Venäläisten rynnäkkökoneiden ja monitoimihävittäjien sensori- ja omasuojajärjestelmien tekninen tarkastelu ja niiden vaikutukset ilmasta-maahan suorituskykyyn

Tutkimuksen aiheena on Venäläisten rynnäkkökoneiden ja monitoimihävittäjien sensorija omasuojajärjestelmien tekninen tarkastelu ja niiden vaikutuksen ilmasta-maahan suorituskykyyn. Tutkimustyö käsittelee venäläisten rynnäkkökoneiden SU-24 ja SU-25 sekä monitoimihävittäjien SU-27SM ja MiG-29SMT sensoreita ja omasuojajärjestelmiä sekä käytettäviä asejärjestelmiä. Tutkimuksessa muodostetaan sensori-, omasuoja- ja asejärjestelmien avulla kokonaiskuva koneiden ilmasta-maahan suorituskyvystä. Tutkimuksessa pyritään vastaamaan seuraaviin kysymyksiin: Mistä muodostuu ilmastamaahan suorituskyky? Mitkä ovat Venäjän ilmavoimien yleisimmät rynnäkkökoneet ja monitoimihävittäjät ja mitä järjestelmiä niissä on? Mikä on koneen optimaalinen suorituskyky tarkasteltavaa kohdetta vastaan? Tutkimuksen sivutuotteena vastataan kysymykseen: Mikä on panssarivaunun tutkaheräte dBm² ja m² suureina? Tutkimuksen tutkimusmenetelminä on käytetty kirjallisuustutkimusta ja vertailevaa tutkimusmenetelmää. Järjestelmien julkisissa lähteissä ilmoitettu suorituskyky on pyritty todentamaan matemaattisesti laskien. PVTT:ssa toteutettujen simulointien avulla on voitu laskea lavettien tutkien havaitsemisetäisyyksiä. Tutkimustyön lähdeaineisto pohjautuu julkisiin lähteisiin. Suurin osa tutkimustyön lähteistä on internetistä julkaistuja artikkeleita ja teknisiä raportteja. Lähdeaineistoa lukemalla, vertailemalla ja analysoimalla on koostettu tietoa aiheesta. Rynnäkkökoneiden ja monitoimihävittäjien tutkien suorituskyvyn muodostamiseksi toteutettiin panssarivaunun 3Dmallin tutkaherätteen simulointi. Tulosten perusteella voidaan vertailla käytössä olevien tutkien suorituskykyä. Ilma-aseen suorituskyky pohjautuu pääosin käytettäviin sensoreihin ja laitteisiin. Sensorijärjestelmillä suunnistetaan, paikannetaan maali, osoitetaan maali käytettävällä asejärjestelmällä ja ohjataan asejärjestelmä haluttuun maaliin. Omasuojajärjestelmillä mahdollistetaan ilma-aseen toimiminen alueella vallitsevasta uhkasta huolimatta. Omasuojajärjestelmät koostuvat varoittimista ja aktiivisista vastatoimenpidejärjestelmistä.. Ilmasta-maahan suorituskykyyn vaikuttavat oleellisesti lavetin kyky havaita kohteita tutkalla, lämpökameralla ja TV-kameralla. Ilmasta-maahan suorituskykyyn vaikuttaa oleellisesti miltä etäisyydeltä kohde voidaan havaita ja miltä etäisyydeltä asejärjestelmä voidaan laukaista. Tutkimuksen perusteella voidaan todeta Venäjän ilmavoimilla olevan suorituskyvyltään hyvällä tasolla olevia koneita. Suorituskykyisten koneiden lukumäärä on hyvin pieni. Suurin osa operatiivisessa käytössä olevista koneista ei ole suorituskyvyltään riittävällä tasolla. Modernisaatioiden myötä Venäjän ilmavoimat saavuttavat riittävän suorituskyvyn rynnäkkökoneille ja monitoimihävittäjille.

