БИОЛОГИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЫБНОЕ ХОЗЯЙСТВО
Для оценки состояния экологической ситуации важную роль играет полноценный мониторинг водных экосистем, включающий контроль всех компонентов: воды, донных отложений и гидробионтов. Разработанный и предложенный мониторинг является универсальным инструментом оценки техногенного воздействия на все компоненты водных экосистем, расположенных в зонах влияния полигонов и свалок отходов. Приведен перечень параметров и веществ, определяемых в ходе мониторинга, основанный на получении полноценной и достоверной информации, а также на оптимизации проведения исследования. Полученные результаты мониторингового исследования формируют знания об особенностях накопления загрязняющих веществ, входящих в состав фильтрата полигонов в водных экосистемах. Определены наиболее подходящие индексы для расчета загрязненности и определения степени трофности вод. Накопление загрязняющих веществ в водных экосистемах происходит преимущественно в донных отложениях и тканях гидробионтов, что связано с механизмом самоочищения и происходящими процессами внутри водоемов. Органические вещества подвергается окислению за счет растворенного в воде кислорода, часть загрязняющих веществ задерживают гидробионты-фильтраторы, далее накопление идет в пищевой цепочке. Оставшаяся часть загрязняющих веществ осаждается на дно, где накапливается в донных осадках. Близкое расположение полигонов и свалок к водным объектам, а также проектирование и эксплуатация полигонов без учета противофильтрационных природозащитных экранов являются значительными факторами для техногенной трансформации природной среды.
В работе представлены особенности полового и размерного составов, морфологии крабов Rhithropanopeus harrisii из Таманского залива, собранных в июле 2021 г. Самцы в пробе четырехкратно численно преобладали над самками; ювенильные особи не встречены. Размеры: ширина карапакса самцов составила 7,3–21,4 мм (в среднем 14,4±2,5 мм), длина карапакса – 5,5– 15,9 мм (в среднем 11,0±1,8 мм); ширина карапакса самок – 8,6–15,9 мм (в среднем 10,8±1,7 мм), длина карапакса – 6,7–12,1 мм (в среднем 8,3±1,3 мм). Среди самцов доминировали особи с шириной карапакса 13–15 мм (доля 46 %) и длиной карапакса 10–11 мм (48 %), среди самок – с шириной карапакса 10–11 мм (доля 45 %) и длиной карапакса 7–9 мм (доля 77 %). Выполненный морфометрический анализ 18 пластических признаков шести элементов экзоскелета краба определил ряд особенностей полового диморфизма вида залива: размеры большинства пластических признаков карапакса, абдомена, мерусов переоподов второй и третьей пары, правой и левой клешней у самок были на 12–49 % меньше, чем у самцов (исключение – четвертый сегмент абдомена – он был шире у самок на 45 %). Отмечены и черты сходства для крабов обоих полов: размеры правой клешни были достоверно больше размеров левой клешни, что связано с функциональной специализацией клешней. Сравнительный анализ с данными морфометрии для вида залива десятилетней давности позволил предположить достаточную стабильность размерной структуры и морфологии экзоскелета особей краба Харриса из поселений в Таманском заливе.
В статье представлена математическая модель для оценки влияния ориентации ячеи по отношению к потоку жидкости в осесимметричных сетных инженерных конструкциях в условиях гидроподпора на форму и нагрузки в конструкции на примере тралового мешка с уловом. Новизна подхода заключается в упрощении задачи путем сведения трехмерной проблемы к расчету в двухмерной системе координат. Это значительно снижает трудоемкость вычислений, ускоряет процесс моделирования и позволяет быстрее получать результаты. Авторами проведено численное моделирование на разработанной программе для ЭВМ, результаты которого были сопоставлены с данными натурного эксперимента в гидроканале. Эксперимент показал, что при ориентации ячеи под углом 90 градусов к потоку (T90) минимальный диаметр тралового мешка увеличивается до 29,0 мм по сравнению с 21,6 мм при T0. Это изменение формы повышает селективность и улучшает качество улова, минимизируя повреждения. Согласованность результатов моделирования с реальными экспериментами подтверждает надежность подхода. Модель учитывает ключевые факторы: гидродинамические силы сопротивления, действующие на сеть; жесткостные характеристики веревок, описываемые законом Гука (упругая деформация); внешнее воздействие улова, моделируемое как полусфера с равномерным давлением. Это обеспечивает реалистичное представление деформации сети во время буксировки трала, имитируя реальные условия рыболовства. Для расчетов используются уравнения, описывающие геометрию конструкции, распределение сил и объемов, которые решаются методом Левенберга-Марквардта. Область применения: научные исследования, учебный процесс, проектирование и эксплуатация рыболовных тралов, системы виртуальной реальности.
