<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Archiving and Interchange DTD with OASIS Tables with MathML3 v1.4 20241031//EN" "https://jats.nlm.nih.gov/archiving/1.4/JATS-archive-oasis-article1-4-mathml3.dtd">
<article xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:ali="http://www.niso.org/schemas/ali/1.0/" dtd-version="1.4" article-type="research-article" xml:lang="en"><front><journal-meta><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Успехи кибернетики</journal-title></journal-title-group><issn publication-format="electronic">2712-9942</issn></journal-meta><article-meta><article-categories><subj-group><subject>Other</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title xml:lang="ru">Оценка теплового состояния устройства локальной автоматизации для морских электроэнергетических систем на базе российской элементной базы</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Thermal Analysis of a Local Automation Unit in Marine Integrated Electrical Power Systems Using Domestic Components</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author"><name-alternatives><name xml:lang="ru"><surname>Куклин</surname><given-names>В. Ж.</given-names></name><name xml:lang="en"><surname>Kuklin</surname><given-names>V. Z.</given-names></name></name-alternatives><xref ref-type="aff" rid="aff1"/><xref ref-type="aff" rid="aff2"/><email>vzh.kuklin@gmail.com</email><contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0000-0003-2332-895X</contrib-id></contrib><contrib contrib-type="author"><name-alternatives><name xml:lang="ru"><surname>Кочаров</surname><given-names>М. А.</given-names></name><name xml:lang="en"><surname>Kocharov</surname><given-names>M. A.</given-names></name></name-alternatives><xref ref-type="aff" rid="aff1"/><xref ref-type="aff" rid="aff2"/><email>kocharov@niisi.ras.ru</email><contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0009-0007-5235-8484</contrib-id></contrib><contrib contrib-type="author"><name-alternatives><name xml:lang="ru"><surname>Тихонов</surname><given-names>Е. А.</given-names></name><name xml:lang="en"><surname>Tikhonov</surname><given-names>E. A.</given-names></name></name-alternatives><xref ref-type="aff" rid="aff3"/><xref ref-type="aff" rid="aff4"/><email>tihonov@petrsu.ru</email><contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0009-0004-1941-127X</contrib-id></contrib><contrib contrib-type="author"><name-alternatives><name xml:lang="ru"><surname>Коцаренко</surname><given-names>А. Д.</given-names></name><name xml:lang="en"><surname>Kotsarenko</surname><given-names>A. D.</given-names></name></name-alternatives><xref ref-type="aff" rid="aff1"/><xref ref-type="aff" rid="aff2"/><email>akots@cs.niisi.ras.ru</email><contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0009-0006-9227-2661</contrib-id></contrib><aff-alternatives id="aff1"><aff><institution xml:lang="en">Scientific Research Institute for System Analysis of the National Research Centre “Kurchatov Institute”</institution><city xml:lang="en">Moscow</city><country xml:lang="en">Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><aff-alternatives id="aff2"><aff><institution xml:lang="ru">Федеральное государственное бюджетное учреждение «Федеральный научный центр Научно-исследовательский институт системных исследований Национального исследовательского центра «Курчатовский институт»</institution><city xml:lang="ru">Москва</city><country xml:lang="ru">Российская Федерация</country></aff></aff-alternatives><aff-alternatives id="aff3"><aff><institution xml:lang="en">Petrozavodsk State University</institution><city xml:lang="en">Petrozavodsk</city><country xml:lang="en">Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><aff-alternatives id="aff4"><aff><institution xml:lang="ru">Петрозаводский государственный университет</institution><city xml:lang="ru">Петрозаводск</city><country xml:lang="ru">Российская Федерация</country></aff></aff-alternatives></contrib-group><pub-date pub-type="epub" iso-8601-date="2026-06-30"><day>30</day><month>06</month><year>2026</year></pub-date><volume>7</volume><issue>2</issue><fpage>74</fpage><lpage>83</lpage><history><date date-type="received" iso-8601-date="2026-04-30"><day>30</day><month>04</month><year>2026</year></date><date