АТ 
«Науково-дослідний і проектно - конструкторський інститут атомного та енергетичного насособудування»



Новації

Сонячні електростанції

 

Будучи визнаним лідером у галузі насособудування, АТ «ВНДІАЕН» постійно розширює та вдосконалює номенклатуру обладнання, що розробляється, з урахуванням найсучасніших досягнень науки й техніки. Одним із сегментів світової енергетичної галузі, що динамічно розвивається, є впровадження альтернативних джерел енергії. Обладнання, яке дозволяє виробляти електричну й теплову енергію з відновлюваних джерел (сонце, вітер, вода та ін.), у найближчому майбутньому замінить традиційні генерувальні потужності (ТЕС, АЕС та ін.).

Відповідно до зобов'язань щодо енергоефективності, взятих Україною на міжнародному рівні (Паризька угода 2015 року), до 2035 року заплановано повне відключення АЕС і значне збільшення (до 25% від загального) виробництва електроенергії з альтернативних джерел. На тлі постійного зростання тарифів на енергоносії в Україні, питання пошуку альтернативних джерел електроенергії стає особливо актуальним.

 

Найбільш привабливими регіонами України для використання й перетворення енергії сонця та вітру є узбережжя Чорного й Азовського морів, гірські райони Криму й Карпат, а також Одеська, Херсонська і Миколаївська області. Водночас за інформацією Українського гідрометеорологічного центру (див. карти розподілу сонячного випромінювання) середньорічний рівень інсоляції Сумської області складає
3,16 кВт/м²/день, а протягом травня-серпня його значення збільшується до 5,3 кВт/м²/день. Цей показник збігається з показниками більшості країн Західної Європи, де активно розвивається сонячна енергетика. 

 

 

Зважаючи на вищевикладене, а також враховуючи наявний кадровий і технічний потенціал, у 2017 році АТ «ВНДІАЕН» активно залучилося до розробки та впровадження обладнання, що використовує альтернативні джерела енергії. Співробітники інституту проаналізували вітчизняний та закордонний досвід використання аналогічного обладнання (сонячних батарей, вітрогенераторів, теплових насосів та ін.), а також вивчили можливість та доцільність його застосування в умовах Сумської області. У результаті, власними силами було розроблено, змонтовано на даху інженерного корпусу та введено в експлуатацію сонячну електростанцію номінальною потужністю 3,0 кВт.

Сонячна електростанція може використовуватися у двох основних режимах:

 - забезпечення автономної роботи електроспоживачів (основне живлення здійснюється від сонячної електростанції, електрична мережа підключається тільки, якщо рівня електроенергії, що виробляється сонячними панелями, недостатньо);

 - забезпечення резервного живлення електроспоживачів (основне живлення здійснюється від електричної мережі, сонячна електростанція підключається за умови відключення або погіршення показників електричної мережі).

У разі надлишку електроенергії (вироблений обсяг перевищує спожитий), вона може поставлятись у централізовану електричну мережу за «зеленим» тарифом. Це так само дозволяє власнику сонячної електростанції отримувати додатковий прибуток і зменшує строк окупності фінансових ресурсів, витрачених на придбання обладнання.

Для розрахунку потужності сонячної електростанції необхідно визначити перелік споживачів та обсяг електроенергії, необхідний для забезпечення їхньої роботи. Також необхідно враховувати той факт, що сонячна електростанція не працює вночі та недостатньо ефективно працює у вечірніх сутінках, саме в той час, на який припадає пік споживання електроенергії.

Перед придбанням сонячної електростанції для домашнього використання, слід подумати, скільки електроенергії знадобиться Вам насправді? Під час використання сонячної енергії у побуті, головними споживачами електроенергії будуть освітлювальні прилади, холодильник, телевізор, пральна машина, НВЧ-піч кондиціонер, автономні системи водо- та теплозабезпечення, сигналізація та відеоспостереження, комп’ютерна техніка. У багатьох випадках дешевше підвищити енергоефективність будинку, ніж придбати потужну сонячну електростанцію. Вжиті заходи з теплової модернізації будинку й встановлення побутового електрообладнання з високим класом  енергозбереження (ААА, АА або А) суттєво зменшать кількість спожитої електроенергії й дозволять підібрати сонячну електростанцію меншої потужності. Зменшення витрат на придбання обладнання (сонячних панелей, акумуляторів, інвертора), у свою чергу, дозволить підвищити середньодобову ефективність використання сонячної енергії й зменшити строк її окупності.

