Atomic Force Analysis of Elastic Deformations of CD

The procedure for the determination of elastic parameters according to reference nanometer lithographic marks by atomic force microscopy on samples with up to microscopic sizes is proposed. Analysis of dynamic changes of elastic characteristics that makes it possible to establish the critical rotation velocity of a CD without plastic deformations has been made. When you are citing the document, use the following link http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/3367

Additional Measures of National Antarctic Scientific Center for the Ensuring of the Environment Protection at Vernadsky Station

In addition to the generally accepted constructive solutions in Antarctica to prevent fuel leakages from the fuel tank the development and the mounting are proposed of the automated control system of the tank functional state for the early warning of possible fuel leakages. Such automatic system for control of the fuel tank functional state under the Antarctic conditions is proposed for the first time

Требования к разработке информационно-диагностического комплекса мониторинга и прогнозирования технического состояния резервуаров с горючим в условиях Антарктики

Сучасні проблеми зі збереження навколишнього середовища ставлять перед дослідниками й інженерами нові завдання, серед яких забезпечення безпечної експлуатації еколого-небезпечних об’єктів, зокрема резервуарів для зберігання пального, що знаходяться на антарктичних станціях. Це обумовлено складними кліматичними умовами, важкодоступністю та жорсткими вимогами до екологічної безпеки в Антарктиці. Таким чином, існує проблема контролю технічного стану резервуару для зберігання пального. На даний момент для її вирішення якнайкраще підходять новітні інформаційно-діагностичні комплекси. Щоб забезпечити їх надійну роботу на всіх етапах життєвого циклу необхідно визначити вимоги до таких комплексів відповідно до існуючих законів та нормативно-технічних документів. У роботах інших авторів або взагалі не встановлюються вимоги до систем діагностики, або вимоги, що були встановлені ними не відповідають складним умовам експлуатації в Антарктиці. Тому метою даної роботи є: 1) удосконалення класифікації для систем комплексного моніторингу; 2) встановлення вимог для інформаційно-діагностичних комплексів резервуарів з пальним, що експлуатуються на території Антарктики. Тому було проаналізовано та удосконалено нормативно-технічні документи щодо експлуатації резервуарів, контролю та діагностики будівель і споруд та вимог до систем моніторингу, що експлуатуються на території Антарктики. Досліджено та проаналізовано конструкцію резервуару для зберігання пального. Для моніторингу та визначення поточного технічного стану резервуару з пальним запропоновано інформаційно-діагностичний комплекс, який за своєю структурою, функціональними можливостями та характеристики відповідає встановленим вимогам.Modern environmental conservation confront scientists and engineers new challenges, including the safe operation of environmental and hazardous objects, including storage tanks located at the Antarctic stations. This is due to adverse climatic conditions, poor access and strict requirements for environmental safety in Antarctica. Thus, there is the issue of control of technical condition of the tank for fuel. At the moment, its solution is best suited information- diagnostic systems. To ensure their safe operation at all stages of the life cycle to define the requirements for such a complex in accordance with existing laws and regulations and technical documents. Other authors or no set requirements for diagnosis, or the requirements established by them do not meet the demanding conditions in Antarctica. The aim of this paper is to: 1) improve the classification of integrated monitoring, 2) establishing requirements for information-diagnostic systems with fuel tanks operated in Antarctica. Therefore be analyzed and improved regulatory and technical documents on operation of tanks, monitoring-diagnosis of buildings and structures and requirements for monitoring systems operating in Antarctica. Investigated and analyzed the design of the tank for fuel. To monitor and determine the current condition of the fuel tank offered information and diagnostic system, which by its structure, functionality and characteristics of the performance requirements.Современные проблемы сохранения окружающей среды ставят перед исследователями и инженерами новые задачи, среди которых обеспечение безопасной эксплуатации эколого-опасных объектов, в частности резервуаров для хранения топлива, находящихся на антарктических станциях. Это обусловлено сложными климатическими условиями, труднодоступностью и жесткими требованиями к экологической безопасности в Антарктике. Таким образом, существует проблема контроля технического состояния резервуара для хранения топлива. На данный момент для её решения лучше всего подходят информационно-диагностические комплексы. Чтобы обеспечить их надежную работу на всех этапах жизненного цикла необходимо определить требования к таким комплексам в соответствии с существующими законами и нормативно-техническими документами. В работах других авторов или вообще не устанавливаются требования к системам диагностики, или требования установленные ими не соответствуют сложным условиям эксплуатации в Антарктике. Поэтому целью данной работы является: 1) усовершенствование классификации для систем комплексного мониторинга, 2) установление требований для информационно-диагностических комплексов резервуаров с горючим, эксплуатируемых на территории Антарктики. Поэтому были проанализированы и усовершенствованы нормативно-технические документы по эксплуатации резервуаров, контроля и диагностики зданий и сооружений и требований к системам мониторинга, эксплуатируемых на территории Антарктики. Исследована и проанализирована конструкция резервуара для хранения топлива. Для мониторинга и определения текущего технического состояния резервуара с горючим предложено информационно-диагностический комплекс, который по своей структуре, функциональным возможностям и характеристике соответствует установленным требованиям

