Научные вести НТУУ "КПИ". № 5. 2012

УДК 627.372

Метод ретрансляции сверхширокополосных импульсных радиосигналов в сетях Ad-Hoc / Бунин С.Г., Плотник К.А., Войтенко Ю.Ю.// Научные вести НТУУ "КПИ". — 2012. — № 5. — С. 7–11. Ил. 1. Табл. 7. Библиогр.: 7 назв.

Предложен метод ретрансляции отдельных импульсов и их наборов (чипсетов) в радиосетях Ad-Hoc, использующих импульсные сверхширокополосные радиосигналы. Предложенный метод, в отличие от метода “принял–запомнил–передал” (“store-and-forward”), позволяет ретранслировать сигналы с задержкой на длительность одного чипсета для каждого промежуточного узла. Это дает выигрыш во времени доставки пакета конечному получателю, т.к. промежуточные узлы ретранслируют биты вместо сборки всего пакета целиком. Приведен детальный механизм обмена предварительной информацией транзитными узлами для осуществления чипсетовой ретрансляции на реальных сетях, поскольку абоненты ретранслируют данные на физическом уровне, в частности “окрашивание” каждого передаваемого бита специальным маркером маршрута, идентификация маркера в потоке битов, а также содержимое таблиц маршрутизации на каждом промежуточном узле. Приведена зависимость времени ретрансляции всего пакета данных от заданного числа транзитных узлов. Показаны пути дальнейшего совершенствования метода.

УДК 537.525:621.325

Моделирование вольт-амперных характеристик триодных технологических источников электронов высоковольтного тлеющего разряда / Денбновецкий С.В., Мельник И.В., Мельник В.И., Тугай С.Б.// Научные вести НТУУ "КПИ". — 2012. — № 5. — С. 12–18. Ил. 3. Библиогр.: 16 назв.

Статья посвящена проблемам математического моделирования энергетики триодного высоковольтного разрядного промежутка и определения его вольт-амперных характеристик. Получены аналитические соотношения, позволяющие рассчитывать вольт-амперные характеристики триодных источников электронов высоковольтного тлеющего разряда. Предложенная методика расчета основана на анализе баланса заряженных частиц в анодной плазме высоковольтного тлеющего разряда с учетом условия самостоятельности его горения. Предлагаемая модель является достаточно простой и универсальной. Ее основными параметрами являются геометрические размеры разрядного промежутка, в частности продольный размер анодной плазмы, который вычисляется аналитически путем решения кубического уравнения. Модель является физико-топологической и позволяет проводить предварительные теоретические оценки энергетических параметров технологических источников электронов на основе высоковольтного тлеющего разряда на начальном этапе их проектирования. Расхождение расчетных и экспериментальных данных составляет не более 15 %.

УДК 621.383

Тонкопленочные солнечные элементы на основе нанокристаллического кремния/ Коваль В.М., Богдан А.В., Иващук А.В., Якименко Ю.И.// Научные вести НТУУ "КПИ". — 2012. — № 5. — С.  19–26.

Табл. 1. Библиогр.: 30 назв.

Установлены преимущества и недостатки замещения аморфного кремния нанокристаллическим в тонкопленочных солнечных элементах различной структуры. Обзор отечественных и мировых литературных источников показал технологические пути эффективной замены аморфного материала нанокристаллическим в каждой из трех возможных конструкций фотоэлектрических преобразователей: структуре с одним p-n-переходом, каскадной, или многослойной структуре, и НІТ-структуре. Приведены конструктивно-технологические особенности тонкопленочных фотоэлектрических преобразователей на основе нанокристаллического кремния с учетом типа технологического слоя, который замещает данный материал (широкозонное окно, і-слой, базовая область, буферный или туннельный слой). Было установлено, что новая конструкция солнечных элементов – НІТ-структура – является оптимальной с точки зрения эффективности преобразования солнечной энергии, стоимости и технологической простоты реализации прибора, что позволяет констатировать перспективность этой новой структуры фотоэлектрических преобразователей для массового производства.

УДК 621.395.6

Исследование характеристик L-образного и кросс-волновода вариационным методом / Найденко В.И., Постульга О.С.// Научные вести НТУУ "КПИ". — 2012. — № 5. — С. 27–33. Ил. 7. Библиогр.: 10 назв.

