دانش آموزی - 400

مي پسندم 1 نمي پسندم 0

اين مطلب در تاريخ: چهارشنبه 20 اسفند 1393 ساعت: 9:32 منتشر شده است
برچسب ها : تحقیق درباره اسمبلی,

نويسنده:asemankafinet1

منبع : سايت علمی و پژوهشي آسمان--صفحه اینستاگرام ما را دنبال کنید

تحقیق درباره ارتباط حیوانات

بازديد: 393

دسته بندي: تحقیق و پروژه رایگان,پروژه و تحقیق رایگان,دانش آموزی,تحقیق دانشجویی,

ارتباط حیوانات

ارتباط حیوانات عبارتست از هرگونه رفتار انجام شده از طرفیک حیوان که دارای تاثیر بر روی رفتار کنونی یا بعدی سایر حیوانات است. مطالعهرفتار حیوانات که zoosemiotics نامیده می شود، نقش بسیار مهمی در پیشرفت رفتارشناسیجانوری ،زیستشناسی جانوری و نیز بررسی ادراک حیوانات دارد.
پروژه ارتباطات حیوانات شاملیک نگاه اجمالی به علم ارتباط حیوانات و به هنگام سازیهای منظم درباره تحقیقات علمیکنونی درباره آن می باشد.

ارتباطات درون گونه ای در مقایسه با ارتباطات بین گونه ای

گیرنده یافرستنده یک پیام ارتباطی ممکن است از یک گونه یا از گونه هایی مختلف باشند. اکثرارتباطات حیوانات درون گونه ای ( بین دو یا چند حیوان از گونه ای مشابه) است امانمونه های مهمی از ارتباطات بین گونه ای وجود دارد. همچنین احتمال ارتباط بین گونهای و روشهای آنها ، آزمون مهمی برای بعضی ازالگوهای نظری درباره ارتباط حیوانات میباشد.

ارتباط درون گونه ای

طعمه با شکارچـــــــی

اگر یک طعمه حرکت کند و یا به گونهای تولید صدا نماید که توجه یک حیوان شکارچی را به خود جلب نموده و شکار شود ،مصداق تعریف "ارتباط حیوانات" است که در بالا به آن اشاره شد. با این وجود؛ در نظرگرفتن چنین موردی بعنوان ارتباط برای ما کافی نیست و این عدم رضایت موجب می شود تابه نحوی تعریف ارتباط را به شکل یکی از دو تعریف زیر تغییر دهیم :
1)عموماًارتباط باید مزیت توافق پذیرپیام دهنده باشد.
2)ارتباط ، در برگیرنده چیزی بیشاز نتایج اجتناب ناپذیر زندگی عادی حیوانات است.
بنابراین گونه های شکار شوندهدارای برخی عملکردها هستند که برای شکارچیان واقعی یا بالقوه ظاهراً نقش ارتباطیدارند. یک نمونه خوب برای آن رنگ هشدار دهنده می باشد: گونه هایی مانندزنبورها کهتوانایی آسیب رساندن به شکارچیان بالقوه را دارند اغلب دارای رنگهای روشن هستند واین مسئله موجب تغییر رفتار شکارچیانی می شود که یا بصورت غریزی و یا در نتیجهتجربه از حمله به چنین حیواناتی دوری می کنند.
بعضی از انواع تقلیدها جزو اینمقوله می باشند: مثلاً نوعی از پرندگان که به رنگ زنبورها هستند اگرچه قادر به نیشزدن نمی باشندhoverflies از مصونیتی همانند آنچه که زنبورها در برابر شکارچیاندارند برخوردار می باشند. علاوه بر این بعضی تغییرات رفتاری نیز وجود دارند کههمانند رنگ هشدار دهنده عمل می کنند. مثلاً ممکن است گونهسگ سانانازجملهگرگهاوکایوتهایک حالت تهاجمی مثل غرش با دندانهایآشکار به خود بگیرند تا نشان دهند در صورت نیاز حمله خواهند کرد. مارهای زنگی نیز از صدایمعروف خود استفاده می کنند تا به شکارچیان بالقوه نسبت به نیش زهرآگینی که دارندهشدار دهند. گاهی اوقات تغییرات رفتاری و هشدارهای رنگی ترکیب می شوند مانند گونههای خاصدوزیستان که دارای شکمهای رنگ روشن هستند اما روی سایربخشهای بدن آنها رنگهایی به منظورترکیب با محیط اطرافشان دیده می شود. این دوزیستان در صورت مواجهه با خطر شکم خودرا نشان می دهند تا بدینوسیله به نحوی سمی به نظر برسند.
مثال بحث برانگیز تردیگر در این مورد ردیابی است که حالتی بسیار قابل توجه از نحوه دویدن است که بعضیازغزال هامانند غزال تامسون در حضور یکشکارچی از خود نشان میدهند. این نوع دویدن به شکارچی ثابت میکند که آن طعمه سرحال وقبراق است و بنابراین ارزش تعقیب ندارد البته بر سر این موضوع اختلاف نظر وجوددارد.

شکارچی با طعمه

بعضی از شکارچیان به گونه ای با طعمه ارتباطبرقرار می کنند تا موجب تغییر رفتار آنها و در نتیجه شکار آسانتر آنها شوند در واقعآنها را فریب می دهند.مثال معروف در این موردماهی ماهیگیر است کهدارای یک زائده گوشتدار برآمده از روی پیشانی هستندکه در جلوی فکهای آن آویزان است؛ ماهیهای کوچکتر میکوشند تا این طعمه را صید کنند و در اثر این اقدام کاملاٌ درمعرض شکار ماهی ماهیگیر قرار می گیرند.

گونه های همزی

ارتباطات درون گونه ای در انواع مختلفی از همیاریو همزیستی نیز وجود دارند. مثلاً درسیستم ماهی پاک کننده یا

ماهی خاردار. ماهیهایخاردار با استفاده از حالت خاصی توانایی خود را برای تمیز کردن نشان می دهند.

ارتباط انسان و حیوانات

روشهای مختلفی که در آنها بشر در رفتارحیوانات اهلی مداخله کرده یا به آنها دستور می دهد، تعریف ارتباطات درون گونه ای رافراهم می نماید. این ارتباطات براساس نوع بافت ممکن است ارتباط شکارچی با طعمه یاشکلی از همزیستی به حساب آید. شاید مطالعات اخیر در مورد زبان حیوانات مهمترینتلاشی باشد که تاکنون بر روی ارتباطات انسان و حیوان انجام شده اگرچه رابطه آنها باارتباطات طبیعی حیوانات ناشناخته است.

ارتباط بین گونه ای

اکثرارتباطات حیوانات، بین گونه های مجزا انجاممی شود و این بافتی است که در آن بیشترین تحقیقات انجام شده است.

اقسام ارتباط

بیشتر انواع ارتباطاتی که در ذیل به آنها اشاره می شود درارتباطات درون گونه ای هم وجود دارند.
معروف ترین نوع ارتباط ، نمایاندن بخشهایخاص بدن یا حرکتهای خاص بدن است که اغلب بصورت ترکیبی انجام می شوند. یعنی از انجامحرکات خاص بدن به منظور نمایاندن بخش خاصی از بدن استفاده می شود.مثالی که درتاریخچه رفتار شناشی وجود داردگاکی شمالیاست که درون لانه منقار خود رابه جوجه نشان می دهد. گاکی شمالی مانند بسیاری از مرغان نوروزی ، دارای منقاری بهرنگ روشن با نقاطی زرد یا قرمز رنگ روی فک پایینی نزدیک نوک آن می باشد.
شکلمهم دیگری از ارتباط صدای پرندگان است که معمولاً توسط پرنده نر انجام می شود؛اگرچه در بعضی از گونه ها جنس نر و ماده به ترتیب آواز می خوانند( به این حالت دوصدایی گفته می شود). آواز پرندگان معروف ترین حالت در ارتباطات صوتی محسوب می شود؛مثالهای دیگر عبارتند از فریادهای هشداردهنده بسیاری ارمیمونها، صداهایمنطقــــه ایگیبونهاو آواهای جفتگیری بسیاری از گونههایقورباغه ها.
مورد دیگری که کمتر مشهوداست ( بجز درچند مورد) ارتباط بویایی نامیده می شود. به ویژه بسیاری ازپستانداران دارای غده هایی هستند که بوهایی خاص و پر دوام تولید می کنند و در مکانهایی که حضورداشته اند با بجای گذاشتن این بوها رفتاری همانند انجام می دهند. اغلب این بوهایمعطر از ادرار یا مدفوع آنها بوجود می آیند. گاهی اوقات این بو از طریق عرق آنهاساطع می شود اگرچه این حالت به پایداری بوهایی که در حالت قبلی هستند نمی باشد.بعضیحیوانات غده هایی دارند که ظاهراً تنها عملکرد آنها ایجاد علائم بویایی است. مثلاًموشهای صحرایی مغولی دارای یک غده بویایی بر روی شکمهایشان می باشند و با یک حرکتاصطکاکی شکمی خاص بر روی آن ، بو تولید می شود. همستر طلایی وگربه هادارای غدد تولید بو روی پهلوهایشانهستند که با مالش پهلوی آنها بر روی اشیـاء تولید بو می کنند. گربه ها نیز غددتولید بو بر روی پیشانی خود دارند. زنبورها نیز به همراه خود کیسه هایی حاوی موادکندو را حمل می کنند که در هنگام ورود مجدد به کندو آنها را آزاد می کنند این بونشان می دهد که زنبور به همین کندو تعلق دارد و بی خطر وارد کندو می شوند.

عملکرد ارتباطات

درحالیکه تعداد انواع روشهای ارتباطی به تعداد انواعرفتارهای اجتماعی است ، بعضی عملکردها به صورتی خاص مورد بررسی قرار گرفته اند . آنها عبارتند از :

فعل و انفعالات مشاجره ای :هرچیزی که بصورت رقابتی و تهاجمی بین حیواناتانجام شود. گونه های بسیار زیادی هستند که تهدیدات مشخصی را در زمان مبارزه بر سرغذا ، جفت و یا منطقه زندگی نشان می دهند ؛ بیشتر آواز پرندگان عملکردهایی اینچنیندارند. اغلب در این حالت یک نمایش فرمانبرداری هماهنگی وجود دارد که اگر حیوانتهدید شده ، تسلط اجتماعی مهاجم را تایید کند آنرا انجام می دهد؛ این کار برایپایان دادن به تجاوز مهاجم تاثیر داشته و در این جدل موجب عدم دسترسی نامحدود حیوانمسلط به منابع می گردد. بعلاوه، بعضی گونه ها دارای حرکاتی مرتبط می باشند که براینشان دادن پذیرش حضوردیگران توسط حیوان مسلط انجام می شوند.