У разі використання сонячної електростанції з метою забезпечення електроживлення промислових об`єктів, основними споживачами можуть бути освітлювальне й опалювальне обладнання, а також комп'ютерна техніка. Технологічне обладнання (верстати, транспортні та вантажопідйомні пристрої та ін.) через значні пускові струми та нерівномірне навантаження підключати до сонячної електростанції не рекомендується.

Залежно від сумарної потужності електроспоживачів та періодичності їхньої роботи розраховується структура сонячної електростанції та визначається перелік комплектувальних виробів. Основними структурними компонентами є сонячні панелі, контролер заряду, інвертор, акумулятори, а також монтажні конструкції.

Сонячна батарея — це сукупність фотоелектричних перетворювачів, що прямо перетворюють сонячну енергію на постійний електричний струм. Панелі бувають монокристалічними та полікристалічними. Енергоефективність монокристалічних батарей дещо вища (17-22%) за полікристалічні (14-18%). До переваг полікристалічних панелей можна віднести їхню дешевизну (~ 20%), у порівнянні з монокристалічними, й ефективну роботу за несприятливих погодних умов (хмарність). Виробники сучасних сонячних батарей обох типів гарантують збереження їхньої продуктивності протягом практично всього строку експлуатації (очікуване зниження ККД складає 20-30% за 25 років).

Контролери заряду використовуються для забезпечення якісного заряджання акумуляторних батарей та їхнього захисту від перерозряду або перезаряду. Можуть бути автономними або вбудованими в інвертор.

 
 

Головним завданням інвертора є перетворення постійного струму, отриманого від сонячних батарей та акумуляторів, на змінний струм із напругою 220 В. Інвертори бувають різних типів і можуть забезпечувати різноманітні режими роботи сонячної електростанції (для власного споживання, для передачі в мережу та ін.). Акумулятори призначені для накопичення електричної енергії, виробленої сонячними батареями. На цей час на ринку представлені акумулятори різних типів, які відрізняються вартістю та ресурсом роботи (AGM, Gel, Li-ion). Доцільність вибору типу акумуляторних батарей, а також їхньої сумарної ємності залежить від поставлених завдань.

 

Конфігурація монтажних конструкцій залежить від вірогідного місця розташування сонячних батарей та їхньої кількості. Для монтажу сонячних панелей використовуються алюмінієві або оцинковані профілі, що дозволяють встановлення як на відкритому ґрунті, так і на дахах та фасадах будівель. Більшість опор, які запропоновані на ринку, мають статичну конструкцію з постійним кутом нахилу. Проте розташування Сонця відносно Землі змінюється як протягом доби, так і впродовж року. Як показує практика експлуатації сонячних панелей, їхня продуктивність значною мірою залежить від орієнтації відносно Сонця. Для підвищення ефективності вироблення електроенергії використовуються трекерні системи, що дозволяють шляхом складних переміщень відстежувати місце Сонця в просторі. Вартість таких систем часто перевищує вартість самих сонячних панелей. У той же час співробітниками
АТ «ВНДІАЕН» була розроблена і впроваджена опорна конструкція зі змінним кутом нахилу сонячних панелей. Така система не потребує додаткових капіталовкладень і дозволяє при цьому змінювати положення сонячних панелей у залежності від пори року та розташування Сонця стосовно горизонту.

 


Під час розрахунку строків окупності фінансових ресурсів, що виділяються на придбання обладнання для сонячної електростанції, слід звертати увагу на режими, в яких вона буде задіяна. У разі застосування сонячної електростанції для забезпечення резервного живлення, коли основний обсяг електроенергії споживається з електричної мережі, ефективність використання сонячної енергії суттєво знижується. Більш ефективним є підключення сонячної електростанції в автономному режимі, тому що за цієї умови максимально використовується електроенергія, отримана від сонячних батарей. Також слід враховувати «основний закон енергетики»: зі збільшенням встановленої потужності зростає ефективність вкладень, тобто більш потужна електростанція окупиться набагато швидше, ніж менш потужна.

