Наукова періодика України
Not a member yet
11185 research outputs found
Sort by
Розробка інтелектуальної системи керування пристроєм розпізнавання хлібної смугастої блішки (Phyllotreta vittula)
No full textThe object of this study is an autonomous Raspberry Pi-based device for real-time pest detection. The task addressed relates to the lack of affordable, energy-efficient, and autonomous solutions for working in the field without an Internet connection.
The paper reports the design of an intelligent device for pest monitoring. The device is focused on automatic recognition of the striped grain flea beetle (Phyllotreta vittula) in grain crops. As a result of the study, a system was designed based on the Raspberry Pi 4.0 microcomputer using the OpenCV library and the YOLO model. The device processes the video stream, identifies pests, and saves data locally. The system provides high accuracy at low power consumption. This was made possible by a lightweight neural network architecture and optimized image processing. A distinctive feature of the solution is autonomy, mobility, and resistance to variable lighting conditions. The system also works with limited computing resources.
The results demonstrate that the device could be effectively used in precision farming systems and at scientific institutions. The device helps identify pests and make agricultural decisions at early stages of infection. The technological advancement could be adapted to other types of pests with minimal changes to the model. In the future, the system could be integrated into broader agricultural monitoring platforms with the ability to transfer data to the cloud. The practical use of the device is possible both in large farms and on private farms. This technological advancement is especially relevant for regions with limited technical infrastructureОб'єктом дослідження є автономний пристрій на Raspberry Pi для розпізнавання шкідників у реальному часі. Вирішувана проблема полягає у відсутності доступних, енергоефективних та автономних рішень для роботи в польових умовах без підключення до інтернету.
Представлено розробку інтелектуального пристрою для моніторингу шкідника. Пристрій орієнтований на автоматичне розпізнавання хлібної смугастої блішки (Phyllotreta vittula) у посівах зернових культур. В результаті дослідження створено систему на базі мікрокомп'ютера Raspberry Pi 4.0 з використанням бібліотеки OpenCV та моделі YOLO. Пристрій виконує обробку відеопотоку, ідентифікує шкідників та зберігає дані локально. Система забезпечує високу точність при низькому енергоспоживанні. Це стало можливим завдяки легкій нейромережевій архітектурі та оптимізованій обробці зображень. Відмінною особливістю рішення є автономність, мобільність та стійкість до умов змінного освітлення. Система також працює при обмежених обчислювальних ресурсах. Отримані результати демонструють, що пристрій може бути ефективно використаний у системах точного землеробства та наукових установах. Пристрій допомагає виявляти шкідника та приймати агротехнічні рішення на ранніх стадіях зараження. Розробка може бути адаптована під інші види шкідників з мінімальними змінами в моделі. У перспективі система може бути інтегрована в ширші платформи агромоніторингу з можливістю передачі даних у хмару. Практичне застосування пристрою можливе як у великих господарствах, так і на приватних фермах. Особливо актуальна розробка для регіонів з обмеженою технічною інфраструктуро
Розробка підходу до проведення натурних експериментів з фізики, що забезпечує підвищення ефективності вимірювання фізичних величин
No full textThe object of this study is a procedure for measuring physical quantities under laboratory conditions at educational institutions. The issue related to this case is the lack of any comprehensive method and technical solution suitable for the experimental study of physics in both offline and online learning formats. To solve this problem, an approach has been proposed, based on computer vision technology and training special neural models to recognize objects in video frames that perform mechanical movement.
The idea of the proposed approach is based on the hypothesis that by measuring the position of an object in video frames with sufficient accuracy, it is possible to determine the functional type of the law of its motion. Further, knowing the function of the law of motion, it is possible to calculate any physical quantities describing the process under consideration. The idea is implemented in the form of a technical solution, which is a set of prototypes of automated laboratory devices.