Увеличение выбросов парниковых газов и истощение запасов ископаемого топлива ставят под угрозу устойчивое развитие и здоровье населения. В этих условиях возрастает интерес к микроводорослям, которые способны смягчить эти вызовы благодаря высокой продуктивности и широкому спектру применений. Виды рода Scenedesmus представляются перспективным сырьем для производства биодизеля и получения пигментов. В настоящей работе исследовалось влияние состава питательной среды на рост, накопление пигментов и жирнокислотный профиль микроводоросли Scenedesmus rubescens D-292. Культивирование штамма осуществлялось на среде Громова с различным содержанием KNO3 (0,1, 1,0 и 10 г/л), K2HPO4×3H2O (0 и 0,262 г/л), MgSO4×7H2O и NaHCO3 (0, 0,2 и 2,0 г/л). Максимальный рост штамма, накопление пигментов (10 мг/г сух. биомассы) и полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК) (65 % от общего количества жирных кислот (ЖК)) отмечены при избытке в среде источника серы (2,0 г/л MgSO4×7H2O) и дефиците азота, фосфора и углерода. Наибольший выход ЖК (229,9 мг/г сух. биомассы) зафиксирован при избытке в среде источника углерода (2,0 г/л NaHCO3) и ограничении других макроэлементов. В липидном профиле штамма преобладали пальмитиновая (14,4–17,5 %), олеиновая (13,8–29,1 %), линолевая (10,1–13,8 %) и α-линоленовая (19,7–36,7 %) кислоты. Несмотря на ограниченный потенциал штамма для производства биодизеля, он представляет интерес как источник натуральных пигментов и липидов, богатых ПНЖК и α-линоленовой кислотой (до 37 % от общего количества ЖК).
ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ
Исследование связано с применением сокосодержащего коллагенового гидрата (желе), полученного из кожи судака (Sander lucioperca) в качестве ингредиента рецептур кондитерских изделий, таких как энергетические овсяные шарики и печенье-мюсли. Сокосодержащее коллагеновое рыбное желе готовили согласно разработанной технологии, где очищенную от чешуи и прирезей мяса рыбью кожу промывали и загружали в емкость вместе с сухой поваренной солью (5–10 % от общей массы рыбного сырья) и мелкодробленым льдом (до 25 %) для предотвращения нагревания полученной смеси при последующей ее механической тендеризации за счет вращающихся лезвий ножа-измельчителя в течение 3–5 мин. Полученную смесь промывали водой для удаления соли, загружали промытую кожу в стеклянную емкость вместе с яблочным соком прямого отжима, взятых в массовом соотношении 1:4,5 соответственно, закрывали емкость завинчивающейся крышкой и помещали в холодильник (4±2 ºС) для выдерживания в течение 20–24 ч. Далее набухшую рыбью кожу гомогенизировали при помощи погружного блендера до однородной массы, которую расфасовывали, замораживали (–18 ºС) и хранили до последующего использования. Определена пищевая и энергетическая ценность рыбного коллагенового желе, состоящего из воды (87,4±0,7 %), жира (1,0±0,7 %), белка (4,28±0,28 %), золы (0,28±0,01 %), углеводов (7,0±1,7 %) и содержащего 75,75 ккал. Разработаны рецептуры и получены опытные образцы овсяных шариков и печенья-мюсли без термообработки с сокосодержащим рыбным коллагеновым желе. Дана положительная оценка наработанных опытных образцов кондитерских изделий, обладающих функциональной направленностью и приемлемыми органолептическими показателями качества.
