Active rejection-enhancement of spectrally adaptive liquid crystal geometric phase vortex coronagraphs

Geometric phase optical elements made of space-variant anisotropic media customarily find their optimal operating conditions when the half-wave retardance condition is fulfilled, which allows imparting polarization-dependent changes to an incident wavefront. In practice, intrinsic limitations of man-made manufacturing process or the finite spectrum of the light source lead to a deviation from the ideal behavior. This implies the implementation of strategies to compensate for the associated efficiency losses. Here we report on how the intrinsic tunable features of self-engineered liquid crystal topological defects can be used to enhance the rejection capabilities of spectrally adaptive vector vortex coronagraphs. We also discuss the extent of which current models enable to design efficient devices

Dynamic characteristics of a mobile robot manipulator built on the basis of a mechanism with parallel kinematic couplings

The mathematical model of dynamical characteristics of a mobile robot with parallel kinematic bonds is developed on the basis of the use of the theory of fuzzy sets. For the dynamic system platform, four partial dynamic subsystems are introduced. Three of them describe the translational movement of the platform in three directions, and the subsystem of the spherical motion describes the rotary motion of the platform relative to the pole. Dynamic subsystems of a variable-length rod take into account the distribution of the parameters of the rod in length. The mathematical modeling of dynamic processes in mobile works of parallel kinematics at single and packet pulse dynamic shock disturbances is carried out.Розроблена математична модель динамічних характеристик мобільного робота з паралельними кінематичними зв’язками на основі використання теорії нечітких множин. Для динамічної системи платформи введено чотири парціальні динамічні підсистеми. Три з них описують поступальні переміщення платформи у трьох напрямках, а підсистема сферичного руху описує поворотний рух платформи відносно полюса. Динамічні підсистеми штанг змінної довжини враховують розподіленість параметрів штанг по довжині. Проведено математичне моделювання динамічних процесів мобільного роботах паралельної кінематики при одиничних і пакетних імпульсних динамічних збуреннях штанг

Обгрунтування вибору типу радіаторного профілю для нової конструкції системи охолодження електронного модуля

The reliable operation of complex electronic systems with increased heat generation is ensured by the use of efficient cooling systems, the cost of which is sometimes up to 45% of the cost of electronic modules that are cooled. In this regard, the development of new design solutions aimed at reducing the cost of electronic module cooling systems is an urgent task. In this work, a new design solution to reduce the cost of the basic version of the air cooling system of the transmit/receive (T/R) module is proposed. Instead of the heatsink case of the T/R module made by the method of milling from a solid aluminum plate 53 mm thick, a design is proposed, which consists of two parts: an improved case part, made by the method of milling from an aluminium plate with half the thickness, and a convective heat exchanger attached to it, made from a serial heatsink profile. Active electronic components are in contact with the surface of the heat exchanger through the windows in the case. The main part of this work is devoted to rationale for choosing the most advantageous from a thermal point of view heat sink profile from the existing serial profiles for use in the new cooling system. Using computer simulation, the thermal performance of the proposed cooling system was determined and compared in two versions: based on a serial heatsink profile of type 1 and based on a serial heatsink profile of type 2. Types 1 and 2 of the heatsink profile are similar, but have different geometric characteristics, different number of fins, different fin heights, different base thicknesses and different weights. The purpose of the simulation is to determine the most effective of them for use in the new T/R module cooling system. As a result of simulation, it is shown that the most effective for use in the design of the T/R module air cooling system is a serial type 1 heatsink profile, made of aluminum-magnesium alloy AD 31Т. It has a base thickness of 4 mm, a fin height of 21 mm, a fin pitch of 7 mm, a fin thickness at the base of 2.5 mm, and a fin thickness at the top of 1 mm. The maximum temperature at the installation sites of the hottest transistors on a heat exchanger from a type 1 heatsink profile is 8.7–4.9 °С (or 10.0–8.2%) less than on a type 2 heatsink profile heat exchanger (at air velocity from 1 m/s to 5 m/s). The total thermal resistance of the cooling system using a type 1 heatsink profile is 13.5–11.9% less than using a type 2 heatsink profile. Moreover, the mass of the convective heat exchanger based on the type 1 heatsink profile is 367 g (or 8.5%) less.Надійна робота складних електронних систем з підвищеним тепловиділенням забезпечується застосуванням ефективних систем охолодження, вартість яких іноді становить до 45% від вартості електронних модулів, які охолоджуються. У зв’язку з цим, розробка нових конструктивних рішень, спрямованих на здешевлення систем охолодження електронних модулів, є актуальною задачею. В даній роботі запропоновано нове конструктивне рішення здешевлення базового варіанта повітряної системи охолодження приймально-передавального модуля (ППМ). Замість корпуса-радіатора приймально-передавального модуля, виконаного методом фрезерування з суцільної алюмінієвої плити завтовшки 53 мм, запропонована конструкція, яка складається з двох частин: удосконаленої корпусної частини, виготовленої методом фрезерування з алюмінієвої плити з удвічі меншою товщиною, та приєднаного до неї конвективного теплообмінника, виготовленого з серійного радіаторного профілю. Активні електронні компоненти крізь вікна в корпусній частині контактують з поверхнею теплообмінника. Обгрунтуванню вибора найбільш вигідного з теплової точки зору радіаторного профілю з існуючих серійних профілів для використання в новій системі охолодження присвячена більша частина даної роботи. Методом комп’ютерного моделювання визначено та порівняно теплові характеристики запропонованої системи охолодження з конвективним теплообмінником в двох варіантах виконання: на основі серійного радіаторного профілю типу 1 та на основі серійного радіаторного профілю типу 2. Типи 1 і 2 радіаторного профілю мають близькі, але різні геометричні характеристики, різну кількість ребер, різну висоту ребер, різну товщину основи і різну масу. Метою моделювання є визначення найбільш ефективного з них для використання в новій системі охолодження ППМ. В результаті моделювання показано, що найбільш ефективним для застосування в конструкції повітряної системи охолодження ППМ є серійний радіаторний профіль типу 1, виготовлений з алюмінієво-магнієвого сплаву АД 31Т, який має: товщину основи 4 мм, висоту ребер 21 мм, крок ребер 7 мм, товщину ребра біля основи 2,5 мм, товщину ребра біля вершини 1 мм. Максимальна температура в місцях встановлення найбільш нагрітих транзисторів на теплообміннику з радіаторного профілю типу 1 на 8,7–4,9 °С (або на 10,0–8,2%) менша, ніж на теплообміннику з радіаторного профілю типу 2 (при швидкості повітря від 1 м/с до 5 м/с). Загальний тепловий опір системи охолодження з використанням радіаторного профілю типу 1 на 13,5–11,9% менший, ніж з використанням радіаторного профілю типу 2. Крім того, маса конвективного теплообмінника на основі радіаторного профілю типу 1 менша на 367 г (або на 8,5%)