The choice of the method for determining the law of motion was carried out using the analysis of the recognition error, measurement error, speed and resistance to external conditions of the Hough algorithmic method and the YOLOv8n neural network model. It is shown that the neural network method YOLOv8n has very high accuracy but low performance. The Hough method shows high performance but lower accuracy and resistance to external conditions. It was found that the accuracy of the YOLOv8n method is 4 times higher, but the execution speed is 10 times lower than that of the Hough method. However, in the case of artificial lighting and fixing the distance from the camera to objects, the Hough method provides 99.9% accuracy in recognizing an object in video frames.
The obtained prototypes of devices can be used for further research to determine their impact on the quality of physics educationОб’єктом даного дослідження є процедура вимірювання фізичних величин у лабораторних умовах навчальних закладів. Проблема, що виникає при цьому, пов’язана з відсутністю будь-якого комплексного методу й технічного рішення, придатного для експериментального вивчення фізики як в офлайн-, так і в онлайн-форматах навчання. Для вирішення цих задач запропоновано підхід, заснований на технології комп’ютерного зору та навчанні спеціальних нейронних моделей для розпізнавання об’єктів на відеокадрах, які здійснюють механічний рух.
Ідея запропонованого підходу ґрунтується на гіпотезі, що, вимірюючи положення об’єкта на відеокадрах із достатньою точністю, можна визначити функціональний вигляд закону його руху. Далі, знаючи функцію закону руху, можна обчислити будь-які фізичні величини, що описують відповідний процес. Ідею реалізовано у вигляді технічного рішення, що являє собою набір дослідних зразків автоматизованих лабораторних пристроїв.
Вибір методу визначення закону руху здійснювався за допомогою аналізу похибки розпізнавання, вимірювальної похибки, швидкодії та стійкості до зовнішніх умов для алгоритмічного методу Хафа та нейромережевої моделі YOLOv8n. Показано, що нейромережевий метод YOLOv8n має дуже високу точність, але низьку швидкодію. Метод Хафа демонструє високу швидкодію, але меншу точність і стійкість до зовнішніх умов. Встановлено, що точність методу YOLOv8n у 4 рази вища, проте швидкість виконання — у 10 разів нижча, ніж у методу Хафа. Проте в умовах штучного освітлення та фіксації відстані від камери до об’єктів метод Хафа забезпечує 99,9% точності розпізнавання об’єкта на відеокадрах.
Отримані дослідні зразки пристроїв можуть бути застосовані для подальших досліджень щодо визначення їх впливу на якість навчання фізик
Розробка методу контролю виробів під час фотополімерного 3D-друку
No full textThis study’s object is those factors that affect the defects of photopolymer 3D models. The task addressed relates to identifying the factors that cause the appearance of surface defects and deviations in geometric dimensions in photopolymer 3D models.
The influence of the photopolymer resin temperature on the surface defects appearance and deviations in geometric dimensions, as well as the layers exposure parameters influence on the photopolymer resin temperature, has been revealed. At the final stage of the study, it was found that the exposure parameters of the photopolymer model layers affect the photopolymer resin temperature, which, in turn, increases the likelihood of defects and geometric deviations in the finished model. Provided that the photopolymer resin temperature is kept within the range of 18–26°C, the model dimensions geometric deviation decreases by 0.054 mm along the XY axis and by 0.006 mm along the Z axis. A linear dependence of the size deviations on the exposure parameters and the photopolymer resin temperature has been established.
The process of heat transfer from a UV radiation source to a photopolymer resin has been described. A thermodynamic scheme for controlling the resin temperature based on modeling the heat transfer between the exposed layers and the resin volume, considering the exposure time and UV radiation intensity, has been devised, which makes it possible to predict a critical temperature increase and minimize defects.
