Ilmiy maqola
Русский
Open Access
Исследование и разработка виброустойчивых инклинометрических преоразователей для систем контроля и управления
Annotatsiyalar
Ushbu maqolada yuqori kuchlanishli havo elektr uzatish liniyalarida kuzatiladigan tojlanish jarayoni elektr maydonining keskin kuchayishi natijasida o‘tkazgich atrofidagi havoning ionlanishi bilan tavsiflanadi. Ushbu jarayon havo liniyalarida aktiv va reaktiv quvvatning qo‘shimcha isroflarini keltirib chiqaradigan asosiy omillardan biri bo‘lib, uning rivojlanish darajasi fazalar oralig‘i, o‘tkazgich diametri, atmosfera bosimi, namlik, harorat va atrof-muhitning ifloslanish darajasiga sezilarli darajada bog‘liq. Mazkur tadqiqotda tojlanish jarayonining boshlanish kuchlanishi, ionlashgan muhitda hosil bo‘ladigan o‘tkazuvchanlik, elektr maydon intensivligi va o‘tkazgich yuzasidagi zaryad taqsimoti bilan bog‘liq fizik-parametrik model ishlab chiqildi hamda havo liniyalarida quvvat yo‘qotishlari bilan o‘zaro bog‘liqligi aniqlashtirildi. Tahlil amaliy meteorologik ma’lumotlar bilan boyitilib, turli obhavo sharoitlari (quruq havo, tuman, yomg‘ir, changli muhit) uchun tojlanish sababli yuzaga keladigan quvvat isroflarining miqdoriy bahosi berildi.
uzatish liniyalarielektr maydon kuchlanishitojlanish yo‘qotishlariaktiv va reaktiv quvvat isroflario‘tkazgich atrofida ionlanishatmosfera omillari ta’sirihavo izolyatsiyasielektr maydon taqsimotiboshlanish kuchlanishielektr energiyasi sifat ko‘rsatkichlarimeteorologik sharoitlar ASSESSMENT OF THE IMPACT OF CORONA DISCHARGE ON POWER LOSSES IN HIGH-VOLTAGE OVERHEAD TRANSMISSION LINES Tovboev A.N.Togaev I.B. Navoi state mining and technology university. Annotation. In this art
Одной из важных задач является создание автоматизированных систем управления технологическими процессами при бурении нефтяных и газовых скважин (АСУТП-бурение), позволяющих повысить производительность труда и качество работ. В настоящее время все более широкое развитие получает бурение наклонно-направленных скважин. Бурение наклонно-направленных скважин значительно сложнее, чем одноствольных вертикальных и связано с большим объёмом инклинометрических работ по измерению параметров скважины. Важным резервом повышения производительности труда при бурении является создание систем автоматического управления (САУ) ориентацией бурового инструмента, как одной из подсистем АСУТП-бурение, повышающих точность проходки скважины и обеспечивающих экономию материальных средств и времени.
синусно-косинусные вращающиеся трансформаторысинусная обмоткакосинусная обмотка бесконтактные первичные преобразователи зенитного углапринципы построенияпогрешностьсхема замещенияактивное сопротивлениеиндуктивное сопротивлениесопротивление взаимной индукции. RESEARCH AND DEVELOPMENT OF VIBRATION-RESISTANT INCLINOMETRIC TRANSDUCERS FOR CONTROL AND MONITORING SYSTEMS Ataullayev A.O. Navoi state mining and technology university
One of the important tasks is the development of automated process control systems for drilling oil and gas wells (APCS-Drilling), which make it possible to improve labor productivity and the quality of operations. At present, the drilling of directional and inclined wells is becoming increasingly widespread. The drilling of directional wells is considerably more complex than that of single vertical wells and involves a greater volume of in clinometric work to measure wellbore parameters. An important reserve for improving labor productivity in drilling operations is the creation of automatic control systems (ACS) for the orientation of drilling tools, as one of the subsystems of APCS-Drilling, which increase the accuracy of wellbore trajectory control and ensure savings in both material resources and time.