Täsmäviljely ja ravinteiden käytön tarkentaminen

Ravinnetaseiden vaihtelut peltolohkojen välillä ja myös niiden sisällä voivat olla suuria. Toisissa paikoissa lannoituspanoksia hukataan, jolloin sadon käyttämättä jättämät ravinteet ovat alttiina huuhtoutumiselle pinta- ja pohjavesiin. Toisissa pellon osissa puolestaan sadontuottokyky saattaa olla vajaassa käytössä. Molemmissa tapauksissa aiheutuu taloudellista menetystä. Silmämääräisesti ravinnetaseiden vaihtelun määrän todentaminen on mahdotonta, ja siksi tarvitaan erilaisia mittausmenetelmiä. Alati kehittyvät täsmäviljelytekniikat tarjoavat käytännön työkaluja pellon vaihtelun mittaamiseen sekä vaihtelun huomioon ottamiseen viljelyn toteutuksessa. Kehittyvät ja yleistyvät tekniikat halpenevat, tulevat entistä luotettavammiksi ja käytettävämmiksi. Paikkatiedon hallinta on täsmäviljelyn avain. Paikkatiedon mittaaminen ja yhdistäminen eri lähteistä, tiedon analysointi ja käyttö viljelyn suunnittelussa sekä työn ja koneiden ohjaamisessa vaatii uudenlaista osaamista ja asennoitumista niin viljelijältä kuin hänen työtään tukevalta ja siihen linkittyvältä toimijaverkolta. Lähitulevaisuudessa on odotettavissa automaation käytön lisääntymistä niin työkoneiden, tiedonkeruun kuin tiedonhallinnan osalta. Sensori- ja sensoriverkkoteknologiat, kaukokartoitusteknologiat, ISOBUS-työkoneet ja web-pohjaiset tiedonhallintapalvelut asemoivat viljelyn ja sen toteutustekniikat uudelle tietämyksen, käytön ja tietoisuuden tasolle. Tuotantoprosessien tarkempi ohjaaminen helpottuu. Uusien teknologioiden mahdollistama vaivaton tiedonkeruu ja työn dokumentointi avaavat mahdollisuuden parempaan tuotannon läpinäkyvyyden ja vastuullisuuden osoittamiseen. Raportti on toteutettu osana Tehoa maatalouden vesiensuojeluun (TEHO) -hanketta.

Energy harvesting methods for wireless sensor nodes in heavy-duty vehicles

The number of autonomous wireless sensor and control nodes has been increasing rapidly during the last decade. Until recently, these wireless nodes have been powered with batteries, which have lead to a short life cycle and high maintenance need. Due to these battery-related problems, new energy sources have been studied to power wireless nodes. One solution is energy harvesting, i.e. extracting energy from the ambient environment. Energy harvesting can provide a long-lasting power source for sensor nodes, with no need for maintenance. In this thesis, various energy harvesting technologies are studied whilst focusing on the theory of each technology and the state-of-the-art solutions of published studies and commercial solutions. In addition to energy harvesting, energy storage and energy management solutions are also studied as a subsystem of a whole energy source solution. Wireless nodes are also used in heavy-duty vehicles. Therefore a reliable, long-lasting and maintenance-free power source is also needed in this kind of environment. A forestry harvester has been used as a case study to study the feasibility of energy harvesting in a forestry harvester’s sliding boom. The energy harvester should be able to produce few milliwatts to power the target system, an independent limit switch.