В работе представлено исследование качества экспериментального безглютенового печенья наиболее популярными методами органолептического (дегустационного) анализа: балльным, профильным и методом предпочтения. На основе данных анкетирования установлены коэффициенты значимости органолептических показателей. Качество экспериментального безглютенового печенья «Осенний цветок» находится на хорошем уровне, выгодно отличаясь характеристиками цвета, вкуса и запаха, что подтверждается наибольшим суммарным баллом по всем показателям (65,3 б.), при этом контрольное сдобное печенье имеет дефекты формы и поверхности, а производственный образец получил низкие оценки за цвет, вкус и запах. Изучен профиль вкуса и запаха сдобного и безглютеновых видов печенья. По результатам оценки в печенье «Осенний цветок» выявлены характерные тыквенный (3,6 б.) и морковный (2,8 б.) флейворы, подавляющие интенсивность дескрипторов «сдобного» вкуса – сладкого (3,3 б.), ванильного (2,0 б.) и молочного (1,9 б.) флейворов. Выраженность оттенков сладкого (4,6 б.), сливочного (4,0 б.), молочного (3,7 б.) и ванильного (3,4 б.) вкуса и запаха в профиле сдобного печенья рассматривается как эталон «сдобного» вкуса. В профиле экспериментального печенья отмечены посторонние вкусы и запахи невысокой интенсивности (соленый, горький и прочие вкусы – не более 1,7 б.), что может быть следствием введения в рецептуру овощных порошков и люпиновой муки. Методом предпочтения печенье «Осенний цветок» выбрано в качестве лучшего вида безглютенового печенья из представленных к анализу образцов, однако невысокая сладость экспериментальных изделий рассматривается авторами как недостаток и предполагает дальнейшее совершенствование рецептуры.
СУДОСТРОЕНИЕ, МАШИНОСТРОЕНИЕ И ЭНЕРГЕТИКА
В статье представлены результаты разработки и лабораторной проверки прототипа устройства, предназначенного для оперативного выявления аномалий в работе информационно-измерительных каналов частоты вращения судовых двигателей внутреннего сгорания. Предложенный прототип реализует комплексный подход к диагностике, основанный на одновременном применении двух независимых методов контроля. Первый метод заключается в анализе временных характеристик дискретного сигнала, формируемого индуктивным датчиком частоты вращения: осуществляется измерение длительности и периодичности импульсов, что позволяет выявлять такие неисправности, как обрыв сигнальной цепи, залипание или пропуск импульсов, а также деградацию магнитной системы датчика. Второй метод основан на непрерывном мониторинге уровня унифицированного аналогового токового сигнала стандарта 4–20 мА, используемого в большинстве промышленных систем автоматики. Оценка его статических и динамических характеристик позволяет диагностировать неисправности, связанные с деградацией преобразователя, нестабильностью питания или нарушением целостности линии передачи. Устройство реализовано на базе микроконтроллера. Практическая значимость разработки заключается в возможности существенного сокращения времени локализации и устранения неисправностей информационно-измерительных каналов частоты оборотов за счет автоматического распознавания аномалий без привлечения дополнительных средств диагностики. Кроме того, устройство обеспечивает повышение общей устойчивости функционирования судовой энергетической установки благодаря возможности интеграции диагностической информации в систему управления. В частности, полученные данные могут использоваться для блокировки ложных срабатываний защитных функций, вызванных де-градацией измерительного канала, тем самым предотвращая необоснованные пере-ходы судовой энергетической установки в аварийные режимы и снижая риск неплановых остановок. Таким образом, предложенное решение способствует повышению эксплуатационной надежности и безопасности судовых технических средств.
В статье представлены математическая и имитационная модель для моделирования гидродинамики таких осесимметричных сетных конструкций, как траловый мешок методом «вихрь – функция тока». Новизной исследования является сведение задачи к расчету в двухмерной системе координат, что уменьшит трудоемкость вычислений и ускорит процесс получения результата. Описаны достоинства и недостатки метода. Представлены системы уравнений в частных производных, а также конечно-разностные схемы и методы их решения. Обозначены начальные и граничные условия. Предложены алгоритмы решения уравнений Навье-Стокса и Пуассона для гетерогенной вычислительной системы. Рассмотрена неявная конечно-разностная схема и решение методами расщепления с получением трехдиагональных систем линейных уравнений. Показано их решение методом прогонки. Приведен результат численного моделирования ω–ψ методом на разработанной программе для ЭВМ. Полученные результаты сопоставлены с результатами численного моделирования на основе эвристических зависимостей. Показано, что результаты численного моделирования согласуются с данными натурного эксперимента в гидроканале. Область применения: научные исследования, учебный процесс, проектирование и эксплуатация рыболовных тралов, системы виртуальной реальности.