Maqola Mazmuni
Введение. Внедрение САУ ориентацией бурового инструмента затруднено в связи с отсутствием первичных инклинометрических преобразователей (ИП), удовлетворяющих специфическим требованиям, предъявляемым системой управления по ветроустойчивости - способности выдавать информацию о траекторных параметрах скважины и положении отклоняющего устройства с высокой точностью при воздействии вибрационных и ударных перегрузок. Для повышения виброустойчивой инклинометрических преобразователей необходимо снижать частоту собственных колебаний чувствительных элементов (маятников) ИП по отношению к частоте вибрации. В известных ИП частота собственных колебаний чувствительных элементов лежит в диапазоне 2-4 Гц, что обуславливает дополнительную погрешность преобразования зенитного угла свыше 100. В связи с этим, они позволяют проводить измерения только дискретно, при остановке процесса бурения, что делает их применение в САУ ориентацией бурового инструмента затруднительным. Отсюда вытекает необходимость исследования первичных инклинометрических преобразователей, удовлетворяющих специфическим требованиям САУ ориентацией бурового инструмента по виброустойчивой [1-6]. Основная часть. Анализ по инклинометрическим преобразователем зенитного угла и угла установки отклонителя показывает, что в них в основном рассматриваются различные конструкции ИП на основе физического маятника, их кинематические схемы и экспериментальные исследования. Для САУ буровым инструментом более перспективны
Development of science and technology Scientific and technical journal №1/2026 128
Mashinasozlik va energetika
виброустойчивые ИП с низкой частотой собственных колебаний на основе жидкостного маятника. Таким образом, задача исследования и разработки виброустойчивости инклинометрических преобразователей для САУ буровым инструментом является актуальной. Разработана обобщенная математическая модель виброустойчивых жидкостных ИП, охватывающая широкую гамму жидкостных инклинометрических преобразователей на основе жидкостного маятника в виде сообщающихся уровня и присоединенной к нему трубкой, произвольным образом уложенной в плоскости рамки. Математическая модель представляет собой дифференциальные уравнения второго порядка с переменными коэффициентами, описывающие движение рамки и свободной поверхности жидкости, с учетом действия на маятники ИП инерционных сил и моментов, возникающих в результате виброускоренного движения преобразователя. Показано, что разработанная математическая модель позволяет количественно оценить влияние вибрации на точностные характеристики инклинометрических преобразователей и проводить анализ закономерностей работы ИП - зависимости частоты собственных колебаний от конструктивных параметров, что позволяет использовать модель при синтезе виброустойчивых жидкостных ИП, предназначенных для контроля зенитного угла скважины и угла установки отклонителя в САУ ориентацией бурового инструмента. Разработан новый класс виброустойчивых инклинометрических преобразователей с низкой частотой собственных колебаний маятников на основе трубки с жидкостью установлено, что: а) увеличение длины трубки с жидкостью до 12 м посредством выполнения жидкостного маятника в виде сообщающихся сосудов в условиях жестких ограничений на диаметральные габариты корпуса преобразователя, позволяет снизить частоту собственных колебаний жидкостного маятника до 0,2 Гц, при этом постоянная составляющая дополнительной погрешности от вибрации снижается до 0,5-1,5 град б) виброустойчивость жидкостных ИП в частотном диапазоне вибрации 4-100 Гц и виброускорениях до 10 g повышается на порядок по сравнению с инклинометрических преобразователей на основе физического маятника, подвешенного в опорах с сухим трением, что позволяет удовлетворить специфическим требованиям САУ ориентацией бурового инструмента по виброустойчивости. Получена уточненная аналитическая зависимость постоянной составляющей дополнительной погрешности от вибрационных перегрузок η и величины λ отношения частоты собственных колебаний маятника ИП к частоте вибрации. Показано, что для повышения точности расчётов на виброустойчивость инклинометрических преобразователей необходимо в формуле определения составляющей дополнительной погрешности инклинометрических преобразователей от вибрации основания учитывать член, представляющий собой произведение четвертых степеней малого параметра и большого параметра. Установлено, что применение полученной уточненной зависимости при проектировании, а также при расчёте известных ИП на виброустойчивость повышает точность инженерных расчётов на десять процентов. Последнее позволяет улучшить на стадии проектирования точностные характеристики известных ИП и сделать их применимыми в САУ ориентацией бурового инструмента с точки зрения виброустойчивости, что повышает точность проводки скважины по заданному профилю, а также повышает точность расчёта на виброустойчивость разработанных поплавковых и жидкостных ИП. Исследован виброустойчивый двухстепенной инклинометрических преобразователей с коаксиальными рамками. Установлено, что коаксиальное расположение рамок-маятников ИП, выполненных в виде толстостенных цилиндров поплавков, уравновешенных по плавучести и дифференту в жидкости, заполняющей корпус преобразователя, позволяет существенно увеличить момент инерции рамок-маятников и снизить частоту собственных колебаний зенитного маятника от 4 Гц до 2 −2,5 Гц без
“Fan va texnologiyalar taraqqiyoti” Ilmiy-texnikaviy jurnal №1/2026 129
Mechanical engineering and energy
изменения статического момента и нагрузки на опоры в условиях жестких ограничений на диаметр корпуса преобразователя, обусловленных максимальным диаметром скважины. При этом дополнительная погрешность преобразования зенитного угла от вибрации основания снижается от 60 до 1 −1, 50 при виброускорениях 3 … 5 𝑔 в частотном диапазоне вибраций 20 −100 Гц что позволяет удовлетворить специфическим требованиям САУ ориентацией бурового инструмента по виброустойчивой. В статье рассмотрен обзор по преобразователям зенитного угла и угла установки отклоните. В результате анализа процесса бурения и условий эксплуатации выявлены основные требования, предъявляемые к ИП со стороны САУ ориентацией бурового инструмента. В настоящее время существующие промышленные ИП не соответствуют требованиям, предъявляемым САУ ориентацией бурового инструмента по виброустойчивой, поскольку обладают значительными дополнительными погрешностями от вибрации основания (более 100). Для систематизации конструкций и кинематических схем преобразователей зенитного угла, проведена классификация по признакам, оказывающим влияние на виброустойчивость инклинометрических преобразователей зенитного угла. По виду кинематических схем виброустойчивые инклинометрических преобразователей можно разделить на три группы (рис.1).