date-type="accepted" iso-8601-date="2026-06-18"><day>18</day><month>06</month><year>2026</year></date></history><self-uri xlink:href="https://ru.jcyb.ru/nisii_tech/article/view/504" xlink:title="https://ru.jcyb.ru/nisii_tech/article/view/504">https://ru.jcyb.ru/nisii_tech/article/view/504</self-uri><self-uri content-type="pdf" xlink:href="publication-62c5b02f-f347-475c-921a-98aa40dcc984.pdf" xlink:title="PDF"/><abstract xml:lang="ru"><p>в условиях санкционных ограничений и стратегической задачи освоения Арктической зоны ключевым приоритетом российского судостроения становится обеспечение технологического суверенитета в области судовых электроэнергетических систем (ИЭЭС). В работе представлены результаты этапа НИОКР по разработке устройств локальной автоматизации (УЛА) на базе отечественного микроконтроллера К5500ВК018. Основной проблемой при использовании данной элементной базы в агрессивной морской среде является обеспечение надежного теплоотвода в условиях пассивной вентиляции при температурах окружающего воздуха до 60 ∘С. Целью исследования была оценка теплового состояния опытных образцов УЛА и оптимизация конструкции корпуса для исключения перегрева критических компонентов. Методология работы основана на численном моделировании сопряженного теплообмена и гидродинамики в пакете SOLIDWORKS Flow Simulation. Проведена проверка сеточной сходимости, учтено тепловое излучение методом дискретного переноса (Discrete Transfer), использованы анизотропные свойства материалов печатных плат.В ходе расчетов выявлено превышение допустимой температуры микроконтроллера К5500ВК018 в базовой конструкции корпуса. Для устранения перегрева предложена модернизация корпуса с организацией дополнительных вентиляционных отверстий. Результаты показали, что модернизация обеспечила увеличение массового расхода воздуха в зоне тепловыделения на 57,5%, что позволило снизить максимальную температуру микроконтроллера до 84,48 ∘С при температуре окружающей среды 60 ∘С (предельное значение — 85 ∘С). Установлено, что предложенная конструкция обеспечивает надежную работу устройств без применения активных систем охлаждения и радиаторов. Полученные результаты подтверждают возможность серийного производства конкурентоспособных отечественных УЛА для морских ИЭЭС, что вносит вклад в импортозамещение и повышение технологической безопасности отрасли в условиях глобальной нестабильности цепочек поставок.</p></abstract><abstract xml:lang="en" abstract-type="summary"><p>we studied the development of local automation devices (LADs) for marine integrated electric power systems (IEES) under conditions of technological sovereignty requirements in the Russian shipbuilding industry. We focused on LAD prototypes based on the domestic microcontroller K5500VK018 and analyzed thermal constraints associated with their operation in harsh marine environments. We examined heat dissipation under passive ventilation conditions at ambient air temperatures up to 60 ∘C and evaluated the thermal state of the devices. We also optimized the enclosure design to prevent overheating of critical components.We used numerical simulation of conjugate heat transfer and fluid dynamics implemented in SolidWorks Flow Simulation. We performed grid convergence analysis, accounted for thermal radiation using the Discrete Transfer method, and incorporated anisotropic thermal properties of printed circuit board materials. We found that the baseline enclosure design caused the K5500VK018 microcontroller to exceed its maximum allowable operating temperature. We proposed a modified enclosure design with additional ventilation openings.We showed that the modified design increased the mass airflow rate in the heat-generating zone by 57.5% and reduced the maximum microcontroller temperature to 84.48 ∘C at an ambient temperature of 60 ∘C (limit: 85 ∘C). We demonstrated that the proposed design ensures reliable operation of the device without active cooling systems or heat sinks. The results confirm the feasibility of mass production of domestic LADs for marine IEES and indicate improved technological independence in the context of global supply chain instability.