Розробки відділу магнетизму технічних об’єктів №42

Розроблені в Центрі теоретичні основи просторового гармонічного аналізу зовнішнього магнітного поля технічних об’єктів та методи і засоби інтегральних перетворень їх магнітних сигнатур відповідають світовому рівню і дозволяють істотно підвищити точність моделювання тривимірного магнітного поля технічних об’єктів та якість технологій визначення їх магнітних параметрів.

Центр також досяг успіхів у розвитку теорії автоматичного управління зовнішнім магнітним полем технічних об’єктів в замкненій і розімкненій структурах, що дозволяє підвищити ефективність магнітного захисту автономних об’єктів, точність магнітних систем управління орбітальними космічними апаратами.

Фахівцями Центру запропоновано новий метод двохімпульсного статичного локального розмагнічування феромагнітних об’єктів та створено наукові основи промислової технології розмагнічування зварювальних стиків на об’єктах, яка дозволяє істотно поліпшити якість електрозварювання постійним струмом за рахунок виключення явища «магнітного дуття дуги».

Серед найбільш важливих прикладних результатів світового рівня можна відзначити створення та впровадження на унікальному Магнітодинамічному комплексі НТЦ МТО НАН України промислової технології забезпечення та високоточного вимірювання магнітних характеристик космічних апаратів виробництва ДП «Виробниче об’єднання Південний машинобудівний завод ім. О.М.Макарова». Розроблена технологія стала складовою частиною технології створення вітчизняних космічних апаратів і дозволила забезпечити якісне магнітне управління космічними апаратами типів «Мікросупутник» (2003 р.), «EgiptSat-1» (2007 р.), «Січ-2» (2011 р), що виведені на навколоземну орбіту.

Практичним результатом діяльності наукової школи «магнетизм технічних об’єктів» стала також розроблена та впроваджена на магістральних трубопроводах України, Росії, Казахстану промислова технологія локального розмагнічування зварювальних стиків труб великого діаметру, що дозволяє істотно підвищити якість електрозварювання при ремонтних роботах за рахунок виключення явища магнітного дуття дуги.

Розроблено новий магнітометричний метод контролю якості роторів асинхронних двигунів, що заснований на просторовому гармонічному аналізі зовнішнього магнітного поля збудженого ротора й забезпечує ефективний контроль якості заливки кліток роторів при масовому виробництві.

Важливе значення мають розроблені в Центрі методи та засоби визначення і нормалізації біоактивних складових техногенного гіпомагнітного поля та магнітного поля промислової частоти у житлових приміщеннях і на робочих місцях об’єктів електроенергетики.

Завдяки одержаним науковим результатам здійснено та впроваджено в різних галузях України (у суднобудуванні, космічній галузі, паливно-енергетичному комплексі, машинобудуванні, енергетиці, охороні здоров’я) ряд важливих та актуальних розробок, серед яких можна відзначити:

технології забезпечення заданих магнітних характеристик та «магнітної чистоти» вітчизняних космічних апаратів (ДКБ «Південне», Дніпропетровськ; Магнітодинамічний комплекс НТЦ МТО НАН України, Харків; ВАТ «Науково-дослідний інститут радіовимірювань», Харків; НВО «Хартрон-КОНСАТ», Запоріжжя; Державне науково-дослідне підприємство «КОНЕКС», Львів; Казенне підприємство «ЦКБ «Арсенал», Київ);
комплекс магнітного захисту кораблів протимінної оборони (ЦКБ «Ленінська кузня», Київ);
методи визначення магнітних параметрів об’єктів бронетехніки та концепція побудови систем їх електромагнітного захисту (ХКБМ ім. О.О.Морозова, Харків);
технологія розмагнічування зварювальних стиків труб великого діаметра, що використовуються при ремонтних роботах на магістральних трубопроводах України (нафтопровід «Дружба» (Україна), ДАТ «Придністровські магістральні нафтопроводи» (Україна));
установка для технологічного контролю якості заливки короткозамкнених роторів асинхронних двигунів за параметрами їх зовнішнього магнітного поля (завод «Електроважмаш», Харків);
методи та методики визначення шкідливих для людини техногенних спотворень геомагнітного поля, принципи їх нормування та контролю (ДУ «Інститут гігієни та медичної екології» ім. О.М. Марзєєва НАМН України, ДУ «Інститут медицини праці» НАМН України), які використані при розробці вітчизняних санітарних норм з захисту населення від електромагнітних випромінювань;
магнітовимірювальні, намагнічувальні та розмагнічувальні системи для просторово-часового гармонічного аналізу магнітного поля технічних об’єктів (Магнітодинамічний комплекс НТЦ МТО НАН України, Харків).

(З основних досягнень по роках)

2013

Запропоновано новий аналітичний метод розрахунку магнітостатичного поля для задач з осьової симетрією, призначений для моделювання небезпечного для людей явища ослаблення природного геомагнітного поля сталевими конструкціями сучасних будівель, що заснований на концепції вторинних джерел з використанням фіктивних магнітних зарядів, розташованих поза граничної поверхні колони. На його основі підготовлено рекомендації з проектування «магніточистих» житлових і громадських будівель, що не чинять негативного впливу на населення та робочий персонал.
Розроблено нову технологію розмагнічування труб ремонту магістральних трубопроводів, що заснована на використанні методів різнополярного статичного розмагнічування та динамічного розмагнічування у формуючому постійному магнітному полі зміщення, яка дозволяє отримати стабільне в часі, стійке до механічного впливу і ефективне розмагнічування торців труб та забезпечує якісне електрозварювання при скороченні загального часу ремонту трубопроводу не менше, ніж на 20 хвилин на кожному зварному стику.