Рис.1. Инклинометрические преобразователи 1, 2, 3. Анализ кинематических схем ИП показывает, что обязателен чувствительный элемент, реагирующий на гравитационное поле Земли. В настоящее время известны лишь преобразователи гравитационного поля, содержащие подвижные элементы. Поэтому при создании ИП, предназначенных для функционирования в процессе бурения, основное внимание должно уделяться ИП, удовлетворяющих по виброустойчивой. Для обеспечения виброустойчивой инклинометрических преобразователей, необходимо снижать частоту собственных колебаний маятников ИП по сравнению с частотой вибрации. В известных инклинометрических преобразователей зенитного угла на основе физического маятника, в условиях жестких ограничений на диаметр корпуса преобразователя, снижение частоты собственных колебаний зенитного маятника ниже 2 −4 Гц не представляется возможным. Более перспективными для использования в САУ буровым инструментом являются инклинометрических преобразователей зенитного угла с коаксиальными рамкамимаятниками и ИП на основе жидкостного маятника, частота собственных колебаний которого может быть значительно снижена, посредством увеличения длины трубки, заполненной жидкостью. Математические модели виброустойчивых инклинометрических преобразователей для разработки обобщенной математической модели ИП, применен аппарат теории матриц и теории сплошных сред. При этом введены ортонормированные реперы: неподвижный репер
Development of science and technology Scientific and technical journal №1/2026 130
Mashinasozlik va energetika
𝑅0 связанный с вектором напряженности магнитного поля Земли (МПЗ) и подвижные реперы, связанные с плоскостью наклона скважины - 𝑅1; осью скважины - 𝑅2; корпусом инклинометрических преобразователей - 𝑅3; рамкой 𝑅4 и уровнем жидкости - 𝑅5 ИП-1 (рис. 1) состоит из рамки, центр тяжести которой смещен относительно оси вращения эксцентричным грузом. В рамке закреплен жидкостный маятник в виде кольцевого уровня с перегородкой и присоединенной к нему трубкой, произвольным образом уложенной в плоскости рамки и симметричной относительно оси вращения рамки. Воспользовавшись динамическими уравнениями Эйлера и уравнениями движения вязкой жидкости, получена обобщенная математическая модель ИП-1 в виде:
𝑑𝐺⃗
𝑑𝑡+ 𝜔⃗⃗∙𝐺⃗= 𝑟𝑝⃗⃗⃗⃗∙𝑚𝑔⃗+ 𝑟𝑝⃗⃗⃗⃗∙𝑚𝑟0⃗⃗⃗⃗+ 𝑀⃗⃗⃗𝑔+ ∫ 𝑟т⃗⃗⃗∙𝑝𝑛⃗⃗𝑑𝑆+ 𝑀тр 𝑆 𝑑
{
𝜌𝐸̿ + 2𝜈𝐷̿) 𝑛⃗⃗𝑑𝑆 Ω Ω Ω (1)
𝑑𝑡 Ω ∫ 𝑈⃗⃗𝑑Ω = ∫ 𝑓⃗𝑑Ω + ∫ (− 𝑃
𝑑𝑡∫ 𝑑Ω = 𝐷, 𝑑
где 𝐺⃗ – вектор момента количества движения рамки: 𝐺⃗= 𝐽̿𝜔⃗⃗, 𝐽̿ - тензор инерции рамки, 𝜔⃗⃗ - вектор абсолютной скорости рамки; 𝑟𝑝⃗⃗⃗⃗∙𝑚𝑔⃗ - вектор момента сил веса, 𝑟𝑝⃗⃗⃗⃗ – радиус-вектор координат центра тяжести груза, 𝑚 – масса груза, 𝑔⃗ - вектор ускорения силы тяжести; 𝑟𝑝⃗⃗⃗⃗∙𝑚𝑟0⃗⃗⃗⃗ - вектор момента от сил инерции, 𝑟0⃗⃗⃗⃗ – радиус-вектор
полюса 0 репера 𝑅2 𝑟0⃗⃗⃗⃗= 𝑟0⃗⃗⃗⃗(Х2(𝑡), 𝑌2(𝑡), 𝑍2(𝑡). ), 𝑟0⃗⃗⃗⃗= 𝑟0⃗⃗⃗⃗(𝑉1,̇ 𝑉2, 𝑉3 ̇̇ ) ;
𝑀тр- вектор момента сил трения, 𝑀⃗⃗⃗𝑔 - вектор демпфирующего момента, ∫ 𝑟т⃗⃗⃗𝑝𝑛⃗⃗𝑑𝑆 𝑆 - вектор момента от сил давления жидкости на стенку, 𝑟т⃗⃗⃗ - радиус-вектор координат уровня жидкости, р - давление, 𝑛⃗⃗ - внешняя нормаль к твердой стенке, 𝑆 - твердая стенка; 𝑈⃗⃗ - вектор скорости частицы жидкости, Ω - объем жидкости; 𝑑Ω - граница жидкости; 𝐸̿ - единичный тензор; 𝐷̿ - тензор скоростей деформации, 𝜌 - плотность жидкости; 𝜈 - кинематический коэффициент вязкости:
𝑓⃗= 𝑔⃗−𝑟0⃗⃗⃗⃗−𝑑𝜔⃗⃗
𝑑𝑡∙𝑟т⃗⃗⃗−𝜔⃗⃗(𝜔⃗⃗∙𝑟т⃗⃗⃗) + (𝜔𝑝 ⃗⃗⃗⃗⃗⃗) 2𝑟т⃗⃗⃗−2𝜔⃗⃗∙𝑈⃗⃗
Считаем, что основное движение жидкости одномерно вдоль трубки и что давление в каждом сечении, перпендикулярном направлению трубки, постоянно. Проектируя (1) на координатные оси репера 𝑅4 получена обобщенная математическая модель ИП-1:
𝐽̇𝑧4𝛽̈ + 𝐾g𝛽̇ + 𝑚𝑎(𝑔 𝑠𝑖𝑛𝜃+𝑉2̇ ) sin(𝜑−𝛽) = 𝑚𝑎𝑉2 cos(𝜑−𝛽) + 𝑀тр𝑠𝑖𝑔𝑛𝛽̇
𝛿̈ + 𝑐𝜐𝛿̇ + 2𝑔
𝑙[cos(𝜑−𝛽) sin 𝜃cos 𝛿−cos 𝜃sin 𝛿] =
(2)
{
= − 2
𝑙[𝑉1̇ cos(𝜑−𝛽) cos 𝛿+ 𝑉2̇ sin(𝜑−𝛽) cos 𝛿−𝑉3 sin 𝛿 ̇]
Где: β, δ - соответственно углы поворота рамки и уровня жидкости, α - проекция радиуса вектора rp ⃗⃗⃗⃗ на ось 𝑂𝑋4, θ - зенитный угол, φ - угол установки отклонителя, константа, характеризующая геометрию трубки, 𝐾g - коэффициент демпфирования, -длина трубки заполненной жидкостью. Получены линеаризованные уравнения малых колебаний инклинометрических преобразователей, относительно положения статического равновесия 𝛽= 𝜑, 𝛿= 𝜃:
{ 𝐽̇𝑧4𝛽̈∗+ 𝐾g𝛽̇∗+ 𝑚𝑎(𝑔𝑠𝑖𝑛𝜃+ 𝑉1̇ ) 𝛽∗= −𝑚𝑎𝑉2̇ + 𝑀тр𝑠𝑖𝑔𝑛𝛽̇
𝑙[(𝑉1̇ cos𝜃+ 𝑉3 sin 𝜃) + (𝑉1̇ sin𝜃−𝑉3 cos 𝜃)𝛿∗+ 𝑉2̇ 𝛽∗} (3)
𝛿̈∗+ 𝑐𝜐𝛿̇∗+ 2𝑔
𝑙𝛿∗= − 2
Где: 𝛽∗, 𝛿∗ - малые отклонения рамки и уровня жидкости от положения статического равновесия.