В устройствах СВЧ нашли применение волноводы с одной и двумя вставками – L-образные и кросс-волноводы, поэтому существует необходимость поиска новых эффективных и быстрых методов расчета характеристик таких волноводов. Для расчета собственных значений волн L-образного и кросс-волновода с произвольными геометрическими параметрами применен вариационный метод. Ортогональные по площади рассматриваемых волноводов полиномы неизвестны. Рассмотрено несколько видов аппроксимаций поля: на основе тригонометрических и степенных функций. Аппроксимация поля тригонометрическими функциями дает более точные результаты при расчете собственных значений и требует меньшего количества математических операций. С увеличением порядка системы увеличивается число обусловленности и появляется нестабильность найденных решений. Вариационный метод позволяет при небольшом количестве операций получить собственные значения волн с большой точностью при достаточно больших вставках. Результаты могут быть использованы при проектировании и синтезе СВЧ устройств на основе L-образного и кросс-волновода.

УДК 621.391

Тензорная модель буферизации портов цифрового коммутатора / Тихонов В.И.// Научные вести НТУУ "КПИ". — 2012. — № 5. — С. 34–39. Ил. 5. Библиогр.: 15 назв.

Целью исследования является разработка тензорной модели распределения буферной памяти между портами ввода-вывода цифрового сетевого коммутатора. Для реализации цели использован метод разделенных списков, в котором каждый внешний физический порт коммутатора имеет внутренние транзитные буферы ввода-вывода для каждого другого внешнего порта. В результате введено понятие нулевого порта коммутатора, который связывает внешние порты с самим коммутатором как объектом адресации. Построена матрица буферизации портов коммутатора и определен кватернион для произвольной пары портов. Для случая одинакового размера буферов ввода и вывода одного направления взаимодействия двух портов получена упрощенная матрица буферизации портов. Проведена декомпозиция упрощенной матрицы буферизации на симметрическую и антисимметрическую составляющие матрицы. Симметрическая матрица буферизации отображена на вещественный метрический тензор буферизации. Антисимметрическая матрица буферизации отображена на два тензора: вещественный тензор кривизны буферизации и комплексный тензор кручения буферизации. Сделан вывод о целесообразности и возможности динамического распределения буферной памяти в сетевых коммутаторах на основе тензорной модели буферизации портов коммутатора.

УДК 536.423

Экспериментальное исследование особенностей движения пленки воды в структуре сетки / Кузьменко И.Н., Крячок А.С.// Научные вести НТУУ "КПИ". — 2012. — № 5. — С. 40–44. Ил. 6. Табл. 1. Библиогр.: 10 назв.

Экспериментальное изучено влияние на толщину пленки на сетчатой поверхности характеристик сетки, конструкции оросителя и плотности орошения. Исследование проводилось путем орошения сетчатой поверхности водой, которая подавалась оросителем определенного типа при отсутствии потока воздуха. Толщина пленки на сетке определялась эмпирически по количеству удерживаемой воды. Последняя устанавливалась методом отсечения, относительная погрешность эксперимента не превышает 6 %. Установлено, что рост плотности орошения сетки приводит к увеличению толщины пленки жидкости, согласно толщине пленки по формуле Нуссельта. Применение сетчатых материалов с минимальными геометрическими размерами приводит к образованию сверхтонких пленок. Толщина пленки жидкости при струйном орошении уменьшается по сравнению с переливным. Рекомендована конструкция струйного оросителя с отверстиями, диаметр которых отвечает технологичности изготовления, а одно отверстие оросителя приходится на 50 мм физически орошаемой поверхности сетки. Движение пленки на сетке является движением потока в структуре сетки, что соответствует задаче омывания цилиндра потоком жидкости.

УДК 681.5.015

Синтез нейросетевой системы автоматического регулирования уровня воды в барабане котла энергоблока ТЭС /Михайленко В.С., Харченко Р.Ю. // Научные вести НТУУ "КПИ". — 2012. — № 5. — С. 45–50. Ил. 7. Библиогр.: 13 назв.

Синтезирована интеллектуальная система автоматического регулирования (САР) уровня воды барабанного котла энергоблока, действующая на основе теории нейронных сетей.

Разработана математическая модель объекта исследования. Анализ показателей качества переходных процессов при различных режимах работы парового котла показал, что традиционная САР имеет существенные недостатки, связанные со значительным временем регулирования и первым отклонением. Для усовершенствования традиционной САР и повышения ее эффективности предложено использовать нейросетевой подход в управлении. Синтезированный нейросетевой регулятор обучен определять оптимальные управляющие воздействия для компенсации глубоких возмущений, вызванных пиковыми и регулировочными режимами работы энергоблоков. Для апробации предложенных решений в программе MatLab (Simulink, NT) были проведены компьютерные эксперименты по разработке и испытанию нейросетевой системы регулирования. Анализ показателей качества переходных процессов, при проведении эксперимента по определению робастности и устойчивости нейросетевого регулятора в процессе воздействия глубоких внешних и внутренних возмущений, показал преимущество адаптивной нейросетевой системы по сравнению с традиционной комбинированной, требующей проведения этапа адаптации.

