Scientific Bulletin of UNFU (Ukrainian National Forestry University)
Not a member yet
2661 research outputs found
Sort by
The study of the phenomenon of prestressed glulam beams
Get PDFУпродовж багатьох років попередньо напружені клеєні балки успішно застосовують, наприклад, у будівництві як несучі конструкції. Метою дослідження поставлено розробку конструкції із зменшеною витратою матеріалів. Спосіб виготовлення полягає у склеюванні тонких попередньо зігнутих ламелей до потрібної висоти, після чого склеєний ламельний блок розрізають за висотою уздовж поздовжньої осі, а потім розрізані частини склеюють між собою своїми вигнутими сторонами (поверхнями). Метою експерименту було дослідити згинальну жорсткість прямолінійної балки, склеєної з вигнутих ламелей в разі, коли попередні напруження в ламелях відсутні, з випадком наявності таких напружень. Перший варіант навантаження полягав у створенні попередньо напруженого стану балки та у визначенні максимально нормальних напружень. З'ясовано, що кожна з ламелей має під час їх вигину розтягнуті області у верхній частині з напругою розтягнення від SX = +65 МПа до SX = +30 МПа і стиснені області в нижній частині з напругою стиснення від SX = –30 МПа до SX = –80 МПа. Другий варіант навантаження полягав у створенні робочого навантаження на верхню площину балки за відсутності попереднього напруження. Максимальний прогин становить URES = 43,47 мм. Величини внутрішніх напружень при цьому знаходяться в межах від –82 МПа у стисненій зоні до +82 МПа в розтягнутій. Третій варіант навантаження складався в наявності як попереднього напруження, так і робочого навантаження. Максимальний прогин становив URES = 27,49 мм. Величини внутрішніх напружень при цьому знаходяться в межах від SX = –27 МПа у стисненій зоні до SX = +34,5 МПа в розтягнутій. Результати обчислювальних експериментів свідчать про те, що, застосовуючи попередні навантаження, в напрямку, протилежному вигину від робочого навантаження, можемо компенсувати вплив робочого навантаження. Встановлено, що застосування феномену попереднього напруження дає змогу створювати конструкції прямолінійних клеєних дерев'яних балок зниженої матеріаломісткості, при цьому ефект підвищення несучої здатності дерев'яної балки буде обмежений межею міцності на стиск матеріалу, з якого її виготовлено.For many years, prestressed glued beams have been successfully used, for example, as supporting structures in construction. Based on the analysis of recent studies of prestressed wooden beams, the aim of the research was to develop a design with a reduced consumption of materials. The technical result is achieved due to the method of manufacturing a prestressed straight wooden beam by gluing thin pre-curved lamellas to the required height, after which the glued lamella block is cut in height along the longitudinal axis and then the cut parts are glued together with each other by their curved sides (surfaces). The purpose of the experiment was to investigate the bending stiffness of a rectilinear beam glued from curved lamellae in the case when there are no preliminary stresses in the lamellae, with the case of the presence of such stresses. The first load option was to create a prestressed state of the beam and determine the maximum normal stresses. The prestressed state of the lamellae in the bent and fixed (glued) position was simulated by stretching the upper layers of each of the lamellae during their global contact. When bent, it was found that each of the lamellae has stretched areas in the upper part with tensile stress from SX = +65 MPa to SX = +30 MPa and compressed regions in the lower part with compression stress from SX = –30 MPa to SX = –80 MPa. The second variant of the load was to create a workload on the top plane of the beam in the absence of prestressing. The maximum deflection in the middle of the beam was URES = 43.47 mm. The values of internal stresses in this case are in the range from – 82 MPa in the compressed zone to +82 MPa in the stretched one. The third variant of the load consisted in the presence of both prestressing and working load. The maximum deflection in the middle of the beam was URES = 27.49 mm. The values of internal stresses in this case are in the range from SX = –27 MPa in the compressed zone to SX = +34.5 MPa in the stretched one. The results of computational experiments show that by applying preloads, in the direction opposite to the opposite bending of the workload, we can compensate for the influence of the workload. It has been established that the application of the prestressing phenomenon enables creating structures of rectilinear glued wooden beams of reduced material consumption, while the effect of increasing the carrying capacity of a wooden beam will be limited by the compressive strength of the material it is made of
Старіння програмного забезпечення в контексті його надійності: огляд проблематики