“Fan va texnologiyalar taraqqiyoti” Ilmiy-texnikaviy jurnal №1/2026 131
Mechanical engineering and energy
Выражения номинальных статических характеристик преобразования инклинометрических преобразователей для зенитных углов 𝜃≠0 получим из (2) Пологая 𝑉2̇ =0, 𝛽̈ = 𝛽̇ = 0, 𝛿̈ = 𝛿̇ = 0; 𝛽= 𝜑, 𝛿= 𝜃; То есть углы поворота рамки и жидкости соответственно пропорциональны углу установки отклонителя и зенитному углу скважины. Получена обобщенная математическая модель инклинометрических преобразователей (рис.1), кинематическая схема которой представляет два одно степенных жидкостных маятника, оси вращения которых взаимно-перпендикулярны и ортогональны оси скважины:
𝛿̈1 + 𝜐1с1𝛿1̇ + 2𝑔
𝑙1 (−sin 𝜃cos 𝜑cos 𝛿1 + cos 𝜃 sin𝛿1) =
= 2
𝑙1 (𝑉1̇ cos𝜑cos𝛿1 + 𝑉2̇ sin 𝜑cos𝛿1 + 𝑉3̇ sin 𝛿1)
4)
𝛿̈2 + 𝜐2𝐶2𝛿2̇ + 2𝑔
{
𝑙2 (sin 𝜃sin 𝜑cos 𝛿2 −cos 𝜃sin 𝛿2) =
= 2
𝑙2 (−𝑉1̇ sin𝜑 cos𝛿2 + 𝑉2̇ cos𝛿2 −𝑉3̇ sin 𝛿2)
Откуда получены выражения номинальных статических характеристик ИП-2: tg 𝜑= tg 𝛿2 tg 𝛿1;
tg 𝜃= √tg2 𝛿1 + tg2 𝛿2
Получена обобщенная математическая модель ИП-3 (рис.1) кинематическая схема которой представляет две коаксиальные рамки-маятники, повернутые друг относительно друга на 900 и соединенные упругой связью:
𝐽̇𝑧4𝛽̈1 + 𝐽̇𝑧5𝛽̈2 + К𝛽̇ 1𝛽̇1 −𝐾𝑦(𝛽2 −𝛽1) +
+𝑚1 sin(𝜑−𝛽)(𝑔sin 𝜃+ 𝑉1̇ ) = 𝑚1𝑉1̇ c𝑜𝑠(𝜑−𝛽1) ± 𝑀тр 𝐽̇𝑧5𝛽̈2 + К𝛽̇ 2𝛽̇2 −𝐾𝑦(𝛽2 −𝛽1) +
(5)
{
+𝑚2 c𝑜𝑠(𝜑−𝛽2)(𝑔sin 𝜃+ 𝑉1̇ ) = 𝑚2𝑉2̇ 𝑠𝑖𝑛(𝜑−𝛽2) ± 𝑀тр
Где: 𝐽𝑧4, 𝐽𝑧5 - соответственно моменты инерции наружной и внутренней рамок, 𝐾𝑦коэффициент упругой связи, 𝛽2, 𝛽1 - соответственно углы поворота наружной и внутренней рамок, 𝑚1, 𝑚2 - соответственно статические моменты наружной и внутренней рамок. Получены линеаризованные уравнения малых колебаний ИП-3:
{ 𝐽̇𝑧4𝛽̈1 ∗+ 𝐽̇𝑧5𝛽̈2 ∗+ К𝛽̇ 1𝛽̇1 ∗−𝐾𝑦(𝛽2 ∗−𝛽1 ∗) + 𝑚1 𝑔sin 𝜃∙𝛽1 ∗= 0
𝐽̇𝑧5𝛽̈2 ∗+ К𝛽̇ 2𝛽̇2 ∗−𝐾𝑦(𝛽2 ∗−𝛽1 ∗) + 𝑚2 𝑔sin 𝜃= 0 (6)
Получены выражения номинальных статических характеристик:
tg 𝜑= 𝑚1 sin 𝛽1−𝑚2 cos 𝛽2 𝑚1 cos 𝛽1+𝑚2 sin 𝛽2 sin 𝜃= 𝐾𝑦(𝛽2−𝛽1)
𝑚1𝑚2 cos(𝛽2−𝛽1) (7)
Исследованы дополнительные погрешности виброустойчивых одно и двухстепенных инклинометрических преобразователей от вибрации основания, рассмотрены пути их снижения. Исследование виброустойчивой инклинометрических преобразователей заключалось в решении уравнений (3,7) и последующем анализе выражений дополнительной погрешности от вибрации основания инклинометрических преобразователей. Для решения уравнений использован метод малого параметра. Решение первого уравнения системы (3) в
Development of science and technology Scientific and technical journal №1/2026 132
Mashinasozlik va energetika
пятом приближении позволяет определить постоянную составляющую дополнительной погрешности от вибрации основания и периодическую составляющую одно степенного инклинометрических преобразователей. Здесь приведена лишь постоянная составляющая дополнительной погрешности от вибрации основания преобразования угла установки отклонителя и зенитного угла одно степенных инклинометрических преобразователей:
2𝑠𝑖𝑛2𝜃[(1−𝜆12) 2+4ξ12𝜆12] + 𝑛13n2𝜆24(1−𝜆12)
𝛽= − 𝑛1𝑛2𝜆12(1−𝜆12)
4sin4θ[(1−𝜆12) 2+4ξ22𝜆1 2 ] 2 ; (8)