مراسم عشق ورزی :به علائمی گفته می شود که یک جنس برای جلب توجه یا حفظتوجه جنس مستعد و یا برای پیوند جفتها انجام میدهد. انجام این کار مستلزم حرکاتمکرر بخشهای بدن، انتشار بو و یا صداهایی است که مختص اعضای آن گونه می باشد لذامانع جفتگیری اعضای گونه ای خاص با گونه های نازای دیگرمی گردد. حیواناتی که بصورتجفتهایی پایدار هستند اغلب دارای نمایشهایی همانند می باشند که جفت ها برای همانجام می دهند و نمونه های معروف عبارت اند از: اهدای متقابل علف بوسیله شانه بهسرها که Julian Huxley آن را مورد مطالعه قرار داده و نیز نمایش شادمانی که بسیاریاز گونه هایغازها وپنگوئــن هادر لانه هایشان انجام می دهند .

علائم مربوط به غذا:بسیاری از حیوانات بانگ غذا سر می دهند تابدینوسیله توجه جفت ، بچه هایشان و یا اعضای یک گروه دسته اجتماعی را به یک منبعغذایی جلب کنند.هنگامیکه والدین به تغذیه بچه هایشان مشغولند این بچه ها اغلبدرخواست پاسخ میکنند( بخصوص هنگامیکه بچه های زیادی در یک لانه یا میان زباله هاوجود دارد. مثلاً این حالت در بین پرندگان آوازخوان دیررس – جوجه هایی که مدت زیادیتوسط مادر تغذیه می شوند- وجود دارد). شاید دقیق ترین علامت مربوط به غذا ، زبانرقص زنبورهای عسل باشد که Karl von Frisch آنرا مورد بررسی قرار داده است اگرچه درحال حاضر توضیحات او مورد بحث قرار گرفته است.

اصوات هشداردهنده :علائمی است که هنگام وجود خطر شکارچی ایجاد می شود وبه اعضای گروه امکان می دهد (و اغلب به اعضای سایر گروه) تا فرار کرده ، بی حرکتشده و یا برای کاهش احتمال حمله به گرد هم آیند.

فرا ارتباطی :به علائمی گفته می شود که معنی پیامهای بعدی را تغییر میدهد. بهترین نمونه آن حرکات صورت در سگها است که نشان میدهد علامت تهاجمی بعدی بهجای پیش در آمد تهاجم واقعی ، بخشی ازبازی محسوب می شود.

ارزیابی ارتبــــاط

اهمیت ارتباط از این نظر آشکار می گردد که حیواناتدارای اجزای حساسی در بدن خود می باشند که انجام ارتباط را تسهیل می کند. آنها شاملبعضی ساختارهای بسیار جالب در عالم حیوانات می باشند مانند دمطاووس. به نظر می رسد نه تنها اندام موجبآوازپرندگاناست بلکه ساختارهای مغز نیز کلاًجهت تولید آواز اختصاص یافته اند. حتی نقطه قرمز روی منقار گاکی شمالی و عمل خم شدنآن که بسیار عادی اما ویژه این حیوان است ، نیاز به توضیحات تکاملی دارد.
برایتوضیح مورد نیاز ، دو جنبه وجود دارد:

تعیین مسیری که بوسیله آن حیوانی که فاقد ویژگی یا رفتارمربوط است آنرا بدستآورد.
شناخت فشاری سازش پذیر به منظور رشد ساختارهایی از حیوان که موجب تسهیل ارتباط، صدور پیامهای ارتباطی و پاسخ به آنها می شود.

تاثیر عملی بر روی اولینگروه از این مشکلات توسط Konrad Lorenz و سایر رفتار شناسان قبلی انجام شد. آنها بامقایسه گونه های مرتبط بصورت گروهی ثابت نمودند حرکات و اجزای بدن که به شکلابتدایی و و فاقد عملکردهای ارتباطی هستند می توانند در بافتی قرار بگیرند که عملارتباط برای یکی از والدین یا هردوی آنها بوجود آید و نیز می توانند به شکل مدلیتخصصی تر و دقیق تر تکامل یابند. مثلاً Desmond Morris با مطالعه بر روی گونه ای ازسهرهنشان داد که تمیز کردن بدن با منقاربصورت یک پاسخ در بین یک سری از گونه ها دیده می شود اما این کار در برخی از گونهها به شکل علامت عشق ورزی تبدیل شده است.
دومین گروه از مشکلات بحث انگیزتراست. رفتارشناسان قدیمی بر این باور بودند که کلاً ارتباط بصورت دائمی در گونه هاوجود دارد اما این امر نیازمند فرآیند انتخاب گروه است که گمان می رود به صورت دقیقدر تکامل حیوانات دارای جفتگیری غیر ممکن باشد. این یک روان آگاهی اساسی درزیستشناسی اجتماعی بشمار می رفت یعنی شاید رفتاریکه یک گروه از حیوانات انجام میدهند از فعالیت فشارهای گزینشی که صرفاً بر روی افراد آن گروه اعمال می شود ناشیشده باشد. بحث بسیار مهمی که در مورد ارتبـاط توسط John R. Krebs و Richard Dawkins انجام گرفته ، نظریه ای را به عنوان فریادهای هشدار دهنده و علائم عشق ورزی در موردتکامل چنین ارتباطات به ظاهر ایثارگرانه و متقابل بوجود می آورد که هنگام گزینشافراد گروه نمایان می شود. این فرضیه منجر به این نتیجه گیری می شود که شایدارتباطات همیشه قابل اعتماد نباشند (در واقع نمونه های واضحی وجود دارند که ایننظریه را نفی می کنند مانند آنچه که در تقلید می بینیم).احتمال وجود ارتباطاتغیرقابل اطمینان پایدار و تکاملی موضوعی مورد اختلاف می باشدمخصوصاً Amotz Zahavi معتقد است این حالت در مدت زمان طولانی نمی تواند وجود داشته باشد.زیست شناساناجتماعی نیز با تکامل ساختارهایی که بیش از حد معمول علامت می دهند سرو کار دارندمانند دم طاووس. به احتمال زیاد این علائم می توانند فقط در نتیجه گزینش جنسینمایان و فرآیند واکنش مثبتی را ایجاد نمایند که با بزرگنمایی یکی از خصوصیات مزیتیرا در رقابت انتخاب جفت بوجود می آورد.

ارتباط و درک

رفتارشناسان و زیست شناسان اجتماعی از نظر تعداد پاسخهایخودکاری که حیوانات به محرکها نشان می دهند به بررسی ارتباطات حیوانات پرداخته اندآنها این تحقیق را بدون توجه به درک معانی علائم دریافتی و ارسالی توسط حیواناتانجام داده اند. این موضوع یک سوال کلیدی در ادراک حیوانات است . برخی سیستمهایعلامت دهنده وجود دارند ظاهراً نیازمند ادراک بیشتری هستند. یکی از این نمونه هاییکه شدیداً مورد بررسی قرار گرفته استفاده از فریادهای هشداردهنده در میمونهایوروتاست. Richard Seyfarth و Dorothy Cheney ثابت کردند که این حیوانات در حضور شکارچیان مختلف ، علائم متفاوتی از خودنشان می دهندپلنگها،عقابهاومارها و سایر میمونها کهصداها را دریافت می کنند پاسخهای مناسبی از خود نشان می دهند . اما این توانایی درطول زمان ایجاد می شود و تجربیات افراد ارسال کننده صدا مورد توجه قرار می گیرد. فرا ارتباط که در بالا به آن اشاره شد نیز ظاهراً به فرآیند ادراکی پیچیده تری نیازدارد.

ارتباط حیوانات و رفتار انسان

موضوع مورد بحث دیگر محدوده ای است که در آنانسان دارای رفتاری شبیه ارتباط حیوانات می باشد، یا این که آیا تمامی چنین ارتباطیدر نتیجه توان زبانی ما ناپدید می شود. برخی از اجزای بدن ما مثل ابروها ، ریش وسبیل ، صدای کلفت مردها و شاید سینه خانمها به میزان بسیار زیادی برای تولید علائمشکل گرفته اند. رفتار شناسانی مانند Iraneaus Eibl-Eibesfeldt بر این باورند کهحالتهای صورت از قبیل خنده ، اخم و حرکتهای ابرو هنگام استقبال ، علائم ارتباطی وجهانی انسان هستند که می توان آنها را با علائم مشابه در سایر موجودات نخستین مرتبطدانست. با توجه به تأخر مشخصی که به وسیله آن زبان گفتاری شکل گرفته است احتمالدارد ارتباطات غیر کلامی انسان شامل تعدادی از پاسخهای غیر ارادی باشد که باارتباطاتی که ما در سایر حیوانات مشاهده می کنیم منشاء مشابهی دارند.
انسانهااغلب برای رفتار با حیوانات به دنبال علائم ارتباطی حیوانات تقلیدگر هستند. مثلاًگربه ها دارای پاسخهای مرتبط آرامی ازجمله شامل بستن چشمهایشان می باشند ؛ انسان هماغلب برای ایجاد ارتباط ، چشمهایش را به طرف یک بچه گربه می بندد. نوازش و مالشفرزندان حیوانات همگی اعمالی هستند که شاید از الگوهای طبیعی ارتباطات میان گونه ایبوجود آمده است.

براي ديدن ساير اقدام پژوهي هاوگزارش تخصصي ها وتحقيقات ديگر برروي لينک هاي زيرکليک کنيد

مي پسندم 0 نمي پسندم 0

اين مطلب در تاريخ: چهارشنبه 20 اسفند 1393 ساعت: 9:31 منتشر شده است
برچسب ها : تحقیق درباره ارتباط حیوانات,اقسلام ارتباط بین حیوانات,ارزیابی ارتبــــاط بین حیوانات,

نويسنده:nevisandeh

نشانه گذاري (آدرس گذاري) عملوندها:3

تحقیق درباره آشنايي با زبان S7

بازديد: 191

دسته بندي: تحقیق و پروژه رایگان,پروژه و تحقیق رایگان,دانش آموزی,تحقیق دانشجویی,

تحقیق درباره آشنايي با زبان S7

مدل‌هاي مختلف PCL هاي سري S7 داراي شباهت‌ها و تفاوتهائي هستند، مثلا تعداد يكتائي هاي BIT ورودي يا خروجي، تعداد يكتائي هاي مخصوص حافظه (special memory bits) يعني همان يكتايي هاي پرچم، شماره و نوع وقايع قطع (interrupt events) و ... از يك مدل به مدل ديگر تفاوت هائي دارد. همچنين بعضي دستورها ممكناست براي مدلي معتبر و براي مدلي ديگر نامعتبر باشد. با اين وجود كار كردن با يك مدل خاص توانائي هاي لازم براي كار كردن با مدل هاي ديگر را فراهم مي‌آورد. در اينجا PLC هاي مدل S702xx ساخت زيمنس بعنوان نمونه مورد بررسي قرار مي‌گيرد. اين PLC ساده ترين مدل از اين سري مي‌باشد و آشنائي با آن زمينه خوبي را براي كار كردن با انواع پيشرفته تر ايجاد مي‌كند.