While devising a method for controlling products during photopolymer 3D printing, the photopolymer temperature parameter was considered as one of the factors affecting the quality of parts and the level of rejects. Thus, the proposed method for controlling products during photopolymer 3D printing could be used to improve the technological process of manufacturing parts by reducing the number of defects and improving the finished products qualityОб’єктом дослідження є чинники, що впливають на дефекти фотополімерних 3D-моделей. Вирішується проблема виявлення чинників, які спричиняють появу поверхневих дефектів і відхилень геометричних розмірів у фотополімерних 3D-моделях. Виявлено вплив температури фотополімерної смоли на появу поверхневих дефектів та відхилення геометричних розмірів, а також вплив параметрів експонування шарів на температуру фотополімерної смоли. На завершальному етапі дослідження встановлено, що параметри експонування шарів фотополімерної моделі впливають на температуру фотополімерної смоли, що, у свою чергу, підвищує ймовірність появи дефектів та геометричних відхилень у готовій моделі. За умови дотримання значень температури фотополімерної смоли у межах 18–26°C зменшується геометричне відхилення розмірів моделі на 0,054 мм по осях XY та на 0,006 мм по осі Z. Встановлено лінійну залежність відхилень розмірів від параметрів експонування і температури фотополімерної смоли. Описаний процес передачі тепла від УФ-джерела випромінювання на фотополімерну смолу. Розроблено термодинамічну схему контролю температури смоли, яка базується на моделюванні теплопередачі між експонованими шарами та об’ємом смоли, з урахуванням часу витримки та інтенсивності УФ-випромінювання, що дозволяє прогнозувати критичне підвищення температури та мінімізувати дефекти. У межах розробки методу контролю виробів під час фотополімерного 3D-друку враховано параметр температури фотополімеру як одного з чинників, що впливають на якість деталей та рівень браку. Таким чином, запропонований метод контролю виробів під час фотополімерного 3D-друку може бути використаний для удосконалення технологічного процесу виготовлення деталей шляхом зменшення кількості браку та підвищення якості готової продукції
Підвищення швидкості біноміального стиснення на основі двійкових біноміальних чисел
No full textThis study's object is adaptive compression of general-form binary sequences based on binary binomial numbers.
The task addressed is to enable high compression speed of binary information based on binomial numbers under the condition of uncertainty in the characteristics of the binary sequences being compressed.
One of the factors that reduce the efficiency of binomial compression is uncontrolled transitions of the number of unit combinations to the region of inefficient use, the worst compression ratios.
In this regard, the work applies an adaptive approach to binomial compression, based on the choice of an encoding technique depending on the number of units of the processed sequence.
This approach yields the following result: a several-fold reduction in the amount of time spent processing binary combinations that are not compressible. Consequently, this leads to an increase in the average speed of binomial compression with a small, up to three to five percent, decrease in the compression ratio.
The adaptive compression process model includes the stages of comparing the calculated numbers of binary units with the compression conditions and selecting the coding technique based on binary binomial numbers. If the current value of the number of units goes beyond the compression conditions, the calculation of the number of units is stopped, and the processed sequence remains unchanged. This eliminates unnecessary time costs when the compression ratio becomes less than unity.
In practice, the adaptive approach to compression based on binary binomial numbers is effective in the case when the binary sequences being compressed have uncertain characteristics, and their preliminary evaluation is impossible or difficultОб’єктом дослідження є адаптивне стиснення двійкових послідовностей загального виду на основі двійкових біноміальних чисел.
Проблема, що вирішується, – забезпечення високої швидкості стиснення двійкової інформації на основі біноміальних чисел за умови невизначеності характеристик двійкових послідовностей, що стискаються.
Одним з факторів, що знижують ефективність біноміального стиснення, є неконтрольовані переходи кількостей одиниць комбінацій до області неефективного використання, найгірших коефіцієнтів стиснення.
У зв'язку з цим в роботі застосований адаптивний підхід до біноміального стиснення, заснований на виборі способу кодування залежно від числа одиниць оброблюваної послідовності.
Даний підхід забезпечує наступний результат: у кілька разів скорочення обсягу часових витрат при обробці двійкових комбінацій, що не стискаються. Як наслідок, це призводить до збільшення середньої швидкості біноміального стиснення при невеликому, до трьох-п'яти відсотків, зниженні ступеня стиснення.
До моделі процесу адаптивного стиснення включені етапи порівняння обчислених кількостей двійкових одиниць з умовами стиснення та вибору техніки кодування на основі двійкових біноміальних чисел. Якщо поточне значення числа одиниць виходить за межи умов стиснення, то обчислення кількості одиниць припиняється, а оброблювана послідовність залишається без змін. Тим самим усуваються невиправдані витрати часу, коли коефіцієнт стиснення стає менше за одиницю.
