Plankovskyy Sergiy

O.M. Beketov National University of Urban Economy in Kharkiv · Department of Physics

The paper investigates an approach for optimizing the placement of complex-shaped parts during thermal energy treatment to ensure a uniform distribution of specific heat flux across the part's surface. The study demonstrates that the problem of sparsest packing can be addressed by aligning the centers of gravity and the principal central axes of in...

This paper investigates the modernization of combined power supply networks through the integration of hydrogen generators. Hydrogen technologies are evaluated as efficient solutions for energy storage, load balancing, reserve capacity provision, and enhancing system flexibility. A comprehensive review of contemporary hydrogen generator models-Incl...

The paper reports the experimental study of ammonia condensation in aluminium annuli and straight inner-grooved tubes with an internal diameter of 7.1 to 13.3 mm and a surface enhancement factor of 1.3 to 4.0. Fived finned profiles, two smooth annuli and one finned annuli were tested in horizontal, upflow, and downflow configurations at mass veloci...

This paper explores the potential for implementing digital twin technology, focusing on the internal structure of the research object and the remote characteristics of its surrounding environment. Specifically, it examines and demonstrates the practical application of local digital twins, which replicate the object’s structural parameters using dat...

In this chapter, the forecasting of electricity consumption and production is conducted by analyzing indicators from previous years. The problem is addressed using machine learning within Microsoft Azure Machine Learning Studio. The outcome is an independent service integrated into Excel, enabling consumption forecasting for specified dates. The Ex...

The development and application of manufacturing processes digital twins is an established trend in the development of precision machining methods, which is inherent in Industry 4.0. Digital twins are most actively implemented in additive manufacturing and for non-deformation finishing processes: laser, electrical discharge, and electrochemical. Th...

У монографії розглянуто актуальні задачі виробництва тонкостінних деталей літальних апаратів на обладнанні з ЧПК. Розв’язано низку задач, пов’язаних з адаптивним розмірним обробленням, а також представлено актуальні задачі для підвищення ефективності виробництва тонкостінних деталей з композиційних матеріалів намотуванням на обладнанні з ЧПК. Запро...

A transport and launch container for launching rockets made of fiberglass is considered. The main goal of the paper is to calculate the stress state of this container and check the strength conditions. The calculation of the pressures of the combustion products is carried out for several positions of the rocket nozzle in the container. Two cases ar...

Optimized virtual localization arises in manufacturing parts from “nearly shaped” workpieces using computer numerical control (CNC) machining. To reduce the material consumption and duration of machining processes, a part (a polygonal object) must be placed completely in a workpiece (a polygonal domain) maximizing the distance between the part and...

The problem of heat recovery from sewage effluents is considered. It is shown that the existing technical solutions to this problem are not reliable enough, because in most cases they involve direct contact of wastewater with the heat transfer medium, which can lead to clogging of the heat extraction system. It is shown that another problem of the...

Two-phase immersion cooling technology is a promising and perspective thermal control solution for the data centre aiming to substantially improve its power usage effectiveness (PUE). In the paper, the theoretical and practical questions are considered to deal with the use of immersion solutions. It was clearly shown that the use of two-phase immer...

The ability to determine the actual differential characteristics of motion is important for accurate control of precision equipment. In a feedback loop with an incremental encoder, the accuracy of the obtained differential characteristics of motion decreases with increasing it order. The reason is the errors that are associated with the accuracy of...

Проведено аналіз сучасного стану систем централізованого теплопостачання України, типового обладнання централізованих теплових пунктів та індивідуальних теплових пунктів. Зроблено аналіз провідного світового досвіду створення технологій та реалізації заходів для підвищення енергоефективності у сфері централізованого теплопостачання будинків, особли...

The purpose of this paper is to develop a digital twin of induction motor with a squirrel-cage rotor. The problem of efficient operation of electric motors is primarily related to the reliability of insulation. Meanwhile, there is no such device that could show the operator at least an approximate value of the insulation resource on the display and...