اجزاء يك دستور

برنامه نويسي به زبان S7 بسيار شبيه به برنامه نويسي براي هر سيستم ريزپردازنده ديگري است .

در اين شكل دستور A11.3 شامل عمل (operation) و منطقي (AND) است كه با حورف A نشان داده مي‌شود. اين عمل بر روي عملوند (Operand) يعني 11.3 انجام مي‌گردد. جنس عملوند ورودي (input) است كه با حرف I نشان داده مي‌شود. نشاني اين ورودي 1.3 مي‌باشد.

منظور از نشاني 1.3 بيت 3( يكتايي 3) از بايت 1(هشتائي 1) از مجموعه ورودي ها به PLC مي‌باشد. پاره اي از حروف اختصاري براي نشان دادن عملوند ها در زبان S7 در جدول آمده است.

با اضافه نمدن حروف B,W يا D به سمت راست هر يك از علامات اختصاري در جدول مي‌توان اندازه آنها را به هشتائي ، دو هشتايي word يا چهار هشتائي (double word) افزايش داد. مثلا IB يعني هشتايي ورودي و IB0 يعني هشتايي ورودي 0. به همين ترتيب AIW يعني دو هشتايي آنالوگ ورودي و VD يعني چهار هشايي حافظه متغير.

شرح پاره اي از حروف اختصاري در زبان S7 (بين المللي)

شرح	نشاني در PLC S7-221	عنوان	علامت اختصاري
ورودي فيزيكي	0-15.7	INPUT
خروجي فيزيكي	0.15-7	OUTPUT
حافظه عمومي، قابل خواندن و نشتن	0-31.7	INTERNAL MEMORY BIT
حافظه مخصوص، قابل خواندن و نوشتن براي كاربردهايخاصي تعريف شده است	0.179.7	VARIABLE MEMORY BIT
حافظه قابل خوان و نوشتن براي جابجائي اعداد و داده ها استفاده مي‌شود	0.2047.7	SEQUENCE CONTROL RELAY BIT
حافظه نوع S در كنترل دنباله اي استفاده مي‌شود	0-31.7	TIMER BIT TIMER CURRENT VALUE
يكتائي يا مقدار جاري شمارنده	0-255 WORD	COUNTER BIT COUNTER CURRENT VALUE
متغير محلي فقط در زير برنامه اي كه تعريف شده شناخته مي‌شود	0-59.7	LOCAL VARIABLE MEMORY BIT
ورودي آنالوگ ، قابل خواندن	0-59.7	ANALOG INPUT BIT
خروجي آنالوگ	0-59.7	ANALOG OUTPUT BIT
ثبات انباره قابل خواندن و نوشتن	0-3	ACCUMULATOR REGISTER

نشانه گذاري (آدرس گذاري) عملوندها:

عملوندها را به صورت بايت (هشتايي) دسته بندي مي‌كنيم و سپس هر عضو در دسته هشتائي را بصورت بيت (يكتائي) شماره گذاري مي‌نمائيم. مثلا در plc اي كه داراي 20 ورودي است، ورود ها را ابتدا بصورت هشتايي شماره صفر (بايت صفر) هشتائي شماره يك بايت يك و هشتائي شماره دو (بايت دو) دسته بندي مي‌گردند و سپس در داخل هر هشتائي، يكتائي ها (بيت ها) از شماره صفر تا شماره هفت ماره گذاري مي‌شود. دقت نمائيد كه كه در اينجا هشتائي شماره دو فقط داري چهار يكتائي (بيت) خواهد بود. اين نحوه شماره گذاري در شكل زير بيان دو هشتائي متوالي را يك كلمه WORD و چهار هشتايي متوالي را دو كلمه DOUBLE WORD مي‌ناميم. در اينجا از كلمه يكتائي بجاي بيت (BIT هشتائي بجاي بايت ( BYTE) دو هشتايي بجاي ورد WORD و چهار هشتائي بجاي دبل ورد (DOUBLE WORD) استفاده مي‌شود. تعاريف فوق در استفاده از محتواي مناطق حافظه داراي اهميت است.در PCL هاي سري S7 ، مقادير جاري شمارنده‌ها (Counters) و زمان سنج ها (Timers) بصورت دوهشتائي مي‌باشد و بنابراين براي نشاني دهي و جابجائي آن بايد دقت نمود.

روش‌هاي نشاني دهي (آدرس‌دهي):

عملوندهاي مورد استفاده در يك برنامه به دو روش نشاني دهي مي‌شود:

1- نشاني‌دهي مستقيم :

در اين روش عملوند بصورت منطقه حافظه (memory area) ، اندازه (size) و محل آن در منطقه V (variable memory bit) بصورت دو هشتائي (word) و در محل 790 مي‌باشد.

در اين روش مناطق حافظه (I,Q, M, SM, V, …) با اندازه‌هاي هشتائي، دو هشتائي يا چهارهشتائي (double word) بيان مي‌شود. مثلا هر گاه بخواهيم به V100 بعنوان يك هشتائي( byte) دسترسي پيدا كنيم، آن را بصورت VB100 بيان مي‌كنيم. براي دسترسي به يكتائي (بيت) موردنظر از يك هشتائي، بايد شماره آن را بعد از شماره هشتائي بيان كنيم. مثلا هر گاه منظور دسترسي به يكتائي شماره 7 از VB100 باشد، بايد نشاني آن را بصورت VB100.7 بيان داريم.

2- نشاني دهي غير مستقيم:

در اين روش از يك نشانگر (pointer) براي اشاره به محل (Location) مورد نظر استفاده مي‌شود. بدين ترتيب كه ابتدا با استفاده از دستور انتقال چهارهشتائي (move double word) يعني MOVD نشاني مبدأ را به انباره (AC3 يا AC2 يا AC1) يا به منطقه اي از V منتقل مي‌كنيم. سپس با استفاده از يك دستور انتقال ديگر(مثلا MOVD) محتواي آدرس مبدأ را به مقصد منتقل مي‌نمائيم.

مكان حافظه مخصوص (Special memory areas):

در PCLهاي سري S7 از اصطلاح يكتائي حافظه مخصوص بجاي يكتائي پرچم (flag bit)استفاده مي‌شود. در مكان‌هايي از حافظه PCL كه با SM مشخص مي‌شود، اطلاعاتي مربوط به پيشامدهاي با اهميت و همچنين اطلاعات مخصوص ديگري ثبت مي‌گردد. مثلا يكتائي SMO.1 فقط در اولين پويش برنامه كاربر، ^«1^» مي‌شود و در پويش‌هاي بعدي ^«0^»باقي مي‌ماند. بنابراين از اين يكتائي مي‌توان بعنوان علامتي (پرچمي) براي آغازين نمودن (initialization) برنامه استفاده نمود و يا SM1.0 معادل پرچم صفر (zero) مي‌باشد. يعني هنگاميكه حاصل اجراي يك دستور صفر باشد، اين يكتائي ^«1^» مي‌شود.

معمولا در هر هشتائي (بايت) SMB اطلاعات مرتبط با هم وجود دارد. مثلا SMBO اطلاعات مربوط به حالات PCL در حين پويش برنامه را دربردارد و SMB1 حالات ناشي از اجراء دستورها (صفر، سرريز، تقسيم بر صفر و ... ) را نشان مي‌دهد.

در PCL هاي سري S7 از SMB ها براي برنامه‌ريزي و تعيين مشخصات PCL نيز استفاده مي‌شود. مثلا SMB8- SMB21 براي تعيين مدول هاي متصل به PCL بكار مي‌رود و ازSMB30 براي كنترل ارتباطات PCL استفاده مي‌شود. يا از SMB36- SMB65 براي برنامه ريزي شمارنده‌هاي سرعت بالا استفاده مي‌گردد.

تعداد و وظائف هشتائي‌هاي حافظه مخصوص (SMB ) ممكن است از يك مدل به مدل ديگر تفاوت داشته باشد و معمولا توسط سازنده در راهنماي PCL مشخص مي‌گردد.

جدول زير كه در ابتداي معرف دستور AND آمده است را در نظر بگيريد:

نوع داده عملوند ورودي/خروجي دستور

صفر/يك I,Q,M,SM,T,C,V,S,L bit(LAD, STL)

صفر/يك I,Q,M,SM,T,C,V,S,L input(FBD)

صفر/يك I,Q,M,SM,T,C,V,S,L output(FBD)

سنئن ورودي/خروجي- دستور بيان مي‌كند كه ورودي(ها) به اين دستور و خروجي(ها) از اين دستور چيست. مثلا در مورد فوق ورودي يا خروجي در نمايش STL, LAD يك يكتائي (bit)است. مثل 11.1 يا Q2.0 و در نمايش FBD ورودي يا خروجي يك ارزش يا يك جريان الكتريكي (power- flow) است. ستون عملوندها نوع عملوندهائي كه ورودي يا خروجي دستور است را بيان مي‌كند. مثلا ورودي يا خروجي اين دستور در نمايش STL, LAD مي‌تواند از جنس I, Q, M, S, T, C, V, L باشد، در حاليكه درنمايش FBD علاوه بر اينها power- flow يعني وجود يا عدم جريان الكتريكي (1 يا0) نيز مي‌تواند بعنوان ورودي/ خروجي دستور بشمار آيد. ستون نوع داده نوع عددي ورودي يا خروجي را بيان مي‌كند. مثلا نوع عددي داده مي‌تواند صفر / يك،‌ عدد طبيعي، عدد حقيقي و ... باشد.

بعد از جدول معرفي ورودي/ خروجي، در پايين آن و در قسمت چپ نمايش شكل‌هاي مختلف دستور(STL, FBD, LAD) آمده است و در سمت راست متن توضيحات لازم براي معرفي دستور نوشته شده است.

