Modulational instability in nonlocal Kerr-type media with random parameters

Modulational instability of continuous waves in nonlocal focusing and defocusing Kerr media with stochastically varying diffraction (dispersion) and nonlinearity coefficients is studied both analytically and numerically. It is shown that nonlocality with the sign-definite Fourier images of the medium response functions suppresses considerably the growth rate peak and bandwidth of instability caused by stochasticity. Contrary, nonlocality can enhance modulational instability growth for a response function with negative-sign bands.Comment: 6 pages, 12 figures, revTeX, to appear in Phys. Rev.

Modulational instability and nonlocality management in coupled NLS system

The modulational instability of two interacting waves in a nonlocal Kerr-type medium is considered analytically and numerically. For a generic choice of wave amplitudes, we give a complete description of stable/unstable regimes for zero group-velocity mismatch. It is shown that nonlocality suppresses considerably the growth rate and bandwidth of instability. For nonzero group-velocity mismatch we perform a geometrical analysis of a nonlocality management which can provide stability of waves otherwise unstable in a local medium.Comment: 15 pages, 12 figures, to be published in Physica Script

Laser beam filamentation in fractal aggregates

We investigate filamentation of a cw laser beam in soft matter such as colloidal suspensions and fractal gels. The process, driven by electrostriction, is strongly affected by material properties, which are taken into account via the static structure factor, and have impact on the statistics of the light filaments.Comment: 4 pages, 5 figures. Revised version with corrected figure 5. To be published in Phys. Rev. Let

Підвищення продуктивності та точності сепарування на фракції суміші різнорозмірних дископодібних виробів

During collection and counting of coins or tokens, the mixture must be divided into fractions by denomination. Methods of separating coins and existing designs of equipment for separation are considered. It is revealed that the existing designs of vibration devices for sorting disc-shaped parts have low productivity, as well as a fairly large sorting error. A set of elements affecting the performance and efficiency of vibration separators with electromagnetic drives is considered. A new separator design based on a vibrating hopper feeder is proposed. Changed the geometry of the working body and parameters of other elements that affect the accuracy of the separation process and its performance. A prototype of the vibration separator was made according to the project of the proposed design. Experimental studies of the separation process on this separator were carried out to identify the parameters of the accuracy of separation of a mixture of coins with a nominal value of one and two kopecks at different speeds of the process. The research was conducted on two batches of 1000-piece coins with a nominal value of one and two kopecks. Both batches were mixed, the mixture was loaded into the separator hopper in bulk and the separation process was carried out, at the end of which the number of coins of both denominations was determined, which were not in their own separate batches. For each transport speed, fifty measurements were made and the arithmetic mean value of the indicator was determined. It was found that the absolute accuracy of separation on this device is achieved at a speed of vibration transport up to 0.5 m/s. When upgrading the separation zone using compressed air jets, absolute separation accuracy is achieved at a speed of up to 1 m/s. It is established that the new design of the vibration separator proposed by the authors significantly increases the productivity of the sorting process by denominations (diameters) of the coin mixture into fractions with absolute separation accuracy. This device can also be used for sorting small parts or products that have the shape of disks (washers, rondels, buttons, etc.).Під час інкасації та обліку монет або касових жетонів часто виникає необхідність розділити їх суміш на фракції за номіналами. Розглянуто способи сепарування монет та існуючі конструкції обладнання для розділу суміші об’єктів на фракції за розмірами. Виявлено, що існуючі конструкції вібраційних пристроїв для сортування дископодібних деталей мають невисоку продуктивність, а також достатньо велику похибку сортування. Розглянуто комплекс, елементів, що впливають на продуктивність та ефективність роботи вібраційних сепараторів з електромагнітними приводами. Запропоновано нову конструкцію сепаратора на основі вібраційного бункерного живильника, де змінено геометрію робочого органа та деяких параметрів інших його елементів, що впливають на точність процесу сепарування та його продуктивність. За проектом запропонованої конструкції виготовлено дослідний взірець вібраційного сепаратора. Проведено експериментальні дослідження процесу сепарування на цьому сепараторі з метою виявлення параметрів точності сепарування суміші монет номіналом одна та дві копійки при різних швидкостях процесу. Дослідження проводились на двох партіях монет розміром по 1000 штук номіналом у одну та дві копійки. Обидві партії змішувались, суміш завантажувалась у бункер сепаратора навалом і проводився процес сепарування, по закінченню якого визначалась кількість монет обох номіналів, що потрапили не в свої відсепаровані партії. Для кожної швидкості транспортування було проведено по п’ятдесят вимірів і визначено середньоарифметичне значення показника. З’ясовано, що абсолютна точність сепарування на цьому пристрої досягається при швидкості вібротранспортування до 0,5 м/с. При невеликій модернізації зони сепарування з використанням струменів стисненого повітря абсолютна точність сепарування досягається при швидкості вібротранспортування до 1 м/с. Встановлено, що запропонована авторами нова конструкція вібраційного сепаратора значно збільшує продуктивність процесу сортування за номіналами (діаметрами) суміші монет на фракції при абсолютній точності сепарації. Цей пристрій також може бути застосований для сортування дрібних деталей або виробів, що мають форму дисків (шайб, ронделів, ґудзиків тощо)