Topological photonics with scattering media

Scattering media, being ubiquitous in nature and critically important for assessments (e.g., biological tissues), are often considered as nuisance in optics. Here we show that it is not always the case and scattering media could be essential in providing elements of topological photonics. We demonstrate that topological darkness can be realised in the presence of scattering media due to the transverse nature of electromagnetic waves and the hairy ball theorem. We describe realizations of topological darkness in a scattering medium comprising composite gold nanostructures produced by a low-cost technique of laser structuring of thin metal films. Our results can be useful for a variety of tasks, including topological nanophotonics, optical label-free biosensing, and biomedical photonics

Физическое представление и расчет начала кипения в пульсационной тепловой трубе

Отримано формулу для розрахунку теплового потоку, який забезпечує початок кипіння теплоносія в пульсаційній тепловій трубі (ПТТ), і визначено нижню границю ефективної роботи ПТТ. Показано, що основними факторами, що впливають на величину цього теплового потоку, є рушійний капілярний напір та швидкість руху парової бульбашки. Формулу для визначення теплового потоку було отримано для замкнених ПТТ, виготовлених з міді, з водою як теплоносій. Інформація про величину теплового потоку є необхідною для подальшого проектування систем охолодження різноманітних теплонавантажених елементів, чутливих до перегріву, наприклад світлодіодів перспективних освітлювальних пристроїв.LED development is accompanied by the need to ensure a constructive solution for the thermal conditions problem. For this purpose one can use pulsating heat pipes (PHP), that operate more efficiently after the start of heat carrier boiling. This article describes the physical representation and formula that allows determining the boiling point, which is a lower bound of the PHP effective operating range. It is shown that the main factors influencing the required heat flow are driving capillary pressure and velocity of the vapor bubble. The formula was obtained for the closed PHP made of the copper with water as a heat carrier. Information about this heat flux can be used for further design of cooling systems for heat-sensitive elements, such as LED for promising lighting devices.Получена формула для расчета теплового потока, обеспечивающего начало кипения теплоносителя в пульсационной тепловой трубе (ПТТ), т. е. определяющего нижнюю границу эффективной работы ПТТ. Показано, что основными факторами, влияющими на искомую величину теплового потока, являются движущий капиллярный напор и скорость движения парового пузырька. Формула для определения теплового потока была получена для замкнутых ПТТ, изготовленных из меди, с водой в качестве теплоносителя. Информация о величине теплового потока необходима для дальнейшего проектирования систем охлаждения различных теплонагруженных элементов, чувствительных к перегреву, например светодиодов перспективных осветительных устройств

Prospects for the peat using as the basis of the soil-like substrate in mini-ecosystems modelling