УДК 621.3.027.7

Нестабильность амплитудно-частотной характеристики высоковольтного делителя напряжения, обусловленная неидентичностью элементов его высоковольтного плеча / Соруш Атарод, Бржезицкий В.А.// Научные вести НТУУ "КПИ". — 2012. — № 5. — С. 51–54. Ил. 3. Табл. 2. Библиогр.: 5 назв.

На основе проведения многократных измерений определено реальное распределение значений емкости конденсаторов высоковольтного плеча делителя напряжения с допуском отклонения от номинала ± 5 %. Показано, что данное распределение является асимметричным по отношению к номинальному значению (22 нФ). Проведена перенормировка полученного распределения по отношению к среднему значению емкости конденсаторов. Исследуется влияние реального распределения емкостей конденсаторов на нестабильность амплитудно-частотной характеристики высоковольтного делителя напряжения. Показано, что влияние реального распределения емкостей конденсаторов с допуском ± 5 % на нестабильность АЧХ делителя является менее выраженным по отношению к закону нормального распределения со средним квадратическим отклонением ± 5 %. Обосновывается в качестве приемлемого допуск на отклонение емкости конденсаторов высоковольтного плеча ± 5 %. Обычно задаваемый допуск на отклонение емкостей ± 10 % приводит к недопустимо высокой нестабильности АЧХ высоковольтного делителя напряжения.

УДК 519.766.4

Модификация и применение модели стохастической волатильности/Бидюк П.И., Коновалюк М.М. // Научные вести НТУУ "КПИ". — 2012. — № 5. — С.  55–60. Ил. 1. Табл. 3. Библиогр.: 7 назв.

Предложена и исследована экспериментально модифицированная структура авторегрессионной модели стохастической волатильности, которая учитывает значения волатильности с прошедших моментов времени. Структура разработанной модели уточняется с помощью частичной автокорреляционной функции, вычисленной для выборочных значений процесса условной дисперсии. Логарифмированная волатильность процесса соответствует стационарному процессу авторегрессии, что дает возможность прогнозировать динамику условной дисперсии при условии, что известны параметры модели. Для оценивания параметров моделей на основе фактических данных модифицирован метод Монте-Карло для марковских цепей, который обеспечивает генерирование псевдослучайных последовательностей с требуемым распределением. Установлено, что предложенная модель дает более точный прогноз условной дисперсии, чем известная классическая модель стохастической волатильности. Вычислительные эксперименты выполнены с помощью разработанного программного обеспечения, которое доступно другим пользователям через сеть Интернет. Созданная моделирующая система может быть легко расширена новыми функциями, методами оценивания параметров и прогнозирования и модифицирована с целью адаптации к требованиям конкретного пользователя.

УДК 681.3.04

Аппаратная реализация процедур умножения и деления многочленов в конечных полях / Дичка И.А., Голуб В.И., Онай Н.В.// Научные вести НТУУ "КПИ". — 2012. — № 5. — С. 61–66. Ил. 5. Библиогр.: 12 назв.

Обоснована необходимость аппаратной или аппаратно-программной реализации операций в полях Галуа, а именно показано, что процедуру умножения и деления многочленов с коэффициентами, которые принадлежат основному конечному полю, целесообразно реализовывать аппаратными средствами. Отмечено, что процедуры умножения и деления целесообразно реализовывать в виде отдельных функциональных блоков. Построены формулы, которые позволяют не выполнять такты суммирования с нулевыми значениями при выполнении умножения. Приведены схемы вычислений коэффициентов при умножении и делении, а также схемы функциональных блоков для реализации процедуры умножения и деления многочленов в поле GF(N). Показано, что аппаратная реализация процедур умножения и деления многочленов в конечных полях обеспечивает значительное повышение эффективности вычислений.

УДК 62.50

Принятие оптимальных решений по стабилизации курса евро/доллар на основе математических моделей с разнотемповой дискретизацией / Романенко В.Д., Реутов А.А.// Научные вести НТУУ "КПИ". — 2012. — № 5. — С. 66–74. Ил. 6. Табл. 1. Библиогр.: 10 назв.