Seuraavan hävittäjähankkeen ideointivaiheessa käytettäviä suorituskykykriteerejä

Nykyisen torjuntahävittäjäkaluston elinkaaren päättyminen 2025 - 2030 aiheuttaa tarpeen aloittaa korvaavan suorituskyvyn rakentamisen suunnittelu ja tutkiminen lähivuosina. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli kartoittaa suorituskykykriteerejä huomioitavaksi seuraavan hävittäjähankkeen ideointivaiheessa tapahtuvaan operatiivisten suorituskykyvaatimusten laadintaan. Ideointivaiheessa ei päätetä miten suorituskyky toteutetaan ja sen takia tutkimuksessa hävittäjä -termi käsitti laaja-alaisesti miehittämättömän ja miehitetyn vaihtoehdon. Strateginen suunnittelunprosessi ja suorituskyvyn rakentaminen on puolustusvoimissa muutoksen alla. Puolustusvoimat on siirtymässä enemmän suorituskykylähtöiseen kehittämiseen. Suorituskykylähtöisen kehittämisen mahdollistamiseksi on meneillään olevalla suunnittelukierroksella luotu luonnoksena määrittely puolustusjärjestelmän suorituskykyalueista. Tutkimuksessa käytettiin suorituskyvyn käsitemallin kyvykkyysnäkymää luvussa 3 esitellyin rajauksin. Kyvykkyysnäkymän soveltuvuuden selvittämiseksi tutkimuksessa tutkittiin puolustusjärjestelmän suorituskykyalueiden sekä suorituskyvyn käsitemallin ja sen kyvykkyysnäkymän liittymistä suorituskyvyn rakentamiseen tulevaisuudessa. Tutkimuksessa käytettiin pääosin Survey -kirjallisuustutkimusta ja puolustusvoimien asiantuntijoille sekä teollisuudelle suunnattua avointa kyselyä tulevaisuuden suorituskykykriteereistä. Tutkimuksen näkökulmana oli projekti-/hankehenkilöstön näkökulma seuraavassa hävittäjähankkeessa. Kyselyjen ja alaan liittyvien julkaisujen perusteella koottiin merkittävimpiä havaintoja kyvykkyysnäkymäalueittain. Tulokset on esitetty edellä mainitulla jaottelulla luvussa 4. Toimintaympäristötietoisuus ei esiintynyt alkuperäisessä merkityksessään, vaan se rajattiin tässä tutkimuksessa käsittelemään tilannetietoisuutta. Merkittävimpinä tuloksina oli suorituskykyjen osalta verkottumisen, toimintaympäristötietoisuuden, tiedon vastaanottamisen ja jakamisen sekä tiedon yhdistämistä tukevan automatiikan vaatimusten korostuminen. Huomattava tekijä oli edellä mainittujen kykyjen sidonnaisuus toisiinsa. Tulevaisuuden järjestelmät nähtiin komplekseina ja nykyisiä kalliimpina. Verkottuminen korostuu taistelun lisäksi myös logistiikassa (huoltoketjun optimointi) ja joukkojen tuottamisessa (virtuaalisimulaattoriympäristöjen tarve). Hävittäjällä pitää olla kyky vaikuttaa tarkasti kauas ja lähelle, joko omaan tai muiden antamaan maalinosoitukseen. Vaikutukseen tulee pystyä kineettisesti ja ei-kineettisesti. Hävittäjän suojan on koostuttava laajasta keinovalikoimasta, johon liittyy oleellisesti erilaiset häiveteknologiat. Puolustusministeriön materiaalistrategian vaatimuksena oleva kansallinen ja kansainvälinen yhteistoimintakyky nähtiin kaluston optimoinnin kannalta välttämättömänä. Elinjakson kustannustehokkuuden varmistamiseksi seuraavan hävittäjän sensori- ja asejärjestelmä tulisi kyetä ylläpitämään uhkaa vastaavalla tasolla koko elinkaaren ajan ilman suuria rakenteellisia päivityksiä. Käytettävyys pidetään korkeana esimerkiksi hävittäjän kyvyllä ottaa vastaan uusia aseita ja sensoreita plug and play tyylisesti. Tutkimustulosten perusteella mielenkiintoisin jatkotutkimustarve on verkottumisen tuoma suorituskyvyn lisääntyminen ja sen merkitys tulevaisuuden hävittäjäkoneissa.