Згідно з гідрометеорологічними даними рівень середньорічної сонячної інсоляції може бути умовно розділений на три періоди: він сягає свого максимуму влітку, мінімуму — взимку, та має перемінні значення восени и навесні. Відповідно до даних багаторічних спостережень, рівень середньорічної сонячної інсоляції Сумської області складає 3,16 кВт*год/(м2/день) та 1150 кВт*год/(м2/рік) відповідно. Виходячи з цього, середньорічна кількість електроенергії, що виробляється електростанцією номінальною потужністю 3,0 кВт, може скласти 3500 кВт*год/рік.

З огляду на середню тривалість світлового дня (~10 годин), середньоденне вироблення електроенергії сонячною електростанцією складе:

- влітку (мінімальна хмарність) — 20 кВт*год/день;

- взимку (значна хмарність) — 5 кВт*год/день;

- в осінньо-весняний періоди (середня хмарність) — 10 кВт*год/день.

Такі показники електричної потужності, що генерується, дозволять споживачу повністю відмовитися від централізованого електропостачання й автономно забезпечувати електричною енергією середньостатистичний будинок, обладнаний холодильником, телевізором, пральною машиною, мікрохвильовою піччю, кондиціонером та іншими електроприладами. До того ж влітку експлуатація вказаних приладів можлива практично без обмежень, взимку — із незначними обмеженнями на одночасне ввімкнення декількох потужних споживачів.

Економічна ефективність сонячної електростанції виражатиметься в обсязі зекономлених коштів. Для споживача, що використовує
~ 300 кВт*год/міс., річна сума економії складе близько 6 тис. грн (за умови чинної вартості електроенергії 1,68 грн/кВт*год). Враховуючи тарифи на електроенергію, що постійно зростають, обсяг заощаджених коштів буде збільшуватись, у такий спосіб скорочуючи строк окупності сонячної електростанції.

 

Важливим фактором у зменшенні строків окупності придбаного обладнання відіграє також використання «зелених» тарифів. Чинним на цей час законодавством України передбачена можливість генерації електроенергії з відновлюваних джерел із подальшим її продажем у централізовану мережу за вигідними тарифами, прив'язаними до EUR. Слід зазначити, що вартість за якою домогосподарства можуть продавати електроенергію, більш ніж у 3 рази перевищує ціну, за якою вона купується для власних потреб, а саме: 5,54 грн/ кВт*год (продаж) проти
1,68 грн/кВт*год (купівля). Єдиним обмеженням для приватних домогосподарств у цьому разі буде максимальна потужність електростанції 30 кВт.

 

Враховуючи статистичні дані, середній строк окупності сонячної електростанції в Україні складає 6-8 років і значно скорочується завдяки зростанню її встановленої потужності та використанню «зелених» тарифів.

 

Якщо у Вас виникло бажання встановити індивідуальну сонячну електростанцію, кваліфіковані спеціалісти АТ «ВНДІАЕН» готові запропонувати весь комплекс послуг щодо розрахунку, комплектації, встановлення та налаштування відповідного обладнання «під ключ».


Комплектувальні вироби, які використовуються в наших сонячних електростанціях, задовольнять вимоги будь-якого споживача. Їхній склад залежатиме лише від очікуваних технічних характеристик сонячної електростанції та суми, яку Ви готові вкласти в сонячну енергетику.

Сонячні панелі від всесвітньо відомого виробника електронного обладнання Panasonic складаються з унікальних гібридних фотоелементів, які містять різні види кремнію, а також скло, що не відбиває світло, з пірамідальною структурою. Це, у свою чергу, підвищує їхню енергоефективність у порівнянні зі «звичайними» сонячними панелями на 10-15% . 

