Отдел функциональных элементов систем управления

И. о. завотделом - канд. физ.-мат. наук П. И. Заболотный

Завотделом  канд. физ.-мат. наук, доцент Заболотный П. И. Область исследований - электрическая неустойчивость в пространственно-неоднородных средах; взаимодействие волн объемного заряда и потоков носителей с электромагнитным излучением; функциональные элементы систем управления; микроволновые датчики контроля параметров технологических процессов, в том числе вибрации, влагосодержания сыпучих сред; медицинские диагностические и терапевтические системы.

Исследованы особенности механической перестройки параметров цилиндрических и биконических микроволновых резонаторов с продольным перемещением аксиального стержня с коническим профилем. Показана зависимость между величиной угла конического участка на аксиальном стержне и параметрами исследованных резонаторов. Показано минимальное влияние продольного перемещения аксиального стержня с коническим элементом на структуру электрических полей резонаторов. Проведена экспериментальная проверка результатов расчетов зависимостей резонансных характеристик биконического резонатора от параметров продольного перемещения аксиального стержня с коническими поверхностями. Показано хорошее совпадение экспериментальных и расчетных данных. Разработанная конструкция коаксиального биконического резонатора может быть использована для локальных измерений параметров вибрации.

а) б)

Рисунок 1 - Макет первичного преобразователя локального измерителя параметров вибрации (а) и биконический резонатор (б)

Разработана методика измерения параметров вибрации с использованием многозондового интерференционного измерителя, позволяющая определять амплитуды вибрации, на порядок превосходящие длину зондирующей электромагнитной волны. Проведена экспериментальная проверка предложенной методики на лабораторном макете.

Рисунок 2 - Макет 2-х зондового интерференционного измерителя параметров перемещений и вибраций

Разработан метод определения эффективной диэлектрической проницаемости двухкомпонентных материалов, состоящих из беспотерных диэлектрических материалов, по волноводным измерениями коэффициенту отражения. Показано, что эффективная диэлектрическая проницаемость двухкомпонентных беспотерных диэлектрических материалов со сферическими включениями, которая может быть определена по коэффициенту отражения, имеет хорошее совпадение со значением эффективной диэлектрической проницаемости, которую вычисляют с помощью формулы Бруггемана. Полученные результаты дают возможность прогнозирования диэлектрических свойств двухкомпонентных веществ и позволяют сформулировать рекомендации по разработке разных типов микроволновых первичных преобразователей для контроля свойств двухкомпонентных веществ.

Разработаны макеты микроволновых датчиков контроля влагосодержания сухих веществ и доли сухих веществ в растворах жидкостей.

а) б)

Рисунок 3 - Макеты микроволновых датчиков контроля: влагосодержания сухих веществ (а) и доли количества сухих веществ в растворах жидкостей (б)

Прикладные исследования были направлены на разработку специальной аппаратуры для ГП “КБ ”Южное”. Из внедренных разработок наибольший интерес представляет селективный измеритель мощности, используемый для измерения диаграммы направленности антенн. Его отличительная особенность - независимость коэффициента передачи активного элемента преобразователя от уровня входного сигнала в динамическом диапазоне 100 дБ. При этом преобразование входного сигнала осуществляется с большим усилением, позволяющим реализовать высокую чувствительность (10-12 Вт).

Разработана волноводно-интегральная технология изготовления элементов и узлов систем связи миллиметрового диапазона длин волн с использованием метода многослойной гальванопластики. Изготовленные таким образом элементы и узлы обладают значительно меньшими весогабаритными параметрами и повышенной надежностью, что достигается в основном за счет исключения стыковочных узлов. Предложенная технология может найти применение в производстве элементов и узлов аппаратуры для спутниковых систем связи.

Разработанная методика измерения низкочастотной емкости послужила методической основой при разработке медицинской компьютерной диагностики, которая основана на низкочастотных измерениях комплексного сопротивления биологически активной точки, что увеличивает информативность системы и значительно повышает достоверность оценки физиологического состояния человеческого организма.

Дополнительное отличие разработанной диагностической системы состоит в том, что тестирующий сигнал в десятки раз меньше по абсолютной величине, в результате чего измеряемая информация искажается в меньшей степени.

а) б)

Рисунок 7 - Внешний вид аппаратуры для пунктурной электрографической (ПЭГ) экспрес-диагностики (а) и аппарата для биорезонансной информационно-пунктурной (БРИП) терапии (б)

Группой разработки плазменных технологических устройств, входящей в состав отдела, на основе экспериментальной вакуумно-плазменной установки разработана технология ионно-плазменной обработки деталей, включающая операции предварительной ионной полировки, очистки и активации покрываемой поверхности и последующее нанесение наноструктурированного функционального покрытия (Рис. 8).

