Lämpötilamuutosten vaikutukset metallien liimaliitoksiin

Diplomityön tavoitteena oli tutkia lämpötilan ja sen muutosten vaikutusta kahden metallin tai metallin ja magneetin väliseen liimaliitokseen. Tutkimuksen päätavoitteena oli tutkia magneettien liimaukseen käytetyn akryyliliiman lujuutta lämpösyklitysten jälkeen ja eri käyttölämpötilojen seurauksena. Teoriaosassa on käsitelty erilaisia liimauksen toteutukseen ja liimaliitoksen lujuuteen vaikuttavia tekijöitä. Erilaiset metallien liimaukseen soveltuvat liimatyypit ja niiden tarttumiseen liittyvät tekijät, kuten esikäsittelyt on myös käyty läpi teoriaosassa. Myös liiman- ja liimatyypin valintaa koskevia periaatteita ja tekniikoita on käsitelty. Käytännön osassa on esitelty koejärjestelyt sekä tutkittavat materiaalit ja niille suoritetut esikäsittelyt. Käytännön kokeissa suoritettavissa liimaliitoksissa käytettiin akryyli- ja silikoniliimoja, joille suoritettiin erilaisia vetokokeita. Akryyliliimalla liimatuille liitoksille suoritettiin myös lämpösyklityksiä, joita vertailtiin käsittelemättömiin liitoksiin. Magneettien ja metallien välisten liitosten lujuuden lisäksi liimalta saavutettavia lujuuksia arvioitiin rakenneterästen välisen liimaliitoksen sisältävillä vetosauvoilla. Suoritettujen kokeiden perusteella havaittiin lämpötilan vaikuttavan radikaalisesti liimaliitosten lujuuteen. Magneettien liimaliitoksilla saavutettiin käytännön sovellukseen riittävän suuria leikkauslujuuden arvoja vain huoneenlämpötilassa vedettäessä. Lämpösyklitysten todettiin myös heikentävän liitosta selvästi. Silikoniliiman lujuus oli alle sovelluskohteessa vaikuttavien voimien optimaalisissakin olosuhteissa. Metallien välisten liimaliitosten lujuuden todettiin heikentyvän nopeasti kasvatettaessa vetokokeissa käytettyä lämpötilaa. Liitoksen heikkenemistä havaittiin myös lämpötilaa laskettaessa.