Розроблені Sharp Solar, підрозділом відомої японської компанії, одного з першопроходців у сфері сонячних технологій, і вироблені в Німеччині, сонячні батареї захищені спеціальним загартованим склом, аналогічним тому, що застосовується в космічній галузі.

Китайська компанія Risen Energy випускає сонячні панелі з покращеними електричними показниками, які завдяки захищеній конструкції можна експлуатувати в несприятливих (забруднених, з підвищеною вологістю та ін.) районах.

Поряд із «традиційними» виробниками, Китаєм та Японією, виробництво обладнання для сонячних електростанцій стає все більш розповсюдженим і в країнах Європи. Так, серед наших постачальників є Linuo Ritter International – німецько-китайський концерн, який виробляє «самоочисні» панелі, що мають підвищену опірність до снігового навантаження й корозії.

Компанія SolarDay є піонером в Італії серед виробників фотоелектричного обладнання. Не дивлячись на це, її продукція відрізняється низьким коефіцієнтом зменшення потужності в разі перегрівання й високою надійністю.

Сонячні панелі словенського виробника Bisol Group відрізняються від інших різноманітною кольоровою гамою й спеціальною кріпильною конструкцією, що дозволяє встановлювати їх не тільки на дахах будівель, але й на фасадах без шкоди для їхніх архітектурних рішень.

Це далеко не повний перелік фірм-виробників «сонячного» обладнання, продукцію яких ми можемо Вам запропонувати.

Також у нас є готові проектні рішення сонячних електростанцій «на будь-який смак»: від найдешевших до елітних, які окрім виробництва електроенергії можуть стати прикрасою Вашого будинку. Завдяки наявності у своєму складі акумуляторних батарей, сонячні станції, які ми пропонуємо, забезпечать Ваші електроприлади живленням у режимі 24/7, незалежно від часу доби та погодних умов.

 

Нижче наведені деякі варіанти готових сонячних електростанцій для будинків і графіки, на яких відбито кількість електроенергії, що вони генерують протягом року. Вартість комплектувальних виробів наведена з розрахунку 28 грн/USD і може бути скоректована на момент сплати. Вартість монтажних робіт складає приблизно 10% від вартості обладнання.

 

Сонячна електростанція для будинку 3 кВт - «Економ»

Фотоелектричні модулі — Amerisolar AS-6P30 280W 5BB – 12 шт.

Сумарна потужність фотоелектричних модулів - 3,3 кВт.

Потрібна площа для установки — 20 м2.

Інвертор — Altek AKSG-3K-SM (3 кВт, 1 фаза, 1 МРРТ) – 1 шт.

Акумуляторні батареї — Altek GFM100 GEL 12V200AH – 2 шт.

Система кріплення — анодований алюмінієвий профіль, метизи з нержавіючої сталі (Україна).

Середнє виробництво електроенергії на місяць — 300 кВт*год.

Сумарне виробництво електроенергії на рік — 3000 кВт*год.

Вартість — 90 000 грн

 

Сонячна електростанція для будинку 5 кВт - «Оптіма»

Фотоелектричні модулі — Risen RSM72-6-345/4BB – 15 шт.

Сумарна потужність фотоелектричних модулів - 5,18 кВт.

Потрібна площа для установки — 23 м2.

Інвертор — Altek AKSG-3K-DM (5 кВт, 1 фаза, 2 МРРТ) – 1 шт.

Акумуляторні батареї — Altek GFM100 GEL 12V100AH – 8 шт.

Система кріплення — анодований алюмінієвий профіль, метизи з нержавіючої сталі (Україна).

Середнє виробництво електроенергії на місяць — 400 кВт*год.

Сумарне виробництво електроенергії на рік — 5000 кВт*год.

Вартість — 180 000 грн

 

 

 

Сонячна електростанція для будинку 5 кВт - «Преміум»

Фотоелектричні модулі — BISOL Spectrum Marble Green 250 Wp (Зелений мармур, Словенія) – 20 шт.

Сумарна потужність фотоелектричних модулів - 5,00 кВт.

Потрібна площа для установки — 30 м2.