Get PDFThis paper presents the review and analysis of literary sources devoted to the study of the software aging phenomenon. The aging process is characterized as performance deterioration and increase of failure rate that has a negative impact on the software reliability. The study has found that software errors and their accumulation during program execution were the cause of the aging software. The basic concepts and characteristics related to the phenomenon of aging, such as effects, factors and aging metrics, time to resource exhaustion, time to aging-related failure and workload are determined. One of the software aging characteristics determines that it can be removed or delayed by external intervention. The technique of prevention and delay of aging is called software rejuvenation. The paper considered a common set of factors that is characteristic of all systems and the phenomenon of aging in general. The factors can be classified into two following types: external, such as software errors and code metrics, and external, such as environment, human and functional. The important task is to identify specific factors for specific systems, in particular, mobile platforms. The study reviewed and compared the main methods and approaches to study and modeling of software aging process. Aging phenomenon is studied at the theoretical level using analytical models and at the empirical level using data analysis. The paper states that the hybrid approaches could be used in researches because they incorporate the benefits of approaches based on analytical models and on measurements. Aging characteristics indicate that mobile operating systems and applications exposed to aging and there is a need to study this phenomenon in order to ensure the reliability of modern software. Mobile systems are vulnerable to manifestations of aging effects, since they work for a long time without rebooting and have a limited amount of resources, such as memory. To sum up, it is necessary to continue research of the mobile software aging, in particular to identify the aging factors of mobile applications and explore the application of methods and models for mobile systems.Проведено огляд та аналіз літературних джерел, в яких досліджено явища старіння програмного забезпечення. Процес старіння охарактеризовано як погіршення продуктивності і збільшення кількості відмов, що має негативний вплив на показники надійності програмного забезпечення. Встановлено, що помилки програмного забезпечення та їх накопичення протягом виконання програми є причиною виникнення старіння програмного забезпечення. Визначено основні поняття та характеристики, що стосуються явища старіння, зокрема ефекти, чинники та метрики старіння, час до виснаження ресурсів, час до відмови старіння та робоче навантаження. Розглянуто класифікацію чинників старіння програмного забезпечення. Встановлено, що чинники можуть бути загальні для всіх систем і спеціальні для конкретних систем, зокрема мобільних. Здійснено порівняльний аналіз основних методів та підходів до моделювання процесу старіння програмного забезпечення. З'ясовано, що розроблення гібридних підходів та моделей, які включають переваги аналітичних моделей та моделей на основі вимірювань, є перспективним напрямом у вивченні проблеми старіння ПЗ. Показано, що мобільні операційні системи та додатки є особливо чутливими до ефектів старіння, оскільки вони працюють тривалий час без перезавантаження та часто мають обмежені ресурси, такі як пам'ять. Обґрунтовано актуальність урахування впливу цього явища для забезпечення надійності сучасних мобільних і вбудованих систем
Математична модель аналізу теплообміну між двошаровою пластиною з локально зосередженим джерелом тепла та навколишнім середовищем
Get PDFThe authors have developed the mathematical model of the heat transfer analysis between an isotropic two-layer plate, which is heated by a point source of heat, concentrated on the surfaces of conjugation of layers and the environment. For this purpose, the coefficient of thermal conductivity of materials of the plate layers is depicted as a single whole for the whole system using the theory of generalized functions. In this connection, instead of the two heat equations for each of the plate layers and the conditions of the ideal thermal contact between them, one equation of heat conductivity in generalized derivatives with singular coefficients is obtained. To solve the boundary value of the thermal conductivity containing this equation and boundary conditions on the boundary surfaces of the plate, the Fourier integral transformation is used, which results in an analytical solution of the problem in the images. To this solution, the inverse Fourier transform has been used, which allowed obtaining the final analytic solution of the original problem. The obtained analytical solution is presented as an inappropriate convergent integral. Numerical values of this integral with certain accuracy for given values of layer thickness, spatial coordinates, specific power of point heat source, coefficient of thermal conductivity of structural materials of a plate and coefficient of heat transfer from boundary surfaces of a plate are obtained by applying the Simpson method. The material of the first layer of the plate is copper, and the second is aluminium. To determine the numerical values of the temperature in the above design, as well as the analysis of the heat transfer between the plate and the