підмуфтового шару, а також у напрямку вдосконалення муфтових конструкцій та методів контролю якості їх монтажу на трубі

СТВОРЕННЯ НАВЧАЛЬНИХ РЕСУРСІВ У СЕРЕДОВИЩІ MOODLE НА ОСНОВІ ТЕХНОЛОГІЇ „CLOUD COMPUTING”

Розкрито створення і функціонування „хмарних обчислень” ы можливості їх впровадження у навчальній діяльності педагогічних університетів з використанням Moodle. Описано переваги й недоліки „хмарних обчислень”, як ідеологічної  технологічної основи створення навчальних ресурсів. Виділено три напрямки впровадження „сloud computing”: додаток як сервіс, платформа як сервіс, інфраструктура як сервіс. Досліджено, які формати (типи) ресурсів підтримує Moodle. Визначено способи оплати за використання „сloud computing” і компанії, що забезпечують гнучкий вибір у сфері комп’ютерних ресурсів

«Погляд у майбутнє приладобудування», XІ Науково-практична конференція студентів та аспірантів

Problem statement: the complexity of support the tightness of the under coupling space with the strengthening of pipelines with small and medium-diameter by using of a coupling with filling. Research objective: Development of technology for controlling the filling of the under coupling space by using ultrasonic nondestructive testing methods. Methods of implementation: control of filling of under coupling space of the coupling by using of ultrasonic methods of non-destructive testing. Research results: The technology of control of filling coupling, which are used for repairing defective spots of the active pipeline, is proposed. Conclusions: the proposed method allows to increase the effectiveness of the control of the couplings filling, thereby improving the quality of pipeline repairs

Теоретичні дослідження збудження ультразвукової хвилі електромагнітно-акустичним перетворювачем

Background. The article considers the analysis of the electromagnetic acoustic (EMA) converter with controlled angular input of acoustic waves, using parameters influencing the formation of an acoustic wave.Objective. The aim of the paper is to analyze the formation of an acoustic wave with angular input in the EMA converters of non-destructive testing systems.Methods. Mathematical modelling was used to investigate the influence of the distance from the yarn-emitters to the control object surface. The influence of various factors (current magnitudes, external magnetic field values, distance from the yarn-emitter and the grating to the control object surface) is investigated with the help of mathematical modeling.Results. The optimal value of the magnetic induction of an external magnetic field is shown. The calculation of the pressure created by the yarn-emitters and the grating on the controlled object surface was carried out. A formula for the ultrasonic wave input angle was obtained. The formula depends on the parameters of the control environment, the distance between the emitters, the phase shift between the harmonic current signals applied to the adjacent emitters and the harmonic signal frequency. It was found that a change in the angle between the EMA transducer and the surface of the control object leads to a significant deterioration in the acoustic wave generation on the surface of the controlled object.Conclusions. We investigated the possibility of the angular input of an ultrasonic wave using system of parallel-arranged yarn-emitters. A decrease in the acoustic pressure, with increasing distance from the yarn-emitters to the controlled object surface was observed.Проблематика. В статье рассмотрен анализ электромагнитно-акустического (ЭМА) преобразователя с управляемым угловым введением акустической волны, исходя из параметров, влияющих на формирование акустической волны.Цель исследования. Целью работы является анализ формирования акустической волны с угловым введением в ЭМА-преобразователях систем неразрушающего контроля.Методика реализации. С помощью математического моделирования исследовано влияние расстояния от ниток-излучателей к поверхности объекта контроля. Также с помощью математического моделирования исследовано влияние различных факторов (величины тока, значение внешнего магнитного поля, расстояния от нити и решетки к поверхности объекта контроля) на формирование акустической волны.Результаты исследований. Показано оптимальное значение магнитной индукции внешнего постоянного магнитного поля. Проведен расчет давлений, создаваемых нитью и решеткой на поверхности контролируемого объекта. Получено выражение для угла ввода ультразвуковой волны, которое зависит от параметров среды контроля, расстояния между нитями-излучателями, сдвига фаз между гармоническими токовыми сигналами, подаваемыми на соседние излучатели, и частоты гармоничного сигнала. Обнаружено, что изменение угла между ЭМА-преобразователем и поверхностью объекта контроля приводит к значительному ухудшению возбуждения акустической волны на поверхности объекта контроля.Выводы. Исследована возможность углового введения ультразвуковой волны с помощью системы параллельно расположенных нитей-излучателей. Показано резкое снижение акустического давления при увеличении расстояния от ниток-излучателей к поверхности объекта контроля.Проблематика. Стаття присвячена аналізу електромагнітно-акустичного (ЕМА) перетворювача з керованим кутовим введенням акустичної хвилі, виходячи з параметрів, що впливають на формування акустичної хвилі.Мета дослідження. Метою роботи є аналіз формування акустичної хвилі з кутовим введенням в ЕМА-перетворювачах систем неруйнівного контролю.Методика реалізації. За допомогою математичного моделювання досліджено вплив відстані від ниток-випромінювачів до поверхні об’єкта контролю. Також за допомогою математичного моделювання досліджено вплив різних факторів (величини струму, значення зовнішнього магнітного поля, відстані від нитки й решітки до поверхні об’єкта контролю) на формування акустичної хвилі.Результати досліджень. Показано оптимальне значення магнітної індукції зовнішнього постійного магнітного поля. Проведено розрахунок тисків, створюваних ниткою й решіткою на поверхні контрольованого об’єкта. Отримано вираз для кута вводу ультразвукової хвилі, що залежить від параметрів середовища контролю, відстані між нитками-випромінювачами, зсуву фаз між гармонійними струмовими сигналами, які подаються на сусідні випромінювачі, та частоти гармонійного сигналу. Виявлено, що зміна кута між ЕМА-перетворювачем і поверхнею об’єкта контролю призводить до значного погіршення збудження акустичної хвилі на поверхні об’єкта контролю.Висновки. Досліджено можливість кутового введення ультразвукової хвилі за допомогою системи паралельно розміщених ниток-випромінювачів. Показано різке зниження акустичного тиску при збільшенні відстані від ниток-випромінювачів до поверхні об’єкта контролю