Підвищення точності процесу автоматизованого відліку тонких довгих виробів

Vibrating hopper feeders with an electromagnetic drive for automating the process of counting parts have become widely used. This process is necessary when transferring them to another workshop for the next technological operation. Also, it is necessary to count artificial products on the lot when packing them for packaging. Vibrating feeders are used to feed miniature, small, or medium-sized parts to the counting position of counting or packing machines. In this case, the parts supplied to these positions should be arranged in one layer. In addition, they should have a certain gap between them for reliable operation of the counting device. Basically, counters for such machines are made on the basis of photoelectric or inductive sensors. The disadvantage of inductive sensors is that they can only be used for metal objects. Photoelectric sensors are more versatile, so they have gained the most distribution for counting or filling machines. The principle of operation of the automatic counting position is that when the object to be counted is applied to it, it crosses the working area of the counting position and the sensor sends an impulse to the counting device. When using photoelectric sensors, parts or products cross the beam of the sensor and it supplies a counting pulse to the electronic counter at each crossing of the working beam. Basically, when using vibrating hopper feeders, the counting position is located either directly at the exit part of the transporting tray, or at the exit from it of the transported objects. The speed of transporting parts or products increases when moving up, because the amplitude of the horizontal component of oscillations increases when the diameter of the transporting tray increases. This is because the hopper of the vibratory feeder has a conical shape. This allows the parts to be refined in one layer. In addition, before the counting position, the parts must be separated from each other to create the necessary gap between them. This is necessary for the reliable operation of the photoelectric sensor. This system works reliably when the dimensions of the parts to be counted are larger than the diameter of the working beam of the sensor. But, when automating the counting of thin, long parts or products whose thickness is close to the size of the working beam of the sensor, the latter may cross it several times when passing through the zone of the counting position. This sharply reduces the accuracy of the counting process. This happens because the parts on the conveyor tray move with a small bounce due to the vertical component of the hopper's vibrations. Therefore, it became necessary to develop a new counting position system in order to increase the accuracy of the counting device for counting long thin parts or products (pins for electrical connectors, needles, matches, etc). The work considers a set of elements that affect the productivity and efficiency of counting devices based on vibrating hopper feeders with electromagnetic drives, for counting long thin parts or products of this shape.При автоматизації процесу рахування деталей під час передачі їх до іншого цеху для наступної технологічної операції  або відліку штучних виробів на партії при фасуванні їх для упаковки – широкого застосування набули вібраційні бункерні живильники з електромагнітним приводом. Застосовуються вони для подавання мініатюрних, дрібних, або середніх деталей до лічильної позиції лічильних або фасувальних автоматів. В цьому випадку деталі, що подаються на ці позиції, мають бути розташовані в один шар і, крім того, вони повинні мати між собою певний проміжок для надійної роботи лічильного пристрою. Лічильні пристрої для таких автоматів, в основному, зроблені на базі фотоелектричних або індуктивних датчиків. Недоліком індуктивних датчиків є те, що їх можна застосовувати тільки для металевих об’єктів, а фотоелектричні датчики більш універсальні, тому вони отримали найбільше розповсюдження для лічильних або фасувальних автоматів. Принцип дії лічильної позиції автоматів у тому, що при подаванні на неї об’єкту, що має бути порахованим, він перетинає робочу зону лічильної позиції і датчик подає імпульс до лічильного пристрою. При використанні фотоелектричних датчиків деталі або вироби перетинають промінь датчика і він подає лічильний імпульс на електронний лічильник при кожному перетині робочого променю. В основному при застосуванні вібраційних бункерних живильників, лічильна позиція розташовується або безпосередньо на вихідній частині транспортуючого лотка, або на виході з нього об’єктів, що транспортуються. Завдяки тому, що бункер віброживильника має конічну форму – швидкість транспортування деталей або виробів збільшується при русі догори, тому що амплітуда горизонтальної складової коливань збільшується при збільшенні діаметру транспортуючого лотка. Це дає змогу деталям розміститися в один шар. Перед лічильною позицією деталі, крім того, мають відділятись одна від одної щоби утворити необхідний проміжок між ними для надійної роботи фотоелектричного датчика. Ця система працює надійно, коли розміри деталей, що рахуються, є більшими за діаметр робочого променю датчика. Але при автоматизації рахунку тонких довгих деталей або виробів, товщина яких близька до розміру робочого променю датчика, – останні при проходженні через зону лічильної позиції можуть перетинати його декілька разів, що різко знижує точність рахунку. Це відбувається тому, що деталі по транспортуючому лотку рухаються з невеликим підкиданням завдяки вертикальній складовій коливань бункера. Тому виникла необхідність розробити нову систему лічильної позиції, щоби підвищити точність роботи лічильного пристрою для рахування тонких довгих деталей або виробів (штирів для електричних роз’ємів, голок, сірників тощо). В роботі розглянуто комплекс елементів, що впливають на продуктивність, точність та ефективність роботи лічильних пристроїв на базі вібраційних бункерних живильників з електромагнітними приводами, для рахування тонких довгих деталей або виробів такої форми

