Представлены результаты экспериментальных исследований характеристик импульсного источника протонов на основе сильноточного отражательного разряда с полым катодом. Отражательный разряд с полым катодом – это разряд с осциллирующими электронами в магнитном поле (разряд типа Пеннинга), в разрядной системе которого один из двух катодов имеет протяженную полость с малой входной апертурой. Изучено влияние на распределение токов между катодами величины разрядного тока, давления и магнитного поля. Установлено, что в сильноточном режиме работы разряда (до 5 А) доля тока, приходящаяся на катодную полость, составляет в среднем около 60 %. Представлены вольтамперные характеристики разряда и эмиссионные характеристики источника с модифицированной конструкцией полого катода. Результаты исследований имеют важное значение для создания компактного источника протонов с высокой интенсивностью пучка.
Хорошо известно, что тоннелепроходческие работы щитовым методом зачастую вызывают деформации в массиве грунта и на поверхности. Как следствие, потенциальный ущерб от тоннелепроходческих работ вышележащим сооружениям в зоне влияния зависит от ряда факторов, а именно: грунтового массива и его характеристик, технических и технологических особенностей тоннеля и тоннелепроходческого оборудования. И именно численные методы позволяют наиболее достоверно моделировать условия проходки, близкие к реальным. Целью работы является обзорный и сравнительный анализ методов различных авторов определения осадок и вычисления коэффициента перебора грунта (объема «потери грунта» – volume loss) VL, анализ предоставляемых данных, в том числе полевых, а также определение возможности их совершенствования.
С помощью комплексного сравнительного и контент-анализа различных подходов к определению осадок земной поверхности и коэффициента перебора грунта VL тоннелепроходческих работ в работе представлены основные виды численных методов расчета осадок дневной поверхности и коэффициента перебора грунта VL в хронологическом порядке их появления.
Проведенный анализ множества численных методов, примеров значений осадок земной поверхности и коэффициента перебора грунта VL из источников различных лет обеспечивает более широкий обзор результатов тоннелепроходческих работ. Приводятся результаты наиболее значимых исследований. Анализируются и поясняются некоторые подходы к формированию теорий наиболее интересных и цитируемых исследований.
Поскольку осадка земной поверхности и, соответственно, вышележащих сооружений определяет наличие или отсутствие мероприятий по снижению влияния на них или защиты, корректное их определение позволяет уменьшить стоимость строительства при тоннелепроходческих работах в зоне влияния. Соответственно существует дальнейшая необходимость развития этого геотехнического направления численными методами в поисках оптимальных и качественных решений для определения осадок от тоннелепроходческих работ и вычисления коэффициента перебора грунта VL, а также по возможному усовершенствованию нормативной документации в данной области.
Разработана схема и создан действующий макет автоматической высокоточной системы угловой коррекции оси лазерного пучка, фокусируемого на поверхность объекта, который движется по непредсказуемой траектории. Управление угловым положением оси лазерного пучка осуществлялось FSM зеркалом по командам двухкоординатного позиционно-чуcтвительного PSD детектора. PSD преобразовывал линейные координаты центра тяжести изображения цели на поверхности фотоприемной площадки в управляющее напряжение, подаваемое на вход контроллера, осуществляющего автоматическую коррекцию гистерезиса управления осью лазерного пучка. Проведены эксперименты по моделированию управления угловым положением оси лазерного луча. Экспериментально определены статические и динамические характеристики системы управления. Измеренные значения времени отклика на сигналы управления и гистерезиса системы управления не превышали 0,7–1,0 мс и 0,2 %, соответственно.