Global urbanization is causing a constant decline in arable land as cities and associated industrial zones are "attacking" adjacent agricultural areas. One of the promising ways to solve the problem of increasing food production for the constantly growing population of the planet against the background of rapidly decreasing land resources is the development of fundamentally new alternative methods for the production of crop products, including in greenhouses. The fundamental basis for technological optimization of plant cultivation parameters and the output of the productive process of a particular crop to the maximum of its genetic capacities can be the development of artificial mini-ecosystems based on the reproduction of nature-like processes, implying the balance and combination in one volume of the processes of plant production and reduction of organic waste, initiated directly in the zone of the rhizosphere of plants due to the introduction of technological earthworms into the reduction zone. According to the results of model studies presented in this article, peat is an acceptable basis for the substrate of the root block of a mini-ecosystem, and the introduction of earthworms Eisenia fetida Sav. into the reduction zone does not have a negative effect on lettuce plants, provided that it is used as an energy substrate for cattle manure worms in quantities not exceeding 10 - 20% of the total volume of the substrate

Pseudomonads associated with soil lumbricides as promising agents in root rot biocontrol for spring grain crops

Currently, crop yields can be increased by high farming standards which include environmentally friendly use of chemical fertilizers and pesticides, as well as their replacement by bioformulations having similar activity. That is why both search for new promising species, strains and isolates of bacterial antagonists for their potential use as biocontrol agents, and study of antifungal activity mechanisms, particularly the relationship between the activity in model tests and in agrocenoses, are relevant. The aim of this study was to estimate bacterial isolates from redworm coprolites as potential bioactive agents to control phytopathogenic fungi causing root rot of crops. The experiments were conducted in 2013-2015. In the preliminary laboratory screening for fungistatic and growth-promoting activity we selected two strains, Pseudomonas sp. GS4 and Pseudomonas sp. PhS1, and assessed their ability to decrease the growth rate of fungal colonies in Petri dish test on nutrient agar medium and to reduce seed infestation of soft wheat (Triticum aestivum L., Irgin cultivar) in sterile paper roll test. Seeds soaked in distilled water served as control. As a standard, we used seed treatment with a chemical fungicide Dividend® Star («Syngenta AG», Switzerland) (30 g/l difenoconazole, 6.3 g/l cyproconazole) at recommended rates. In field tests, we recorded root rots in soft wheat Irgin cultivar plants and in barley (Hordeum vulgare L.) Acha cultivar plants during tillering and beginning of blooming. The laboratory tests showed a statistically significant (р < 0.05) 1.5-2.5-fold decrease in the growth rate of phytopathogenic fungi Fusarium oxysporum, Bipolaris sorokiniana and Alternaria spp. as compared to control. In all experiments with bacterization, there was a 53-76 % decrease (р < 0.05) in total seed infestation by pathogens as compared to non-bacterized plants. The effect of the bacteria in planta was assessed in small model systems. The obtained data show a statistically significant (р < 0.05) reduction in the root rot disease incidence in bacterization with Pseudomonassp. GS4 (by 33-37 %) and Pseudomonas sp. PhS1 (by 57-60 %). Root rot disease severity decreases 2.1-2.4-fold and 3.3-3.5-fold, respectively. In 2015, we revealed a tendency towards a 19-70 % increase in the total number of rhizosphere microorganisms at the beginning of plant blooming depending on the crop and type of bacterization. The number of hosphate-mobilizing bacteria in the rhizosphere under bacterization was, on average, 5.5-7.2-fold higher in wheat and 2.1-3.2-fold higher in barley than that without bacterization. Our results of root rot field study in the 2013-2015 showed the efficacy of both monocultures and complex bacterization which provided a decrease in wheat and barley root rot disease severity by 6.5-57.6 % and 18.6-50.0 %, respectively, depending on the bacterial culture and the weather conditions. The maximum biological efficacy of the isolates is noted at the beginning of blooming

Высокоэффективная комбинированная теплопередающая система испарительно-конденсационного типа

Запропоновано конструкцію комбінованої теплопередающей системи випарно-конденсаційного типу, що складається з традиційної теплової труби і приєднаної до її зоні конденсації пластини, суміщеної з пульсаційної тепловою трубою, що дозволяє знизити загальний термічний опір системи і збільшити відводиться тепловий потік у порівнянні з теплопередающей системою, що складається з традиційної теплової труби і радіаторної пластиниThe design of combined heat-transfer system of evaporation-condensation type is proposed, consisting of traditional heat pipe and the plate united with pulsating heat pipe attached to its condensation zone. This design allows reducing the total thermal resistance and increasing the heat transfer rate of the system in comparison with the heat transfer system, consisting of traditional heat pipe and radiator plate.Предложена конструкция комбинированной теплопередающей системы испарительно-конденсационного типа, состоящая из традиционной тепловой трубы и присоединенной к ее зоне конденсации пластины, совмещенной с пульсационной тепловой трубой, позволяющая снизить общее термическое сопротивление системы и увеличить отводимый тепловой поток по сравнению с теплопередающей системой, состоящей из традиционной тепловой трубы и радиаторной пластины