Разработана модель курса евро/доллар с двумя авторегресивнимы членами, одиннадцатью входными возмущениями с дискретизацией данных пять дней или месяц и двумя управлениями с дискретизацией пять дней. Возмущения подбирались таким образом, чтобы, учитывая теоретический материал по этой теме, добиться максимально хорошего результата по качеству на таком незначительном горизонте времени. Дискретизация пять дней характеризуется значительными спекулятивными колебаниями, что требует частой подстройки коэффициентов модели. Синтезирован критерий оптимальности в виде обобщенной дисперсии, и на основе его минимизации определены уравнения принятия оптимальных решений по обоим управлениям. Единственным недостатком этого подхода является то, что модель может меняться с течением времени, а это требует ее постоянного корректирования, также возможно отсутствие согласования действий между Федеральной резервной системой США и Центробанком Евросоюза. Результаты цифрового моделирования обнаружили возможность уменьшения синтезированного индикатора в виде обобщенной дисперсии. Разработка модели дает возможность оценивать влияние различных переменных и учитывать возможное влияние изменения управления на исходную величину, учитывая исторические взаимные влияния между величинами.

УДК 519.832.3+519.711.2

Критерий устранения однопараметрической модельной неопределенности с принципом гарантировано минимальных абсолютных потерь и средним арифметическим / Романюк В.В.// Научные вести НТУУ "КПИ". — 2012. — № 5. — С. 75–80. Библиогр.: 13 назв.

Формулируется проблема порождения и устранения модельной неопределенности относительно одного параметра исследуемого объекта, который описывается более чем одной математической моделью. Использование среднего арифметического в устранении такой однопараметрической модельной неопределенности сравнивается с принципом гарантировано минимальных абсолютных потерь на основе соответствующей антагонистической игры с симметричной матрицей. Показано, что для оптимальной стратегии второго игрока, в спектр которой входят равновероятные чистые стратегии избрания минимального и максимального значений исследуемого параметра, соответствующая оценка модели является не худшей, чем та самая оценка как среднее арифметическое зафиксированных модельных значений. Отмечается, что нестрогая задача устранения однопараметрической модельной неопределенности может быть решена с помощью среднего арифметического или принципа гарантировано минимальных абсолютных потерь в зависимости от того, где будет достигаться минимум отклонения оценки значения исследуемого параметра от его действительного значения. Для строгой задачи устранения однопараметрической модельной неопределенности предлагается использование всех зафиксированных модельных значений с вероятностным распределением, являющимся ближайшим к равновероятному распределению в пределах множества оптимальных стратегий второго игрока.

УДК 621.31:537.523.3

Температурная зависимость механических свойств эвтектических (a-Al + Mg2Si) сплавов / Волкова Г.И., Даниленко В.И., Коржова Н.П., Легкая Т.Н., Подрезов Ю.Н.// Научные вести НТУУ "КПИ". — 2012. — № 5. — С. 81–85. Ил. 7. Табл. 1. Библиогр.: 19 назв.

Проведено исследование механических свойств сложнолегированных сплавов с эвтектической (a-Al–Mg2Si) структурой для высокотемпературного применения. Образцы отжигали при температуре 300 °С на протяжении пяти часов с целью получения равномерно распределенных в a-Al нанодисперсных частиц фазы Al3(Sc1–xZrx). Механические исследования на растяжение проводили в интервале температур 20–400 °С со скоростью растяжения 10–3 с–1 для сплавов с разным содержанием эвтектики, которое было определено металлографическим методом. Исследована микроструктура сплавов с разным содержанием эвтектики и проведен фрактографический анализ. Определены механизм разрушения при разных температурах и основные факторы, влияющие на прочность и пластичность. Экспериментальные данные дают возможность оптимизировать состав и получить наилучшее соотношение прочности и пластичности сплавов для различных областей применения. При температуре 400 °С исследуемые сплавы имеют предел текучести на уровне ³ 100 МПа, что отвечает лучшим показателям среди существующих литейных сплавов. С учетом необходимой для обеспечения хороших литейных свойств объемной доли эвтектики (> 30 %) эти сплавы по совокупности свойств являются конкурентоспособными по сравнению с лучшими литейными сплавами алюминия.

УДК 539.216.2:661.685

Влияние температуры отжига на структуру и магнитные свойства наноразмерной пленочной композиции Fe50Pt50(15 нм)/Ag(30 нм)/Fe50Pt50(15 нм)/SiO2(100 нм)/Si(001) / Макогон Ю.Н., Павлова Е.П., Вербицкая Т.И., Владимирский И.А.// Научные вести НТУУ "КПИ". — 2012. — № 5. — С. 86–91. Ил. 6. Библиогр.: 11 назв.