</p></abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>судовая автоматика</kwd><kwd>морские электроэнергетические системы</kwd><kwd>Комдив-МК</kwd><kwd>АЦП AD7606B</kwd><kwd>тепловое состояние</kwd><kwd>численное моделирование</kwd><kwd>технологический суверенитет</kwd><kwd>импортозамещение</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>import substitution</kwd><kwd>marine automation</kwd><kwd>marine power systems</kwd><kwd>BAGET-PLC</kwd><kwd>Komdiv-MK</kwd><kwd>AD7606B ADC</kwd><kwd>heat transfer state</kwd><kwd>computer-aided simulation</kwd><kwd>technological sovereignty</kwd></kwd-group><funding-group><funding-statement xml:lang="ru">работа выполнена в рамках темы «1023032900401-5-1.2.1 Математическое моделирование многомасштабных динамических процессов и системы виртуального окружения (FNEF-2024-0002)», реализуемой НИЦ «Курчатовский институт» — НИИСИ по тематическому плану НИОКР, выполняемых в рамках государственного задания на оказание государственных услуг (выполнение работ).</funding-statement><funding-statement xml:lang="en">this work was carried out within the framework of the Mathematical Modeling of Multiscale Dynamic Processes and Virtual Environment Systems R&amp;D project No. 1023032900401-5-1.2.1 (FNEF-2024-0002), conducted at the NRC ”Kurchatov Institute” – SRISA under a government order.</funding-statement></funding-group></article-meta></front><back><ref-list><ref id="ref1"><mixed-citation publication-type="other" xml:lang="ru">Thongam J. S., Tarbouchi M., Okou A. F., Bouchard D., Beguenane R. All-Electric Ships – A Review of the Present State of the Art. 2013 Eighth International Conference and Exhibition on Ecological Vehicles and Renewable Energies (EVER). 2013:1–8. DOI: 10.1109/ever.2013.6521626.</mixed-citation></ref><ref id="ref2"><mixed-citation publication-type="other" xml:lang="ru">Морской регистр судоходства. Режим доступа: https://rs-class.org/.</mixed-citation></ref><ref id="ref3"><mixed-citation publication-type="other" xml:lang="ru">ГОСТ Р 58095.12–2020. Судовое электрооборудование. Часть 12. Требования к устройствам автоматики. М.: Стандартинформ; 2020.</mixed-citation></ref><ref id="ref4"><mixed-citation publication-type="other" xml:lang="ru">Стратегия развития судостроительной промышленности Российской Федерации на период до 2035 года: распоряжение Правительства РФ от 14.12.2020 № 3614-р. Режим доступа: https://publication.pravo.gov.ru/Document/View/0001202012170013.</mixed-citation></ref><ref id="ref5"><mixed-citation publication-type="other" xml:lang="ru">Иванов А. Б., Петров С. Н. Импортозамещение в судовой автоматике: вызовы и решения. Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Серия: Машиностроение. 2024;2:45–58. DOI: 10.18698/0236-3941-2024-2-45-58.</mixed-citation></ref><ref id="ref6"><mixed-citation publication-type="other" xml:lang="ru">Козлов Д. В. Применение отечественных микроконтроллеров в промышленной автоматике Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2025;1:12–21.</mixed-citation></ref><ref id="ref7"><mixed-citation publication-type="other" xml:lang="ru">БАГЕТ-ПЛК1-01: Платформа программно-логического управления на базе отечественного микроконтроллера. М.: НИЦ «Курчатовский институт»; 2023.</mixed-citation></ref><ref id="ref8"><mixed-citation publication-type="other" xml:lang="ru">Boukhanouf R., Haddad A. A CFD Analysis of an Electronics Cooling Enclosure for Application in Telecommunication Systems. Applied Thermal Engineering. 2010;30(16):2426–2434. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2010.06.012.</mixed-citation></ref><ref id="ref9"><mixed-citation publication-type="other" xml:lang="ru">Dipu Md N., Apu M. H., Chowdhury P. P. Optimization of the Desktop CPU’s Straight Heatsink via CFD Simulation by Solidworks Flow Simulation. International Journal of Pioneering Technology and Engineering. 2025;4:1–16. DOI: 10.56158/jpte.2025.113.4.01.</mixed-citation></ref><ref id="ref10"><mixed-citation publication-type="other" xml:lang="ru">Семенов А. Б., Куцбах А. А., Муранов А. Н., Семенов Б. И. Разработка методики математического моделирования процесса литья под давлением полимеров, наполненных металлическими порошками. Технология металлов. 2019;1:9–16. DOI: 10.31044/1684-2499-2019-1-0-9-16.</mixed-citation></ref></ref-list></back></article>