environment caused by different temperature regimes due to the heating of the plate by a point source of heat, concentrated on the surfaces of the conjugation of the layers, computational programs were developed. Using these programs, graphs representing the behaviour of curves constructed from the use of numerical values of temperature distribution, depending on spatial coordinates, are presented. The obtained numerical values of temperature testify to the correspondence of the developed mathematical model of the heat exchange analysis between a two-layer plate with a point source of heat, concentrated on the surfaces of the conjugation of the layers and the environment to the real physical process. Software tools also provide an opportunity to analyse such heterogeneous environments as to their thermal stability when heated. As a result, it becomes possible to increase it and thus protect from overheating, which can cause destruction of both individual elements, and the entire design as a whole.Розроблено математичну модель аналізу теплообміну між ізотропною двошаровою пластиною, яка нагрівається точковим джерелом тепла, зосередженим на поверхнях спряження шарів, і навколишнім середовищем. Для цього з використанням теорії узагальнених функцій коефіцієнт теплопровідності матеріалів шарів пластини зображено як єдине ціле для всієї системи. З огляду на це, замість двох рівнянь теплопровідності для кожного із шарів пластини та умов ідеального теплового контакту, між ними отримано одне рівняння теплопровідності в узагальнених похідних із сингулярними коефіцієнтами. Для розв'язування крайової задачі теплопровідності, що містить це рівняння та крайові умови на межових поверхнях пластини, використано інтегральне перетворення Фур'є і внаслідок отримано аналітичний розв'язок задачі в зображеннях. До цього розв'язку застосовано обернене інтегральне перетворення Фур'є, яке дало змогу отримати остаточний аналітичний розв'язок вихідної задачі. Отриманий аналітичний розв'язок подано у вигляді невласного збіжного інтегралу. За методом Сімпсона отримано числові значення цього інтегралу з певною точністю для заданих значень товщини шарів, просторових координат, питомої потужності точкового джерела тепла, коефіцієнта теплопровідності конструкційних матеріалів пластини та коефіцієнта тепловіддачі з межових поверхонь пластини. Матеріалом першого шару пластини є мідь, а другого – алюміній. Для визначення числових значень температури в наведеній конструкції, а також аналізу теплообміну між пластиною та навколишнім середовищем, зумовленим різними температурними режимами завдяки нагріванню пластини точковим джерелом тепла, зосередженим на поверхнях спряження шарів, розроблено обчислювальні програми. Із використанням цих програм наведено графіки, що відображають поведінку кривих, побудованих із використанням числових значень розподілу температури залежно від просторових координат. Отримані числові значення температури свідчать про відповідність розробленої математичної моделі аналізу теплообміну між двошаровою пластиною з точковим джерелом тепла, зосередженим на поверхнях спряження шарів і навколишнім середовищем, реальному фізичному процесу. Програмні засоби також дають змогу аналізувати такого роду неоднорідні середовища щодо їх термостійкості під час нагрівання. Як наслідок, стає можливим її підвищити і захистити від перегрівання, яке може спричинити руйнування не тільки окремих елементів, а й всієї конструкції
Еколого-біологічні основи формування садово-паркових композиційних груп парків міста Львова
Get PDFThe results of research of formation of park and garden composition groups of park plantations of the city of Lviv, which have not undergone significant economic influence during the last 20 years, are highlighted. In the course of the study we have revealed that park plantations of the city are characterized by high concentration of local and exotic tree species, although they had been created in different compositional directions. The phytodiversity in Lviv parks is analysed considering a historical aspect. The analysis of the influence of the main urbogenic factors on biodiversity of both ancient historical and new parks of the city is performed. The most typical damage of garden and park composition groups and the patterns of their sanitary state are characterized. The study of soil properties showed that the soil conditions in the parks are quite diverse. The influence of anthropogenic load on soil compaction, which is an average of 10–12 kg/cm2 in areas with litter (not driven) up to 50–60 kg/cm2 in highly tired places with a destroyed litter, is estimated. The peculiarities of Lviv landscape structure as well as its influence on mezzo- and microclimate of city green plantations are presented. The results of the analysis of the influence of temperature gradients on the green plantations of the city are offered. The influence of other meteorological indicators on the state of the microclimate of parks in Lviv is analyzed considering different types of underlying surface. The most important problems of the formation of garden and park composition groups are outlined and the disadvantages of the maintenance and exploitation of green parks of Lviv are summarized. Some preferable properties of the groups under investigation are selected and generalized. The basic defects of groups are found to be related to the care of examination and forming more than to the composition moments. The prospects of optimization of species composition and spatial organization of composition groups of Lviv parks are determined. The modern state of planting is studied, miscalculations are marked in planning and creation.