Häivehävittäjän torjunta nykyaikaisella torjuntahävittäjällä

Sotilasilmailun viimeisintä kehitystä edustavat häivehävittäjät, joissa pyritään häiveominaisuuksia sekä uusinta sensori- ja moottoritekniikkaa hyödyntämällä ylivertaiseen suorituskykyyn muihin hävittäjiin verrattuna. Tässä tutkimuksessa tarkastellaan häivehävittäjien suorituskykyä taktisesta näkökulmasta. Tutkimuksen tavoitteena on hyödyttää taktiikan jatkotutkimusta selvittämällä, mitkä häivehävittäjän ominaisuudet ja taktiset periaatteet ovat merkittävimpiä, kun suunnitellaan sen torjuntaa nykyaikaisella torjuntahävittäjällä. Tutkimus toteutettiin julkisesti saatavilla olevien kirjallisten lähteiden sisältöä analysoimalla hyödyntämällä hypoteettisdeduktiivista tutkimusmenetelmää. Tutkimusaineisto koostuu ilmailualan kirjallisista julkaisuista sekä internet-sivustoilta kerätyistä artikkeleista. Aineiston johdonmukainen analyysi tehtiin tarkastelemalla tutkimustyön aikana syntynyttä tutkimushypoteesia, jonka mukaan paras menetelmä häivehävittäjän torjumiseksi nykyaikaisella torjuntahävittäjällä olisi pyrkiä huomaamattomasti näköetäisyydelle ja haastaa se taisteluun infrapunasensoreiden kantamalla. Myös tutkimusraportti ja tutkimuksen tulokset rakentuvat tämän tutkimushypoteesin ympärille. Häivehävittäjän havaitseminen näköetäisyyden ulkopuolella hävittäjätutkan avulla on erittäin vaikeaa. Näköetäisyydelle kannattaisi pyrkiä hakeutumaan häivehävittäjän alta matalalla lentäen samalla maanpinnan tutkakatveita hyödyntäen. Nykyaikaisten ilmataisteluohjusten suorituskyvyllä taistelun ratkaisemiseksi ei välttämättä edes synny kaartotaistelua, vaan taistelun voittaa yllätykseen kyennyt osapuoli. Jos torjuntahävittäjällä sitoudutaan kaartotaisteluun häivehävittäjän kanssa, häivehävittäjän jatkuva liikehtimiskyky on ylivoimainen, mutta sen hetkellinen liikehtimiskyky ei tämän tutkimuksen perusteella ole merkittävästi parempi. Taistelu on siis mahdollista voittaa, jos ratkaisuun kyetään nopeasti taistelun alkuvaiheessa. Tämän tutkimuksen perusteella nykyaikaisella torjuntahävittäjällä voidaan torjua häivehävittäjä sen huomattavasta suorituskyvystä huolimatta. Taktisista periaatteista torjunnassa on tärkeää pyrkiä hyödyntämään erityisesti yllätystä ja aloitetta. Tutkimuksen mukaan häivehävittäjä kannattaa aina pyrkiä haastamaan mahdollisimman matalalla ja suurella nopeudella. Torjunnan suunnittelun kannalta tulisi tutkia tarkemmin osapuolten tutkien suorituskykyä ja hakeutumisgeometrioita häivehävittäjän nopeusluokan maalille. Näköetäisyydellä taistelun kannalta tärkeimmät tutkittavat kohteet ovat häiveominaisuuksien vaikutukset infrapunaohjusten seurantaetäisyyksiin ja häivehävittäjien todellinen aerodynaaminen suorituskyky. Ylipäätään torjunnan mahdollistamiseksi tärkeimmät tutkimuskohteet ovat häivehävittäjän seurantaan kykenevät sensorit, sillä nykyaikaisilla torjuntahävittäjillä on erittäin rajallinen kyky löytää häivehävittäjä. Olisi kannattavaa tutkia, onko torjuntahävittäjään asennettava pitkän kantaman infrapunasensori ehdoton varuste tulevaisuuden ilmasodankäynnissä häiveominaisuuksia vastaan.