بيان اتصال (contacts) در S7:

اتصال‌هاي عادي باز (NO) و عادي بسته (NC) :

دستورهاي (Load, And, Or, LoadNot, AndNot Or Not)

در كنترل منطقي فرامين و اطلاعات بصورت 0 يا 1 بيان مي‌شود. صدور فرمان را با 1 و عدم صدور آن را با 0 نشان مي‌دهيم. همچنين اطلاعات و علائمي‌كه حسگرها (sensors) به PCL ارسال مي‌دارد نيز بصورت 0 يا 1 است. PCL دريافت 1 از يك ورودي را معادل با عمل كردن حسگر متصل به آن و دريافت 0 را به معني عمل‌نكردن آن حسگر مي‌داند. بنابراين دريافت ولتاژ (1) از كنتاكت عادي باز به معني عمل كردن آن كنتاكت است و عدم دريافت ولتاژ (0) از يك اتصال عادي بسته نيز به معني عمل‌كردن آن حسگر مي‌باشد. در اين صورت براي آنكه دريافت يا عدم دريافت ولتاژ در يك ورودي به عمل‌كردن يا عمل‌نكردن تبديل شود بايد با شناسائي حسگر متصل به آن ورودي، از عمل و بر روي حسگرهاي عادي بسته استفاده كنيم. دستور بار (LD) و يا (OR) و شكل‌هاي منفي آنها نيز مي‌تواند به منظور فوق مورد استفاده قرار گيرد. دستور LD 10.0 مقدار 10.0 را در بالاي ورودي 10.0 را با يكتائي (بيت) بالاي پشته و منطقي نموده ونتيجه را بجاي بيت بالائي پشته قرار مي‌دهد.

دستورهاي منطقي پشته‌اي:

براي انجام عملياتي منطقي بر روي داده‌هائي كه قبلا در پشته قرار داده شده‌اند، از دستورهاي منطقي پشته‌اي استفاده مي‌كنيم. ديديم كه براي قرار دادن يك داده در پشته (بالاي پشته ) از دستور بار (LD) استفاده مي‌شود. دستورهاي منطقي پشته‌اي از دستور بار بعلاوه دستور منطقي مورد نظر تشكيل شده است:

ALD: اين دستور محتوي اولين و دومين سطح پشته را بايكديگر و نموده و نتيجه را در بالاي پشته قرار مي‌دهد. بنابراين بعد از اجراي اين دستور عمق پشته يكي يكي كم مي‌شود.

OLD: اين دستور محتوي اولين و دومين سطح پشته را يا نموده و نتيجه را در بالاي پشته قرار مي‌دهد. عمق پشته بعد از اجراي اين دستور يكي كم مي‌شود.

LPS: اين دستور(L;ogic Push) محتوي بالاي پشته را دو نسخه‌اي مي‌كند بنابراين محتوي ته پشته از آن خارج و از بين مي‌رود.

LPP: اين دستور (Logic Pop ) محتوي بالاي پشته را برمي‌دارد. بنابراين محتوي محل بعدي در بالاي پشته قرار مي‌گيرد.

LRD: اين دستور (Logic Read) محتوي دومين پشته را در بالاي پشته كپي مي‌كند.

LDS n : اين دستور (Load Stack) يكتائي n پشته را در بالاي پشته كپي مي‌كند. بنابراين يكتائي انتهاي پشته از آن خارج و از بين مي‌رود.

اتصال لحظه‌اي (Immediate Contacts):

نوع داده عملوند ورودي/خروجي دستور

صفر/يك I bit(LAD, STL)

صفر/يك I input(FBD)

در شروع هر برنامه كنترل، ابتدا PCL در يك پويش (Scan) همه ورودي‌ها و خروجي‌ها را مي‌خواند و حالت آنها را (0 يا 1) در ثبات تصوير فرآيند(Process- image- register)مي‌نويسد و سپس با توجه به اين اطلاعات شروع به محاسبه منطق كنترل مي‌نمايد و بعد از اتمام كليه دستورات برنمامه، نتايج خاص (خروجي‌ها) را بطور يكجا به خروجي‌هاي مربوطه اعمال مي‌كند و مجددا تصويربرداري ديگر را آغاز نموده و اين دوره تكرار مي‌گردد. بعضي از ورودي ها ممكن است هنگامي‌كه PCL در حال محاسبه منطق كنترل است تغييرات آني (Immediate) داشته باشند و اين در حالي است كه تصوير آنها در ثبات تصوير فرآيند دست كم تا زمان پويش بعدي بدون تغيير است. براي آشكارسازي حسگرهائي كه داراي اتصال لحظه‌اي هستند از دستورات اتصال لحظه‌اي استفاده مي‌كنيم. اتصال‌هاي عادي باز هنگام اتصال لحظه‌اي سيگنال 1 را ارسال مي‌دارند. بنابراين براي آشكارسازي آنها مي‌توان از دستورات بار لحظه‌اي (LDI) و يا و لحظه‌اي (AI) ويا يا لحظه‌اي (OI) استفاده نمود. به همين ترتيب براي اتصال‌هاي عادي بسته مي‌توان از حالت منفي دستورهاي فوق استفاده نمود.

با استفاده از اين دستورات مي‌توان تغييرات لحظه‌اي يك ورودي را به بالاي پشته (`Top ofthestack)انتقال داد.

دستور منفي (NOT):

دستور NOT منطق حركت فرمان‌ها و علائم را معكوس مي‌كند. مثلا در يك نمايش نردباني هنگامي‌كه به اتصال NOT مي‌رسيم در صورتيكه در سمت چپ اتصال فرمان 1 موجود باشد، در سمت راست آن فرمان 0 برقرار مي‌گردد و برعكس.

دستور تغيير مثبت، منفي (Transition-negative-Transition)

نوع داده عملوندها ورودي/خروجي دستور

صفر/يك I,Q,SM,T,C,V,S,L, power flow In(FBD)

صفر/يك I,Q,SM,T,C,V,S,L, power flow out (FBD)

با استفاده از اين دستور تغيير عملوند از قطع به وصل (خاموش به روشن) يا از وصل به قطع (روشن به خاموش)آشكار مي‌شود. مثلا هر گاه آشكار سازي قطع به وصل (لبه بالا رونده) به يك حسگر مورد نظر باشد، PLC به ازاي هر قطع به صول (Edge-Up) در يك پويش اجازه عبور برنامه (عبور جريان) از طريق اتصال مربوطه را مي‌دهد. دشتور تغيير از وصل به قطع (روشن به خاموش) نيز به همين ترتيب و در جهت عكس دستور قبل عمل مي‌كند.)

دستور تنظيم و خواندن وقت حقيقي (read, set real-time clock)

نوع داده عملوند ورودي/خروجي دستور

هشتائي VB,IB, QB, MB, SMB, SB,LB,*VD,*AC,*LD T

اين دستور بر روي زمان سنج اجرا مي‌شود.

دستور خواندن- وقت حقيقي، تاريخ و زمان را از روي ساعت خوانده و در يك بافر هشت بايتي كه با نشاني T آغاز مي‌شود مي‌نويسد. به همين ترتيب دستور تنظيم وقت حقيقي تاريخ و زمان موجود در بافر هشت بايتي به آدرس T را در ساعت سيستم مي‌نويسد. زمان و تاريخ با فرمتي كه در سيستم هاي رايانه اي معمول است نوشته و خوانده مي‌شود. در نمايش FBD، LAD خروجي END ممكن است خروجي (Enable out put) است، بدين معني كه در صورت اجراي موفقيت آمويز دستور تعريف شده در جعبه، اين خروجي يك مي‌شود..

دستورهاي خواندن و نوشتن در شبكه (Network reed, Write)

نوع داده عملوند ورودي/خروجي دستور

هشتائي VB, MB,,*VD,*AC,*LD TBL

هشتائي constant port

دستور نوشتن در شبكه (NETW) اطلاعات موجود در جدول TBL را از طريق در گاه PORT در وسيله اي كه در فاصله دوري قرار دارد مي‌نويسد. به همين ترتيب دستور خواندن از شبكه NETR از طريق درگاه PORT اطلاعات موجود در وسيفه اي را كه در فاصله دوري از آن قرار گرفته خوانده و در جدول TBL قرار مي‌دهد.

دستورهاي خواندن يا نوشتن در شبكه مي‌تواند تا شانزده هشتايي بايت را بخواند يا بنويسد. معمولادر اكثر PLC ها محدوديت هائي از نظر تعداد دستورهاي NETW, NETR كه در يك لحظه بطور همزمان مي‌توانداجرا شود وجوددارد.

گرد كردن Truncate

نوع داده عملوند ورودي/خروجي دستور

REAL VD,ID,MD,SD,SMD,LD,Ac,constant, *VD,*AC, *LD in

DINT VD,ID,MD,SD,SMD,LD,Ac,constant, *VD,*AC, *LD out

دستور گرد كردن عدد حقيقي 32 يكتايي (32 بيتي) IN را به يك عدد 32 يكتائي علامت دار طبيعي تبديل مي‌كند و نتيجه را به جاي متغيري كه با OUT مشخص مي‌شود قرار مي‌دهد. در اينجا تنها قسمت صحيح عدد حقيقي تبديل مي‌گردد. اگر عدد IN بصورت حقيقي تعريف نشده باشد و يا اندازه آن آنقدر بزرگ باشد كه سرريز حاصل شود مقدار OUT بدون تغيير باقي مي‌ماند.

دستور دكود decode

نوع داده عملوند ورودي/خروجي دستور

هشتائي VD,ID,MD,SD,SMD,LD,Ac,constant, *VD,*AC, *LD in

دوهشتائي *VW, IW, QW,MW, SW, SMW, LW, AQW,T,C,AC, *VD,*AC,*LD out

اين دستور يك بيت از دو هشتائي (WORD)، OUT رانشانده SET مي‌كند و ساير بيت هاي آن را باز نشانده RESET مي‌نمايد. شماره بيتي كه نشانده مي‌شود برابر با عددي است كه از چهار بيت پائيني (كم اهميت تر) IN بدست مي‌آيد.

دستورانكود ENCODE

نوع داده عملوند ورودي/خروجي دستور

دوهشتائي *VW, IW, QW,MW, SW, SMW, LW, AQW,T,C,AC, *VD,*AC,*LD in

هشتائي VB,IB, QB, MB, SMB, SB,LB,*VD,*AC,*LD out

اين دستور عدد حاصل از هشت بيت پائيني كم اهيمت تر In را در 4 بيت پائيني هشتائي Oyt مي‌نويسد.