4[(1−𝜆22) 2+4ξ22𝜆22] + 𝑛23𝑛3𝜆24(1−𝜆22) cos2 𝜃sin 𝜃
𝛿= − 𝑛1𝑛2𝜆12(1−𝜆22) sin 2𝜃
4[(1−𝜆3 2 ) 2+4ξ22𝜆22] 2 (9)
Где: n1, n2, n3 - вибрационные перегрузки; λ1, λ2 - соответственно отношение частоты собственных колебаний маятников угла установки отклоните и зенитного угла к частоте вибрации, ξ1, ξ2 - степени демпфирования. В выражениях (8), (9) удержаны первые два члена постоянной составляющей дополнительной погрешности от вибрации, вносящие наибольший вклад в значение погрешности. Полученные формулы являются приближенным решением (3), для определения применяемости их при определении дополнительной погрешности от вибрации основания была проведена оценка погрешности приближения, посредством прямого сравнения решения системы уравнения (3) численным методом РунгеКутта на программе Matlab с полученными (8) и (9). Расхождение решений при этом по углу отклонения маятников инклинометрических преобразователей от положения статического равновесия не превышает 1-5%. Получена постоянная составляющая дополнительной погрешности преобразования зенитного угла ИП-1: 𝛿= 𝑛1𝑛2𝜆1(1−𝜆22) ctg 𝜃
2 sin2 𝜃[(1−𝜆12)2+4ξ22𝜆12] − 𝑛1∗𝑛2∗(1−𝜆22)
2[(1−𝜆22)2+4ξ22𝜆22] + 𝑛12𝑛22𝜆12(1−𝜆12) ctg 𝜃
4 sin2 𝜃[(1−𝜆22)2+4ξ22𝜆12] …… (10)
Из анализа выражений (8), (9), (10) следует, что снижение постоянной составляющей дополнительной погрешности от вибрации основания достигается понижением степени демпфирования и величины 𝜆 - отношения частоты собственных колебаний маятника к частоте вибрации. Получены постоянные составляющие дополнительной погрешности преобразования углов от вибрации основания для двухстепенных инклинометрических преобразователей:
𝛽= 𝑛1𝑛2 [(1 −𝜆1 2) + 4ξ2 2𝜆2 2] − 𝜆1 2(1 −𝜆1 2) 2 sin2 𝜃 + 𝜆2 2(1 −𝜆1 2) 2 sin 𝜃(𝜔2 𝜔1
) 2 + 𝜆2(1 −𝜆1) 𝐽2 𝐽1
+
[(4−𝜆12) 2+16ξ12𝜆2 ∙ 𝐽2 𝐽1 ( 𝜔2 𝜔1) 2 (11)
+ 𝑛2𝑛3∗𝜆2(1−𝜆22) cos 𝜃
· 𝑛2(1 −𝜆1 2) sin 2𝜃 4[(1 −𝜆1 2)2 + 16ξ1 2𝜆1 2] + 𝜆2 2𝑛1 ∗𝑛3 ∗
𝛿= 𝑛2𝜆1 2(1 −𝜆2 2) ctg 𝜃 2[(4 −𝜆1 2)2 + 16ξ1 2𝜆1 2] + 𝐽2 𝐽1
2[(4 −𝜆1 2)24ξ2 2𝜆2 2] (12)
Расхождения полученных решений (11), (12) с решениями, полученными на программе Matlab, по углу отклонения маятников инклинометрических преобразователей от положения статического равновесия не превышает 1-8%. Из анализа выражений (11), (12) следует, что дополнительная погрешность от вибрации двухстепенного инклинометрических
“Fan va texnologiyalar taraqqiyoti” Ilmiy-texnikaviy jurnal №1/2026 133
Mechanical engineering and energy
преобразователей зависит от соотношения моментов инерции и частот колебаний внутренней и наружной рамок и уменьшается при снижении момента инерции и частоты собственных колебаний внутренней рамки по сравнению с наружной. Совместный анализ колебаний одностепенного и двухстепенного инклинометрических преобразователей показывает, что наличие внутренней карданной рамки не влияет на характер ошибки, но при этом увеличивается величина постоянного отклонения наружной и внутренней рамок. При этом погрешность двухстепенного инклинометрических преобразователей, как и одностепенного, можно снизить, уменьшая величину собственных