а) б)

Рисунок 8 - экспериментальная вакуумно-плазменная установка(а); ионный пучок(б)

Разработаны автономные источники сфокусированного потока энергетичных газовых ионов для нанесения покрытия на внутренние и наружные поверхности, разработан ряд типоразмеров автономных (рис. 9), а также интегрированных магнетронных распылительных систем.

а) б)

Рисунок 9 - Автономные источники сфокусированного потока энергетичных газовых ионов для нанесения покрытия на внутренние (а) и наружные (б) поверхности

Деятельность группы связана с: разработкой технологичных источников ускоренных газовых ионов и источников атомных частиц материала покрытия; разработкой плазменных устройств для обработки внутренних рабочих поверхностей деталей.

Примером практического использования результатов исследований и разработок может быть разработанная технология и вакуумно-дуговая технологическая установка для нанесения защитного покрытия на внутренние поверхности ниобиевых камер сгорания микро-жидкостных ракетных двигателей. Технологическая установка разработана для использования на ГП "Южмаш".

В отделе выполнены три гранта фонда Сороса, один грант Молодых ученых НАН Украины и два проекта, финансировавшихся Украинским научно-технологическим центром (УНТЦ). Один из них выполнен в сотрудничестве с научно-производственным комплексом «Электронная техника» при Тбилисском государственном университете. По результатам этого проекта имеется ряд публикаций в международных журналах в соавторстве с партнером по проекту, ведущим специалистом в области полупроводников и полупроводниковой электроники профессором М. Шуром (Ренселерский политехнический институт, США).

На работы сотрудников отдела есть ссылки в изданной в США монографии (Li C. Microwave Noncontact Motion Sensing and Analysis / C. Li, J. Lin. - Hoboken, NJ, USA: John Wiley & Sons, Inc., 2014. - 238 p. ) и статьях авторов из Алжира, Бельгии, Великобритании, Венгрии, Германии, Греции, Индии, Ирана, Ирландии, Испании, Италии, Китая, Колумбии, Кореи, Коста-Рики, Ливии, Малайзии, Пакистана, Польши, России, США, Турции, Франции, Швеции, Японии в таких журналах, как "Доклады Академии Наук", Advances in Engineering Software, Agricultural Water Management, Applied Physics Letters, Applied Mathematical Modeling, Applied Soft Computing, Applied Surface Science, Chinese Science Bulletin, Journal of Applied Physics, Journal of The Electrochemical Society, Journal of Hydraulic Engineering, Journal of Hydroinformatics, Journal of Physics: Condensed Matter, Journal of Semiconductors, Materials Science in Semiconductor Processing, Physical Review B, Physica Status Solidi A, Physica Status Solidi C, Semiconductor Science and Technology, Solid-State Electronics, Water Resources Management.

Основные публикации:

  1. Pseudotransient continuation-based steady state solver: extension to zero flow rates / R. Alvarez, N. B. Gorev, I. F. Kodzhespirova, Yu. Kovalenko, E. Prokhorov, A. Ramos // Journal of Hydraulic Engineering. - 2011. - V. 137, No. 3. - P. 393 - 397.
  2. Evolutionary testing of hydraulic simulator functionality / N. B. Gorev, I. F. Kodzhespirova, Yu. Kovalenko, R. Alvarez , E. Prokhorov, A. Ramos // Water Resources Management. - 2011. - V. 25, No. 8. - P. 1935 - 1947.
  3. Displacement measurement using a two-probe implementation of microwave interferometry / A. V. Doronin, N. B. Gorev, I. F. Kodzhespirova, E. N. Privalov // Progress in Electromagnetics Research C. - 2012. - V. 32. - P. 245 - 258.
  4. A way to improve the accuracy of displacement mreasurement by a two-probe implementation of microwave interferometry / A. V. Doronin, N. B. Gorev, I. F. Kodzhespirova, E. N. Privalov // Progress in Electromagnetics Research M. - 2013. - V. 30. - P. 105 - 116.
  5. Drobakhin O. O. Open-ended waveguide cutoff resonators for monitoring dielectrics parameters of gases / O. O. Drobakhin, Ye. N. Privalov, D. Yu. Saltykov // Telecommunications and Radio Engineering. - 2013. - Vol. 72, No. 7. - P. 627-640.
  6. Method to cope with zero flows in Newton solvers for water distribution systems / N. B. Gorev, I. F. Kodzhespirova, Yu. Kovalenko, E. Prokhorov, G. Trapaga // Journal of Hydraulic Engineering. - 2013. - V. 139, No. 4. - P. 456 - 459.
  7. Gorev N. B. Noniterative implementation of pressure-dependent demands using the hydraulic analysis engine of EPANET 2 / N. B. Gorev, I. F. Kodzhespirova // Water Resources Management. - 2013. - V. 27, No. 10. - P. 3623 - 3630.
  8. Measurement of dielectric material properties using coupled biconical resonators / M. V. Andreev, O. O. Drobakhin, Ye. N. Privalov, D. Yu. Saltykov // Telecommunication and Radio Engineering. - 2014. - No. 11. - P. 1017 - 1031.
  9. Convergence of a hydraulic solver with pressure-dependent demands / Y. Kovalenko, N. B. Gorev, I. F. Kodzhespirova, E. Prokhorov, G. Trapaga // Water Resources Management. - 2014. - V. 28, No. 4. - P. 1013 - 1031.
  10. Gorev N. B. Nonunique steady states in water distribution networks with flow control valves / N. B. Gorev, I. F. Kodzhespirova, P. Sivakumar // Journal of Hydraulic Engineering. - 2016. - V. 142, No. 9. - P. 04016029-1 - 04016029-7.
  11. Gorev N. B. Modeling of flow control valves with a nonzero loss coefficient / / N. B. Gorev, I. F. Kodzhespirova, P. Sivakumar // Journal of Hydraulic Engineering. - 2016. - V. 142, No. 11. - P. 06016017-1 - 06016017-3.
  12. Патент на корисну модель 80300 Україна, МПК G01H 9/00. Спосіб вимірювання параметрів руху і вібрації / Пилипенко О. В., Горєв М. Б., Доронін О. В., Коджеспірова І. Ф., Привалов Є. М. ; заявник і патентоволодар Інститут технічної механіки Національної академії наук України і Національного космічного агентства України. - u 2012 12694 ; заявл. 07.11.2012 ; опубл. 27.05.2013, Бюл. № 10. - 8 с
  13. Патент на корисну модель 63184 Україна, МПК G01H 9/00. Спосіб вимірювання параметрів руху і вібрації / Пилипенко О. В., Горєв М. Б., Доронін О. В., Коджеспірова І. Ф., Привалов Є. М. ; заявник і патентоволодар Інститут технічної механіки НАНУ і НКАУ. - u201105816 ; заявл. 10.05.2011 ; опубл. 26.09.2011. Бюл. № 18. - 7 с.
  14. Патент на корисну модель 55873 Україна, МПК G01H 9/00. Спосіб вимірювання параметрів руху і вібрації / Пилипенко О. В., Горєв М. Б., Коджеспірова І. Ф., Привалов Є. М. ; заявник і патентоволодар Інститут технічної механіки НАНУ і НКАУ. - u 2010 08039 ; заявл. 29.06.2010 ; опубл. 27.12.2010. Бюл. № 24. - 9 с

Сотрудничество:

Поддерживается научное и научно-техническое сотрудничество по договорам о творческом сотрудничестве:

- Договор № 306-11 от 08.09.2011 г. о научно-техническом сотрудничестве между Государственным высшим учебным заведением "Национальный горный университет" (ДВНЗНГУ) и Институтом технической механики НАН Украины и НКА Украины (ІТМ НАНУ и НКАУ).

- Договор №317-11 от 25.01.2013 г. о сотрудничестве между обществом с ограниченной ответственностью "Днепропетровский медицинский институт традиционной и нетрадиционной медицины" и Институтом технической механики Национальной академии наук Украины и Государственного космического агентства Украины.

- Договор № 324-14 от 08.07.2014 г. о сотрудничестве и взаимодействии между Украинским научно-исследовательским институтом гражданской защиты Государственной службы Украины по чрезвычайным ситуациям и Институтом технической механики Национальной академии наук Украины и Государственного космического агентства Украины.

СЛУЖЕБНЫЙ АДРЕС:
Институт технической механики, 15, ул.Лешко-Попеля,
49600, г. Днепр, Украина
НОМЕР ТЕЛЕФОНА:
+38-056-376-45-87
E-MAIL:

© 2001 - 2017 Институт технической механики НАНУ и ГКАУ