Геосинтетические материалы применяются в строительстве автомобильных дорог на протяжении более 30 лет. Геоматериалы относятся к отдельному классу полимерных строительных материалов, с помощью которых обеспечивается устойчивость и долговечность возводимых объектов. Главными преимуществами использования геосинтетиков являются: сокращение трудовых и материальных затрат, повышение грузоподъемности и увеличения срока службы дорожных конструкций. Применение современных геосинтетических материалов возможно в температурном диапазоне от –40 °C до +60 °C, но следует учитывать, что при отрицательных температурах их относительное удлинение при нагрузке и прочность могут снижаться. При работе материалов при отрицательных температурах следует учитывать их морозостойкость. В статье проведено исследование устойчивости образцов геосинтетических материалов к многократному замораживанию и оттаиванию. Замораживание-размораживание образцов проводилось в лаборатории кафеды «Автомобильные дороги и мосты», испытания геосинтетиков на растяжение проводились в лаборатории кафедры «Строительное производство и геотехника» Пермского национального исследовательского политехнического университета. Для проведения испытания было отобрано четыре различных материала: полотно геотекстильное нетканое иглопробивное и термокаландрированное (дорнит) – 350; георешетка полипропиленовая СД 100 %; полотно геотекстильное тканое ТН-20 100 % полипропилен; тканый геотекстиль ТН 50. Подобранные образцы для испытаний имели ширину 200±1 мм, фиксация материала происходила в зажимах испытательной машины МТ-136. По результатам проведенных испытаний показатель морозостойкости составил: нетканый геотекстиль – 112,5 %; георешетка – 111,8 %, тканый геотекстиль ТН 20 – 174,4 %; тканый геотекстиль ТН 20 – 81 %. Это значит, что у большинства испытанных геосинтетических материалов прочность на растяжение увеличилась после многократного замораживания и оттаивания.
Исследованы морфологические, структурные, оптические и фотоэлектрических свойства плёнок Mg 2 Si с толщинами 496 нм и 682 нм на кремнии Si (111). Наличие в колебательных спектрах пропускания минимума при волновом числе фотонов 270 см-1 показало, что обе плёнки содержат зерна с составом Mg 2 Si. Установлено, что для обеих плёнок Mg 2 Si характерен островковый рост Вольмера-Вебера. При меньшей толщине плёнки наблюдается неполностью срощенные ограненные зерна площадью от 0,12 до 0,48 мкм2, а при большей толщине – сплошная плёнка с некоторой плотностью провалов и состоящая из мелких коагулировавших зерен с площадью от 0,02 до 0,06 мкм2. Из данных рентгеновской дифракции установлено, что обе плёнки являются поликристаллическими с параметрами кристаллической решетки: 6,3392–6,3536 Å для плёнки с меньшей толщиной образца и 6,3440– 6,3498 Å – для плёнки с большей толщиной. Анализ ВАХ в резисторной приборной структуре на основе плёнок Mg 2 Si показал, что в диапазоне напряжений от -5 В до +5 В они являются близкими к линейным и симметричным. При этом с увеличением смещения обеих полярностей от 0 В до 1,5–2,0 В сопротивление пленок экспоненциально уменьшается, а затем уменьшается почти линейно, выходит на насыщение. Анализ фотоотклика плёнок Mg 2 Si с алюминиевыми контактными площадками в диапазоне длин волн 420–1200 нм показал, что вид спектра и амплитуда зависят от смещения на освещаемом контакте. Для обеих плёнок при отрицательном смещении спектры имеют колоколообразную форму с максимумами при 860 нм (тонкая пленка) и 750 нм (толстая пленка) и различной величиной фотоотклика, который максимален для сплошной пленки. При положительном смещении на освещаемом контакте спектр фотоотклика снижается в 3–4 раза. Такое поведение связано с неоднородностью генерации электрондырочных пар в плёнках в сплошных и несплошных (межзёренные барьеры) и разницей в их разделении электрическим полем гетероперехода Mg 2 Si/Si при двух типах смещения с последующей их экстракцией в плёнку Mg 2Si. В целом можно сделать вывод, что плёнки Mg 2 Si ведут себя как полупроводниковые фоторезисторы
Проведено рафинирование металлургического кремния в электронно-пучковой плазме паров воды. Основой метода является перевод трудно испаряемых в вакууме примесей в их легколетучие соединения в химически активной окислительной электронно-пучковой плазме. При электронно-пучковом рафинировании кремния в плазме паров воды при температуре образца 1430 С произошло удаление основных металлических примесей.
Рассматривается проблематика строительства в условиях распространения вечномерзлых (многолетнемерзлых) грунтов с учетом фиксируемого изменения климата. Приводятся данные изменения климатических условий на территории Российской Федерации, а также в районе площадки строительства (Ямало-Ненецкий автономный округ). Анализ наблюдений за приповерхностной температурой воздуха показывает повышение среднегодовых температур относительно нормативных значений на 2–2,5 °С, что значительно сказывается на температурном режиме грунтов.