колебаний рамок. Разработаны приемы повышения виброустойчивости инклинометрических преобразователей. Результаты теоретических исследований показывают, что для повышения виброустойчивости инклинометрических преобразователей на основе физического маятника могут быть использованы следующие приемы: оптимизация формы маятников инклинометрических преобразователей и увеличение момента инерции маятника посредством выполнения его в виде вытянутого толстостенного цилиндра-поплавка. Результатом аналитического исследования дополнительных погрешностей от вибрации, разработанных на его основе алгоритмов и программ, чувствительных элементов инклинометрических преобразователей повышенной виброустойчивости, явилась методика проектирования виброустойчивых инклинометрических преобразователей. Онo позволяет на стадии эскизного проектирования, используя средства вычислительной техники, оптимизировать структуру инклинометрических преобразователей в рамках традиционно сложившихся конструктивных решений, либо применить оригинальные конструкции виброустойчивых инклинометрических преобразователей, предназначенных для непрерывного контроля зенитного угла и угла установки отклонителя в САУ буровым инструментом [7-12]. Заключение. Таким образом, обобщенная математическая модель виброустойчивых жидкостных инклинометр чёские преобразователи с учетом вязкости жидкости и действия инерционных сил и моментов, возникающих в результате виброускоренного движения преобразователя и позволяющая проводить анализ закономерностей работы. ИП зависимости виброустойчивой инклинометрических преобразователей от конструктивных параметров. Исследован виброустойчивый ИП с коаксиальными рамками. Установлено, что коаксиальное расположение рамок позволяет в ограниченных по диаметру габаритах корпуса преобразователя, посредством выполнения рамок-маятников ИП в виде толстостенных вытянутых цилиндров-поплавков, существенно увеличить момента инерции рамокмаятников и снизить частоту собственных колебаний зенитного маятника до 1 −1,5 Гц. При этом дополнительная погрешность преобразования зенитного угла от вибрации основания снижается до 0,5 − 10 при виброускорениях до 3 … 5 𝑔 в частотном диапазоне вибрации 20 −100 Гц. Литература 1. Доросинский, А.Ю. Алгоритмы и методики определения погрешности средств, имитирующих электрические сигналы синусно-косинусных вращающихся трансформаторов / Доросинский А.Ю.// XXI век: итоги прошлого и проблемы настоящего: науч. период, изд. - Пенза. - Изд-во Пенз. гос. технол. акад., 2012. - № 6. - С. 42-46. 2. В.А. Бейнарович Основы автоматики и системы автоматического управления. Учебник 2022 г. Томск. 364 с. 3. Датчики: Справочное пособие / В.М. Шарапов, Е.С. Полищук, Н.Д. Кошевой, Г.Г.Ишанин, И.Г. Минаев, А.С. Совлуков. - Москва: Техносфера, 2012. - 624 с. 4. Пат. №1131429 SU. Синусный косинусный вращающий трансформатор / Алексеев В.В., Асиновский Э.Н. - Опубл. В Б.И., 2005, № 5 5. А.с. 1150353 SU. МКИ 4 Е 21 В 47/02. Преобразователь зенитных и визирных углов/ Г.В. Миловзоров. Опубл. 15.04.1985, БИ №14.