دستور هاي شمارش

هر PLC داراي تعدادي شمارنده است كه امكانات شمارش ويژه اي دارد. نحوه شمارش، شمارنده ها كم و بيش شبيه به هم است. در شمارش به بالا هنگاميكه پالس شمارش شوند از صفر به 1 مي‌رود عدد شمارنده يكي افزايش مي‌يابد و در شمارش به پائين با صفر به 1 شدن پالس شمارش شونده عدد شمارنده يكي كاهش مي‌يابد.

هر شمارنده با يك ورودي باز نشانده reset مي‌گردد. همچنين با استفاده از دستور بازنشاني هم مي‌توان شمارنده را باز شنانده كرد. وقتي شمارنده به حداكثر شمارش ممكن مي‌رسد مثلا 32767 در يك PLC نمونه عمل شمارش متوقف مي‌گردد.

تعدادي از شمارنده هاي PLC توانائي شمارش با بالا و پايين را تواما دارند در اين حالت شمارنده داراي دو ورودي شمارش به بالا و شمارش به پائين است. هنگامي‌كه ورودي شمارش به بالا از صفر به پژوهش مي‌رود، عدد شمارش يكي افزايش مي‌يابد. مثلا در نوعي PLC شمارنده بالا/پائين قادر به شمارش از 32768 -تا 32767+ مي‌باشد در اينجا هنگاميكه شمارنده به حداكثر شمارش 32767+ مي‌رسد، در صورت دريافت پالس شمارش به بالا به عدد 32768- باز مي‌گردد.

شمارنده هاي بالا/ پائين داراي يك عدد تنظيم اوليه PV مي‌باشد. اين عدد همواره با عدد شمارش جاري مقايسه مي‌گردد. هنگاميكه شمارش جاري بزرگتر يا مساوي عدد تنظيم شود، بيت مربوط به شمارنده (C-bit) 1 مي‌شود و در غير اينصورت بيت شمارنده صفر است. هنگاميكه يك شمارنده باز نشانده مي‌شود، عدد شمارش جاري صفر و بيت شمارنده نيز صفر مي‌گردد. دسترسي به شماره جاري و يا بيت شمارنده از طريق شماره آن شمارنده امكان پذير مي‌گردد، مثلا دستور :

CTU C1, PV

يعني شمارنده شماره 1 (C!) را به شمارش به بالا افزايش بده ( تا شماره PV). همچنين دستور

LD C1

يعني مقدار منطقي يكتائي شمارنده شماره 1 (صفر يا 1) را به بالاي پسته بار بزن و دستور:

MOVD C1, ACo

يعني عدد جاري شمارنده شماره 1 را در AC0 قرار بده.

شمارش به بالا (UP counter)

نوع داده عملوند ورودي/خروجي دستور

صفر/يك power flow ‍CU(LAD)

صفر/يك I,Q,M,SM,T,C,V,S,L, POWER FLOW ‍CU(FBD)

صفر/يك power flow R(LAD)

صفر/يك I,Q,M,SM,T,C,V,S,L, POWER FLOW R(FBD)

INT VW, IW, QW,MW, SW, SMW, LW, AQW,T,C,AC, PV

Costant, *VD, *AC, *LD

دستور شمارش به بالا ctu در هر لبه بالا رونده ورودي CU يك شماره به بالا مي‌شمارد. شمارش تا عدد حداكثر مربوط به شمارنده ادامه مي‌يابد. هنگاميكه شماره جاري (CXXX) بزرگتر يا مساوي مقدار تنظيم شمارنده PV شود، بيت شمارنده 1 مي‌شود.

با استفاده از ورودي RESET مي‌توان شمارنده را باز نشانده نمود.

شمارش به پائين (DOWN-COUTER)

نوع داده عملوند ورودي/خروجي دستور

صفر/يك power flow ‍CD(LAD)

صفر/يك I,Q,M,SM,T,C,V,S,L, POWER FLOW ‍CD(FBD)

صفر/يك power flow LD(LAD)

صفر/يك I,Q,M,SM,T,C,V,S,L, POWER FLOW LD(FBD)

INT VW, IW, QW,MW, SW, SMW, LW, AQW,T,C,AC, PV

Costant, *VD, *AC, *LD

دستور شمارش به پايين CTD در هر لبه بالا رونده ورودي CD از عدد تنظيم شده اوليه PV يكي كم مي‌كند. هنگاميكه شمارش جاري به صفر برسد، بيت شمارنده 1 مي‌شود و شمارش متوقف مي‌گردد. هنگاميكه ورودي LD 1 شود، عدد شمارش به مقدار اوليه PV تنظيم شده و بيت شمارنده صفر مي‌گردد. در واقع با اين ورودي شمارنده بازنشانده مي‌شود.

شمارنده بالا/پائين (UP/DOWN counter)

نوع داده عملوند ورودي/خروجي دستور

صفر/يك power flow ‍CU,CD(LAD)

صفر/يك I,Q,M,SM,T,C,V,S,L, POWER FLOW ‍CU,CD(FBD)

صفر/يك power flow R(LAD)

صفر/يك I,Q,M,SM,T,C,V,S,L, POWER FLOW R(FBD)

INT VW, IW, QW,MW, SW, SMW, LW, AQW,T,C,AC, PV

Costant, *VD, *AC, *LD

دستور شمارش بالا/ پائين CTUD با لبه بالا روند ورودي CU يك شماره به بالا و با لبه بالا رونده ورودي CD يك شماره به پايين مي‌شمارد. هنگاميكه شماره جاري بزرگتر يا مساوي مقدار تنظيم PV گردد بيت شمارنده 1 مي‌شود با استفاده از ورودي R مي‌توان شمارنده را باز نشانده نمود.

فهرست مطالب

آشنايي با زبان S7. 1

اجزاء يك دستور1

روش‌هاي نشاني دهي (آدرس‌دهي):4

مكان حافظه مخصوص (Special memory areas):5

بيان اتصال (contacts) در S7:6

دستورهاي منطقي پشته‌اي:7

اتصال لحظه‌اي (Immediate Contacts):8

دستور منفي (NOT):9

دستور تغيير مثبت، منفي (Transition-negative-Transition)9

دستور تنظيم و خواندن وقت حقيقي (read, set real-time clock)10

دستورهاي خواندن و نوشتن در شبكه (Network reed, Write)10

گرد كردن Truncate. 11

دستور دكود decode. 11

دستورانكود ENCODE. 12

دستور هاي شمارش.... 12

شمارش به بالا (UP counter)13

شمارش به پائين (DOWN-COUTER)

منبع : سايت علمی و پژوهشي آسمان--صفحه اینستاگرام ما را دنبال کنید

براي ديدن ساير اقدام پژوهي هاوگزارش تخصصي ها وتحقيقات ديگر برروي لينک هاي زيرکليک کنيد

مي پسندم 0 نمي پسندم 0

اين مطلب در تاريخ: چهارشنبه 20 اسفند 1393 ساعت: 9:31 منتشر شده است
برچسب ها : تحقیق درباره آشنايي با زبان S7,

نويسنده:asemankafinet1

2-6 انجام اصلاحات در خصوصیات

تحقیق درباره بتن

بازديد: 401

دسته بندي: تحقیق و پروژه رایگان,پروژه و تحقیق رایگان,دانش آموزی,تحقیق دانشجویی,

تحقیق درباره بتن

1-تراورسهای بتنی

تراورسهای بتنی یکی دیگر از انواع تراورسهای مصنوعی است که بیشتر مرورد آزمایش و پذیرش راه آهن قرار گرفته است.

تاریخچه تراورس بتنی

تراورسهای بتنی، در حدود سال 1893 بطور آزمایش در ایالات متحده آمریکا در شهر ریدینگ به تعداد دویست عدد نصب گردید.

بزرگترین رقم نصب آن در طی 35 سال، در حدود 25 هزار تراورس بتنی بود که در ایالات پنسلوانیا نصب گردید.

اکثر این تراورسها به دلیل زنگ زدن اتصالات، ترک خوردگی بتن و همچنین فرسودگی ونشست در محدوده اتصالات، کنار گذاشته شدند. در اروپا، راه آهن ایتالیا بین سالهای 1906 تا 1908 دویست هزار تراورس بتنی نصب کرد. در سال 1920 شرکت گریت نوردن انگلیسی بطور آزمایش از تراورسهای بتنی استفاده کرد. در همان هنگام تراورسهای بلوکی بتنی که در زیر ریل به وسیله تسمه فلزی به هم وصل می شوند و یا بر روی تیر آهن Tشكل ریخته می شوند، خدامات ارزنده بیشتری را درخطوط پاریس- لیون مارسل، ارائه کردند.

استفاده از تراورسهای تیری شکل اولیه، چه در آمریکا و چه خارج از آمریکا به دلایل شل شدن چفت و بست، خرد شدن در اثر ضربه و خرد شدن در زیر ریل، ناکام ماند. همچنین به دلیل سنگینی وزن (که حدود 7/90 تا 4/181 کیلو گرم بودند)، با هزینه های بالای حمل و نقل، نصب و نگهداری مواجه بود.

چندی بس از جنگ جهانی دوم چوب کمیاب شد و تراورس پیش تنیده بتنی، در اروپا و بریتانیا، مورد استفاده گسترده ای قرار گرفت اکنون چندین میلیون تراورس بتنی در آلمان غربی، بریتانیا، روسیه و مکزیک مورد استفاده قرار می گيرند، اما استفاده از طرح پیشرفته تراورس بلوکی و تراورس مرکب (RS) در راه آهن فرانسه و کشورهایی که از تکنولوژی فرانسوی استفاده می نمایند، استاندارد می باشد. (SNCF)

در اواخر دهه پنجاه AAR تحت نظارت و راهنمایی آقای روبل، مهندس تحقیقات و آقای مگی، دستیار تحقیق و به همراهي شرکتهای پیش تنیده فلوریدا و سیمان پرتلند اقدام به طراحی و توسعه تراورس مناسب برای بار سنگین چرخها و شرایط جوی آمریکا شمالی، نمود اولین نصب آزمایشی آن در سال 1960 در سی بردایرلاین و آنتلانتیک کت لاین (که اکنون به نام (سی برد کتلاین) معروف می باشد) انجام شد.

مقدمه:

مقدمه: برای محاسبه تراورسهای بتنی فرضيات اساسی زیر بعمل می آید.

1-1- در تراورس بتنی مقاطع قبل و بعد از خمش بصورت صفحه باقی می مانند این مطلب برای اثبات تئوری الاستیسیته در مورد تراورسها لازم می باشد. زیرا ضخامت تراورس در مقایسه با طول آن کوچک می باشد.