Изучено влияние температуры отжига в вакууме интервале 300–900 °С и промежуточного слоя серебра на процессы диффузионного фазообразования и переход химически неупорядоченной магнитномягкой фазы А1(FePt)ГЦК в химически упорядоченную магнитнотвердую фазу L10(FePt)ГЦТ в наноразмерной пленочной композиции (НПК) Fe50Pt50(15 нм)/Ag(30 нм)/Fe50Pt50(15 нм) на подложке SiO2(100 нм)/Si(001). Исследованы ее структура, морфология и магнитные характеристики. Показано, что после осаждения в исследуемой НПК фиксируется фаза А1(FePt)ГЦК. Формирование фазы L10(FePt)ГЦТ происходит при отжиге 600 °С длительностью 30 с, что на 100 °С ниже, чем в НПК без промежуточного слоя серебра. Можно предположить, что на процессы диффузионного фазообразования значительное влияние оказывает поверхностная энергия, которая зависит от напряженного состояния границ раздела слоев в наноразмерной послойной композиции. Увеличение температуры отжига до 900 °С сопровождается резким увеличением количества зерен фазы L10(FePt)ГЦТ с текстурой (001) и шероховатости поверхности. Процессы структурно-фазовых превращений в исследуемой НПК при термообработке сопровождаются изменением ее магнитных свойств. После отжига при температуре 900 °С параметр упорядочения S достигает наибольшего значения 1,55, которому соответствует максимальное значение коэрцитивной силы Нс ~19 кОе.

УДК 621.771.23

Современное состояние производственных мощностей металлургической отрасли Украины / Чернега Д.Ф., Нещадим В.М., Кудь П.Д., Иванченко Д.В.// Научные вести НТУУ "КПИ". — 2012. — № 5. — С. 92–96. Библиогр.: 17 назв.

Приведен анализ современного состояния металлургической отрасли Украины, освещены основные проблемы ее возрождения в посткризисный период. Отмечается, что большая часть украинских металлургических предприятий использует устаревшие технологии, такие как мартеновское производство и блюминг, а изношенность оборудования в среднем составляет 65 %, что не позволяет отечественным производителям металлопродукции успешно конкурировать на внутреннем и внешнем рынках. Показано, что переоснащение и модернизация металлургических предприятий производятся медленными темпами, со стороны государства уделяется недостаточно внимания на внедрение высокотехнологичных энергосберегающих технологий, что делает производство отечественной металлопродукции более энергозатратным, чем в странах ЕС и других промышленно развитых странах. В частности внедрение пылеугольного топлива вместо природного газа в составе дутья доменной печи позволит снизить расход кокса непосредственно в доменной печи на 7 %, повысит продуктивность печи на 8 % на каждые 10 % металлического железа в шихте. Решение наиболее важных проблем, а именно: модернизация и переоснащение действующих металлургических предприятий, внедрение энергосберегающих технологий, поддержка государства в реализации инновационной модели развития отрасли, выпуск высокотехнологичной продукции, развитие внутреннего рынка металла могут кардинально улучшить состояние отрасли и повысить конкурентоспособность металлопродукции на мировых рынках.

УДК 629.735

Точность навигационной системы для автоматической посадки беспилотного самолета/ Збруцкий А.В., Бурнашев В.В.// Научные вести НТУУ "КПИ". — 2012. — № 5. — С. 97–101. Ил. 2. Библиогр.: 5 назв.

Решена задача определения точности системы навигации и ориентации необходимой для выполнения автоматического приземления беспилотного самолета на шасси. Рассчитаны траектории автоматического приземления. Предложен способ формирования программы автоматического выравнивания, которая состоит из жестких и свободных частей, позволяющий сократить воздушный участок посадочной дистанции, а также повысить качество стабилизации. С учетом способа формирования траектории выравнивания получены ограничения на характеристики системы навигации и ориентации в виде неравенств, содержащих ошибки измерения и ошибки стабилизации параметров движения. На их основе рассчитаны характеристики навигационной системы для беспилотного самолета ФАКС-1. Выполнено моделирование автоматического приземления беспилотного самолета по информации от навигационной системы.

УДК 681.758

Определение обобщенных характеристик когерентных спектроанализаторов / Колобродов В.Г., Тымчик Г.С., Нгуен К.А.// Научные вести НТУУ "КПИ". — 2012. — № 5. — С.  102–108. Ил. 4. Библиогр.: 10 назв.