Інвертор — SOLAREDGE SE 5000 (5 кВт, 1 фаза, оптимізатор, який дозволяє відстежувати точку максимальної потужності, ККД-99,9 %, ІзраЇль) – 1 шт.

Акумуляторні батареї — Pulsar HTL 12-300 (строк служби 15-20 років, Німеччина) – 4 шт.

Система кріплення — анодований алюмінієвий профіль, метизи з нержавіючої сталі (Україна).

Середнє виробництво електроенергії на місяць — 500 кВт*год.

Сумарне виробництво електроенергії на рік — 7000 кВт*год.

Вартість — 300 000 грн

 

 

Системи управління з можливістю віддаленого доступу

 


Протягом понад половини століття колектив АТ «ВНДІАЕН» створює високоякісне насосне обладнання, яке експлуатується на багатьох великих об’єктах теплової та атомної енергетики, нафтової, хімічної, металургійної та харчової промисловості, у системах трубопровідного транспорту нафти й будівництва метрополітену, комунальних системах водозабезпечення та каналізації, а також у багатьох інших сферах діяльності.

Поряд з розробкою безпосередньо насосного обладнання, одним із напрямів роботи інституту є розробка систем керування й автоматизації такого обладнання. Прогрес не стоїть на місці, і зараз традиційні засоби автоматики все частіше замінюють на мікропроцесорні пристрої. Багато насосних агрегатів, розроблених спеціалістами АТ «ВНДІАЕН», мають у своєму складі мікропроцесорну систему керування, що забезпечує роботу технологічного обладнання у всіх режимах експлуатації без постійної присутності обслужного персоналу. При цьому системи керування дозволяють здійснювати збір та обробку інформації щодо стану виконавчих механізмів та об’єктів автоматизації, контроль технологічних параметрів, попереджувальну й аварійну сигналізацію та захисне відключення агрегату в разі потреби. Базою для створення таких систем служить мікропроцесорне обладнання світових лідерів у цій галузі, а саме: Siemens (Німеччина), Schneider Electric (Франція), General Electric (США), Mitsubishi Electric (Японія) та ін. Застосування найсучасніших апаратних складових разом із програмним забезпеченням власної розробки перетворюють системи керування на універсальне та цілком конкурентоздатним технологічним обладнанням, яке можна використовувати в найширшому спектрі галузей промисловості й енергетики.

 

На цьому етапі розвитку автоматизованих систем керування найбільш затребуваним є впровадження систем віддаленого доступу й дистанційного керування технологічним обладнанням, що забезпечує можливість збору й обробки даних у режимі реального часу. Віддалений доступ дозволяє не тільки здійснювати моніторинг та управління системами, але й вносити необхідні зміни в алгоритми роботи обладнання, додавати новий функціонал, оцінювати значення критичних параметрів та своєчасно реагувати на позаштатні ситуації, уникаючи великих витрат через виклик спеціаліста на об’єкт.

З метою реалізації таких функцій у системах управління, що розроблюються АТ «ВНДІАЕН», нашими спеціалістами освоєна експлуатація інтеграційного контролера, що не має закордонних аналогів, виробником якого є вітчизняна фірма-розробник «WebHMI» (м. Днепр). Застосування вказаного пристрою в комплексі з мікропроцесорною системою керування дозволяє реалізовувати функції контролю й керування роботою технологічного обладнання практично в будь-якій точці земної кулі, де є доступ до мережі Інтернет або мобільний зв’язок. Водночас інформацію, отриману від об’єкта керування, можна зберігати як у пам’яті комп’ютера, так і в хмарному сховищі.

 

 

 

 

Об’єктом системи диспетчеризації може бути будь-який об’єкт, розташований відокремлено, або такий, що є функціональною складовою виробничої або побутової інфраструктури. Для створення системи керування з можливістю віддаленого моніторингу достатньо в шафу з мікропроцесорним обладнанням установити контролер WebHMI з USB 3G-модемом. Якщо на об’єкті автоматизації є можливість виходу в Інтернет за допомогою Wi-Fi або проводового з’єднання, то модем не є обов’язковим. Щоб уникнути екранування сигналів металевою шафою, модем можна винести за її межі або підключити виносну антену.