1-2- مدول الاستیسیته فولاد و بتن تا حد تنش الاستیک ثابت می باشد. این فرض برای فولاد نرمه (StL.III) تا نقطه ارتجاعی (تسلیم) درست می باشد. در تراورس تغییرات تنش در فولاد بعلت بارهای دینامیکی زیاد بوده و این امر باعث تغییراتی در مدول الاستیسیته می شود. تحت اثر تنشهای زیاد تغییرات مدول الاستیسیته در بتن نیز زیاد می باشد. چون بتن با مرغوبیت بالا ماده ای کاملا الاستیک نیست دیاگرام تنش- تغییر طول نسبی آن غیر خطی می باشد. در مورد تراورسها علیرغم دارا بودن بتن با مرغوبیت بالا، مع الوصف تنش ها در حد الاستیک درنظر گرفته می شوند.

1-3- چسبندگی کامل بین فولاد و بتن اطراف آن وجود دارد. و بهمین جهت در هر فاصله ای از محور خنثی (Neutral Axis) تغییر طول نسبتی دو ماده یکی می باشد.

1-4- بر روی سطح مقطع آرماتورها یا میله های بیش تنیدگی توزیع تنش یکنواخت در نظر گرفته می شود این مطلب کاملا هم صحیح نمی باشد چون مقدار تنش با فاصله از محور خنثی تغییر می کند قطر میلگردها در مقایسه با فاصله آنها ازمحورخنثی کم می باشد توزیع تنش یکنواخت بوده و فقط در موردیکه میله ها دارای قطر زیاد هستند و از محور خنثی نیز فاصله زیادی ندارند این مساله نمی تواند صحیح باشد.

1-5- در محاسبات بتن آرمه تنش کششی بتن در نظر گرفته نمی شود ولی در بتن پیش تنیده نقش بتن در کشش تحت بارهای وارده منظور می گردد. نتیجه اینکه منحنی تنش- تغییر طول نسبی برای بتن در برابر فشار و کشش یکسان می باشد. بعبارت دیگر مقدار مدول الاستیسیته در هر دو حالت یکی است. اگر چه آزمایشات نشان داده اند که مدول الاستیسیته در کشش معمولا 10/1- 85/0 برابر مدول الاستیسیته در فشار می باشد.

2- تراورس بتن آرمه:

مقدمه: در صورتیکه فولاد تحت تنش الاستیک باشد و قبل از اینکه به تنش مجاز خود برسد می بایست بتن ترک بخورد گر چه با توزیع مناسب میلگردها می توان از افزایش ترکها

2-2- جلوگیری نمود تجزیه تنشها در اثر پیچش در بتن آرمه پیچیده بوده و لذا طراحی به فرمولها و دستور العملهائی که بر اساس آزمایشات عملی مشخص شده اند محدود می گردد.

معایب بتن آرمه:

2-2-1 از آنجایئکه بتن قادر نیست خود را با تغییر طول نسبی (strain) عادی فولاد تطبیق دهد، تحت بارهای وارده در قسمتی که تنش کششی وجود دارد ترک می خورد.

2-2-2- ابعاد تراورس بتن آرمه توسط برش تعیین می گردند. اگر نیروی برشی زیاد گردد سطح مقطع بزرگ می شود که در نتیجه بار مرده آن زیاد می گردد.

2-2-3 بتن مکمل است در اثر انقباض (Shrinkage) ترک بخورد.

2-2-4 در تراورس بتنی از بتن با مقاومت بالا استفاده کامل نمی شود یعنی اگر اندازه عضو از حد معینی کمتر گردد مقدار میلگردهای لازم، عضو را غیر اقتصادی خواهد ساخت. می توان با استفاده از فولاد سخت با مقاومت ارتجاعی بالاتر مقدار فولاد مصرفی را تا کاهش داد. این راه حل صحیح نمی باشد، زیرا تغییر طول نسبی فولاد با مقاومت بالا حدود 6 برابر تغییر طول نسبی فولاد نرم می باشد این امر باعث ترکهای پهني تحت بارهای وارده در بتن می شود.

2-2-5 در بتن آرمه فولاد نقش مفعولی (Passive) را دارد و بتن را در مقابل اثرات مخرب بار گذاری حفاظت نمی کند.

2-2-6 تحت اثر نیروی برشی، در بتن آرمه تنشهای کششی که از نیروی برشی منتج می گردند بیشتر می باشند.

2-2-7 وزن فولاد مصرفی در بتن آرمه زیاد می باشد.

2-2-8 درمساله خستگی (Fatique) بتن و فولاد مصرفی در بتن آرمه در مقابل شکستهای تدریجی یا پیش رونده رفتار خوبی را از خود نشان نمی دهند که این مساله با تکرار بارگذاری نیز بیشتر می شود.

2-3- رفتار بتن آرمه تحت اثر خستگی (Fatique):

2-3-1 اغضاء بتن آرمه بیشتر بعلت پاره شدن میلگردها از بین می روند بنظر می رسد که پاره شدن با ترک خوردن مرتبط می باشد و تمرکز تنش و سایش (سائیگی) نیز با این ترکها مربوط هستند. آرماتورهای طولی در تیرها مقاومتی حدود 70-60 درصد مقاومت نهائی استاتیکی برای یک میلیون سیکل را دارند.

2-3-2 وقتیکه ترکهای عرضی در تیری در اثر بار استاتیکی نسبت به ظرفیت تحمل خمشی بیشینه استاتیکی زیاد باشند عموما تیر بعلت خستگی (Fatrique) آرماتورها گسیخته می شود. تکرار شدن بار بیشینه باعث ترکهای عرضی در مدت بار گذاری نمی شود.

2-3-3 قبل از اینکه آرماتورها گسیخته شوند، تکرار بارهای بیشینه باعث شکست فشاری- بری نمی شود و این مساله در تیری است که بعلت خمشی ممکن است گسیخته شود (خستگی آرماتورها) و در آن- ترکهای عرضی افزایش یافته اند.

2-3-4 اگر در ابتدا، در اثر ابر گذاری یک ترک عرضی بزرگ در تیر بوجود آید و اگر عمر خستگی در حالت فشاری- برشی از عمر خستگی آرماتور ها تحت این درصد بخصوص از تکرار بار کمتر باشد، یک تیر در حالت فشاری- برشی گسیخته می شود.

2-3-5 قبل از اینکه آرماتورها گسیخته شوند، اگر تکررار بار گذاری بطور همزمان باعث تراز عرضی و شکست فشاری- برشی شود، گسیخته شدن تیر بصورت ترک خوردگی عرضی خواهد بود.

2-3-6 تحت اثر بار گذاری خستگی، یک تیر عموما "فقط در نقاطی که ترکها و شکستها وجود دارند خسارت می بیند و در قسمتهای باقیمانده دیگر صدمه نمی بیند.

2-3-7 در حدود تغییرات بارهای عادی وارده، تکرار بار منجر به ترک می شود و فقط افزایش کمی در فلش (Deflection) کل تیر بوجود می آید افزایش در اندازه ترکها مهم نیست.

2-3-8 بتن در تراورس بتن آرمه مقاومت فشاری و کششی کمتری نسبت به تراورس بتنی پیش تنیده دارد. مزایایی پیش تنیدگی در مورد تراورس بتن آرمه وجود ندارد بواسطه مدول الاستیک کمتر بتن.

2-3-9 ترکی که در اثر ضربه خروج چرخ از خط در بتن تراورس بتن آرمه بوجود آمده احتمالا باقی می ماند، مگر اینکه ترک ریز باشد که توسط خاصیت جوش خوردگی در سالهای اولیه عمر تراوس خود بخود ترمیم یابد.

2-3-10 امکان خسارت در اثر از خط خارج شدگی عامل مهمی در استفاده از تراورسهای بتنی است. هیچ تراورس بتنی به هر صورت که طراحی شده باشد، در مقابل ضربات خروج چرخ از خط نمی تواند مقاومت کند. تراورسهای بتنی به شرطی می توانند در برابر این ضربه مقابله کننده که بهبود سریعی در وضعیت ترافیک و استفاده از تراورسهای اصلاح شده و یا تعویض اعضاء صدمه دیده، صورت گیرد.

2-4 تئوری پیش تنیدگی

پیش تنیدن باعث کاهش وزن و افزايش مقاومت در برابر گسیختگی حاصل از گشتاور خمشی می گردد. گشتاور های خمشی باعث می شوند زمانی که لایه های تحتانی یک عضو خمشی تحت تاثیر كشش واقع می گیرد، در آن ایجاد گسیختگی شود. در یک تراورس پیش تنیده میلگردهای فلزی زیادی به فاصله کمی از سطح تحتانی و در نقطه میانی تراورس یعنی محلی که بیشترین تنش و یا کش را دارا است قرار می گیرند، پس از سخت شدن بتن، میله ها در قسمت انتهایی تراورس محکم شده و تمایل به انقباض پیدا می کنند. این عمل باعث جلوگیری از میل به ترک خوردن می شود در صورت تشکیل این ترکها پیش تنیده شدن میله ها آنها را بطور محکم نگه می دارد. شکل (1) موفقیت در پیش تنیدگی بستگی به اتصال بین بتن و اعضای پیش تنیده دارد.

شكل

2-5 طراحی اولیه AAR

جهت ارزيابي ایده اصلاح شده، دانستن ایده های طراحی اولین تراورسها در آمریکا مفید است. در اواخر دهه شصت افزایش بهای چوب، احتمال کمبود آن و موفقیت در تراورسهای پیش تنیده در اروپا باعث شده که AAR، طراحي ساخت واستفاده از آنها را به تثبیت برساند. بعدها شرکت سیمان پرتلند، انجمن آمریکایی بتن، ناسیونال کانادایی و کمیته متخصص تراورسهای بتنی AREA در این کوشش، شرکت نموده اند.

از چندین طرح اولیه، نوع E جهت آزمایش درخط آهن انتخاب شد. این طرح به لنگر خمشی در محور بار، بستگی داشت. سطح مقطع از یک منشور ناقص که در بالا 32/20 سانتیمتر و در پایین 5/30 سانتیمتر بود، تشکیل شده است. فشار بالاست در فواصل 2/76 سانتیمتر برابر kg/cm² 6/4 می باشد که با فشار وارده بر تراورس چوبی به فواصل 8/50 سانتیمتر برابر است.