Предложена методика расчета обобщенных характеристик когерентных спектроанализаторов, таких как рабочий пространственный спектральный диапазон, пространственная спектральная и энергетическая разрешающие способности. Для разработки методов расчета обобщенных характеристик была рассмотрена наиболее распространенная схема когерентного спектроанализатора, когда входной транспарант расположен в передней фокальной плоскости Фурье-объектива. В качестве входного транспаранта было выбрано прямоугольное отверстие, пространственный спектр которого описывается sinc-функциями. Получены основные формулы, а также алгоритм энергетического расчета при частоте входного сигнала равного частоте Найквиста. Приведен пример расчета обобщенных характеристик. На основе анализа полученных формул и приведенного примера установлено, что значения характеристик зависят от параметров оптической системы когерентного спектроанализатора и матричного фотоприемника. Исходя из этого, можно подобрать такие оптимальные размеры и параметры элементов прибора, которые позволяют улучшить его свойства.

УДК 006.91:616.152.21

Определение и анализ метрологических характеристик сенсора кислорода / Котовский В.И., Ивченко П.А., Ройтман Е.М., Довженко А.П.// Научные вести НТУУ "КПИ". — 2012. — № 5. — С. 109–113. Ил. 1. Табл. 2. Библиогр.: 8 назв.

Цель работы состоит в разработке оптимальных конструкций сенсора кислорода, технологии изготовления сенсоров, новых методов обработки исходных сигналов с целью повышения метрологических характеристик сенсора кислорода. Исследовано влияние внешних (атмосферное давление, температура окружающей среды, наличие примесей) и внутренних (конструктивные особенности сенсоров кислорода, материалы электродов и газодиффузионных мембран, состав электролита) факторов системы на метрологические характеристики сенсоров. Повышение метрологических характеристик приборов до определенных границ достигается уменьшением площади рабочего электрода, что ведет к уменьшению затрат кислорода на анализ, а соответственно, и влияния прибора на исследуемый объект. Изучение влияния различных факторов на метрологические характеристики сенсора кислорода, нахождение оптимальных условий их применения в конкретных ситуациях откроет новые перспективы повышения технических характеристик газоанализаторов кислорода. Определенные на данном этапе оптимальные характеристики сенсоров будут заложены в основу приборов, которые запланировано разработать в будущем.

УДК 535.21

Ахроматизация и атермализация объективов инфракрасной техники / Кучеренко О.К., Муравьев А.В., Тягур В.М.// Научные вести НТУУ "КПИ". — 2012. — № 5. — С. 114–117. Ил. 2. Табл. 1. Библиогр.: 3 назв.

Рассмотрена методика компенсации температурного влияния на качество изображения оптических систем, работающих в инфракрасном диапазоне спектра, для случая однородного распределения температуры в системе. При использовании пассивной атермализации возможна одновременная ахроматизация фокусирующего узла. Рациональное решение задачи проектирования атермализованной и ахроматической оптической системы возможно при использовании триплета, который включает определенные композиции оптических материалов в сочетании с определенным механическим материалом несущей конструкции. Предложен алгоритм получения атермализованной и ахроматической трехкомпонентной оптической системы путем подбора необходимой комбинации материалов. Приведены рекомендации по выбору материалов триплета на основе диаграммы зависимости оптических и теплофизических свойств материалов. Методика учитывает влияние расширения материала несущей конструкции фокусирующего узла при изменении температуры окружающей среды. Рассмотрены примеры реализации возможных комбинаций оптических и механических материалов для инфракрасной области спектра 3–5 и 8–12 мкм.

УДК 676.1.022

Ресурсосберегающие технологии переработки стеблей мискантуса / Барбаш В.А., Зинченко В.О., Трембус И.В.// Научные вести НТУУ "КПИ". — 2012. — № 5. — С. 118–124. Ил. 2. Табл. 4. Библиогр.: 17 назв.

Исследованы технологические процессы получения из стеблей мискантуса волокнистых полуфабрикатов (ВНФ) для производства картонно-бумажной продукции, микрокристаллической целлюлозы и топливных пеллет. Определен химический состав стеблей мискантуса гигантеуса. Установлено, что стебли мискантуса содержат больше целлюлозы, пентозанов, минеральных веществ и меньше лигнина по сравнению с древесиной. Исследовано влияние основных технологических параметров на показатели качества органосольвентных ВНФ из стеблей мискантуса. Экспериментально подтверждена возможность использования органосольвентных ВНФ из мискантуса в композиции писчей бумаги и картона тарного. Показано влияние продолжительности стадии предварительного гидролиза стеблей мискантуса на содержание золы и степень полимеризации микрокристаллической целлюлозы. Определено, что проведение предварительного гидролиза водно-спиртовым раствором и окислительно-органосольвентной варки раствором перекиси водорода и уксусной кислоты позволяет получать из стеблей мискантуса микрокристаллическую целлюлозу, которая по основным показателям качества соответствует требованиям стандарта. Лабораторные образцы топливных пеллет из стеблей мискантуса по плотности (1,26 г/см3) и теплоте сгорания (18,9 кДж/кг) соответствуют показателям европейских стандартов к древесным пеллетам.