 

 

Доступ до системи диспетчеризації об'єкта здійснюється через звичайний веб-браузер з будь-якого стаціонарного або мобільного пристрою, встановлювати спеціальне ПЗ для цього не потрібно. Для доступу до системи можна використовувати смартфони, планшети, комп'ютери.

 

 

Модуль WebHMI, встановлений на одному локальному об'єкті, забезпечує користувачам доступ до інформації тільки цього об'єкта. Доступ до системи захищений паролями, тому користувач системи одного локального об'єкта не може несанкціоновано зайти в систему іншого об'єкта. Крім того, модуль WebHMI веде протокол дій оператора, в якому реєструються всі дії користувача із зазначенням його логіна й часу кожної події.

Також WebHMI може накопичувати в пам'яті важливі дані по кожному об'єкту, які можна переглядати у вигляді графіків за обраний період часу з можливістю масштабування, а також за допомогою API передавати в інші додатки (Exсel, Word, 1C і т.п.) або передавати на загальний сервер для зберігання й резервування.

 

 

Якщо стоїть завдання диспетчеризації безлічі розподілених об'єктів, то для цього передбачено включення безлічі модулів WebHMI в систему хмарної диспетчеризації Level2. Level2 – це хмарний сервіс, який дозволяє об'єднати в єдину систему диспетчеризації будь-яку кількість об'єктів, оснащених модулями WebHMI. Доступ до системи також здійснюється через звичайний веб-браузер, за такої умови користувач може бачити карту місцевості й об'єкти, підключені в Level2. Поряд з позначеннями об'єктів на карту може бути виведена інформація про їхній стан (Норма/Проблема/Аварія). За потреби отримати повну інформацію щодо об'єкта оператор може натиснути на вказівник і перейти на кожний окремий об'єкт.

 

 

Крім завдання об'єднання групи розподілених об'єктів в єдину систему диспетчеризації, Level2 дозволяє вирішити ще ряд завдань:

1. Збір об'єднаних даних з усіх об'єктів та їхнє використання для побудови звітів і графіків, аналізу витрат ресурсів та енергоаудиту.

2. Обмін даними між самими об'єктами, якщо в цьому є потреба для вирішення технологічних задач.

3. Передача на кілька об'єктів одночасно (або на всі відразу) інформації, яка може використовуватися для обчислень всередині локального об'єкта.

4. Нотифікація про аварійні ситуації на об'єктах за допомогою розсилки смс-повідомлень.

5. Користувач Level2 отримує персональний кабінет для керування вибраними послугами, де можна оперативно включити або відключити сервіс для економії коштів на рахунку.

 

Можливості ВНДІАЕН по розробці програмних модулів для параметричного 3D-моделювання 

  

 

При розробці конструкторської документації на проект важливо враховувати взаємне розташування деталей при складанні збірок та вузлів. Розробка 3D-моделі дозволяє конструктору більш точно і в найкоротші строки проводити експертизу проекту. Параметричне 3D-моделювання прискорює процес виготовлення моделей за рахунок напівавтоматичної побудови деталі, а також за рахунок наявності еталонного коректного набору даних (розмірів, асоціативних зв’язків). Параметризація дозволяє перевірити різні конструктивні схеми та уникнути принципових помилок.

Комп’ютерне моделювання є одним з методів САПР.

Система автоматизованого проектування — автоматизована система,, ппризначена для автоматизації процесу проектування, що складається с персоналу і комплексу технічних, програмних та інших засобів автоматизації його діяльності.

В рамках життєвого циклу промислових виробів САПР вирішує задачі автоматизації робіт на стадіях проектування та підготовки виробництва.

 Основна ціль створення САПР – підвищення ефективності праці інженерів, включаючи: 

- Скорочення трудомісткості проектування та планування;

- Скорочення строків проектування;

- Скорочення собівартості проектування та виготовлення, зменшення затрат на експлуатацію;

- Підвищення якості та техніко-економічного рівня результатів проектування;

- Скорочення витрат на моделювання та випробування.
 