Kaupallisten tuotteiden käyttö taistelukentän valvontajärjestelminä

Tämän tutkimuksen tutkimusongelmana on selvittää, onko kaupallisesti hankittava valvontavälineistö otettavissa sotilaskäyttöön taistelukentän valvontajärjestelminä ja onko sillä korvattavissa ihminen taistelukentän valvojana. Tutkimus rajataan koskemaan laitteistoa, joka on tarkoitettu käytettäväksi ulkoilmaolosuhteissa ja jonka voidaan olettaa hintaluokkansa ja saatavuutensa perusteella olevan yksittäisen kuluttajan hankittavissa. Suomen sodanajan joukkojen määrää vähennetään pitkällä aikavälillä ja jalkaväkimiinoista luovutaan vuoteen 2016 mennessä. Yhdessä nämä tekijät saattavat heikentää joukkojemme suorituskykyä pysäyttää mahdollinen maahamme hyökkäävä vihollinen. Valtioneuvoston puolustuspoliittisen selonteon mukaan joukkojen maavalvonta- ja pimeätoimintakykyä tehostetaan ja osa jalkaväkimiinojen mukana menetetystä suorituskyvystä kyetään korvaamaan mm. valvontavälineillä. Osa tätä aktiivisuutta saattaisi olla kyky selvittää vihollisen aikomukset ja reagoida niihin selvästi ennen kosketukseen joutumista esimerkiksi etukäteen saaduilla valvonta- ja tiedustelutiedoilla. Nykyään on saatavilla useita erilaisia turvallisuus- ja valvontakäyttöön tarkoitettuja järjestelmiä, jotka perustuvat muutamiin erilaisiin teknisiin perusratkaisuihin. Järjestelmät on tarkoitettu yleensä yritystilojen tai yksityisten asuntojen ja kesämökkien valvontaan. Kaikkia näitä järjestelmiä kuitenkin yhdistää vähintään yksi asia; ne on suunniteltu havaitsemaan ihmisiä sekä heidän toimintaansa ja näin ollen lähtökohtaisesti voisivat olla käytettävissä taistelukentällä ainakin omien tai vihollissotilaiden valvontaan. Tutkimus tehdään tutustumalla erilaisten kaupallisten valvontajärjestelmien, elektronisten laitteiden sekä elektroniikan komponenttien julkisesti saatavilla oleviin teknisiin tietoihin. 3 Pääteltäessä laitteiden hyödynnettävyyttä sotilaskäytössä niiden ilmoitettuja suorituskykyjä ja teknisiä ominaisuuksia verrataan suomalaisten joukkojen käyttö- ja toimintaperiaatteista johtuviin tarpeisiin sekä näitä kuvaaviin oppaisiin ja ohjesääntöihin. Arvioitaessa laitteiden käytettävyyttä taistelukentän olosuhteissa niiden teknisiä ominaisuuksia verrataan suomalaisiin ympäristöolosuhteisiin ja tiedossa oleviin muuttujiin taistelutilanteessa. Tutkimusasetelma on poikkileikkausaineisto; Tutkimukseen liittyvä arviointi tapahtuu kerran ja tarkasteltavana on useita kaupallisia tuotteita. Havaintoja elävistä, lämpimistä ja liikkuvista olennoista saadaan infrapuna-, tärinä- ja äänisensoreilla. Metallia sisältävistä tai mukanaan kantavista kohteista saadaan havaintoja magneettisensoreilla. Näiden lisäksi polttomoottorimoottoriajoneuvoista saadaan havaintoja savuhälyttimillä. Kaikkia taistelukentällä esiintyviä kohteita voidaan kuvata näkyvän valon kameroilla suotuisissa valaistus- ja sääolosuhteissa tai lämpökameroilla kaikissa olosuhteissa. Lähtökohtaisesti taistelukentällä käytettävän valvontalaitteen tulisi olla maastoutettavissa heikosti havaittavaksi eikä se toiminnallaan saisi paljastaa sijaintiaan. Vaikka kamerat ja infrapunatunnistimet ovatkin toimintaperiaatteiltaan passiivisia sensoreita, niiden käyttö edellyttää kuitenkin näköyhteyttä tarkkailemiinsa kohteisiin. Sen lisäksi, että ääni-, magneetti-, tärinä- ja (pako)kaasutunnistimet ovat myös passiivisia sensoreita, ne voidaan myös sijoittaa siten, että niiden läsnäolo on käytännössä mahdotonta havaita ilman aikaa vieviä etsintöjä. Huomioitavaa kuitenkin on, etteivät kaikki sotilasjoukoille annettavat tehtävät edellytä vartiointi- ja valvontatoiminnan salaamista. Mikäli sensorilta halutaan ilmaisu havainnosta reaaliaikaisena, tämä edellyttää sensoreihin liitettyjä viestin välitykseen soveltuvia kokonaisuuksia, esimerkiksi radiolähettimiä. Havaintoa välittävä radiosignaali on tällaisissa sensoreissa kuitenkin vihollisen helpoiten havaittavissa ja häirittävissä oleva kokonaisuus. Johtopäätöksenä todetaan, että tarkastellut kaupalliset valvontalaitteet ja tekniikat ovat hyödynnettävissä taistelukentän olosuhteissa ja tuotteista löytyy suomalaisissa ulkoilmaolosuhteissa käytettäviä, jopa edullisia laitteita. Haasteena näiden laitteiden, kuten kaikkien muidenkin sähköteknisten laitteiden sotilaskäytössä on virtalähdehuollon järjestäminen. Kokonaisissa valvontajärjestelmissä useita eri tekniikoita hyödyntäviä sensoreita tulisi yhdistää yhdeksi kokonaisuudeksi, jolloin vähemmän virtaa kuluttavien sensoreiden saamaa havaintoa käytettäisiin muiden, tarkempaa tietoa tuottavien, mutta enemmän virtaa kulutta4 vien sensoreiden herättämiseksi. Käyttäjälle välitettävän tiedon perusteella herätteen aiheuttaja tulisi olla tunnistettavissa ja luokiteltavissa. Valvonta- ja vartiointitehtävää suorittava ihminen on korvattavissa useissa eri tapauksissa kaupallisella teknologialla ja joissain tehtävissä tämä lisäisi esimerkiksi ryhmän kokoisen osaston valvontakykyä kasvattamalla valvottavaa aluetta ja keskittämällä vartiointi useammalta toisistaan erillään olevilta alueilta valvontakeskuksiin, joka esimerkiksi parantaa valvontahenkilöstön vireystilaa.