The fiberglass composite materials in many ways solve the problems of operation and maintenance of pipelines in various industries and municipal services. Continuous filament winding is a progressive production method with a high degree of automation. It is necessary to take into account the complex influence of the technological parameters of the...

This paper deals in detail with the development of a vector Field Oriented Control (FOC) system for the modes of operation of an induction motor with a squirrel cage rotor using ANSYS Twin Builder. Despite the fact that the theory of vector control system is well known, and its implementation is fully disclosed in Matlab/Simulink, such task is new...

Most of the complex details of modern technical products are manufactured on CNC equipment. The threaded surface is one of the most critical elements of such parts. Their reliability and durability largely depend on the accuracy of the machining process. Machining threaded surfaces requires precise synchronization of periodic tool movements with t...

The subject of this research is the development of a digital twin for the process of mixing the components of a gas mixture in the mixer of a mixture generator. The problem is motivated by the concept of digitalizing modern production and is considered in relation to the technology in question for generating a gas mixture of a given composition and...

The subject of research is a development of a digital twin of the process of filling the reservoir with gas mixture components. The problem is motivated by the concept of digitalization of modern production and is considered in relation to the researched technology of thermal pulse processing. The features of the operation of the fuel mixture gener...

The study considers the method of virtual localization of near-net-shaped workpices, which are to be processed on CNC machines. It is shown that virtual localization based on a combination of CMM inspection of the shape and workpiece position and computer-aided placement of the part CAD model into workpice model is an actual way to increase the eco...

Chapter 13 considers the optimized sparse balance packing. The problem is related to removing burrs by thermal deburring—an intelligent technology of processing parts by combusting gas mixtures. To ensure stable quality, especially when shock waves act, it is desirable to have thermal and pressure characteristics uniformly distributed over the surf...

The paper considers the approach to the design of induction (asynchronous type) electric machines with a solid rotor, based on the method of object-oriented analysis. Such features of the object-oriented programming ideology as hierarchy, inheritance, polymorphism, are transferred to the formation of methods for designing electric machines, invaria...

The paper refers to the issues of ensuring the quality of Thermal Energy Method (TEM) processing of complex-shaped parts. The required energy of TEM processing depends on the accuracy of the fuel mixture, bearing in mind its component composition, stability and homogeneity. To gain further insight into mixture formation near structural elements of...

The object of this study are ways to ensure the speed and repeatability of the valve for the release of combustion products from the thermal-pulse unit, which are the most important parameters that enable the precision of the finishing treatment with detonating gas mixtures. The study is aimed at analyzing the process of releasing combustion produc...

Вступ. Розглянуто задачу віртуального базування яка є характерною для випадку ЧПК оброблення при виготовленні деталей з заготовок близької геометричної форми. Відомі алгоритми розв’язку задачі віртуального базування зводяться до визначення параметрів розміщення CAD моделі деталі всередині хмари точок, які отримано шляхом сканування поверхні заготов...

The threaded surface is an important element of various technical products, such as leadscrew, worm drive, high-pressure gas, oil tubing, etc. The accuracy of the manufacture of the threaded surface largely determines its reliability and durability. Threaded surface machining on CNC equipment requires accurate synchronization of the periodic moveme...

Modern trends in the development of mechanical engineering and the construction industry include the necessity to create large-sized machine tools, equipment for 3D printing of buildings, and other technological systems with a complex kinematic structures. As a rule, such equipment contains organs driven by several servo drives. The control of this...

Taking into account the development trends of Industry 4.0, the task of improving human-machine interfaces is becoming increasingly important. The development of user-friendly interfaces for interaction between the operator and the equipment is one of the most difficult tasks in the creation of specialized technological systems. The operator panel...

There is a steady trend in the mechanical engineering industry to increase the required accuracy of parts manufacturing using high-speed equipment. The control of such equipment requires consideration of the motion differential characteristics such as velocity, acceleration, and jerk. However, due to the discrete nature of the incremental encoder o...

Many modern technological processes are implemented at high speeds of the machine tool operating bodies relative to the workpieces. With significant dimensions of the processed parts, rack-and-gear drives are used. The design features of the rack-and-gear drive require coordination of the servo drive with the machine operating bodies movement speed...