УДК 544.723.21 + 773.432

Исследование свойств акриловых гидрогелей как материалов для искусственных почв/ Годинчук Н.В., Никовская Г.Н., Керносенко Л.А., Самченко Ю.М.// Научные вести НТУУ "КПИ". — 2012. — № 5. — С.  125–129. Ил. 3. Табл. 1. Библиогр.: 9 назв.

Проведено исследование адсорбции акриловыми гидрогелями катионов, анионов, органокомплексов металлов наноразмерного формата из индивидуальных и бинарных растворов. Установлено, что эффективность сорбции и прочность удерживания соединений металлов в катионной форме выше, нежели в анионной, причем количество сорбированных акриловыми гидрогелями биоэлементов уменьшается в ряду: Fe3+ > Cu2+ > Mn2+ > MnO^-₄ > (Cu–Г)- > (Fe–Г)- >H₂PO^-₄ , тогда как их десорбция подчиняется обратной зависимости. Адсорбция биоэлементов происходит синхронно с набуханием гидрогелей, десорбция (в кислой среде при рН 4) – с их коллапсом. По критериям эффективности сорбции биоэлементов и их замедленной десорбции во внешнюю среду оптимальными параметрами обладает гелевый материал на основе акриламида-акрилонитрила, который может использоваться в качестве активного компонента искусственной почвы самостоятельно либо в смеси с нейтральным наполнителем (песком). Гидрогелевый матрикс приводили в равновесие с растворами биоэлементов с заключительной обработкой сульфат- и фосфатсодержащими растворами для формирования малорастворимых нанокомпозитов биоэлементов в гидрогелевых порах, способных диффундировать во внешний раствор под действием органических кислот растительного происхождения. Такая система искусственной почвы обеспечивает ускорение роста и повышение урожайности растений.

УДК 544.7:546.18:549.5172

Новый анионнообменный материал на основе силикагеля с нанесенным нанослоем оксида железа/ Громадская Л.И., Романова И.В., Кириллов С.А.// Научные вести НТУУ "КПИ". — 2012. — № 5. — С. 130–134. Ил. 6. Табл. 1. Библиогр.: 18 назв.

С использованием цитратной методики осуществлено химическое модифицирование поверхности силикагеля оксидом железа в массовом количестве 0,6 %. Структурные характеристики полученного образца изучены методами низкотемпературной десорбции азота, сканирующей электронной микроскопии. С помощью рентгенограмм индивидуального оксида железа установлено, что наиболее вероятным будет образование на поверхности силикагеля фазы гематита – a-Fe₂O₃. Изучена гидролитическая стабильность модифицированого образца. Установлено, что процесс не зависит от рН и в раствор переходит около 0,2 % от общего количества оксида железа (III) на поверхности модифицированного силикагеля. Сорбцию фосфат-ионов модифицированным образцом проводили в широком диапазоне рН, наибольшее извлечение – 12,2 мг/г на 1 г сорбента при рН = 4, что в пересчете на оксид железа (III) составляет около 2,03 г. Из величин максимальной емкости рассчитаны мольные соотношения Fe³⁺:PO^3-₄  на поверхности модифицированного силикагеля, которые составляют 1:0,7 в щелочной и 1:1,7 в слабокислой средах. Соотношения близки к стехиометрическим, что говорит об образовании на поверхности силикагеля индивидуальных фосфатов железа.

УДК 655.531

Моделирование проникновения краски в бумагу с водяными знаками при офсетной печати / Киричок Т. Ю., Талимонова Н. Л., Зарицкая В.И.// Научные вести НТУУ "КПИ". — 2012. — № 5. — C. 135–139. Ил. 5. Библиогр.: 14 назв.

Предложена модель процесса закрепления краски на бумаге с водяными знаками: участки бумаги с позитивными водяными знаками по свойствам аналогичны высококаландрированной бумаге, участки вне позитивных водяных знаков и участки с негативными водяными знаками – печатной бумаге машинной гладкости. Это обусловливает различный характер проникновения в бумагу пигмента и связующего вещества краски. Колориметрические исследования бумаги с водяными знаками, запечатанной офсетной печатью, показали существенные цветовые различия между участками с водяным знаком и без него – величина цветового сдвига DE* между этими участками составляет 6,5–20,0 в зависимости от толщины красочного слоя. На основе техники микротомальных срезов подготовлены срезы бумаги, изучение которых с помощью световой микроскопии показало, что глубина проникновения коллоидной системы пигмент–связующее в зоне с положительным водяным знаком составляет 9–16 мкм, в то время как на участке вне водяного знака – 22–40 мкм. Таким образом, экспериментально путем колориметрии и микроскопических исследований срезов запечатанной бумаги с водяными знаками подтверждена корректность разработанной модели.