Універсалізація пружної системи віброживильників з вертикальним електромагнітним вібраційним приводом

Vibrating feed bins with electromagnetic drive are widely used in the automation of production processes in mechanical engineering and instrument engineering. They are used for feeding miniature, small, or medium-sized parts to automated production equipment. This equipment is used in automatic lines, automated complexes, or any other flexible automated production facilities. These devices are most widely used for loading parts to assembly positions in automated assembly complexes. In this case, the parts fed to these positions must be located in a certain stable position. Various orientation tools are used for this purpose. They are located directly on the transport trays in the bins of these devices. Therefore, for reliable operation of orientation devices, the movement of parts on the trays should be smooth without sensitive tossing. The designs of vibrating hopper feeders with a hopper connected to a reactive plate by a directional elastic system in the form of a lattice torsion bar are considered. An electromagnetic vibration exciter is placed between the torsion flanges. The disadvantage of such vibration feeders is low productivity in operating modes, especially when there are increased requirements for the smooth movement of transported parts. An increase in the productivity of such feeders is carried out by increasing the amplitude of hopper vibrations in the direction of movement of parts, that is, the horizontal component of vibrations. However, this also leads to an increase in the vertical component, since vibrations are carried out at an angle to the feeder transport tray. When the vertical component of vibrations increases, the transportation of parts switches to the intensive tossing mode. A further increase in the oscillation amplitude leads to a violation of the normal mode of vibrational transport. Modern production involves the modernization of existing structures, as well as the creation of new models of machines with high technical and economic indicators Therefore, the universalization of existing equipment and the development of new machine schemes is an important task for developers and manufacturers of technological equipment, since even a minimal improvement in its technological or operational indicators can lead to a significant economic effect. The paper considers a complex of additional elements used that make it possible to universalize the design of vibrating hopper feeders with electromagnetic drives having a directional elastic system. These changes make it possible to adjust the horizontal component of the device hopper vibrations at a constant vertical one. Additional structural elements are proposed that increase the range of application of such feeders.Широкого застосування вібраційні бункерні живильники з електромагнітним приводом набули при автоматизації виробничих процесів у машинобудуванні та приладобудуванні. Застосовуються вони для подавання мініатюрних, дрібних або середніх деталей до автоматизованого виробничого обладнання, яке застосовується в автоматичних лініях, автоматизованих комплексах або у будь-яких інших гнучких автоматизованих виробництвах. Найбільше розповсюдження ці пристрої набули для завантаження деталей на позиції складання у складальних автоматизованих комплексах. В цьому випадку деталі, що подаються на ці позиції, мають бути розташовані у певному стійкому положенні. Для цього застосовуються різні засоби орієнтування, що розташовані безпосередньо на транспортувальних лотках у бункерах цих пристроїв. Тому, для надійної роботи орієнтувальних пристроїв, рух деталей на лотках має бути плавним без чутливого підкидання. Розглянуто конструкції вібраційних бункерних живильників, що мають бункер, який пов’язаний з реактивною плитою, спрямованою пружною системою у вигляді ґратчастого торсіону, між фланцями якого розміщено електромагнітний віброзбуджувач. Недоліком таких віброживильників є низька продуктивність на робочих режимах, особливо, коли висуваються підвищені вимоги до плавності переміщення деталей, що транспортуються. Збільшення продуктивності таких живильників здійснюється збільшенням амплітуди коливань бункера у напрямку руху деталей, тобто горизонтальної складової коливань. Однак це призводить до збільшення і вертикальної складової, оскільки коливання здійснюються під кутом до транспортуючого лотка живильника. При збільшенні вертикальної складової коливань транспортування деталей переходить до режиму інтенсивного підкидання, а подальше збільшення амплітуди коливань призводить до порушення нормального режиму вібротранспортування. Сучасне виробництво передбачає модернізацію існуючих конструкцій а також створення нових зразків машин з високими техніко-економічними показниками, тому універсалізація існуючого обладнання і розробка нових схем машин є важливим завданням для розробників та виробників технологічного обладнання, оскільки навіть мінімальне поліпшення його технологічних або експлуатаційних показників може привести до суттєвого економічного ефекту. В роботі розглянуто комплекс застосованих додаткових елементів, що дають можливість універсалізувати конструкцію вібраційних бункерних живильників з електромагнітними приводами, що мають направлену пружну систему. Ці зміни дають можливість регулювати горизонтальну складову коливань бункера пристрою при постійній вертикальній. Запропоновано додаткові конструкційні елементи, що збільшують діапазон застосування таких живильників