For the successful implementation of innovative automated technological processes, such as high speed machining, 3D laser welding, 3D laser cutting and laser cladding it is necessary to provide highly effective control of the working tool movement speed in multi-axis space of cyber-physical system. A simplified three-interval model S-shaped feedrat...

Impulse thermal energy method (ITEM) as modification of the thermal energy method that is successfully used for finishing is considered for application to thermoplastics. The chapter focuses to highlight the basic principles of the thermoplastics treatment by acting heat fluxes inherent to ITEM providing the time-controlled production of combustion...

Improving the accuracy, reliability, and performance of cyber-physical systems such as high-speed machining, laser cutting, welding and cladding etc. is one of the most pressing challenges in modern industry. CNC system carries out data processing and significantly affect on accuracy of operation such equipment. The paper considers the problem of c...

The paper is devoted to determining the output parameters of a servomotor, which belongs to synchronous machines with permanent magnets, in order to further determine the characteristics of transient modes in the software package ANSYS Electromagnetics. RMxprt, part of ANSYS Electromagnetics, allows to determine the parameters of windings, losses,...

Improving the accuracy, reliability and performance of high-speed technological systems is one of the most pressing challenges in modern industry. These technologies are implemented at high speeds of tool movement and require a clear interaction of a large number of the technological system or robotic complex elements. Experimental investigations o...

Предметом дослідження є газодинамічний процес сумішоутворення з заданим компонентним складом під час перетікання через змішувач в системі генерації суміші. Метою роботи є науково-експериментальна оцінка технічних рішень змішувача щодо забезпечення точності й гомогенності газової суміші. Завдання дослідження полягають у проведенні числових експериме...

To implement a lot of technological processes in the manufacturing of aircraft parts from aluminum alloys, it is necessary to move the tool at a high speed. High requirements for accuracy and manufacturing quality aircraft parts are provided with application of CNC systems with adaptive control algorithms, in which due the mutual influence of the p...

The concept of the sparsest packing is introduced in this paper. The sparsest packing is aimed to place the objects in the container as distant as possible. More specifically, the minimal Euclidean distance between the objects, as well as, between the objects and the boundary of the container is maximized. This new problem statement is motivated by...

У монографії введено новий клас задач геометричного проєктування, названий дисперсним компонуванням. У дисперсному компонуванні об’єкти повинні бути розташовані на якомога більшій відстані з урахуванням умов балансу. Така постановка зумовлена новими виробничими технологіями, що ґрунтуються на обробленні детонувальними газовими сумішами. Задачу дисп...

Спосіб визначення об'єму посудини включає змінення об'єму посудини на величину V і визначення тиску газу в посудині до і після зміни об'єму. Вимірювану посудину попередньо наповнюють повітрям, зміну об'єму вимірюваної посудини проводять її з'єднанням з еталонною посудиною з попередньо визначеним об'ємом V, до і після зміни об'єму вимірюють його тис...

Спосіб визначення об’єму посудини, що заснований на заповненні вимірюваної посудини газом та його дренуванням при надкритичному витіканні з сопла при вимірюванні тиску у посудині, який відрізняється тим, що використовують сопло з попередньо визначеним коефіцієнтом витрати.

Sparsest packing for irregular 3D objects is introduced. This problem is motivated by the thermal deburring – modern clean and energy saving technology of removing burrs from machine parts (objects) by detonating gas mixtures in a deburring chamber. The objects in the chamber are placed in a vertical cylindrical rack (container) divided into sub-co...

Thermal energy method (ТЕМ) and modifications that are successfully used for deburring of engineered parts by combustible gas mixtures with an excess of oxygen are discussed in this chapter. The main improvements of the basic version of the TEM method are the time-controlled production of combustion species (impulse thermal energy method “ITEM”) an...

Спосіб приготування газової суміші заданого складу включає попередню підготовку змішувальної камери, в яку здійснюють М-кратно подачу до тиску продувки Рпр в змішувальну камеру з наступним скиданням до атмосферного тиску Ратм газу, що має максимальний процентний вміст в суміші, а кількість М подач і скидань цього газу визначають необхідною точністю...