На практиці адаптивний підхід до стиснення на основі двійкових біноміальних чисел є ефективним у випадку, коли двійкові послідовності, що стискаються, мають невизначені характеристики, а їх попереднє оцінювання є неможливим або ускладненим
Розробка методу сегментування оптико-електронного зображення з безпілотного літального апарата на основі алгоритму штучної бджолиної колонії
No full textThis paper considers the process of segmenting an optoelectronic image acquired from an unmanned aerial vehicle based on the artificial bee colony algorithm. The principal hypothesis of this study assumes that the use of the artificial bee colony algorithm for segmenting an optoelectronic image acquired from an unmanned aerial vehicle could reduce segmentation errors of the first and second kinds.
A method for segmenting an optoelectronic image acquired from an unmanned aerial vehicle based on the artificial bee colony algorithm has been improved, which, unlike known ones, involves the following:
– initialization of the population of scout bees;
– calculation of the objective function;
– determining the best and promising positions;
– calculation of the optimal value of the segmentation threshold;
– image division into segments;
– checking the stopping criterion;
– bee migration;
– acquisition of a segmented image.
Experimental studies have been conducted on the segmentation of an optoelectronic image acquired from an unmanned aerial vehicle using a method based on the artificial bee colony algorithm. The visual quality of the segmented image makes it possible to conclude that segmentation using the artificial bee colony method is possible. Comparative analysis of segmented images (improved and known methods) indicates a clearer separation of the object of interest (car) using the method based on the artificial bee colony algorithm. The results of calculating segmentation errors of the first and second kind indicate a reduction in segmentation errors of the first kind by 9% and errors of the second kind by 7% when segmenting an optoelectronic image using the method based on the artificial bee colony algorithmОб’єктом дослідження є процес сегментування оптико-електронного зображення з безпілотного літального апарату на основі алгоритму штучної бджолиної колонії. Основна гіпотеза дослідження полягала в тому, що використання алгоритму штучної бджолиної колонії для сегментування оптико-електронного зображення з безпілотного літального апарату дозволить зменшити помилки сегментування першого та другого роду.
Удосконалено метод сегментування оптико-електронного зображення з безпілотного літального апарату на основі алгоритму штучної бджолиної колонії, який, на відміну від відомих, передбачає:
– ініціалізація популяції розвідувальних бджіл;
– обчислення цільової функції;
– визначення найкращих та перспективних позицій;
– обчислення оптимального значення порогу сегментування;
– розділення зображення на сегменти;
– перевірку критерію зупинки;
– міграцію бджіл;
– отримання сегментованого зображення.
Проведені експериментальні дослідження щодо сегментування оптико-електронного зображення з безпілотного літального апарату методом на основі алгоритму штучної бджолиної колонії. Візуальна якість сегментованого зображення дозволяє зробити висновок про можливість проведення сегментування методом на основі штучної бджолиної колонії. Порівняльний аналіз сегментованих зображень (удосконалений та відомий методи) свідчить про більш чітке виділення об’єкту інтересу (автомобіль) методом на основі алгоритму штучної бджолиної колонії. Результати розрахунку помилок сегментування першого та другого роду свідчать про зменшення помилок сегментування першого роду на 9 % та помилок другого роду на 7 % при сегментуванні оптико-електронного зображення методом на основі алгоритму штучної бджолиної колоні
Визначення ефективності застосування композиції біопар в технологіях антимікробної обробки флісових матеріалів військово-цивільного призначення
No full textThis study’s object is the processes of antimicrobial treatment of fleece materials for military-civilian purposes. The issue addressed is the high vulnerability of fleece materials to bacterial and fungal contamination in intensive use. This reduces their hygienic characteristics, durability, and safety.
The effectiveness of using the composition of biological surface-active substances (biosurfactants) with a concentration of 2.5 g/l has been carried out for the technologies of antimicrobial treatment of fleece materials for military-civilian purposes. The effect of biosurfactant composition on the preservation of antimicrobial activity against a wide range of microorganisms (Acinetobacter spp., Enterococcus faecalis, Micrococcus spp., Staphylococcus epidermidis, Proteus vulgaris, Aspergillus) was studied.