 Досягнення цих цілей забезпечується шляхом: 

- Інформаційної підтримки та автоматизації процесу прийняття рішень;

- Використання технологій паралельного проектування;

- Уніфікації проектних рішень та процесів проектування;

- Повторного використання проектних рішень, даних та напрацювань;

- Стратегічного проектування;

- Заміни натурних випробувань та макетування математичним моделюванням;

- Підвищення якості управління проектуванням;

- Використання методів варіантного проектування та оптимізації.
 

 Параметричне моделювання (параметризація) – моделювання (проектування) з використанням параметрів елементів моделі та співвідношень між цими параметрами.

Існують наступні типи параметризації: 

1.1.1 Таблична параметризація

Таблична параметризація полягає в створенні таблиці параметрів типових деталей. Створення нового екземпляра деталі проводиться шляхом вибору з таблиці типорозмірів. Можливості табличної параметризації досить обмежені, оскільки вказати довільні значення параметрів та геометричних відношень зазвичай неможливо.

Однак таблична параметризація знаходить широке використання у всіх параметричних САПР, оскільки дозволяє суттєво спростити та пришвидшити створення бібліотек стандартних та типових деталей, а також їх використання в процесі конструкторського проектування. 

1.1.2 Ієрархічна параметризація

Ієрархічна параметризація (параметризація на основі історій побудов) полягає в тому, що в ході побудови моделі вся послідовність побудови відображається в окремому вікні у виді «дерева побудування». У ньому зазначені всі існуючі в моделі допоміжні елементи, ескізи та виконані операції в порядку їх створення.

Окрім «дерева побудування» моделі, система нагадує не тільки порядок її формування, але й ієрархію її елементів (відношень між елементами). Приклад: зборки – підзборки – деталі.

Параметризація на основі історії побудов присутня у всіх САПР, які використовують трьохвимірне твердотільне параметричне моделювання. Звичайно такий тип параметричного моделювання поєднується з варіаційною та/або геометричною параметризацією. 

1.1.3 Варіаційна (розмірна) параметризація

Варіаційна, або розмірна, параметризація заснована на побудові ескізів (з накладанням на об’єкти ескізу різних параметричних зв’язків) та накладання користувачем обмежень у виді система рівнянь, які визначають залежності між параметрами.

Процес створення параметричної моделі з використання варіаційної параметризації виглядає таким чином: 

- На першому етапі створюється ескіз (профіль) для трьохвимірної операції. Далі на ескіз накладаються необхідні параметричні зв’язки.

- Потім на ескізі проводиться уточнення окремих розмірів профілю. На цьому етапі окремі розміри можна визначити як змінні (наприклад, параметру, який означає довжину деякої деталі, присвоїти ім’я «Length») та задати співвідношення інших розмірів від цих змінних у виді формул (наприклад, «Radius=Length/2»)

- Потім проводиться трьохвимірна операція (наприклад, видавлювання), значення атрибутів операції також є параметром (наприклад, величина видавлювання).

- Взаємне положення компонентів направляючого апарату (корпусу і каналів) задається шляхом визначення сполучення між ними (перпендикулярність елементів, розміщення об’єктів під кутом один до одного).
 

Варіаційна параметризація дозволяє легко змінювати форму ескізу або величину параметрів операцій, що дозволяє зручно модифікувати трьохвимірну модель. 

1.1.4 Геометрична параметризація

Геометричною параметризацією називається параметричне моделювання, при якому геометрія кожного параметричного об’єкту перераховується в залежності від положення батьківських об’єктів, його параметрів та змінних.

Параметрична модель, у випадку геометричної параметризації, складається з елементів побудови та елементів зображення. Елементи побудови (конструкторські лінії) задають параметричні зв’язки. До елементів зображення відносяться елементи оформлення (розміри, написи, штриховка).

Одні елементи побудови можуть залежати від інших елементів побудови. Елементи побудови можуть містити і параметри (наприклад, радіус кола та кут нахилу прямої). При зміні одно з елементів моделі всі залежні від нього елементи перебудовуються у відповідності до своїх параметрів та засобів їх визначення.

Процес створення параметричної моделі методом геометричної параметризації виглядає так: 

- На першому етапі конструктор задає геометрію профілю конструкторськими лініями та відмічає ключові точки.