Häivetekniikan nykytila

Tutkielmassa käsitellään tutka-alueen häivetekniikkaa ja sen huomioon ottamista aluksissa. Häiveteknologian käyttö on noussut viime vuosina merkittäväksi osaksi taistelualusten omasuojajärjestelmiä. Merellä tapahtuva tiedustelu, valvonta ja tulenjohto aiheuttavat kilpajuoksun toisaalta maalin havaitsemisen suhteen ja toisaalta paljastumisen suhteen. Tämä ilmenee sensori- ja häiveteknologian välisenä kehityskilpailuna. Häivetekniikan merkitys korostuu, kun maiden laivastot pienenevät. Sen avulla minimoidaan tappioita ja taistelunkestävyys paranee. Häivetekniikalla kyetään suojaamaan aluksia ennakoivasti. Sen avulla kyetään välttämään omaan toimintaan kohdistuvaa tiedustelua sekä suojautumaan tulenjohdolta. Päätutkimuskysymyksenä on: Miten aluksen näkyvyyteen voidaan vaikuttaa merellä. Tutkielmaan on asetettu lisäksi kolme alakysymystä. Ensimmäinen alakysymys käsittelee muotoilun merkitystä häivetekniikalle. Toinen alakysymys määrittää materiaalien roolia häiveteknologiassa ja kolmas tutkimuskysymys käsittelee olosuhteiden vaikutusta häiveteknologiaan sekä uusien runkoratkaisujen tuomia mahdollisuuksia alussuunnitteluun ja häiveteknologiaan Kirjallinen aineisto on kerätty pääsääntöisesti kirjastoista. Artikkelit ovat suurimmaksi osaksi internetissä olevista tietokannoista. Haastattelut on tehty puolustusvoimien sisällä. Johtopäätöksissä esitellään, millaisia ratkaisuja aluksen tutkaherätteen pienentämiseksi käytetään maailmalla tällä hetkellä. Mukaan on otettu myös mahdollisia tulevaisuuden näkymiä, jotka pohjautuvat lähteistä saatavaan informaatioon.

Kerros-kerrokselta kokoonpannut ohutkalvot ja luminoivat kalvosensorit

Kerros-kerrokselta eli layer-by-layer eli LbL –kalvoja voidaan valmistaa kastamis-, sumutus-, pyöritys- tai pyöritys-sumutusmenetelmillä. Kalvon muodostumisen ensimmäinen vaihe on nopea, se kestää muutaman sekunnin. Toisessa vaiheessa tapahtuu diffundoitumista ja se kestää useita minuutteja. Rakentumista voidaan tarkkailla lukuisilla visuaaliseen tai uv-valoon tai muuhun säteilyyn perustuvilla menetelmillä. Kalvojen pintarakennetta ja karheutta sekä eri suolojen vaikutusta voidaan selvittää atomivoimamikroskopia- ja ellipsometrisillä kuvilla. Luminesenssi on säteilyn itsestään tapahtuvaa emissiota. Fluoresenssi ja fosforesenssi ovat luminesenssin erikoistapauksia. Fotonin absorption jälkeen molekyyli voi palata perustilalle fluoresenssin tai fosforesenssin avulla, mutta molekyyli voi myöskin kokea sisäisen varauksensiirron tai konformaation vaihdoksen. Luminesenssi-ilmiötä voidaan käyttää tunnistamaan yhdiste tai määrittämään sen pitoisuus. Voidaan rakentaa sensoreita, joissa yhdisteen toinen osa on osana sensoria. Yhdisteen toisen osan, analyytin, liittyessä siihen tapahtuu värimuutos. Sensori koostuu optisesta päästä, vaihtelevan pituisesta johdosta ja aistimisyksiköstä. Kokonaislaitteisto koostuu valon lähteestä, valokuidusta ja optisesta voimamittarista. Analyytin indusoimaa aggregaatiota ja sitä seuraavaa optista vastetta voidaan käyttää herkkänä muuntomekanismina analyytin havaitsemiseen. On kehitetty lukuisille analyyteille herkkiä spesifisiä polymeerejä, joita voidaan käyttää eri ionien havaitsemiseen. Myös bioaistiminen on mahdollista, esimerkiksi kolibakteeri voidaan havaita. Kvanttipisteet ovat pieniä puolijohtavan materiaalin hiukkasia. Niillä on ainutlaatuisia optisia, sähköisiä ja kemiallisia ominaisuuksia. On kehitetty erityisiä lastulaboratorioita. Niillä on mahdollisuus toteuttaa erilaisia funktioita, kuten näytteen valmistus, pitoisuuden säätö ja detektio yksittäisen miniaturisoidun alustan päällä. Luminesenssissa valon emissio vahvistuu, ja monissa tapauksissa tapahtuu ns. Stokesin siirtymä. Stokesin siirtymässä valon emissiomaksimin aallonpituus siirtyy infrapuna-alueen suuntaan. Emission vahvistumisen kemiallisina aiheuttajina ovat kromoforit eli värin kantajat. Valon määrää ja aallonpituutta voidaan käyttää tunnistamaan analyytti tai analyytin määrä. Luminesenssin lisäksi voidaan käyttää taittoindeksiin perustuvia optisia aistimismenetelmiä.