2014

Вперше теоретично визначено та експериментально досліджено механізми формування небезпечного для здоров’я людей явища ослаблення природного статичного геомагнітного поля в приміщеннях сучасних житлових та громадських будинків, що спричинене намагніченістю їх сталевих конструктивних елементів. На основі цих досліджень розроблені наукові засади технологій проектування і будівництва «магніточистих» будинків, впровадження яких забезпечить близький до природнього рівень геомагнітного поля в житлових приміщеннях та створить комфортні умови проживання населення.
Запропоновано новий чисельно-аналітичний метод розв’язання оберненої задачі магнітостатики для синтезу статичного магнітного поля із заданим просторовим розподілом в локальній області простору, що дозволяє виконувати високоточне проектування електромагнітних систем для різних технологічних процесів, а також здійснювати визначення форми феромагнітного тіла, що збурює задане магнітне поле, за даними зовнішніх вимірювань. Практичне застосування методу представляє істотний інтерес для технічної та медичної інтроскопії за магнітним полем, для створення електромагнітних систем томографів, прискорювачів заражених частинок, магнітних сепараторів тощо.
Вперше розроблено та експериментально підтверджено в лабораторних та польових умовах методику точного розрахунку зовнішнього магнітного поля трифазної високовольтної кабельної лінії з урахуванням заземлення власних екранів кабелів, що дозволяє зменшити ширину санітарно-захисних зон кабельних трас в зонах житлової забудови. Результати роботи передані Національній енергетичній компанії «Укренерго» для використання при проектуванні перспективних високовольтних кабельних ліній електропередачі великої потужності.

2015

Створено наукові засади моделювання та розрахунку зовнішнього електромагнітного поля різних класів технічних об’єктів на основі методу фундаментальних рішень. На цій основі розроблені нові високоефективні методи розв’язання наукових проблем електромагнітної екології та магнітодіагностики енергетичного обладнання, створення електромагнітних систем з заданим просторовим розподілом магнітного поля.
Розроблено нову математичну модель та новий метод розрахунку магнітного поля трифазної кабельної лінії з заземленими власними екранами, що ґрунтується на методі резистивних сіток. Метод дозволяє у порівнянні з відомими аналітичними методами зменшити похибку розрахунку з 30% до 6% при обмежених комп’ютерних ресурсах.
Вперше розроблено наукові основи верифікованої методики розрахунку техногенного магнітного поля трифазних багатопровідних і багатоколових повітряних та кабельних ліній електропередачі промислової частоти. Основні положення розробленої методики використані «НЕК «Укренерго» в нормативному документі Міненерговугілля «Розрахунок електричного і магнітного полів ліній електропередавання. Методика» (взамін СОУ-Н ЕЕ 20.179:2008).
Створено новий ефективний метод екранування техногенного магнітного поля трифазних кабельних ліні електропередачі на локальних ділянках, які граничать з житловими та громадськими зонами. Метод реалізується за допомогою локальних пасивних контурних екранів з феромагнітними осердями і дозволяє істотно, в 5 і більш разів, зменшити магнітне поле кабельних ліній, що має експериментальне підтвердження.

2016

Створено наукові засади захисту соціального середовища (населення) від шкідливого для здоров’я електромагнітного поля промислової частоти високовольтних ліній електропередачі (ЛЕП) та розроблено наукові і методичні основи технологій проектування повітряних і кабельних ЛЕП зі зменшеним до безпечного рівня магнітним полем. Ці технології ґрунтуються на запропонованих методах оптимізації просторового розташування проводів ЛЕП та методах векторної компенсації магнітного поля, а також на методах активного та пасивного екранування магнітного поля. Вони відповідають сучасному світовому рівню, забезпечують захист здоров’я населення, що проживає поблизу ЛЕП і впроваджені в ряді нормативних документів Міненерговугілля.
Вперше розроблено та впроваджено в нормативні документи Міненерговугілля України верифіковані методики розрахунку та вимірювання електричного та магнітного полів ліній електропередавання (нова редакція СОУ-Н ЕЕ 20.179:2008, наказ Міненерговугілля від 01.07.16 № 423), а також методику проектування екологічно безпечних високовольтних кабельних ліній електропередавання (проект нової редакції СОУ-Н МЕВ 40.1-37471933-49:2011 «Проектування кабельних ліній напругою до 330 кВ. Настанова»), що складають методичну основу для практичного вирішення на світовому рівні проблеми захисту здоров’я населення України від негативного впливу електромагнітного поля промислової частоти.

2017

Методами чисельного моделювання, з урахуванням нормативних документів Міненерговугілля, досліджено теплову взаємодію високовольтних трифазних кабельних ліній (КЛ) з відомими системами контурного екранування (СКЕ) магнітного поля КЛ та встановлено, що без прийняття спеціальних заходів, дія теплового поля СКЕ може призвести до зменшення пропускної спроможності КЛ за струмом на 15-25%. Вперше запропоновано і експериментально обґрунтовано принцип побудови СКЕ та спосіб її просторового розташування відносно кабелів КЛ, що дозволяють виключити негативний тепловий вплив СКЕ на пропускну спроможність КЛ за струмом при забезпеченні високої ефективності екранування в 5-7 одиниць.
Вперше розроблені та передані ДП «НЕК Укренерго» для використання в нормативних документах Мінпаливенерго методичні рекомендації з проектування нових двоконтурних та одноконтурних систем екранування магнітного поля високовольтних кабельних ліній, що мають експериментально підтверджений високий коефіцієнт екранування (5-10 одиниць) та зменшену на 20-30% в порівнянні з кращими світовими зразками кількість конструктивних елементів.