Ultraääniliitoksilla valmistettu avaruuslieka

Tethers are key elements in the electric solar wind sail (E-sail). In this thesis I claim that E-sail tether manufacturing on km scale is possible. The E-sail is a space propulsion method for interplanetary missions. It uses long, thin and conductive, tethers to create thrust from the solar wind. Based on simulations a full scale E-sail using one hundred 20 km long tethers could create a continuous 1 N thrust. Compared to state of the art ion engines the proposed E-sail produces 10 100 times more specific impulse over the device lifetime. The E-sail is estimated to lower costs of interplanetary missions by reducing the payload mass needed to launch to orbit and by shortening the travel time. Manufacturing is an important technical challenge to the E-sail. A multifilament tether structure is needed to provide micrometeoroid tolerance to the tether. To address the challenge we combined an industrial ultrasonic wire bonder and a custom-built tether factory for tether production. A customized 3-wire bonding wedge enabled 4-wire multifilament tether manufacturing. The tether comprises 25 and 50 µm in diameter (Ø) aluminum wires that are ultrasonically welded together. The main result of this thesis is that we showed the feasibility of large-scale device manufacture by producing a continuous 1.04 km long multifilament tether comprising 90 704 wire-to-wire bonds. The measured bonding yield of the manufacture was 99.9%. Wire-to-wire bond pull strength was measured in a separate test on a 97 m long tether produced subsequent to the 1 km tether production. The maximum sustainable pull force of the tether bonds should exceed the estimated 50 mN centrifugal force of the spinning full scale E-sail. The measured average maximum sustainable pull force of 252 bonds along the 97 m test tether was (99 ± 8) mN with a minimum recorded value of 80 mN. This result shows that E-sail tether production on km scale is possible and thus supports the main claim of this thesis. Before this PhD project, no E-sail tether existed. The development of tether production and the results achieved brings the implementation of the most important E-sail component into the practical engineering realm and thus significantly advances the E-sail development. The produced 1 km tether was the most important objective of the ESAIL EU FP7 -framework project.Aurinkotuulipurje voi tulevaisuudessa korvata raketit ja ionimoottorit planeettojen välisissä kuljetuksissa. Suunniteltu täysikokoinen aurinkotuulipurje käyttää 100 kertaa 20 km pitkiä metallisia liekoja, jotka avataan keskipakoisvoiman avulla 40 km leveäksi purjeeksi. Liekojen tulee olla sähköä johtavia ja pinta-alaltaan mahdollisimman pieniä. Mikrometeoroidit, avaruuden tomuhiukkaset aiheuttavat merkittävän ongelman. Ne katkaisevat yksittäisen 20 km pitkän 50 µm halkaisijaltaan olevan metallilangan keskimäärin 160 kertaa vuodessa. Ratkaisu ongelmaan on monisäikeinen lieka, jossa yksittäisen langan katkeaminen ei merkittävästi lisää koko liean katkeamistodennäköisyyttä. Tutkimukseni pääväite on, että kilometrejä pitkiä aurinkotuulipurjeen avaruusliekoja on mahdollista valmistaa erittäin ohuista metallilangoista. Osoittaakseni väitökseni todeksi suunnittelin ja rakensin tutkimusryhmäni kanssa laitteen, jolla monisäikeistä Heytether-liekaa voidaan valmistaa. Heytether-lieassa on yksi 50 µm halkaisijaltaan oleva päälanka, johon kolme 25 µm halkaisijaltaan olevaa apulankaa liitetään. Alumiinilankojen välisiä liitoksia on noin 1 cm välein. Liekatehdas valmistettiin Helsingin yliopiston Fysiikan laitoksen Elektroniikan tutkimuslaboratoriossa osana ESAIL EU-projektia. Liekatehdas käyttää ultraäänihitsausta lankojen välisiin liitoksiin. Tavoitteemme, yli 1 km pituinen 4-lankainen lieka, valmistui noin kuukauden yhtäjaksoisen tuotannon jälkeen. Valmistettu 11 grammaa painava lieka sisältää 90704 liitosta. Liitosten onnistumisprosentti oli 99.9% (korjattuja liitoksia 0.2%). EU-projektissa asetettu tavoite liitosten onnistumiselle oli 99%. Valmistettu lieka osoittaa, että kilometreja pitkiä avaruusliekoja on mahdollista valmistaa ohuista metallilangoista. Lieka on aurinkotuulipurjeen tärkein, mutta myös vaikeimmin valmistettava osa. Tutkimusryhmämme on kehittänyt menetelmän ja ensimmäisenä maailmassa osoittanut, että aurinkotuulipurjeen valmistaminen on mahdollista. Tämä voi tulevaisuudessa mahdollistaa nopeamman ja halvemman menetelmän planeettojen tutkimiseen. Noin 100 metriä pitkää liekaa tullaan käyttämään plasmajarruna suomalaisessa Aalto-1 satelliitissa. Plasmajarru on tulevaisuuden menetelmä vanhentuneiden satelliittien poistamiseen avaruudesta. Liean valmistuksen edellytyksenä on ollut perusteellinen tutkimustyö ultraäänihitsauksen alalla. Jatkossa tätä tietotaitoa tullaan käyttämään kestävämmän elektroniikan valmistamiseen esimerkiksi autoissa ja aurinkopaneeleissa