The results indicate a decrease in the bacterial load to the level of 101–102 CFU/ml and a significant reduction or complete elimination of fungal contamination (up to 103 CFU/ml). The findings are attributed to the ability of biosurfactant to destroy cellular membranes of microorganisms, which provides increased biocidal resistance of the material.
A feature of the results is the achievement of a pronounced antimicrobial effect while maintaining the physical and mechanical properties of the fabric. After treatment, a slight increase in bending stiffness (10–20%) was observed, the wrinkle resistance coefficient was 44–72%. This ensures the proper level of comfort and functionality of the products.
The practical significance relates to the possibility of implementing the designed technological solutions in the production of military and civilian clothing, which is operated under conditions of increased requirements for hygiene, thermal insulation, and durability, enabling consumer protection from microbial contaminationОб’єктом дослідження є процеси антимікробної обробки флісових матеріалів військово-цивільного призначення. Проблемою, що потребувала вирішення, є висока вразливість флісових матеріалів до бактеріального й грибкового забруднення в умовах інтенсивної експлуатації. Це знижує їх гігієнічні характеристики, довговічність та безпечність використання.
Проведено аналіз ефективності застосування композиції біологічних поверхнево-активних речовин (біоПАР) концентрацією 2,5 г/л у технологіях антимікробної обробки флісових матеріалів військово-цивільного призначення. Досліджено вплив композиції біоПАР на збереження антимікробної активності проти широкого спектра мікроорганізмів (Acinetobacter spp., Enterococcus faecalis, Micrococcus spp., Staphylococcus epidermidis, Proteus vulgaris, Aspergillus). Отримані результати свідчать про зниження бактеріального навантаження до рівня 10¹–10² КУО/мл та істотне зменшення або повне усунення грибкової контамінації (до 10³ КУО/мл). Отримані результати пояснюються здатністю біоПАР руйнувати клітинні мембрани мікроорганізмів, що забезпечує підвищену біоцидну стійкість матеріалу. Особливістю отриманих результатів є досягнення вираженого антимікробного ефекту за умов збереження фізико-механічних властивостей тканини. Після обробки спостерігалося незначне підвищення жорсткості при згині (10–20 %), коефіцієнт незминальності становив 44–72 %. Це забезпечує належний рівень комфорту та функціональності виробів.
Практична цінність полягає у можливості впровадження розроблених технологічних рішень у виробництво військово-цивільного одягу, що експлуатують в умовах підвищених вимог до гігієнічності, теплоізоляції та довговічності, забезпечуючи захист споживачів від мікробної контамінації
Реалізація частоти слова-оберненої частоти документа (TF-IDF) та Word2Vec у системі рекомендацій традиційної медицини на основі контентної фільтрації
No full textAccording to World Health Organization (WHO), traditional medicine is the culmination of all the knowledge, abilities, and practices derived from the theories, beliefs, and experiences that are unique to various cultures and that are used to maintain health as well as to prevent, diagnose, treat, or improve physical and mental illness. recently classified traditional herbal therapy as comprised of medicinal techniques that have existed, frequently for hundreds of years, prior to the establishment of modern medicine. The lack of easily accessible information regarding the description and efficiency of traditional medicine makes it difficult for users to understand the benefits of each type of traditional medicine. Because of this, a recommendation system is needed that aims to facilitate users in finding traditional medicine that suit their preferences. This research proposes a traditional medicine recommendation system with the content-based filtering method using a combination of term frequency-invers document frequency and Word2Vec feature extraction. This method analyzes the traditional medicine description text and recommends based on word weights and semantic relationships between words. Results show optimal performance at dimensions 50–200 and window sizes 9–15 for the combination of term frequency-invers document frequency and Word2Vec, while