Висвітлено результати досліджень формування садово-паркових композиційних груп паркових насаджень міста Львова, які протягом останніх 20 років не зазнавали істотного господарського впливу. Встановлено, що паркові насадження міста хоча і створювались у різних композиційних напрямах, однак відзначаються високою насиченістю місцевими та екзотичними деревними видами. Проаналізовано в історичному аспекті фіторізноманіття паркових насаджень м. Львова. Проведено аналіз впливу основних урбогенних чинників на біорізноманіття як старовинних історичних парків міста, так і нових паркових насаджень. З'ясовано найтиповіші ураження садово-паркових композиційних груп та охарактеризовано закономірності їх санітарного стану. Наведено характеристику ґрунтових умов паркових насаджень Львова та оцінено вплив антропогенного навантаження на ущільнення ґрунтового покриву, показники яких на ділянках із підстилкою (невитоптані місця) становлять у середньому 10–12 кг/см2, а у сильно витоптаних місцях із знищеною підстилкою – до 50–60 кг/см2. Наведено результати аналізу впливу температурних градієнтів на зелені насадження Львова. Проаналізовано вплив інших метеорологічних показників на стан мікроклімату парків Львова з врахуванням різних типів підстилаючої поверхні. Окреслено найважливіші проблеми формування садово-паркових композиційних груп та узагальнено недоліки утримання та експлуатації зелених насаджень парків Львова. Визначено перспективи оптимізації видового складу та просторової організації композиційних груп паркових насаджень Львова. Зроблено відповідні підсумкові висновки
Проект реконструкції та озеленення прилеглої території обласної бібліотеки імені М. Горького (Запоріжжя)
Get PDFPlanting large municipal objects of cities, such as buildings of libraries, city councils, hospitals, and universities is one of the main principles of urban construction in general. Typically, the territories adjacent to these objects are highly decorative; they are open to visitors and often become the business card of the city, and sometimes of the whole region. They are located in the central parts of cities and on main streets, so that they attract a large number of people every day. Such territories in large cities of Ukraine has mostly been brought to a proper state, however, the territory adjacent to the regional library is still in an abandoned state. The area of designing is situated near the regional library named after M. Gorky and it is in the central part of the city of Zaporizhzhya. This territory requires a complete reconstruction both in terms of construction work and landscape design. The project of reconstruction and greening of the territory adjacent to the library has been developed. With the help of the inventory, such indicators as the balance of the territory, species composition, and composition of trees and shrubs, their number, their condition and features, which significantly alter the appearance, modernize the object of landscaping and improve access to the site, were established. The factors influencing the style of the project of landscaping are as follows: the general style of planting the central squares of the city, the presence of a pronounced parterre zone, the appearance of the library building. A regular style was chosen with the help of which it is proposed to implement the original ideas of gardening and landscaping of the library territory. The laying of the summer theatre will functionally link the parterre area of the site with the library itself, thus allowing the possibility of conducting certain outdoor activities, which will promote the promotion of this place, as well as the institution itself among the towns. Quite a large area is offered and left free, laying on it only a sports lawn, for the direct free use of the visitors (for rest, reading books, etc.).Озеленення великих муніципальних об'єктів міст, зокрема будівель бібліотек, міських рад, лікарень, університетів – це один з основних принципів міського будівництва загалом. Зазвичай території, прилеглі до цих об'єктів – високодекоративні, вони відкриті для відвідувачів і нерідко стають візитівкою міста, а подекуди і всього регіону. Вони розташовані у центральних районах міст та на головних вулицях, тому щодня потрапляють у поле зору великої кількості людей. Такого плану території у великих містах України переважно вже приведено до належного стану, проте територія, прилегла до обласної бібліотеки, й досі перебуває у занедбаному стані. Територія проектування обласної бібліотеки імені М. Горького розташована у центральній частині Запоріжжя та потребує повної реконструкції як з погляду будівельних робіт, так і з ландшафтного дизайну. Розроблено проект реконструкції та озеленення території, прилеглої до бібліотеки. За допомогою інвентаризації встановлено такі показники, як баланс території, видовий та породний склад дерев і чагарників, їх кількість, їх стан і особливості, що значно змінить зовнішній вигляд та усучаснить об'єкт озеленення, а також покращить доступ до об'єкта. На вибір стилю проекту благоустрою та озеленення вплинули такі чинники, як: загальний стиль озеленення центральних майданів міста, наявність яскраво вираженої партерної зони, зовнішній вигляд будівлі бібліотеки. Було обрано регулярний стиль, за допомогою якого пропонуємо втілити оригінальні ідеї озеленення та благоустрою території бібліотеки