Development of science and technology Scientific and technical journal №1/2026 134
Mashinasozlik va energetika
6. Миловзоров Г.В. Анализ инструментальных погрешностей инклинометрических устройств. – Уфа, изд. “Гилем”, 1997. – 184. 7. Сафронов В.А. Теория и практика применения датчиков угла на основе синуснокосинусных вращающихся трансформаторов. Журнал «Компоненты и технологии», Москва, 2014, №4. – С.58-62. 8. Никульшин, И. В. Автоматическое управление зенитным углом искривления ствола скважины. Дисс. 2010 г. Астрахань. 9. Есауленко В.Н., Есауленко Н.В., Дегтярева A.M. Струйный датчик зенитного угла искривления скважины. НТЖ строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. ВНИИОЭНГ. №5, 2006. 10. Есауленко В.Н., Никульшин И.В. Погуляева A.M., Математическая модель аэродинамического датчика зенитного угла искривления ствола скважины. Известия высших учебных заведений. Технические науки. №1, 2009г. 110-113 11. Amirov, S., Ataullayev, A., E3S Web of Conferences, 525, 03010 (2024) 12. Amirov, S.F.Ataullayev, N.O.Ataullayev, A.O.Muxammadov, B.Q. Majidov, A.U., E3S Web of Conferences, 414, 03011 (2023) UO‘K 537.521 TOJLANISH JARAYONINING YUQORI KUCHLANISHLI HAVO LINIYALARIDAGI QUVVAT YO‘QOTISHLARIGA TA’SIRINI BAHOLASH Tovboyev A.N., Tog‘ayev I.B. Navoiy davlat konchilik va texnologiyalar universiteti. Annotatsiya. Ushbu maqolada yuqori kuchlanishli havo elektr uzatish liniyalarida kuzatiladigan tojlanish jarayoni elektr maydonining keskin kuchayishi natijasida o‘tkazgich atrofidagi havoning ionlanishi bilan tavsiflanadi. Ushbu jarayon havo liniyalarida aktiv va reaktiv quvvatning qo‘shimcha isroflarini keltirib chiqaradigan asosiy omillardan biri bo‘lib, uning rivojlanish darajasi fazalar oralig‘i, o‘tkazgich diametri, atmosfera bosimi, namlik, harorat va atrof-muhitning ifloslanish darajasiga sezilarli darajada bog‘liq. Mazkur tadqiqotda tojlanish jarayonining boshlanish kuchlanishi, ionlashgan muhitda hosil bo‘ladigan o‘tkazuvchanlik, elektr maydon intensivligi va o‘tkazgich yuzasidagi zaryad taqsimoti bilan bog‘liq fizik-parametrik model ishlab chiqildi hamda havo liniyalarida quvvat yo‘qotishlari bilan o‘zaro bog‘liqligi aniqlashtirildi. Tahlil amaliy meteorologik ma’lumotlar bilan boyitilib, turli obhavo sharoitlari (quruq havo, tuman, yomg‘ir, changli muhit) uchun tojlanish sababli yuzaga keladigan quvvat isroflarining miqdoriy bahosi berildi. Kalit so‘zlar: uzatish liniyalari, elektr maydon kuchlanishi, tojlanish yo‘qotishlari, aktiv va reaktiv quvvat isroflari, o‘tkazgich atrofida ionlanish, atmosfera omillari ta’siri, havo izolyatsiyasi, elektr maydon taqsimoti, boshlanish kuchlanishi, elektr energiyasi sifat ko‘rsatkichlari, meteorologik sharoitlar ASSESSMENT OF THE IMPACT OF CORONA DISCHARGE ON POWER LOSSES IN HIGH-VOLTAGE OVERHEAD TRANSMISSION LINES Tovboev A.N., Togaev I.B. Navoi state mining and technology university. Annotation. In this article, the corona discharge phenomenon observed in high-voltage overhead transmission lines is characterized by the ionization of air surrounding the conductor as a result of a sharp increase in electric field intensity. This process is one of the primary factors causing additional active and reactive power losses in overhead lines, and its severity strongly depends on phase spacing, conductor diameter, atmospheric pressure, humidity, temperature, and environmental pollution levels. In this study, a physico-parametric model was developed to describe the corona onset voltage, the conductivity formed in the ionized medium, the electric field intensity, and the surface charge distribution on the conductor, and its interrelation with power losses along the transmission line was determined. The analysis was supplemented with practical meteorological data, providing quantitative estimations of corona-induced power losses under various weather conditions, including dry air, fog, rain, and dust-laden environments. Key words: transmission lines, electric field intensity, corona losses, active and reactive power dissipation, air ionization around the conductor, influence of atmospheric factors, air insulation, electric field distribution, corona onset voltage, electric power quality indicators, meteorological conditions
“Fan va texnologiyalar taraqqiyoti” Ilmiy-texnikaviy jurnal №1/2026 135