Спосіб приготування газової суміші заданого складу включає попередню підготовку змішувальної камери, в яку здійснюють М-кратно подачу до тиску продувки Pпр з наступним скиданням до атмосферного тиску Pатм газу, що має максимальний процентний вміст в суміші, кількість подач і скидів газу М визначають необхідною точністю вмісту цього газу в суміші пр...

The paper is devoted to the consideration of existing methods of deposition of hardening coatings. The paper discusses the relationship between the coating deposition process and the control circuit for the ion current density and energy control. The analysis of deposition methods is carried out and on the basis of this analysis the CIB deposition...

A subject of the study is ways to determine the volume of vessels with complex shapes. The work aims to develop and scientifically substantiate a rapid method of measuring the volume of the vessel’s inner cavity with complex geometric shapes. The following results were obtained. Invented method of rapid measurement of the vessel volume with complex...

Despite the successful implementation of the Thermal Energy Method (‘TEM’), the issues of simultaneous cleaning of internal cavities and deburring remain unresolved. Moreover, the deposition of oxides on the surfaces of parts is inevitable. In contrast, Impulse Thermal Energy Method with Shock Waves (‘ITEMSW’) is devoid of these disadvantages. This...

The flexibility of thin-walled component and presence of a low natural vibrations frequency significantly affects the efficiency and accuracy of the milling, so inevitably arise the problem of determining the details of influence of the deformation of the cutting tool and the natural vibration frequencies. In this paper we construct analytical solu...

Balanced circular layout with a prohibited zone is considered. The problem is motivated by thermal deburring, the modern technology of removing burrs from machine parts by detonating gas mixtures in a cylindrical deburring chamber. To achieve a uniform distribution of thermal and pressure effects, the chamber zone with extremely high temperature/pr...

The layout problems have a wide spectrum of applications in science and technology, e.g., in assembling technological complexes, placing equipment on the aircraft board, and optimizing 3D printing. The problems take into account various constraints on the placement of objects in the domain (for example, the orientation of objects, the minimal allow...

Предметом вивчення в статті є процеси віртуального базування деталей при адаптивному механічному обробленні деталей складної форми. Метою є розроблення ефективного методу пошуку стартового розташування CAD моделі деталі при віртуальному базуванні усередині хмари точок, отриманих лазерним скануванням заготовки. Завдання: формалізувати процедуру стар...

Предметом дослідження є способи визначення об’єму посудин складної форми. Метою роботи є розробка та наукове обґрунтування швидкісного способу вимірювання в газовому середовищі об’єму внутрішньої порожнини посудини, що має складну геометричну форму, на основі надкритичного витікання. У якості задачі дослідження визначена розробка методики розрахува...

Наведено результати досліджень, пов’язаних з розробленням автоматизованого комплексу для термоімпульсного фінішного оброблення високоточних деталей машинобудування. Розроблено методику оцінювання напруженого стану деталей при термоімпульсному обробленні, систему керування згорянням, удосконалено систему керованого випускання продуктів згоряння й си...

A problem of cutting irregular objects from the domain (rectangular sheet) taking into account technological requirements is studied. As mathematical models of real objects two-dimensional phi-objects, bounded by circular arcs and line segments, are considered. Our objects allow free translations and rotations within a domain. We reduce a collectio...

Целью работы было разработка и апробация методики моделирования процесса горения в факельных воспламенителях ГТД. Для ее достижения применяли метод конечных элементов. Основными результатами работы является обоснование необходимости оптимизации факельных воспламенителей газотурбинных двигателей. Практика эксплуатации факельных воспламенителей разли...

Modern technology requires a multitude of precise parts that are a necessity in reliable methods of surface finishing. Energy of detonable gas mixture combustion has been used in manufacturing as a processing source for a long time. One of the most underappreciated methods is thermal deburring; this is caused by certain difficulties in modelling an...

The issue of creating multicomponent gas mixtures intended for use in plasma installations is considered. A dynamic method for obtaining gas mixtures based on supercritical outflow of gases from tanks through calibrated holes. It is shown that with an appropriate choice of the volume of capacities and areas of critical holes, a high accuracy of the...