Моделирование воздействия ветровой нагрузки на вертикальный стальной резервуар

Поточні вимоги з безпечної експлуатації резервуарів з екологічно небезпечними речовинами (РЕНР) ставлять перед дослідниками й інженерами нові завдання, серед яких розробка ефективних методів і прийомів для безперервного контролю технічного стану РЕНР. Це особливо важливо, коли РЕНР працює в суворих кліматичних умовах, за яких є ризик виникнення надзвичайних ситуацій. У роботах інших авторів зазвичай відсутній вибір геометричних моделей та аналіз причин виникнення тріщин, тому метою даної статті є: 1) розробка геометричної моделі РЕНР та дослідження впливу елементів його конструкції на результати моделювання; 2) моделювання і визначення впливу вітрового навантаження (як одного з найсильніших зовнішніх впливів у районі Антарктики) на РЕНР. Саме тому були побудовані шість геометричних складальних одиниць резервуара, і було вивчено вплив елементів його конструкції на результати моделювання. Також було проведено порівняння результатів імітаційного моделювання та аналітичного розрахунку вітрових навантажень на резервуар. Проаналізовано взаємодію рідина-конструкція і визначені місця виникнення найбільших напружень і деформацій резервуара внаслідок вітрового навантаження. Аналіз результатів дослідження побудованих геометричних моделей дозволив обґрунтувати вибір найбільш оптимальної моделі з точки зору простоти і точності для використання в інформаційно-діагностичному комплексі. Подальше дослідження впливу сейсміки та взаємозв'язку між внутрішнім і зовнішнім резервуаром дозволить визначити технічний стан внутрішнього резервуара за результатами моніторингу зовнішнього.Current requirements for the safe operation of tanks with environmentally hazardous substances (TEHS) rise new challenges for researchers and engineers, among them is development of effective methods and techniques for continuous monitoring of technical condition of TEHS. This is particularly important when the TEHS is operating in harsh environmental conditions, due to which there is a risk of an emergency situations. Other authors usually do not consider the selection of geometric model and analysis of the causes of cracks, so the purposes of this article are: 1) development of the geometric models of the TEHS and study of the influence of structural elements on the simulation results; 2) simulation and determination of the influence of the wind load (as one of the strongest external influence in the Antarctic region) on the TEHS. That is why in this paper six geometric assembly units of tanks were built and the influence of the elements of their design on simulation results was studied. A comparison of simulation and analytical calculation of wind loads on the tank was conducted. The analysis of the interaction of fluid-structure was conducted. Locations of the greatest stresses and strains of the tank, due to wind load, were defined. Analysis of the results of the study of geometrical models allowed to justify the selection of the optimal model in terms of simplicity and accuracy for use in information-diagnostic complex. Further study of the seismic influence and the relationship between the internal and external tank will allow to define technical condition of the internal tank based on the monitoring of the external tank.Текущие требования по безопасной эксплуатации резервуаров с экологически опасными веществами (РЭОВ) ставят перед исследователями и инженерами новые задачи, среди которых разработка эффективных методов и приемов для непрерывного контроля технического состояния РЭОВ. Это особенно важно, когда РЭОВ работает в суровых климатических условиях, из-за которых есть риск возникновения чрезвычайных ситуаций. В работах других авторов обычно отсутствует выбор геометрических моделей и анализ причин возникновения трещин, поэтому целями данной статьи являются: 1) разработка геометрической модели РЭОВ и исследование влияния элементов его конструкции на результаты моделирования; 2) моделирование и определение влияния ветровой нагрузки (как одного из сильнейших внешних воздействий в районе Антарктики) на РЭОВ. Для этого были построены шесть геометрических сборочных единиц резервуара, и было изучено влияние элементов его конструкции на результаты моделирования. Также было проведено сравнение результатов имитационного моделирования и аналитического расчета ветровых нагрузок на резервуар. Проанализировано взаимодействие жидкость-конструкция и определены места возникновения самых больших напряжений и деформаций резервуара вследствие ветровой нагрузки. Анализ результатов исследования построенных геометрических моделей позволил обосновать выбор наиболее оптимальной модели с точки зрения простоты и точности для использования в информационно-диагностическом комплексе. Дальнейшее исследование влияния сейсмики и взаимосвязи между внутренним и внешним резервуаром позволит определить техническое состояние внутреннего резервуара по результатам мониторинга внешнего