term frequency-invers document frequency alone reaches 80% of accuracy and Word2Vec has lower performance (4–14%) across a wide range of parameter experiments. Based on optimal result above, this recommendation system can be applied to obtain information of traditional medicine that suitable with people needed by adjust the best model of dimensions and window sizeЗгідно з Всесвітньою організацією охорони здоров'я (ВООЗ), традиційна медицина є кульмінацією всіх знань, здібностей та практик, отриманих з теорій, вірувань та досвіду, унікальних для різних культур, і які використовуються для підтримки здоров'я, а також для запобігання, діагностики, лікування або покращення фізичних та психічних захворювань. Нещодавно традиційну фітотерапію класифікували як таку, що складається з лікувальних методів, що існували, часто протягом сотень років, до створення сучасної медицини. Відсутність легкодоступної інформації щодо опису та ефективності традиційної медицини ускладнює для користувачів розуміння переваг кожного виду традиційної медицини. Через це потрібна система рекомендацій, яка має на меті полегшити користувачам пошук традиційної медицини, що відповідає їхнім уподобанням. Це дослідження пропонує систему рекомендацій щодо традиційної медицини з методом фільтрації на основі контенту, використовуючи комбінацію частоти використання термінів, оберненої частоти використання документів та вилучення ознак Word2Vec. Цей метод аналізує текст опису традиційної медицини та рекомендує на основі ваги слова та семантичні зв'язки між словами. Результати показують оптимальну продуктивність при розмірах 50–200 та розмірах вікна 9–15 для комбінації частоти слова-оберненої частоти документа та Word2Vec, тоді як частота слова-обернена частота документа сама по собі досягає 80% точності, а Word2Vec має нижчу продуктивність (4–14%) у широкому діапазоні експериментів з параметрами. Виходячи з вищезазначеного оптимального результату, цю систему рекомендацій можна застосовувати для отримання інформації про традиційну медицину, яка підходить людям, яким потрібно налаштувати найкращу модель розмірів та розміру вікн
Оцінювання експлуатаційних показників друкарських відбитків на картоні для виготовлення паковань
No full textIn modern packaging production, a diverse range of cardboards is used. Therefore, the current problem is the choice of cardboards to ensure the functional purpose of packaging. The object of the study was printing impressions for the production of cardboard packaging.
Methods for studying the operational properties of cardboards that arise during the use of packaging are proposed. Based on the conducted electron microscopic studies, the influence of the structural structure of cardboards on the mechanical and physicochemical properties of printing impressions has been confirmed. The presence of waste paper and mechanical pulp in the cardboard structure increases the water absorption rate of the printing impression. The value of the relative tensile deformation of cardboard in the transverse and longitudinal directions has been determined. It has been found that with an increase in the tensile value, the ability of packaging to compensate for mechanical loads without destruction increases. The maximum anisotropy coefficient and compression modulus of cardboard impressions have been calculated. When ensuring the safety of packaged products, problems arise related to the appearance of solvent migration from printed images on packages. Chromatographic studies have confirmed that with an increase in the number of coated layers on the surface of offset impressions, the migration of paint solvents to the contents of the packages decreases. This allows the selection of cardboard for the manufacture of packages taking into account their structural structure. The results obtained make it possible to improve the technological process of manufacturing cardboard packages, ensuring their environmental friendliness and consumer properties according to their functional purposeУ сучасному виробництві паковань використовується різноманітний асортимент картонів. Тому актуальною проблемою є вибір картонів для забезпечення функціонального призначення паковань. Об’єктом дослідження були друкарські відбитки для виготовлення картонних паковань.