Tapaustutkimus julkisen ja yksityisen sektorin kumppanuudesta erikoissairaanhoidossa

Tutkimuksen tarkoituksena on kuvata, miten julkisen ja yksityisen sektorin kumppanuus soveltuu Suomessa erikoissairaanhoidon palveluihin kahta tapausta, HYKSin kliiniset palvelut Oy:tä ja suunnitteilla olevaa Iltasairaala Oy:tä, tutkimalla. Tarkoituksensa toteuttamiseksi tavoitteena on selvittää, mitä hyödyllistä sekä käyttökelpoista julkisen ja yksityisen sektorin kumppanuudessa on erikoissairaanhoidon tuotannolle. Tutkimusaihe kytkeytyy laajemmassa tieteellisessä kontekstissa ensinnäkin kunnallistalouden oppiaineen soveltavan ja kvalitatiivisen tutkimuksen viitekehykseen. Lisäksi tutkimusaihe kytkeytyy tieteenfilosofisella tasolla hermeneuttisen, ymmärrystä lisäävän, sekä kuvailevan ja aristotelisen perinteen mukaisen ihmistieteellisen tutkimuksen viitekehykseen, jossa laadullisen tapaustutkimuksen traditionaalisella tutkimusstrategialla haetaan syvällisempää ymmärrystä julkisen ja yksityisen sektorin kumppanuuden ilmiöstä. Tutkimusmenetelmänä on dokumentit ja käytettävänä aineistona tutkimuskohteista saatavilla olevat asiakirja- ja dokumenttiaineistot sekä erilaiset tutkimuskohteita koskevat lehtiartikkelit. Tutkielmassa käytetään abduktiivista päättelyä sekä aineiston analyysissä teoriasidonnaista analyysiä. Tutkimuskohteet ovat kumppanuuden muodoltaan monipuolinen yhdistelmä eri tyyppejä. Syyt käyttöönotolle ovat niin taloudellisia kuin sosiaalisia. Vahvuuksiksi voidaan todeta, että alkuvaikeuksista huolimatta toinen yhtiö toimii sekä kehittyy aktiivisesti, julkisen ja yksityisen sektorin kumppanuus -ajattelun toimiva testaus sekä kehittäminen, luonteva omistajayhteistyö, riittävä palveluvalikoima ja henkilökunta. Rahalle vastinetta on tullut lisäarvon tuottamisesta muun muassa tunnettavuuden lisäyksessä, käyttöasteen paranemisessa, sopimusasioiden selkeydessä ja selkeällä tavoitteellisuudella yhteistyökumppanuuksissa sekä keskinäisessä oppimisprosessissa. Keskeisimmät havaitut kehittämisalueet ovat kokonaisuuden hallinta, riskienhallinta, heikohko kansainvälisyys sekä markkinoinnin hajanaisuus. Yhteenvetona, ettei julkisen ja yksityisen sektorin kumppanuus ole niin kutsutusti pikavoittoja varten. Yhteistyön kehittyminen vaatii luottamusta sekä käytänteiden yhteensovittamista. Keskiössä on oltava toiminta: kun tilat toimivat ja henkilökunta on tyytyväinen, heijastuu tämä toiminnan kautta asiakastyytyväisyydeksi. Talousresurssien tuloutus, osakearvon nousu sekä kertynyt osaamispääoma ovat mahdollisia vasta pitkän aikavälin kuluessa. Julkisen ja yksityisen sektorin kumppanuus voi parhaimmillaan tukea omistajiensa ydintoimintaa, muttei priorisoida sitä