Наноразмерная характеризация металлических магнетронных нанопленочных мультислоев из Cr, Cu, Al, Ni на ситалле

Results of nanoscale study (by atomic force microscopy and X−ray diffraction) of single−, two− and three−layered Cr, Cu, Al and Ni metallic nanofilms formed on a ceramic sital substrate on MVU TM−Magna T magnetron equipment (NIITM, Zelenograd) have been reported. The growth rates and the structure of the nanofilms were determined while varying of power/current ratio from 200/0.7 to 800/2 Wt/A and magnetron sputtering time from 30 to 360s at an operating pressure of 0.5 Pa Ar. The criterion for optimization quality based on the minimum roughness was as follows: Ra = min{Rai} and/or Rq → min{Rqi} (i is the number of varies modes used). The mean roughness Ra and RRMS = Rq have been determined from the scan of the vertical profile (resolution 20 pm) of the atomic force microscopic image. We found that the nanofilm–forming nanocluster structure size for the modes when Ra and Rq were the smallest had a close–to–Gaussian grain size distribution. The film growth rates have been determined based on the atomic force images of the nanofilm structure in the form of either a single step or steps obtained at different time intervals. The mode and parameters of magnetron sputtering and the composition of the Cr, Cu, Al and Ni targets affect the size of clusters which form the surface of the metallic nanofilms. X−ray phase and structural analyses have been carried out in order to determine the texture and the change in the distances between the lattice planes. The correctness of the optimization criterion correlating the nanolayer deposition parameters and their quality has been corroborated by the coincidence of the magnetron sputtering modes which provided for the lowest roughness and the smallest average size of the X−ray coherence region as using the Debye− Scherrer equation.Представлены результаты наноразмерных исследований (методами атомно−силовой микроскопии и рентгенодифракционного анализа) одно−, двух− и трехслойных металлических нанопленок из Cr, Cu, Al и Ni, сформированных на керамической подложке из ситалла на магнетронной установке МВУ ТМ−Магна Т (НИИТМ, г. Зеленоград). Определены скорости роста и структура нанопленок при мощностях/ токах, варьируемых от 200/0,7 до 800/2 Вт/А, и времени магнетронного распыления от 30 до 360 с с рабочим давлением Ar 0,5 Па. Предложен критерий оптимизации их качества по минимальным значениям средней и среднеквадратичной шероховатостей, которые определены по скану вертикального профиля (разрешение 20 пм) атомно−силового микроскопического изображения. Установлено, что размеры нанокластерных структур, образующих нанопленки, на режимах, когда шероховатости минимальны, обладали гранулометрическим распределением, близким к гауссовому. По атомно− силовым изображениям структуры нанопленок в виде как одиночного уступа, так и уступов, получаемых за разные интервалы времени, определены скорости роста нанопленок. Выявлено влияние режимов и параметров магнетронного распыления, а также составов мишеней из Cr, Cu, Al и Ni на размеры кластеров, из которых сформированы поверхности металлических нанопленок. Методами рентгенодифракционного анализа определены текстура и изменение межплоскостных расстояний в кристаллических решетках. Обоснованность предлагаемого критерия оптимизации, связывающего параметры нанесения нанослоев и их качество, подтверждена совпадением режимов магнетронного распыления, при которых достигается как минимум шероховатости, так и усредненное значение размера области когерентности, определенное из уравнения Дебая—Шеррера