قسمتهای تحتانی که در زیر ریل قرار داد، تا اندازه ای مقعر می باشد و وسط آن حالت خمیدگی دارد که برای مقاومت در برابر خمش بوده و مساوی با قدرت خمش ریل است. این تصور که این عمل باعث کاهش چسبندگی در مرکز تراورس می شود، نادرست است چهار رشته سیم به قطر 11/1 سانتیمتر تحت تاثیر kg 29056 نیروی تنش قرار گرفته اند.

ریل مستقیما به سطح یا بالشتک دارای یک شانه و زاویه خارجی 1:40 که در بتن تثبیت شده، متصل می گردد. (در اتصالات غیر مستقیم صفحه تراورس و بالشتک به تراورس پیچ و مهره می شوند، تیرکها یا گیره ها به صفحه متصل شده و ریل را نگه می دارند). پیچهایی که گیره های فلزی را نگه می دارند. در روی پلاک مخصوص مدور که درتراورس قرار دارند پیچانده می شود. واشرهای فنری برای جلوگیری از شل شدن پیچها که در اثر فشرده شدن بالشتکهای تراروس زیر ریلها ایجاد می شود استفاده می گردند.

سیستم طراحی E آن به علل وجود بتن مشبک، خرد شدن در زیر ریل، جدا شدن انتهای تراورسها به دلیل استفاده غلط از پیچ و اینسرت [1] آن، شکستن بیرون آمدن پیچ و اینسرت آن از تراورس و برخی از عوامل دیگر با شکست روبرو شده است. ناکامی در بستن ترکهای حاصل از نیروی وارد شده از چرخها نشانگر ناکافی بودن قدرت چسبندگی بین بتن و عضو پیش تنیده می باشد.

تراورس ها تکرار باری معادل دو میلیون سیکل را که کنگره 2300 کیلو گرم متری ایجاد می کند تحمل می کند در حالی که وزن هر تراورس حدود kg 5/281 است.

همانطور که نیاز به دقت کافی در ساخت، نشان داده شده، دانستن برخی خصوصیات جهت مقابله با عوامل شکست لازم است، موسسات مختلف تدریجا مجموعه ای از خصوصیات بازبینی شده را که اکنون در دستور العمل AREA موجود است گرد آوری کرده اند.

جهت کسب اطمینان از اینکه چسبندگی بهتری بین بتن و تارهای مسلح کننده برقرار است رها کردن تدریجی و آرام کشش، پیشنهاد می شود. پیش تنیدن نیز به اندازه 25% از 29056 کیلوگرم به 37046 كيلوگرم افزایش می یابد.در رشته های مسلح کننده، متوسط طول لازمه جهت انتقال چسبندگی حدود 6/40 تا 47 سانتیمتر می باشد. در رشته های تغییر شکل یافته و یا آنهاییکه تحت تاثیر مواد شیمیایی قرار گرفته اند هنگامی که بارهای آرام وجود داشته باشند، طول مهاری لازم جهت چسبندگی بین 32/20 تا 7/45 سانتیمتر می باشد. به هنگام کمبود مواد قابل ارتجاع، سیم زنگ زده می تواند مفید باشد. در این حالت عامل موثر از 50 تا 150 درصد افزوده می شوند. توزیع بار یک چرخ بر روی ریل، با فرض اینکه چرخ صاف باشد شصت درصد است.با کارگذاشتن ادوات تثبیت در عمق بیشتر، مقاومت در برابر کشش خاری از 4540 کیلوگرم به 5448 کیلوگرم افزایش می یابد. همچنین در مرکز تراوترس ممان منفی به 3459 کیلوگرم –متر می رسد.

2-7 چفت و بندها (ادوات تثبیت )

چفت و بندها همیشه نقطه ضعف در تراورسهای بتنی می باشد. در گذشته کشش تارها به سمت خارج و شکستگی و آسیب پذیری تراورس، باعث عدم موفقیت در کار بوده اند. طراحی اولیه تراورس با استفاده از بلوکهای چوبی که دز بتن زیر ریل فرو رفته و صفحه و ریل به وسیله به آنها پرچ متصل می شدند. در روش امروزی از عنصری در فونداسیون و یا از وسیله اینسرت (اینسرت وسیله ایی است که در بتن دفن می گردد و بیشتر برای بلند کردن قطعه استفاده می گردد (قلاب) در بتن استفاده می شود. گیره ها، پیچها و طرحهای مختلف گیره های فنری در بتن نگهداری شده و یا به وسیله اینسرت به داخل بتن وصل می شود و از طرف دیگر به کف ریل متصل می گردد. بدین ترتیب ریل در محل مربوط مهار می شود. قابل توجه است که خصوصیات AREA ملزم می کند که حداقل طولی که اینسرت باید در بتن باشند 7 سانتیمتر و نیروی مقاوم 5448 کیلوگرم در برابر کشش خارجی است.

این روش متداول بین ریل وتراورس اتصالی صلب برقرار می سازد. بطوری که آنها یکپارچه عمل می کنند. استفاده از چفت و بست ثابت ایده جدیدی است که در طراحی ریل در آمریکا معرفی شده، و در آن اتصال تراورس به ریل به طور ثابت می باشد. در صورتی که در سیستم چوبی که از شکاف و بر آمدگی استفاده می گردد ریل آزادانه از روی تراورس بلند شده و در جهت مخالف تراورس اتصالی، خم می شود. در زیر بار محوري سنگین در تراورسهای بتنی این امکان وجود دارد که ریل تحت اثر امواج کافی پیش از چرخ و پشت سر از چرخ بلند شوند. که به این عمل

پمپاژ گویند. این موضوع که وزن تراورس بتنی جهت جلوگیری از پمپاژ کافی است یاخیر مورد بحث قرار دارد. برای جلوگیری از پمپاژ احتمالی و تضمین آزادی حرکت عمومی ریل می توان از چفت و بندهای آزاد ریل استفاده نمود. این چفت و بندها پیچ هایی هستند که فاصله بین بالای ریل و سطح زیرین پیچ 32/0 تا 48/0 سانتیمتر می باشد.

گیره های قابل ارتجاع که دارای واشرهای پلاستیکی هستند قادرند کمی آزادی به ریل در جهت حرکت عمومی دهند. چفت و بندهای آزاد ریل نیز احتیاج به مهار دارد. عایق بندی در محل اتصالات به وسیله قرار دادن ریل بر روی یک صفحه سخت پلاستیکی و یا لاستیکی و پوشاندن چفت و بند به بوسیله ماده ای از فایبر گلاس صورت می گیرد. چفت و بند ایده آل برای نگهداری ریلها، چفت و بند ساده می باشد.

چفت و بندهای مستقیم به ندرت دارای این سادگی هستند. معمولا از دو سه قطعه مختلف تشکیل یافته اند، یک چفت و بند خوب، باید علاوه بر سادگی، ریل را در مقابل حرکت افقی و نیز واژگون آن محافظت نماید. در صورت عدم وجود مهار کنندگان، یک چفت و بند باید بتواند در هر تراورس و در هر ریل در مقابل نیروی 10896 کیلوگرم در امتداد طولی مقاومت نماید.

همچنین باید تناسبی بین جهش ریل و بالشتک تراورس وجود داشته باشند.

به نظر می رسد که رابطه ای بین سختی مهار کننده و سختی بالشتک تراورس وجود داشته باشد یک بالشتک نرم در ترکیب با یک چفت و بند ثابت، در اثر بار، فشرده شده و باعث ایجاد نیروی مهار کننده در چفت وبند می گردد. در اینجا استفاه از بالشتک ثابت مطلوب می باشد. بالشتکهای نرم و گیرههای قابل ارتجاع در تحمل بارهای متوسط موفق بوده اند ولی در برابر بارهای سنگین، حرکت جانبی و نیز فرسایش بیش از حد از خود نشان می دهند. بالشتکهای سخت به همراه گیره های ارتجاعی تحت تاثیر بارهای سنگین ترافیک، بیشترین فشار را به تراورسها و زیر سازی وارد کرده و نیز از حرکات و واژگونی ریلها جلوگیری می نماید. شکستگی و یا بیرون آمدن اینسرتهای فرو رفته در بتن، یکی دیگر از اشکالات مهار کنندگان می باشد که باعث صدمه دیدن تراورسها شده و اگر با چرخها تماس حاصل نمایند باعث کاهش قابلیت ارتجاعی اینسرتها، در بتن مي شود. اين اينسوتها اگر ظاهرا آسیب ندیده باشند، باید مرمت شده ویا حداقل مورد بازرسی دقیق قرار گیرند. در محل اتصال اینسرت و بتن ممکن است ترکهایی مشاهده شود، نمونه هایی از چفت و بندها در شکل (2) نشان داده شده اند.

2-8 تجربیات اخیر

مدلهای مختلف تراورس بتنی که خصوصیات AREA را دارا می باشند، در محلهای مختلف مورد آزمایش قرار می گیرند. این امر هم در مورد طرحهای داخلی وهم در مورد طرحهای خارجی صدق می کند. مدلهای

شکل 2

جزو یک TR-7 ساخت امریکا، کاستین CC244 C کانادایی و دیگر مدلها در خط آهن آلاسکا سانتافی، چسی و نورفلک و ستون و همچنین در دات فاست و پوئبلووکلرادو، آزمایش می شود. بنابراین، این تراورسها در شرایط جوی و ترافیکی مورد استفاده و آزمایش قرار می گیرند. چندین شرکت راه آهن مانند فلوریدا ایست کوست، بلک مسا، لیک پاول، و کاتراس سیتی ساترن، صد در صد و یا اندکی کمتر، از تراورس بتونی استفاده می کنند. آمتراک اخیرا تصمیم به نصب 6/643 کیلومتر تراورس بتنی در کریدور شمال شرقی بین نیویورک و بستون گرفت و این تصمیم قابل بحث و تبادل نظر می باشد.

تجربیات، در آزمايش طرحهای اخیر نشان داده که در اکثر موارد هنگامی که بار کمی وارد می شود، آزمایش با موفقیت روبرو بوده است در این کار با ایجاد تجمع وزنهای چند تنی در قسمتهای مورد آزمایش، طرح جدید رضایت بخش بوده است در این آزمایش مشاهده شد که حتی اگر بالشتکها خرد شده و حرکت کننده سطح ریل همچنان سالم وقابل استفاده باقی می ماند.