Запропоновано методи дослідження експлуатаційних властивостей картонів, які виникають при використанні паковань. На основі проведених електронно-мікроскопічних досліджень підтверджено вплив структурної будови картонів на механічні та фізико-хімічні властивості друкарських відбитків. Наявність в структурі картону макулатури та механічної маси підвищує показник водопоглинання друкарського відбитку. Визначено величину відносної деформації розтягу картону в поперечному і поздовжньому напрямках. Виявлено, що зі збільшенням величини розтягу зростає здатність паковання до компенсації механічних навантажень без руйнування. Розраховано максимальний коефіцієнт анізотропії та модуль стиску картонних відбитків. При забезпеченні безпеки запакованих продуктів виникають проблеми, пов’язані з появою міграції розчинників з надрукованих зображень на пакованнях. Хроматографічні дослідження підтвердили, що зі збільшенням крейдованих шарів на поверхні офсетних відбитків зменшується міграція розчинників фарб до вмістимого паковань. Це дозволяє здійснити вибір картонів для виготовлення паковань з врахування їх структурної будови. Отримані результати дають можливість удосконалити технологічний процес виготовлення паковань з картону, забезпечуючи їх екологічність та споживчі властивості згідно функціонального призначенн
Визначення згинальних характеристик з'єднаних клеєних дерев'яних балок, армованих полімером, армованим вуглецевим волокном
No full textThis paper presents the study of the mechanical performance of finger jointed laminated timber beams, unreinforced and reinforced with Carbon Fiber Reinforced Polymer, made from waste Merbau wood as an alternative to conventional structural materials. The present study focuses on the ultimate load capacity, modulus of elasticity, modulus of rupture, and load-deflection behavior of laminated beams with face butt and face finger joint orientations against solid beams. Tests were conducted by the four-point bending method according to ASTM D198-02. The results indicated that solid beams had the highest load bearing capacity compared to finger-jointed laminated beams. CFRP reinforcement increased the load capacity by 7.15% for face butt orientation and 38.58% for face finger orientation. CFRP reinforced face finger joints showed a significant increase in modulus of elasticity (MOE) and modulus of rupture (MOR) compared to face butt joints, indicating the effectiveness of CFRP reinforcement in certain orientations. Load-deflection analysis shows that CFRP-reinforced beams exhibit better ductility than unreinforced beams, with peak deflection increasing by 27.2% for face-butt and 26.0% for face-finger. Results confirm that CFRP reinforcement can enhance finger-jointed laminated beams; however, despite these improvements, the reinforced laminated beams still do not reach the strength level of solid beams, with the maximum load capacity and bending moment being approximately 31% of the solid beam values. This study offers insights into the development of robust, efficient, and sustainable wood-based building materials. Furthermore, the findings indicate that finger-jointed laminated wood, produced from waste cuttings from the wood processing industry, possesses the potential to be developed into structural building materials, thereby enhancing the value of wood wasteУ цій статті представлено дослідження механічних характеристик з'єднаних шипами клеєних дерев'яних балок, неармованих та армованих полімером, армованим вуглецевим волокном (ПАВВ), виготовлених з відходів деревини мербау, як альтернатива традиційним конструкційним матеріалам. Дане дослідження зосереджено на граничній вантажопідйомності, модулі пружності, модулі розриву та поведінці навантаження-прогину шаруватих балок з орієнтацією торцевого стику та торцевого шипового з'єднання відносно суцільних балок. Випробування проводилися методом чотириточкового згинання відповідно до ASTM D198-02. Результати показали, що суцільні балки мали найвищу несучу здатність порівняно з шаруватими балками. Армування з вуглецевого волокна збільшило вантажопідйомність на 7,15% для орієнтації торцевого стику та на 38,58% для орієнтації торцевого шипу. Торцеві шипові з'єднання ПАВВ показали значне збільшення модуля пружності та модуля розриву порівняно з торцевими стиковими з'єднаннями, що свідчить про ефективність армування з вуглецевого волокна в певних орієнтаціях. Аналіз залежності навантаження від прогину показує, що ПАВВ балки демонструють кращу пластичність, ніж неармовані, причому піковий прогин збільшується на 27,2% для балок, з'єднаних торцевим стиком, і на 26,0% для балок, з'єднаних торцевим стиком. Результати підтверджують, що армування вуглепластиком може покращити міцність шаруватих балок, з'єднаних шипами; однак, незважаючи на ці покращення, армовані шаруваті балки все ще не досягають рівня міцності суцільних балок, причому максимальна вантажопідйомність і момент згинання становлять приблизно 31% від значень суцільних балок. Це дослідження пропонує розуміння розробки міцних, ефективних та екологічних будівельних матеріалів на основі деревини. Крім того, результати дослідження показують, що шаруватий з'єднаний деревний матеріал, виготовлений з відходів деревообробної промисловості, має потенціал для переробки в конструкційні будівельні матеріали, тим самим підвищуючи цінність деревних відході
Розробка мережевої архітектури на основі стратосферних дирижаблів для телекомунікації у віддалених районах
No full textThe object of this study is a stratospheric airship-based telecommunication platform, employed as a high-altitude platform station (HAPS), designed to operate at altitudes of 20–30 km and provide broadband connectivity in regions with limited terrestrial infrastructure such as rural and remote areas of the Republic of Kazakhstan. The key research problem is to ensure stable connectivity of HAPS-based telecommunication platforms under strong stratospheric winds, with limited payload capacity and energy resources, while developing a scalable network architecture for multi-airship coordination.