Образование иерархических структур из функционализированных многостенных углеродных нанотрубок в растворе с аэросилом

The features and  regularities of self−assembly and  self− organization processes in the diffusion−limited conditions (method of drops) of aqueous (deionized water) colloidal solutions of multi−walled carbon nanotubes with aerosil under the influence of constant electric fields with a value varying of direct  current voltage  from 15 to 25 V have been studied. During droplet evaporation in an electric field, the processes of hierarchical structuring have been studied and the formation of linear piecewise with the sizes of 40—120 nm, fractal structures 25—45 nm and  diffusion structures 250 nm from MWCNT — COOH + aerosil  + H2ODI  have  been observed. These structures have  been analyzed by methods of confocal microscopy, X−ray powder diffraction, Raman scattering, atomic force microscopy, FT−IR spectroscopy and scanning electron microscopy. The size of micro− and nanostructures in hyperbolic dependence of d = 1/U in the  approximation d → 2R, and their growth rate  increases as U2 have been observed. Intensive ultrasonic dispersion proves to produce a centrally−axial arrangement located SWCNT after ultrasonic dispersing of functionalized MWCNT — COOH + aerosil  + H2ODI colloidal solution, as confirmed by excitation of Raman lines in the low−wavelength region, the so−called breathing mode, resulting in the existence of mixed types sp2−hybridization with π− and σ−carbon bonds, as well as metallic and semiconducting conductivity, which indicates great practical importance of this structuring for the development of nanoelectronics. Изучены особенности и закономерности процессов самосборки и самоорганизации в диффузионно−ограниченных условиях (методом из капли) водных (деионизированная вода)  коллоидных растворов многостенных углеродных нанотрубок (МУНТ) с аэросилом под воздействием постоянных электрических полей, варьируемых по величине от 15 до 25 В. В ходе испарения капли в однородном электрическом поле изучены процессы иерархического структурирования и обнаружено формирование линейно−кусочных образований размером 40—120 нм, фрактальных структур — 25—45 нм, а также диффузных структур — 250 нм из «МУНТ — COOH + аэросил + H2Oд.в». Проведены исследования структур методами конфокальной микроскопии, рентгеновской дифрактометрии, спектроскопии комбинационного рассеяния, атомно−силовой микроскопии, ИК−спектроскопии и сканирующей электронной микроскопии. Установлено,  что размеры наблюдаемых микро− и наноструктур уменьшаются по гиперболической зависимости d = 1/U в приближении d  → 2R, а скорость их роста возрастает как U2. Доказано, что интенсивное ультразвуковое диспергирование функционализированных «МУНТ — COOH + аэросил + H2Oд.в» в коллоидном растворе вызывает появление внутри одностенных углеродных нанотрубок с центрально−осевым расположением так называемых дыхательных мод. Это подтверждается возбуждением линий КРС в коротковолновой области, и обусловливает как существование смешанных типов sp2−гибридизации с π− и σ−углеродными связями, так и металлической и полупроводниковой проводимостей, что указывает на большое практическое значение такого структурирования для развития наноэлектроники