Vuorotyötä tekevän hoitotyöntekijän unitottumukset

Opinnäytetyön tavoitteena on tuottaa tietoa vuorotyötä tekevän hoitotyöntekijän unitottumuksista. Tarkoituksena on kuvata, miten hoitotyöntekijät kokevat uni-valverytmin osana terveellisiä elämäntapoja ja työhyvinvointia. Opinnäytetyön tutkimuskysymyksenä ovat: 1. Millaisia unitottumuksia vuorotyötä tekevillä hoitotyöntekijöillä on? 2. Miten työntekijä ylläpitää uni-valve rytmiä? 3. Millainen on sopiva uni-valverytmi vuorotyöntekijälle? Tutkimusmenetelmänä käytetään laadullista eli kvalitatiivista tutkimusmenetelmää. Haastattelimme kuutta vuorotyötä tekevää hoitotyöntekijää ja saadusta aineistosta teimme sisällönanalyysin. Tulosten mukaan vuorotyötä tekevät hoitotyöntekijät kokevat hyvän unen sellaiseksi, että herää virkeänä eikä koe itseään enää väsyneeksi. Hyvillä unikokemuksilla on positiivisia vaikutuksia mieleen ja kehoon sekä huonoilla negatiivisia vaikutuksia. Hoitajat kertoivat muutamia keinoja hyviin unikokemuksiin. Vuorotyössä hoitajat kokivat ilta-aamu vuoron välisen rytmin kaikista vaikeimmaksi, lyhyeksi jäävän uniajan vuoksi. Yövuoro jakoi mielipiteitä. Toiset hoitajista kertoivat, etteivät yövuorot sovellu heille lainkaan ja vastaavasti toiset voisivat tehdä yövuoroja enemmänkin. Hoitajat kokivat, että parhaiten he saavat nukuttua, kun uni-valverytmi on säännöllinen ja nukkuminen tapahtuu yöllä. Tämä on kuitenkin vuorotyön luonteen takia mahdotonta. Hoitajat kokivat, että työvuoroergonomialla voisi vaikuttaa riittävän yhtämittaisen levon mahdollistamiseen. Johtopäätöksenä voidaan todeta, että hoitotyöntekijät tietävät millainen heille sopiva uni-valverytmi on, mutta vuorotyö estää sen jatkuvan ylläpitämisen.The objective of this thesis is to provide information on the sleeping habits of shift working nurses. The purpose is to describe how nurses experience the sleep-waking rhythm as part of a healthy lifestyle and well-being at work. The research questions of the thesis are: 1. What kind of sleeping habits do shift working nurses have? 2. How does a worker maintain an appropriate sleep-wake pattern? 3. What kind of sleep-wake pattern is appropriate to a shift worker? The research method is qualitative. We interviewed six shift working nurses and the collected material was analyzed using content analysis. According to the results, shift working nurses consider good sleep as such when they wake up refreshed and no longer feel tired. A good night sleep has positive effects on the mind and body, whereas a bad one has negative effects. The nurs-es shared a few ways to have good night sleep experiences. In shift work, nurses considered the rhythm from evening shift to morning shift to be the hardest, due to the short sleeping time between them. Night shift divided opinions. Some nurses told that night shifts are not suitable for them at all, while other nurses could do even more night shifts. Nurses considered that they get the best sleep when the sleep-waking rhythm is regular and sleeping happens at night. However, this is impossible due to the nature of shift work. According to nurses, work shift ergonomics could have a positive effect on a satisfactory rest period without interruption. In conclusion, nurses do know what a suitable sleep-wake pattern means for them, but the shift work prevents nurses from maintaining the rhythm at all times