Резерви підвищення лісистості та продуктивності культур сосни у Центрально-придніпровській височинній області
Get PDFThe author has studied reserves for the increase of afforestation and productivity of pine cultures in the Central Highland area of the Dnipro River. The area is characterized by insufficient forest cover and almost total plowing. Under the condition of using the rational forest management in the study area, riparian lands, lands which are unsuitable for further agricultural use and lands abandoned by the people of the villages, which were built in the basins of watersheds of the large and small rivers, are the reserve for the forest cover increase. The forests of the river watersheds are stated to be presented by woodlands, windbreaks, anti-erosion forests, road side trees, sometimes occur like small fragments on the valley slopes, rarely appear on the plateau, and among the zonal vegetation oak-ash-hornbeam forests are still preserved. Common hazel, rarely Tatarian maple, warted spindle tree and spindle tree prevail in the shrub layer. At the same time, floodplain willow-poplar forests are formed along the channels, especially in the lowlands, and in the highlands of the watershed flooded alders occur. It is proved that the maximum positive impact on the components of river runoff is carried out not by continuous but partial afforestation of the watershed. Under the condition of actual increase or decrease of the watershed forest cover compared to the optimal water protection, the positive impact of the forest on the river runoff decreases found, and in some cases even leads to a negative effect. To improve the productivity of pine plantations of Chygyryn pine forests in cases where care was not provided in time and the forest stands were formed in conditions of high completeness, the intensity of felling for middle-aged and premature stands should be increased by 10-15 %. The following methods of care felling should be carried out by traditional breeding methods in 4 years, as there is a change in the global temperature over the past 175 years towards warming. The consequences of black locust introduction as between quarter barrier during Chygyryn sand area afforestation are highlighted. We propose to use weeping birch instead of black locust in pine plantation as the between quarter barrier in a forest fire prevention system. It has been established that during the years of independence, Ukraine lost 641 rural settlements, including 40 villages and 601 small villages. The area of uninhabited villages in Ukraine has reached up to 0.7 million hectares, and with the account of abandoned suburban areas this area may increase to 1 million hectares. The causes of the disappearance of villages and the decline in rural population are the demographic crisis, urbanization, and aging of the nation. Therefore we suggest using afforestation on a typological basis on the land plots abandoned by the people of the villages, taking into account the main forest-forming species of the area.Досліджено, що Центрально-Придніпровська височинна область відзначається надзвичайно низьким відсотком лісистості та майже суцільною розораністю. Встановлено, що за раціонального ведення лісового господарства у регіоні досліджень, резервом для підвищення лісистості є прирічкові землі, землі, непридатні для подальшого сільськогосподарського використання і землі покинутих людьми сіл, які були збудовані у басейнах водозборів великих і малих річок. Виявлено, що ліси водозбору представлені лісовими масивами, полезахисними, протиерозійними, придорожніми смугами, трапляються невеликими фрагментами на схилах долини, зрідка виходять на плакор, а серед зональної рослинності збереглися дубово-ясенево-грабові ліси. У чагарниковому ярусі має перевагу ліщина звичайна, рідше – клен татарський, бруслина бородавчаста та європейська. Водночас уздовж русла, особливо у пониззі, формуються заплавні вербово-тополеві ліси, а у верхів'ях водозабору – заплавні вільшняки. З'ясовано, що для підвищення продуктивності соснових насаджень Чигиринського бору у випадках, коли догляд своєчасно не здійснювався і лісостан формувався в умовах високої повноти, інтенсивність рубань для середньовікових і пристигаючих насаджень доцільно підвищити на 1015 %. Наступні прийоми доглядових рубань необхідно проводити традиційними селекційними методами через 4 роки, оскільки простежується зміна глобальної температури за останні 175 років у бік потепління. Висвітлено наслідки введення робінії псевдоакації як міжквартального бар'єру за залісення Чигиринських пісків. Пропонуємо як систему протипожежних заслонів проти поширення вогню у соснових культурах у ролі міжквартальних бар'єрів використовувати насадження берези повислої, а не робінії псевдоакації. Земельні наділи покинутих людьми сіл пропонуємо заліснювати деревостанами на типологічній основі з урахуванням головних лісотвірних порід місцевості