УДК 544.723.54

Функционализация поверхности многослойных углеродных нанотрубок / Иваненко И.Н., Донцова Т.А., Кондратюк А.С., Бакалинская О.М. // Научные вести НТУУ "КПИ". — 2012. — № 5. — С. 140–145. Ил. 10. Табл. 1. Библиогр.: 21 назв.

Целью работы является отработка методики окисления многослойных углеродных нанотрубок (МСУНТ) и установление зависимости их функционального состава от условий окисления. На основе исходных МСУНТ были синтезированы три серии образцов, окисленных в разных условиях: концентрированным пероксидом водорода в смеси с серной кислотой при стандартных условиях; концентрированным пероксидом водорода в смеси с серной кислотой при кипении; концентрированной нитратной кислотой при температурах 50, 75 і 100 °С. Качественную и количественную характеристику функциональных групп на поверхности МСУНТ проводили их титрованием по методу Бема. Установлено, что обработка многослойных углеродных нанотрубок концентрированным раствором пероксида водорода в присутствии серной кислоты при стандартных условиях в течение 2–27 ч приводит к образованию на их поверхности преимущественно фенольных групп и небольшого количества лактонных, но не приводит к формированию карбоксильных групп. При окислении МСУНТ пероксидом водорода в смеси с серной кислотой при кипении в течение 1–60 мин достигаются приблизительно в 2,5 раза меньшие степени окисления, чем при обработке такой же смесью при комнатной температуре. Причем повышение температуры окисления способствует образованию карбоксильных групп и не способствует формированию лактонных групп. Содержание фенольных групп в обеих сериях образцов превалирует.

УДК 543.544.543.422.6

Использование методов компьютерного моделирования для предсказания хроматографического поведения аналитов / Левандовский И.А.// Научные вести НТУУ "КПИ". — 2012. — № 5. — С. 146–152. Библиогр.: 34 назв.

Проанализированы возможности метода QSRR. Предоставлены краткие теоретические сведения о создании этого метода, приведен перечень задач, которые можно решить с его помощью, и обозначены проблемы, которые могут возникнуть при получении QSRR-моделей. Приведены классификация дескрипторов и программного обеспечения, которые используются при построении моделей, и перечень основных математических алгоритмов, по которым происходит отбраковка незначимых дескрипторов. Указаны преимущества и недостатки существующих QSRR-моделей, которые используется в случае применения метода ВЭЖХ. Приведены некоторые примеры использования метода QSRR для определения различий в механизмах разделения аналитов, сравнения разделительной способности и классификации хроматографических колонок. Проанализированы существующие работы по предсказанию хроматографического поведения в условиях Ag–ВЭЖХ. Показано, что предсказание хроматографического поведения веществ в условиях Ag–ВЭЖХ возможно совершать как с помощью стандартных подходов метода QSRR, так и компьютерным моделированием взаимодействия аналита и серебросодержащей неподвижной фазы с использованием современных квантово-химических методов.

УДК 666 + 553.493.34

Фазовый состав и особенности плавления минерального сырья украинских месторождений для изготовления LAS-керамики / Рипенко В.В., Хоменко В.М., Спасёнова Л.Н.// Научные вести НТУУ "КПИ". — 2012. — № 5. — С. 153–158. Ил. 3. Табл. 3. Библиогр.: 12 назв.

Получено и исследовано литийалюмосиликатное стекло, на основе которого изготавливают стеклокристаллические материалы общего состава Li2O–Al2O3–SiO2, играющие важную роль в промышленности как материалы с особыми свойствами. Ситаллы отличаются высокой прочностью, низким коэффициентом термического расширения, химической и термической стойкостью и другими преимуществами. Для получения LAS-керамики было выделено монофракции петалита, исследованы их химический состав, а также подобран и рассчитан состав и подготовленные компоненты шихты Li-стекла, после чего была проведена термическая обработка полученных образцов. В результате исследования разработана методика получения литиевого стекла на основе минерального сырья Полоховского месторождения (западная часть Кировоградского блока Украинского щита), исследован фазовый и химический состав полученных образцов минеральных фракций, определены их основные характеристики, исследованы образцы полученного стекла. Сделаны выводы относительно методики подготовки компонентов шихты стекла. Результаты работы могут быть использованы для изготовления на основе стекол стеклокристаллических материалов с заданными свойствами.