Talotekniikan suunnittelunohjaus rakennusliikkeen näkökulmasta

Tämän insinöörityön tavoitteena oli selvittää, mitä vaatimuksia laadukkaasti toteutettu talotekniikan suunnittelu asettaa rakennusliikkeen suunnittelunohjaukselle. Insinöörityön tarkoituksena oli kuvata talotekniikan suunnittelunohjauksen roolia rakennuspainotteisessa ympäristössä. Tutkimustyö rajautui toimitilojen kokonaisvastuurakentamiseen toteutussuunnitteluvaiheessa. Työssä tarkastellaan aluksi yleisellä tasolla suunnittelunohjauksen tarkoitusta ja periaatteita, sekä suunnittelunohjaukseen vaikuttavia tekijöitä. Suunnitteluprosessin lähtökohtana käytetään suunnittelujärjestelmän kehittämismallia (SUKE). Tutkimusosiossa tarkastellaan talotekniikan toteutussuunnitteluvaiheen prosessin kulkua sekä sen sisältöä rakennusliikkeen suunnittelunohjauksen näkökulmasta. Tutkimustyön tuloksena syntyi rakennusliikkeen suunnittelunohjausta palveleva prosessikaavio suunnitelmapakettien toteutussuunnitteluvaiheista ja riippuvuussuhteista eri suunnittelualojen välillä. Osana tuloksia koottiin ohjeita ja tuotiin ilmi suunnittelunohjaukseen vaikuttavia haasteita ja ratkaisumalleja. Myös suunnitelmien hyväksyntämenettelyä ja sisältöä on kuvattu. Tätä insinöörityötä voidaan hyödyntää jatkossa apuvälineenä rakennushankkeen talotekniikan suunnittelunohjaukselle asetettujen tavoitteiden saavuttamisessa.The purpose of this final year project was to study the demands of high-quality building services engineering design co-ordination from the perspective of a construction company. The goal was to describe the role of design co-ordination in the design implementation phase. The study was limited to turn-key contracting construction of business premises. In this Bachelor’s thesis, the means and principles of design co-ordination were examined by studying field-related literature. The design process was taken to follow the development model of design systems. In addition, factors affecting the design process were identified and analyzed by establishing the most important components in the model. The planning of the implementation process was studied from the viewpoint of a construction company. As a result of this project, a graphical representation of design packages and relations between different fields of design was created. In addition, guidelines, solutions and approval procedures were displayed to further ease the design process. This Bachelor’s thesis can be utilized as an assistive tool to achieve the goals set for a building project

Tapaustutkimus julkisen ja yksityisen sektorin kumppanuudesta erikoissairaanhoidossa