Приведены результаты статических испытаний грунтов сваями в талых и мерзлых условиях площадки строительства. По результатам статических испытаний грунтов сваями выявлено, что частные значения несущей способности свай в талых грунтах на вдавливающие нагрузки в 2,5 раза ниже, чем в аналогичных мерзлых грунтах.
В статье приводятся результаты наблюдений за температурным режимом грунтов в период термостабилизации грунтового основания при строительстве жилого дома. По результатам наблюдений выявлены периоды формирования льдогрунтового массива под сооружением, а также его деградация за теплый период года.
Выполнено численное моделирование температурного режима грунтов основания в программном комплексе Midas FEA NX с учетом фактических климатических параметров и начальных температур грунтов.
По результатам численного моделирования получено наглядное представление о стадиях формирования мерзлого массива грунта от создания отдельных льдогрунтовых элементов вокруг термостабилизаторов, с постепенным смерзанием мерзлых зон в сплошной льдогрунтовый массив. Также в результате численного моделирования получено распределение температур в грунтовом основании. Выполнено сравнение прогнозных температурных расчетов с результатами замеров температур грунтового основания.
Исследован процесс коммутации вакуумного искрового разрядника при воздействии импульса лазерного излучения наносекундной длительности на мишень, размещаемую на катоде или за пределами короткого межэлектродного промежутка. Регистрировалось время срабатывания разрядника при различных значениях приложенного напряжения и давления остаточного газа. На основе полученных экспериментальных данных выдвинуто предположение о том, что первоначально проводящая среда возникает в результате ионизации остаточного газа УФ-излучением лазерной плазмы и эмитируемыми из нее быстрыми электронами.
Рассмотрено совершенствование методов применения инженерной геофизики при диагностике сооружений инженерной защиты Варнавинского водохранилища с целью уменьшения ущерба, причиняемого наводнениями, поскольку из-за климатических особенностей нашей страны каждый год происходят речные паводки, что может привести к превышению критических уровней воды в водохранилище. Это может нанести серьезный удар экономике Краснодарского края, повлечь за собой ущерб здоровью и причинить убытки населению из-за затопления хозяйственных объектов и населенных пунктов, расположенных в пойменных зонах. Цель исследований − выполнение оценки технического состояния инженерной защиты сооружений Варнавинского водохранилища с применением приборов неразрушающего контроля. Материалами к исследованию послужили данные неразрушающего контроля, выполненного в разное время года на Варнавинском водохранилище, георадаром «Око-3», «Пульсар-2.2», Nokta Invenio Smart и пенетрометром статического действия ПСГ-МГ4. Проведено применение инженерно-геофизических методов в модернизации технического состояния сооружений инженерной защиты. Получены радиограммы мест обрушения, возникших в результате аварий и устраненных при реконструкции плотины. Исследования показали, что железобетонные конструкции и грунтовое основание земляной низконапорной дамбы Варнавинского водохранилища находятся в приемлемом состоянии и выполняют свои функциональные задачи. Примененный аппаратно-методический комплекс позволил решить выявленные трудности. Преимуществом комплекса является его методическая мобильность. После проведения краткосрочных экспериментально-методических работ и оперативной обработки сочетание возможностей аппаратурного комплекса с инженерногеологической обстановкой позволяет достичь максимального качества в минимальные сроки и при минимальных затратах.
Ранее были выполнены измерения температуры газа на оси разряда с жидкими не металлическими электродами (РЖНМЭ) с помощью теневого фонового метода (ТФМ). Исследовался разряд в конфигурации жидкий катод и металлический анод. Из-за особенностей оптической схемы не удалось получить хорошее пространственное разрешение, так как исследуемый объект находится не в фокусе фоторегистрирующего устройства. В результате радиальный ход температуры искажен аппаратной функцией объектива. Для восстановления исходного распределения необходимо решить обратную задачу. В данной работе предложен метод восстановления радиального хода температуры. Вначале на основе модельного эксперимента выполнено сравнение двух методов решения обратной задачи свертки. По результатам сравнения выбран метод дающий лучший результат. Выбранный метод использован для обработки экспериментальных данных с целью восстановления радиального хода температуры