This paper proposes a network concept based on modular nano-airships, which reduces drag, enhances maintainability, and ensures continuous service. Calculations of lifting capacity, aerodynamic drag of different envelope shapes, energy balance, and the coverage radius of a single station were performed. Experimental tests of a prototype confirmed the feasibility of using the sub-GHz band (433 MHz) to provide long-range communication under ground test conditions, where signal attenuation was found to be minimal compared to higher frequencies.
Due to the obtained characteristics, the hypothesis of employing a group of smaller airships instead of a single large carrier was confirmed. This is explained by their reduced sensitivity to wind loads, flexibility in network configuration, and lower operational risks. Unlike traditional satellite systems, which are expensive to launch and maintain, stratospheric airships can be recovered, repaired, and redeployed at relatively low cost, offering an economically viable solution for developing regions.
The results can be applied in the creation of national communication networks for remote and sparsely populated areas of the Republic of Kazakhstan, in emergency response operations, and as a complementary layer to satellite constellations. The proposed concept demonstrates that modular HAPS networks are a realistic and scalable alternative, capable of providing broadband access under real-world atmospheric and geographic constraintsОб'єктом цього дослідження є телекомунікаційна платформа на базі стратосферного дирижабля, що використовується як висотна платформна станція (HAPS), призначена для роботи на висотах 20–30 км та забезпечення широкосмугового зв'язку в регіонах з обмеженою наземною інфраструктурою, таких як сільські та віддалені райони Республіки Казахстан. Ключовою проблемою дослідження є забезпечення стабільного зв'язку телекомунікаційних платформ на базі HAPS за умов сильних стратосферних вітрів, з обмеженою вантажопідйомністю та енергетичними ресурсами, а також розробка масштабованої мережевої архітектури для координації кількох дирижаблів.
У цій статті пропонується мережева концепція на основі модульних нанодирижаблів, яка зменшує опір, підвищує ремонтопридатність та забезпечує безперервне обслуговування. Були проведені розрахунки вантажопідйомності, аеродинамічного опору різних форм оболонки, енергетичного балансу та радіуса покриття однієї станції. Експериментальні випробування прототипу підтвердили можливість використання суб-ГГц діапазону (433 МГц) для забезпечення зв'язку на великі відстані в наземних випробувальних умовах, де ослаблення сигналу виявилося мінімальним порівняно з вищими частотами.
Завдяки отриманим характеристикам було підтверджено гіпотезу про використання групи менших дирижаблів замість одного великого носія. Це пояснюється їхньою зниженою чутливістю до вітрових навантажень, гнучкістю конфігурації мережі та нижчими експлуатаційними ризиками. На відміну від традиційних супутникових систем, запуск та обслуговування яких є дорогими, стратосферні дирижаблі можна відновлювати, ремонтувати та перерозгортати за відносно низькою ціною, що є економічно вигідним рішенням для регіонів, що розвиваються.
Результати можуть бути застосовані при створенні національних мереж зв'язку для віддалених та малонаселених районів Республіки Казахстан, в операціях з реагування на надзвичайні ситуації та як додатковий рівень до супутникових сузір'їв. Запропонована концепція демонструє, що модульні мережі HAPS є реалістичною та масштабованою альтернативою, здатною забезпечувати широкосмуговий доступ за реальних атмосферних та географічних обмежен