Tutkimuksen tarkoituksena on kuvata, miten julkisen ja yksityisen sektorin kumppanuus soveltuu Suomessa erikoissairaanhoidon palveluihin kahta tapausta, HYKSin kliiniset palvelut Oy:tä ja suunnitteilla olevaa Iltasairaala Oy:tä, tutkimalla. Tarkoituksensa toteuttamiseksi tavoitteena on selvittää, mitä hyödyllistä sekä käyttökelpoista julkisen ja yksityisen sektorin kumppanuudessa on erikoissairaanhoidon tuotannolle. Tutkimusaihe kytkeytyy laajemmassa tieteellisessä kontekstissa ensinnäkin kunnallistalouden oppiaineen soveltavan ja kvalitatiivisen tutkimuksen viitekehykseen. Lisäksi tutkimusaihe kytkeytyy tieteenfilosofisella tasolla hermeneuttisen, ymmärrystä lisäävän, sekä kuvailevan ja aristotelisen perinteen mukaisen ihmistieteellisen tutkimuksen viitekehykseen, jossa laadullisen tapaustutkimuksen traditionaalisella tutkimusstrategialla haetaan syvällisempää ymmärrystä julkisen ja yksityisen sektorin kumppanuuden ilmiöstä. Tutkimusmenetelmänä on dokumentit ja käytettävänä aineistona tutkimuskohteista saatavilla olevat asiakirja- ja dokumenttiaineistot sekä erilaiset tutkimuskohteita koskevat lehtiartikkelit. Tutkielmassa käytetään abduktiivista päättelyä sekä aineiston analyysissä teoriasidonnaista analyysiä. Tutkimuskohteet ovat kumppanuuden muodoltaan monipuolinen yhdistelmä eri tyyppejä. Syyt käyttöönotolle ovat niin taloudellisia kuin sosiaalisia. Vahvuuksiksi voidaan todeta, että alkuvaikeuksista huolimatta toinen yhtiö toimii sekä kehittyy aktiivisesti, julkisen ja yksityisen sektorin kumppanuus -ajattelun toimiva testaus sekä kehittäminen, luonteva omistajayhteistyö, riittävä palveluvalikoima ja henkilökunta. Rahalle vastinetta on tullut lisäarvon tuottamisesta muun muassa tunnettavuuden lisäyksessä, käyttöasteen paranemisessa, sopimusasioiden selkeydessä ja selkeällä tavoitteellisuudella yhteistyökumppanuuksissa sekä keskinäisessä oppimisprosessissa. Keskeisimmät havaitut kehittämisalueet ovat kokonaisuuden hallinta, riskienhallinta, heikohko kansainvälisyys sekä markkinoinnin hajanaisuus. Yhteenvetona, ettei julkisen ja yksityisen sektorin kumppanuus ole niin kutsutusti pikavoittoja varten. Yhteistyön kehittyminen vaatii luottamusta sekä käytänteiden yhteensovittamista. Keskiössä on oltava toiminta: kun tilat toimivat ja henkilökunta on tyytyväinen, heijastuu tämä toiminnan kautta asiakastyytyväisyydeksi. Talousresurssien tuloutus, osakearvon nousu sekä kertynyt osaamispääoma ovat mahdollisia vasta pitkän aikavälin kuluessa. Julkisen ja yksityisen sektorin kumppanuus voi parhaimmillaan tukea omistajiensa ydintoimintaa, muttei priorisoida sitä

Improving Non-Repetitive Takt Production With Visual Management

Takt production is gaining increasing visibility in the construction industry. To further improve the current takt production practices, visual management tools could offer improved efficiency in the production control phase. However, the effects of visual management in takt control setting have not yet received much attention in research. This study aimed to investigate the effects of various visual tools in a takt production setting to gain knowledge on how these tools could aid takt control efficiency. The research utilized a design science research approach to create visual management tools and iterate them based on feedback. Interviews, site observation, and takt progress tracking were used to evaluate the implemented tools. The findings indicate that workers on site want to be more aware of the production plan, and information helps them to work in the right location at the right time. To help workers, visual management tools need to recognizable, explicit, and contain correct and up-to-date information. However, there are cultural issues related to implementation, especially on the need for information going through foremen to crews.Peer reviewe

Estimation of initial state and model parameters for autonomous GNSS orbit prediction

In self-assisted GNSS the orbit of a satellite is predicted by solving the differential equation that models its motion. Our motion model includes the most important forces: Earth's gravity, lunar and solar gravity and solar radiation pressure. Unmodeled forces are taken into account by using Gaussian white noise term with covariance matrix estimated offline from historical orbital data. The estimation of model parameters (solar radiation pressure and Earth orientation parameters) and initial state for the prediction includes both offline and online stages. In the offline stage, priors for the solar radiation pressure parameters are estimated using precise orbits issued by the International GNSS service (IGS). In the online stage, the satellite’s broadcast ephemeris is used to estimate the initial state and model parameters. The estimation of the initial state is formulated as non-linear continuous-time filtering problem with discrete-time measurements. The filtering equations are solved numerically and the performance of different numerical methods (Extended, Cubature and Unscented Kalman filters) is compared. Using the estimated initial state and model parameters, the satellite orbits are predicted 5 days into the future. The accuracy and consistency of the predicted orbits is analysed by comparing with the IGS precise ephemerides. In this paper only GPS satellites are considered, but the method can be extended to other satellite systems.Peer reviewe