Предметом дослідження є способи і пристрої генерації газових сумішей із заданою точністю і високою повторюваністю дозування компонент. Метою статті є розробка алгоритму управління системою генерації паливної суміші установки для прецизійної термоімпульсної обробки. У зв'язку з цим, в якості завдань дослідження розглядаються вдосконалення методу кри...

Рассмотрен вопрос создания многокомпонентных газовых смесей, предназначенных для использования в плазменных установках. Предложен динамический метод получения смесей газов, основанный на сверхкритическом истечении газов из емкостей через калиброванные отверстия. Показано, что при соответствующем выборе объема емкостей и площадей критических отверст...

Анализ применимости финишной термоэнергетической и термоимпульсной обработки детонирующими газовыми смесями к различным деталям определяет необходимость учета разрушающих факторов, которые в свою очередь являются предметом исследования, при назначении режимов обработки. Целью статьи является разработка алгоритма назначения режимов термоимпульсной о...

Проведен анализ основных причин разрушения деталей проточной части газотурбинных двигателей (ГТД). Показаны основные тенденции развития технологий финишной обработки кромок и поверхностей лопаток, изготовленных из жаропрочных сплавов. Для оценки влияния термоимпульсной обработки лопаток ГТД на их эксплуатационные характеристики проведены ускоренные...

Предложен алгоритм, позволяющий определять технологические параметры импульсной лазерной очистки поверхности деталей из алюминиевых сплавов из условия сохранения анодированного слоя. Для определения допустимых режимов в используются экспериментальные данные по определению порога абляции для компонент покрытия и критических параметров обработки анод...

Предложена методика, позволяющая определять мощность, длительность и частоту действия импульсов лазерного излучения из условия сохранения анодированного слоя на алюминиевых сплавов при лазерной очистке от лакокрасочных покрытий. Для определения допустимых режимов в используются экспериментальные данные по определению критических параметров обработк...

The directions of improving of mixture formation system for thermal pulse equipment are considered. Based on established by international standards qualimetric parameters of precision parts edges the requirements to dosing accuracy of fuel mixture components are formulated for precision thermal pulse treatment. An overview of the methods for gas mi...

На основе анализа результатов решения тестовых задач показаны возможности расчета напряженно-деформированного состояния поверхностного слоя детали при термоимпульсной обработке как для несвязанной квазистационарной задачи и необходимость использования модели материала, учитывающей влияние скорости деформации и температуры на величину напряжения тек...

Показано, что изменение режима привязки электрической дуги к поверхности полого термокатода от диффузного к контрагированному, может быть вызвано ухудшением эмиссионных свойств эмиттера под воздействием кислородсодержащих газов. Экспериментальные исследования высоко-эмиссионных материалов на основе Ba Sc+W показали их крайнюю чувствительность, как...

Сформулированы требования по точности системы управления временем термоимпульсной прецизионной обработки. Обзор показал, что требованиям промышленной эксплуатации термоимпульсного оборудования в наибольшей степени отвечает клапан выпуска продуктов сгорания с газовым приводом высокого давления и электоромагнитным удержанием. Несмотря на то, что клап...

The purpose of this article is to propose an efficient algorithm for determining the place of an action of a heat source with a given motion law for a body of an arbitrary shape using methods of analytical geometry. The solution to this problem is an important part of a modeling of a laser, plasma, ion beam treatment. In addition, it can also be us...

Показано, что проблема переработки шлаков остро стоит во всем мире и особенно актуальна для Украины. Решение данной проблемы возможно за счет технологий плазменно-дуговой переработки в печах постоянного тока. В современных условиях это позволит создать экономически выгодные и экологически безопасные технологии переработки различного рода шлаков. I...

Приведены результаты экспериментального исследования влияния лазерного излучения, посредством волоконного лазера IPG Photonics YLP 1/100/20, на анодированное покрытие алюминиевого сплава Д16т, с целью определения допустимых режимов лазерной очистки, которые позволяют удалить систему лакокрасочных покрытий, не повреждая при этом само анодированное п...