Wood density of trees in black water floodplains of Rio Jaú National Park, Amazonia, Brazil

The Jaú National Park is the largest protected forested area in the world. The Vitória Amazônica Foundation is working towards understanding its ecosystem, to which this paper contributes. Wood density was analysed in 27 common tree species growing in the blackwater flood-plains of the Rio Jaú, an affluent of the Rio Negro (Amazonia, Brazil). Wood was sampled with an increment borer. Mean wood density of the analysed species ranged from 0.35 to 0.87 g cm-3. The mean of all sampled species was 0.67 g cm-3 (st. dev. 0.13). Lowest density was found for Hevea spruceana with 0.32 g cm-3 and highest for Crudia amazonica with 0.9 g cm-3.

Estudo antropométrico da população infantil da calha do Rio Negro, Amazonas, Brasil. III - parque nacional do Jaú

Foi realizado no Parque Nacional do Jaú (1999) estudo transversal, onde avaliou-se o estado nutricional de 49 pré-escolares e 130 escolares, adotando-se os critérios propostos pela OMS (1986). Segundo estes critérios, 23,9% dos pré-escolares e 9,4% dos escolares apresentavam inadequação no indicador "altura/idade" (desnutrição crônica). A inadequação no indicador "peso/altura" (desnutrição aguda) foi constatada em apenas 2,2% dos pré-escolares e 1,6% dos escolares. Estes resultados evidenciam as precárias condições de saúde e nutrição da referida população.

Dinastíneos (Coleoptera, Scarabaeidae, Dynastinae) do parque nacional do Jaú, Amazonas, Brasil

Besouros dinastíneos foram coletados no Parque Nacional do Jaú, Estado do Amazonas, entre julho de 1993 a junho 1996, em dias de Lua minguante e nova, em 5 localidades diferentes, abrangendo principalmente a região dos baixos cursos dos rios Jaú, Carabinani e Unini. Utilizou-se para as coletas luz mista de mercúrio de 250 W e duas lâmpadas ultra-violeta, black-light (BL) e black-light blue (BLB), sobre um lençol branco em períodos diários de 12 horas consecutivas. Foram identificadas 34 espécies de 14 gêneros, sendo as espécies da tribo Cyclocephalini as mais representadas (19 espécies), seguidas por Oryetini (6 spp.), Phileurini (4 spp.), Pentodontini (3 spp.) e Dynastini com 2 espécies.

Esfingofauna (Lepidoptera: Sphingidae) do Parque Nacional do Jaú e arredores, Amazonas, Brasil

A fauna de esfingídeos (Lepidoptera, Sphingidae) foi estudada no Parque Nacional do Jaú e arredores, Amazonas, Brasil, durante o período de julho de 1993 a junho de 1996. O método empregado para as coletas foi luz mista de mercúrio e luz negra UV montadas sobre um lençol branco em períodos de 12 horas consecutivas. Foram coletados 2362 espécimes de 25 gêneros e 79 espécies, com a predominância de espécies das tribos Dilophonotini (45 espécies), seguida por Sphingini (13 spp.), Macroglossini (8 spp.), Philampelini (7 spp.) e Ambulycini (6 spp.). Os dados são comparados a outras áreas da Amazônia brasileira: Município de Itacoatiara (AM), Ilha de Maracá e Pacaraima (RR). Apresenta-se uma lista das espécies de esfingídeos incluindo 16 registros novos para o Estado do Amazonas e igualmente para todas as localidades em que foram coletadas.