Saostuman esto prosessiputken pinnalle

Työn tarkoituksena oli tutkia kirjallisuudessa esitettyjen menetelmien soveltuvuutta estää kalsiumkarbonaatin saostuminen PCC – prosessissa paperikonelinjan massansyöttöputkessa. Menetelmien heikkoudet ja toimivuudet arvioitiin lähdetietojen perusteella, joiden perusteella tehtiin johtopäätelmiä niiden toimivuudesta prosessissa ja käytettävyydestä kalsiumkarbonaattisaostuman muodostumiseen. Kirjallisuusselvitys osoittaa, että saostuma voidaan estää kemiallisesti ja sähkökemiallisesti sekä modifioimalla materiaalipintaa. Lisäksi sen muodostuminen voidaan estää ultraääniaaltojen avulla sekä indusoimalla mahdolliseen saostuskohtaan magneetti- tai sähkökenttä. Kokeellisessa osassa keskityttiin kirjallisuuden perusteella tutkimaan kalsiumkarbonaatin saostumista kaupallisilla menetelmillä. Tutkimuksissa käytettiin erilaisia pinnoitemateriaaleja, ultraääniaaltoja sekä magneettikenttää että liuossähkökemiaa. Näiden lisäksi tutkittiin saostumisen kehittymistä putkipinnalle ajan funktiona. Kokeellisten tulosten perusteella kirjallisuudessa esitetyistä menetelmistä ei suoraan mikään sovellu sellaisenaan tutkitussa prosessissa saostuman muodostumisen estoon. Koeparametrien optimointi muuttamalla tunnettuja parametreja prosessitilanteeseen paransi kalsiumkarbonaatin liukoisuutta. Tämän tutkimuksen tuloksena löytyi menetelmäkuvaus, jolla saostumien muodostuminen putkipinnoille voidaan estää.

Pintamagneettikoneen magneetin asennustavan ja -työkalun kehittäminen

Työn tavoitteena oli kehitellä uusia ratkaisuita pintamagneettikoneen magneetin asennustapaan ja -työkaluun generaattoreita valmistavalle The Switch Drive Systems:lle. Asiaa lähdettiin lähestymään tekemällä alussa töitä magneetin asennustehtävissä. Tämän jälkeen aloitettiin suunnitteluprosessi, jossa sovellettiin järjestelmällistä koneensuunnittelua sekä konseptisuunnittelua. Työn tulokseksi saatiin useita eri periaatteilla toimivia magneetinasennustyökaluideoita, joiden avulla voidaan tulevaisuudessa siirtyä jatkosuunnitteluun ja työkalun valmistukseen.

Virtual Testing of Active Magnetic Bearing Systems based on Design Guidelines given by the Standards

Active Magnetic Bearings offer many advantages that have brought new applications to the industry. However, similarly to all new technology, active magnetic bearings also have downsides and one of those is the low standardization level. This thesis is studying mainly the ISO 14839 standard and more specifically the system verification methods. These verifying methods are conducted using a practical test with an existing active magnetic bearing system. The system is simulated with Matlab using rotor-bearing dynamics toolbox, but this study does not include the exact simulation code or a direct algebra calculation. However, this study provides the proof that standardized simulation methods can be applied in practical problems.