Проект будівництва парку історичних і етнографічних періодів у селі Червонокозацьке Запорізької області
Get PDFIn the modern world tourist industry is one of ponderable factors of cultural and spiritual development of man, one of the most powerful and most dynamic industries of economy. Tourism draws together people, largely assists to development of transport, connection, trade, agriculture, etc. In Ukraine there is enormous potential for the development of green tourism. Within the framework of realization of the Program of Development of Recreational-resort Complex and Tourism by 2020 in Zaporizhzhya Oblast, the register of farmsteads of rural (green) tourism and ethno farmstead is created, that contains 20 objects. Creation of "Park of Historical and Ethnographic Periods" which will be a part of the Ukrainian ethnographic village is planned in the village of Chervonokozatskoe Volnyansky in the district of Zaporizhzhya Oblast. Rural community will be composed by the present habitants of village and specialists who will conduct ethnic master classes on agriculture, mowing, sheaf tightening, pottery, embroidery, cooking, weaving and wickerwork for tourists. The inspection of the territory that was distinguished, analysis of the climatic, landscape terms, vegetable and animal world, and ground, became the aim of our work. The next stage will be the implementation of work on designing a recreation area of "the Park of Historical and Ethnographic Periods". It will be envisaged in a future project, that each of areas of the park will represent national and cultural features of life of certain ethnos. Researches of planning area have shown that a convenient geographical location, mild climate and natural richness of the region have created here favourable conditions for life and recreation of people, in particular, children and adults with disabilities. The project is supposed to attract attention of both Ukrainian and foreign tourists. Zaporizhzhya Jewish Community Center Mazal-Tov performed works on the construction of the park. A part of the necessary funds was provided by JSC "Zaporizhstal" as a grant.У сучасному світі туристична галузь є одним із вагомих чинників культурного й духовного розвитку людини, однією із найпотужніших та найдинамічніших галузей економіки. Туризм зближує людей, значною мірою сприяє розвитку транспорту, зв'язку, торгівлі, сільського господарства та ін. В Україні є величезний потенціал для розвитку зеленого туризму. У межах реалізації Програми розвитку рекреаційно-курортного комплексу та туризму в Запорізькій області до 2020 р. створено реєстр садиб сільського (зеленого) туризму та етносадиб, який нараховує 20 об'єктів. У с. Червонокозацьке Вільнянського р-ну Запорізької обл. планують створити "Парк історичних та етнографічних періодів", який буде частиною українського етнографічного села. До сільської громади увійдуть жителі села, спеціалісти, котрі для туристів проводитимуть етнічні майстер-класи із землеробства, косіння, в'язання сопів, гончарної справи, вишивки, кулінарії, ткацтва і плетіння. Обстежено територію, яку було виділено, проаналізовано кліматичні, ґрунтові, ландшафтні умови, рослинний та тваринний світ. Наступним етапом буде виконання робіт із проектування зони відпочинку – "Парку історичних та етнографічних періодів". У майбутньому проекті буде передбачено, що кожна з ділянок парку відображатиме національно-культурні особливості життя певного етносу. Із дослідження ділянки проектування видно, що зручне географічне положення, м'який клімат і природне багатство краю створили тут сприятливі умови для життя і відпочинку людини, зокрема, дітей і дорослих з обмеженими можливостями. Передбачено, що проект приверне увагу як українських, так і зарубіжних туристів. Роботи з будівництва парку виконав Запорізький єврейський центр "Мазал-тов". Частину необхідних коштів було виділено ВАТ "Запоріжсталь" як грант
Оптимізація конструкції давача тиску ємнісного типу
Get PDFA design optimization model of a capacitance-type sensor was developed. The latter is manufactured using the technology of microelectromechanical systems (MEMS). In the process of building the optimization model, the sensitivity, mechanical stress, and voltage breakdown were used as criteria. The optimization task requires the sensor's sensitivity to be maximized whereas the mechanical stress alongside the voltage breakdown to be minimized. The limitations for this task have proven to be design and manufacturing parameters, specifically the thickness of a thin plate, a material that the sensitive element is made of, the area and the technological constraints on the integrated techniques for manufacturing the device. The constructed optimization model is found to be an issue of the multicriteria