- Далі проставляються розміри між конструкторськими лініями. На цьому етапі можливо задати залежність розмірів один від одного.

- Потім обводить конструкторські лінії лініями зображення – отримуємо профіль, з яким можна виконувати різні тривимірні операції.
 

Наступні етапи в цілому аналогічні процесу моделювання методом варіаційної параметризації.

Геометрична параметризація дозволяє більш гнучко редагувати моделі. Якщо потрібно внести незаплановану зміну, то у геометрії моделі не обов’язково видаляти початкові лінії побудування (це може призвести до втрати асоціативних зв’язків між елементами моделі), - можливо провести нову лінію побудови та перенести на неї лінію відображення.

Співробітники інституту займаються розробкою3D-моделей деталей для насосного обладнання. 3D-моделі розробляються для наступного використання моделей: 

- формування креслення з 3D-моделі;

- конструкторської експертизи проекту;

- в розрахунках на міцність;

- у гідравлічних розрахунках;

- при програмуванні станків з ЧПУ при фрезеруванні готової деталі;

- при програмуванні станків з ЧПУ для виконання оснащення;

- для виконання моделей на 3D-принтері.
 

Малюнок 1 – Головне вікно програми побудування направляючого апарату

Малюнок 2 – Вікно побудування ескізів

 Співробітниками сектору САПР у 2018 році був розроблений програмний модуль для параметричної побудови 3D-моделі направляючого апарату.

У головному вікні програми (Мал. 1) вказані етапи побудови моделі направляючого апарату (згідно з методом геометричної параметризації).

З початку необхідно послідовно побудувати ескізи дифузорного та зворотнього каналів, вказавши на формі (Мал. 2) необхідні елементи для побудови.

У результаті роботи модуля отримаємо сформовані ескізи для подальшого використання у побудові (Мал. 3).

Наступним етапом являється побудова частини корпуса направляючого апарату для створення на його основі зворотнього каналу. На формі (Мал. 4) необхідно задати розміри для корпусу. Після виконання програми отримаємо готову частину корпусу (Мал. 5).


Малюнок 3 – Побудований ескіз каналів
 

Малюнок 4 - Вікно вибору розмірів для корпусу для корпуса

Малюнок 5 – Побудування корпусу

 

Далі за допомогою модуля проводиться створення тіл зворотнього, дифузорного та переводного каналів.

Потім виконується побудова тіла направляючого апарату шляхом видалення води з додаткового тіла, створюються вирізи у відповідності до головного перетину креслення направляючого апарату. Після цього виконується побудова усіх фасок та закруглень, пазів та отворів направляючого апарату.

В результаті отримуємо готову 3D-модель направляючого апарату (Мал.6 и Мал.7).

Малюнок 6 – Готова модель направляючого апарату (вид 1)


Малюнок 7 – Готова модель направляючого апарату (вид 2)

 

«ВНДІАЕН» займається розробкою програмного забезпечення для САПР-систем, розробкою рішень, що підвищують ефективність процесу автоматизованого проектування. Ми працюємо над впровадженням нових можливостей для 3D-моделювання шляхом розширення стандартної функціональності продуктів для систем автоматизованого проектування.

Були розроблені та успішно експлуатуються параметричні 3D-моделі наступних деталей:

- муфта;

- гайка накидна;

- деталі ротору;

- ніпель;

- розподільник;

- фланець;

- штуцер;

- направляючий апарат.

Наші співробітники проведуть для вас наступні роботи: 

- розробка 3D-моделі (в тому числі деталей складної геометрії – лопатки, відливка і т.д. методами поверхневого моделювання);

- параметризація моделі деталі (в тому числі використовуючи програмні методи та користувацькі інтерфейси, на мовах програмування VBA, C#, C++);

- параметризація моделі зборки (в тому числі використовуючи програмні методи та користувацькі інтерфейси, на мовах програмування VBA, C#, C++). 

Наш  колектив висококваліфікованих спеціалістів завжди намагається максимально виконати індивідуальні вимоги своїх замовників.