Pattern generation by dissipative parametric instability

Nonlinear instabilities are responsible for spontaneous pattern formation in a vast number of natural and engineered systems, ranging from biology to galaxy buildup. We propose a new instability mechanism leading to pattern formation in spatially extended nonlinear systems, which is based on a periodic antiphase modulation of spectrally dependent losses arranged in a zigzag way: an effective filtering is imposed at symmetrically located wave numbers k and -k in alternating order. The properties of the dissipative parametric instability differ from the features of both key classical concepts of modulation instabilities, i.e., the Benjamin-Feir instability and the Faraday instabiltyity. We demonstrate how the dissipative parametric instability can lead to the formation of stable patterns in one- and two-dimensional systems. The proposed instability mechanism is generic and can naturally occur or can be implemented in various physical systems

Whistler waves produced by monochromatic currents in the low nighttime ionosphere

We use a full-wave approach to find the field of monochromatic whistler waves, which are excited and propagating in the low nighttime ionosphere. The source current is located in the horizontal plane and can have arbitrary finite distribution over horizontal coordinates. The ground-based horizontal magnetic field and electric field at 125 km are calculated. The character of wave polarization on the ground surface is investigated. The proportion in which source energy supplies the Earth–ionosphere waveguide or flows upward can be adjusted by distribution of the source current. Received results are important for the analysis of ELF/VLF emission phenomena observed both on the satellites and on the ground.</p

Investigation of interaction femtosecond laser pulses with skin and eyes mathematical model

We present a mathematical model of linear and nonlinear processes that takes place under the action of femtosecond laser radiation on the cutaneous covering. The study is carried out and the analytical solution of the set of equations describing the dynamics of the electron and atomic subsystems and investigated the processes of linear and nonlinear interaction of femtosecond laser pulses in the vitreous of the human eye, revealed the dependence of the pulse duration on the retina of the duration of the input pulse and found the value of the radiation power density, in which there is a self-focusing is obtained. The results of the work can be used to determine the maximum acceptable energy, generated by femtosecond laser systems, and to develop Russian laser safety standards for femtosecond laser systems