optimization, and, therefore, in the process of solving it, the main component method was used. The paper presents an algorithm to apply the said method. Sensitivity was chosen as the main criterion for multicriteria optimization, and other criteria were converted to the range of limitations encountered in the optimization problem. A software tool has been developed that lends itself to solve multicriteria optimization problems using the main component technique. For software engineering, Java was used, which makes it platform-independent. The design parameters of the sensitive element of the MEMS-based pressure sensor have been optimized. The dependence of the capacitance-type sensor's sensitivity together with the maximum membrane offset on the thickness of the sensitive element of the sensor of capacitive pressure was studied. A number of computable experiments were made, culminating in identifying the impact of change in the initial thickness of the thin plate with the unchanged objective function and constraints. The findings are presented as graphs, from which it can be concluded that the time spent on solving the multicriteria optimization problem increases with the difference between the initial and final values of the membrane thickness of the integral capacitance-type sensor.Розроблено модель оптимізації конструкції давача ємнісного типу, який виготовлено з використанням технологій мікроелектромеханічних систем (МЕМС). У процесі побудови моделі, як критерії, використано чутливість, напруження механічні та електричні. Обмеженнями виступають конструктивно-технологічні параметри. Побудована оптимізаційна модель є задачею багатокритеріальної оптимізації. У процесі розв'язання цієї задачі багатокритеріальної оптимізації використано метод головної компоненти. Головним критерієм багатокритеріальної оптимізації вибрано чутливість, а інші критерії переведені в обмеження оптимізаційної задачі. Здійснено оптимізацію конструктивних параметрів чутливого елемента давача тиску, виготовленого за МЕМС технологією. Досліджено залежність чутливості давача ємнісного типу та максимального зміщення мембрани від товщини чутливого елемента давача тиску. Проведено експерименти та виявлено вплив зміни початкової товщини тонкої пластини за незмінної цільової функції та обмеженнях. З отриманих результатів слідує, що затрати часу на розв'язання задачі багатокритеріальної оптимізації зростають зі збільшенням різниці між початковим та кінцевим значеннями товщини мембрани інтегрального давача ємнісного типу
Сорбент лігноцелюлозний зі шкаралупи волоського горіха
Get PDFNowadays, more and more green materials, raw or modified, are inclined to be explored instead of conventional adsorbents, within concept of Green Chemistry. Ukraine possess a large stock of agricultural waste withal a variety of ecological problems, caused by extensive water pollution by industry. Low-cost by-products from agricultural, household and industrial sectors have been recognized as a sustainable solution for wastewater treatment. They allow achieving the removal of pollutants from wastewater and at same time t oContribute to the waste minimization, recovery and reuse. However, adsorption capacities of raw lignocellulosic materials are relatively low, but they can be dramatically increased by means of thermal, physical or chemical activation. In this paper, a list of novel Ukrainian and Russian walnut shell biosorbent literature has been compiled and discussed. After a brief description of walnut shell and its properties and applications, the paper gives a general overview of producing technologies of lignocellulosic sorbents derived from walnut shell media. One of the main points in chemical activation of lignocellulosic materials are such agents as acidic (e.g. HCl, HNO3, H2SO4, and H3PO4), alkaline (e.g. NaOH and NaHCO3), oxidative (like KMnO4), metal salt (e.g. NaCl, CaCl2, and MgCl2), and organic (e.g. formaldehyde, monosodium glutamate, and anionic surfactant). But only few of them can be used in chemical activation processes without producing various types of liquid waste. According to research data and our own experimental results, a combination of phosphoric acid with urea can be considered as the most promising for highly effective modification of lignin and cellulose surface. It was shown, that typical phosphorylation technology of walnut shell can be improved under the next conditions: base (NH4OH) concentration 20 %; activation mixture contains 20 % H3PO4, 40 % CO(NH2)2 and 40 % H2O; phosphorylation is conducted at room temperature and continuous stirring. Duration of delignification (base treatment) is 6 h, duration of phosphorylation – 1 h. That conditions ensure a significant resource economy within high physic-chemical properties of obtained lignocellulosic sorbent (SLC): specific volume – 0,6 cm3/g; porosity – 76 %; full static exchange capacity – 1,3 mmol/cm3. Obtained SLC meant to be used for removal of d-elements (heavy, radioactive metals) from various types of effluents, drinking water etc.