В работе показаны перспективы применения метода лазерной очистки, в частности отражено, что данный метод лишен большинства недостатков, присущих существующим методам очистки деталей авиационных двигателей, поступающих в ремонт. Среди достоинств данного метода можно отметить такие: возможность работы практически в любых помещениях, а не в специальны...

Рассмотрена задача построения вычислительно эффективной математической модели термоимпульсной отделки кромок. На основании ранее выполненных работ сформулированы требования к такого рода модели. Предложенная математическая модель учитывает зависимость теплофизических характеристик материала от температуры и скрытую теплоту фазового перехода. Для уч...

Целью данной статьи является анализ существующих подходов к математическому моделированию процессов, сопровождающих лазерную очистку поверхности детали для определения рациональных методов при их моделировании. Широкое применение лазера для целей промышленной очистки и дороговизна экспериментального оборудования вынуждают искать альтернативные спос...

Наведено результати експериментального дослідження з виявлення можливості застосування лазерного випромінювання в промислових цілях очистки поверхонь елементів авіаційної й наземної техніки. Розглянуто три випадки застосування лазерного випромінювання: зняття лакофарбового покриття з поверхні літального апарата, видалення слідів поверхневої корозії...

Предложена методика расчета тепловых потоков при термоимпульсной обработке детонирующими газовыми смесями. Для моделирования процесса теплообмена между продуктами сгорания и деталями, расположенными в камере, использована модель скорости горения с применением подробного механизма реакций и SST модель турбулентности. Для уменьшения вычислительных за...

Приведены результаты численного моделирования процесса теплообмена при затухании ударных волн в камере после детонации газовых топливных смесей. Для моделирования процесса теплообмена между продуктами сгорания и твердым телом, расположенным в камере, обосновано применение SST модели турбулентности. Проведено сравнение результатов численного моделир...

Предложена методика назначения режимов термоимпульсной зачистки деталей из термопластов. Методика основана на согласовании энергетических характеристик оборудования и зависимостей изменения температуры в облое и на поверхности детали. Предложена усовершенствованная модель для расчета температур в облое при термоимпульсной зачистке, учитывающая нели...

Проведен анализ факторов, значимых для построения модели удаления заусенцев при термоимпульсной обработке. Показана необходимость учета тепловых и силовых воздействий. В качестве первого этапа построения полной математической модели процесса разработана конечно-элементная модель для расчета распределения температур в заусенце. Модель учитывает зави...

Приведены результаты экспериментальных исследований влияния термоимпульсной обработки на шероховатость поверхностей деталей соединений трубопроводов ЛА. В зависимости от режимов уменьшение их шероховатости составило от 16 до 50 %. На основе известных моделей показано, что с учетом экспериментальных данных увеличение показателя герметичности для тру...

Рассматриваются особенности течения газа в канале плазмотрона с учетом влияния характера перепривязки электрической дуги к стенке канала. Математическая модель базируется на магнитогазодинамическом описании плазмы как сплошной среды на основе уравнений газовой динамики, уравнений Максвелла и связей для термодинамических параметров в ионизированном...

Предложена методика автоматизированной настройки режимов термоимпульсной обработки с использованием информационно-интегрированных CAD/CAM/CAE систем. Разработан алгоритм работы специализированного CAE модуля термоимпульсной обработки, использующего регулировочные характеристики, полученные на основе численного моделирования с использованием математ...

Проведен анализ тенденций развития авиационных гидравлических систем. На основе требований промышленной чистоты и герметичности сформулированы задачи финишной обработки деталей жидкостного тракта. Показано, что задача очистки внутренних полостей деталей и агрегатов жидкостного тракта гидравлической системы может быть решена за счет совместного прим...

Разработана математическая модель уноса свободнолежащих микрочастиц с поверхности детали при термоимпульсной очистке. Моделирование проводилось с учетом шероховато-сти поверхности, характерной для прецизионных деталей. По результатам численного исследования показано существенное влияние шероховатости поверхности на механизм очистки. Проведено сравн...