Підвищити ефективність сорбційних методів очищення стічних та природних вод можна за рахунок розробки недорогих сорбентів, селективних до відповідних полютантів. З огляду на це, найбільш оптимальною сировиною для отримання дешевих адсорбентів, які не потребують регенерації, варто вважати лігнін-целюлозовмісні сільськогосподарські відходи (наприклад шкаралупа волоського горіха). Очищення стічних вод за допомогою дешевих біосорбентів на основі лігніну і целюлози характеризується ефективністю вилучення токсикантів із розчинів, простою технологією виготовлення сорбентів, використанням стандартного устаткування. Усе це дає змогу істотно знизити загальну вартість очищення води. Тому розроблення нових ефективних і дешевих сорбційних матеріалів на основі лігніну і целюлози, з метою розширення сфер їх застосування та ефективності використання для вилучення металів, радіонуклідів, солей і інших забруднювачів, є актуальним завданням. Обґрунтовано доцільність утилізації багатотоннажних відходів харчової промисловості у виробництві сорбентів для очищення забруднених природних і стічних вод. На основі аналізу фахових та патентних джерел, за період з 1997 по 2018 рр., розглянуто технологічні параметри процесів фосфорилювання під час виробництва сорбентів лігноцелюлозних (СЛЦ) зі шкаралупи волоського горіха. Вивчено вплив температури, концентрації робочих розчинів, тривалості оброблення сировини, відношення тверда фаза: розчин на ефективність процесу отримання сорбційного матеріалу. Запропоновано новий енерго-ресурсозберігаючий спосіб виробництва СЛЦ, який мінімізує обсяг утворення стічних вод і забезпечує отримання сорбенту високої якості
Експериментальні дослідження кінетики розчинення капсульованих азотних добрив
Get PDFThe presented material contains the results of research on the effect of encapsulation of nitrogen fertilizers with phosphate-containing shells on the nature of the granules nitrogen component dissolution and soil contamination by heavy metals that are in phosphate raw materials. During the research, the reduction of the technogenic load on the environment was determined while reducing the rate of dissolution of nitrogen mineral fertilizers by encapsulating them with phosphates. It was established that the inclusion of phosphate-containing coatings in various ratios of sorbents and humates allows changing the prolonging effect of organo-mineral fertilizers. The data of experimental studies on the kinetics of nitrogen fertilization, encapsulated by shells based on domestic phosphate concentrates, are given, the loss of nutrient elements from the granules is determined, and the influence of the phosphate-containing shell components on the migration into the soil of water-soluble pollutants such as iron, cadmium and plumbum oxides is estimated. The significant role of such additives to shell phosphates as zeolite and alkali metal humates is noted. Laboratory studies have shown that the use of a shell based on ammoniated superphosphate and powdered phosphate-glauconite concentrate from the Novo-Amvrosiivskyi field leads to a significant decrease in the rate of dissolution of the nitrogen component of the encapsulated granule. It has been found that the binding of heavy metals to insoluble complexes is positively affected by the intensity of moisture and the properties of modified fertilizers. Analysis of the experimental data showed the effectiveness of introducing into the shell of a zeolite only to slow down the leaching rate of soluble forms of calcium, and increased the rate of leaching for nitrogen and phosphorus. It was determined that the decrease in acidity of soil complexes with the introduction of alkaline metal humates into the phosphate-containing shell reduces the content of water-soluble forms of heavy metals in the arable layer and improves the environmental safety of agricultural production. The calculations of the encapsulated fertilizer hazard factor allow us to conclude that this type of fertilizer is not a priority soil pollutant with heavy metals.Визначено зменшення техногенного навантаження на довкілля при зниженні швидкості розчинення азотних мінеральних добрив шляхом капсулювання їх фосфатами. Встановлено, що включення до складу фосфатовмісного покриття сорбентів і гуматів дає змогу змінювати характеристики органо-мінеральних добрив. Проведено експериментальні дослідження з кінетики розчинення азотних добрив, капсульованих оболонками на основі вітчизняних фосфоритових концентратів, визначено втрати поживних елементів з гранул і оцінено вплив складників фосфатовмісної оболонки на міграцію у ґрунт водорозчинних форм кадмію і свинцю. У ході лабораторних досліджень показано, що застосування оболонки на основі амонізованого суперфосфату та порошкоподібного фосфат-глауконітового концентрату Ново-Амвросіївського родовища призводить до істотного зниження швидкості розчинення азотного складника капсульованої гранули. Встановлено, що на зв'язування важких металів у нерозчинні комплекси позитивно впливають інтенсивність зволоження і властивості модифікованих добрив. Визначено, що зниження кислотності ґрунтових комплексів при введенні до складу фосфатовмісної оболонки гуматів лужних металів зменшує вміст водорозчинних форм важких металів у орному шарі і підвищує екологічну безпеку сільськогосподарського виробництва