شرکت CM دریافته است که استفاده از تراورسهای بتنی در کاهش چین خوردگی سطح ریل و در نتیجه افزایش عمر آن، در زیر بارها قطار در کوهستان موثر است. ریل را می توان بدون هیچگونه مزاحمتی تعویض نمود. در تمام قسهای بالاتر از چهار درجه از تراورسهای بتنی استفاده می شود طول عمر ریل نیز دو تا چهار سال افزایش می یابد. از آنجایی که ریل بر روی تراورسهای چوبی باید غالبا تعویض گردد، تعویض میخها در هر 2 یا 3 سال باعث از بین رفتن چسبندگی بین میخها و تراورس شده و باعث از بین رفتن تراورسها و صفحات می شود. تجربه و تئوری هر دو نشان می دهند که برای مقاومت در برابر حرکت تراورسها و جذب کشش، به یک سطح زیرین قوی، برای زیر سازی نیاز است.

علی الخصوص زمانی که در تراورس از بالشتک سخت استفاده شده باشد. فواصل تراورسها معمولا بین 96/60 تا 6/68 سانتی متر می باشد که در مسیر قوسی شکل، از فواصل 96/60 استفاده می شود فاصله گذاری تابعی است از طول تراورس، و مقاومت تراورس و مقاومت خمشی تراورس بستگی دارد.

تجربه نشان داده است که برای تراورسهایی که نیاز به فواصل 2/76 استفاده می شود، فاصله گذاری 96/60 سانتیمتری لازم الاجراء باشد. این موضوع تحت بررسی و بازدید قرار دارد

تراورسهای بتنی که تا 363 کیلوگرم وزن دارند در تعادل موثر می باشند اما غالبا از یک شانه 48/30 سانتیمتری بالاست، علی الخصوص در قوسها و سیستم CWR استفاده می گردد تراورسهاي بتنی نیز ظرفیت سختی آنرا افزایش می دهند.

در یک خط آهن که از تراورسهای چوبی استفاده شده است ظرفیتش 1135 کیلو گرم متر بر متر می باشد که در حالت استفاده از تراورسهای بتنی می تواند ضرب سختی 3175 کیلوگرم تا 6810 متر بر متر داشته باشد.

2-9نصب و مرمت

در خطوط جدید اشکالات اندک در نصب تراروسها و یا در بازسازی ریلها بوجود می آید این اشکالات فنی ممکن است تنها در قسمتی از ریل بروز کنند. شرکت (سی برد کاست)[2] از ترکیبی از تراورسهای بتنی و چوبی استفاده نموده که موفقیت آمیز هم بوده است قبلا شرکت (کان زاس سیتی سادرن) [3] دو تراورس بتنی را جایگزین سه تراورس چوبی نموده و سپس در تاریخ دیگری، فواصل را تنظیم می کرد تنها مسئله این بود که تراورسهای بتنی در ریل، سختی بیشتری نسبت به تراورسهای چوبی ایجاد می کردند، قابلیت ارتجاعی تراورسهای چوبی می تواند باعث ایجاد شتابهای عمودی در تراورسهای بتنی مجاور شود که مقدار زیادی از بار را متحمل شده و بیش از اندازه کشش پیدا می کنند، برای حل این مشکل می توان تراورس بتنی را در یک بخش و تراورس چوبی سالم را به قسمت دیگر منتقل کرده در بخش مجزا استفاده نماییم.

2-10استفاده در خطوط سریع السیر

تراورسهای بتني پیش تنیده عملکرد خوبی در خطوط سریع السیر داشته اند و به مراقبت کمی نیاز دارند، بار چرخها معمولا کمتر از 6/453 کیلو گرم است. بنابراین تراورس از تراورسهای خطوط باری سبکتر باشد. انجمن APTA [4] گروهی از خصوصیات را جمع آوری کرده است. از 15 سیستم در حال عمل 9 تای آنها، ایده استاندارد کردن عبور و مرور سریع را تایید نموده اند.

تراورسهایی که با خصوصیات ابتدایی طراحی شده اند، مورد استفاده و آزمایش قرار گرفته اند خطوط CTA [5] شیکاگو و سیستم (بارت) در سانفرانسیسک و خطوط MBTA [6] در بستون تراورسهای بتنی را با موفقیت مورد استفاده قرار دادند سیستم MARTA [7] در آتلانتا با استفاده از تراورسهای بتنی در حال ساخت می باشد. تراورسهای MARTA که 259 سانتیمتر طول دارند، به فواصل 2/76 سانتیمتر قرار گرفته و ريلها توسط مهار كنندگان پاندرال، مهار مي شوند. پايه هايي كه به اينسرتهاي تراورس در فواصل پنج در میان پیچ شده اند، مهار کنندگان را در قبال 18/68 کیلو گرم وزن ریل مقاوم می سازنند. تخمین زده می شود که در ده سال آینده در عبور سریع السیر، 155000 واحد از این تراورسها نیاز باشد.

2-11توجه اقتصادی تراورسهای بتنی

حال می توان مقایسه ای بین تراورسهای بتنی و دیگر انواع تراورسها نموده، قیمت تراورس با نوع ساخت، روش نصب و تورم اقتصادی متغییر است، در کلیه ارزیابیها باید نمای هزینه ها در نظر گرفته شود اخیرا قیمت خرید یک تراورس بتنی 35000 ریال ذکر شده است. هزینه نصب ممکن است در محدوده 3000 تا 10000 ریال باشد. هزینه حمله و نگهداری و عوامل فروش به آنها افزوده خواهد شد اثر اقتصادی کامل یک تراورس بستگی به عمر مفید آن داشته و نیاز به مرور زمان برای اثبات این موضوع دارد بر خلاف روش متداول آمریکایی که شامل نوسازی قطعات و یا نوسازی نقطه ای می باشد. امتراک از روش مرمت کلی استفاده می کند.

روش بازسازی نقطه ای نیاز به کار بدنی و سرمایه کمتری دارد، افزایش بهای تراورسهای چوبی و اختلالات مداوم ریل به دلیل تعویض اجزاء عمر، کوتاهتر تراورسهای چوبی همچنین استفاده از قطارهای ریل گذاری در حالت مرمتهای کلی، می تواند استفاده گسترده از تراورسهای بتنی را توجیه نماید.

3-1نقاط ضعف ذاتی تراورسهای بتنی

تراورسهای بتن مسلح تک بلوکی پس از پیدایش اولیه آن بعد از سال 1920، نقاط ضعف جدی زیر را از خود نشان داده اند.

تمایل به شکسته شدن تحت تاثیر بارهای دینامیکی قطار و ترک خوردگی وسیع که باعث تخریب می شود.

مقاومت خستگی بسیار کم ناشی از تنشهای کششی زیاد در قسمت مرکزی تراورس، که اگر تنشها از حد مقاومت کششی بیشتر شوند. به در رفتن میلگردها منجر خواهد شد.

بمنظور بر طرف شدن این نقاط ضغف لازم است.

ریل گذاری طوری انجام شود که تماس مستقیم با تراورس وجود نداشته باشد، یعنی از یک ماده جذب کننده انرژی برای خنثی نمودن ضربه بار وارده استفاده شود. این نوع مواد شامل بالستکهای لاستیکی است که به نوبه خود استفاده از پابندهای ارتجای را لازم می گرداند.

استفاد از میلگرد های مسلح کننده ارزان با طول عمر برابر با بتن.

3-2 دو نوع تراورس بتنی

همراه با فن آوریهای بتن مسلح و بتن پیش فشرده، دو نوع تراورس بتنی بوجود آمد:

-تراورس بتن مسلح دو بلوکی [8] شامل دو قسمت بتن مسلح ذوزنقه ای که با یک میله به یکدیگر متصل شده اند.

- تراورس تک بلوکی [9]بتن پیش تنیده که می تواند بصورت پیش کشیده یا پس کشیده باشد بدلیل اینکه توزیع نیروها در زیر تراورس تنشهای بسیار کمی را در قسمت وسط نشان می دهد، می توان مصالح کمتری را با اطمینان در این قسمت از تراورس مورد استفاده قرار داد. به همین دلیل بتن قسمت وسط تراورسهای دو بلوکی با یک میله جایگزین شده است(که اساسا به منظور حفظ عرض خط می باشد)، در حالیکه در تراورسهای پیش تنیده (چون نمی توان راه حل فوق را مورد استفاده قرار داد) سطح مقطع تراورس را در قسمت وسط کوچک تر در نظر می گیرند.

تراورس دو بلوکی در كشور فرانسه ابداع گرديد و استفاده کنندگان اصلی آن عبارتند از: الجزایر، بلژیک، برزیل، دانمارک، یونان، مکزیک، هلند، پرتغال، اسپانیا، تونس و غیره.

تراورسهای تک بلوکی پیش کشیده در کشور انگلستان تولید شد و استفاده کنندگان اصلی آن عبارتند از: استرالیا، کانادا، مجارستان، عراق، ژاپن، نروژ، لهستان، آفریقای جنوبی، ایالات متحده، روسیه.

تراورسهای تک بلوکی پس کشیده در کشور آلمان تولید شد و استفاده کنندگان اصلی آن عبارتند از: اتریش، فنلاند، هند، ایتالیا، مکزیک، و ترکیه.

از تمام تراورسهای بتنی نصب شده جدید، 20 درصد آن دو بلوکی و 80 درصد تک بلوکی است کل تعداد تراورسهای بتنی که در سال در دنیا ساخته می شود در حدود 20 میلیون عدد می باشد.

استفاده از تراورسهای بتنی در مسیرهای منحنی شکل یک موضوع بحث انگیز است درخطوط راه آهن آفریقای جنوبی برای عرض خط متر یک و شعاع قوس کمتر از 300 متر از تراورس بتنی استفاده نمی شود از طرف دیگر راه آهن کانادا که حدود درجه حرارت زیاد (40 - تا 30 + درجه سانیگراد) را تجربه می کند در تمام قوسهای با شعاع کمتر از 870 متر که بسیاری از موارد زیر 200 متر است. تراورسهای بتنی نصب کرده و از ریلهای جوشکاری پیوسته و بدون تعریض در قوس استفاده می کند. تا اندازه ی می توان گفت که رویکردهای متفاوت ممکن است بدلیل وجد اشکالهایی در بعضی پابندها باشد.

3-3 تراورس بتن مسلح دوبلوکی

3-3-1ابعاد هندسی و مقاومت مکانیکی

شکل (3) خصوصیات هندسی تراورسهای بتن مسلح دو بلوکی 31 u-راه آهن فرانسه را که 180 کیلوگرم وزن دارد نشان می دهد میله اتصالی دارای مقطع Y یا L شکل است این نوع تراورس را می توان بطور کامل در هر کشوری تولید نمود. بجز میله اتصالی که وارد می شود. در خطوط بار متوسط و گروه های UIC 3,4, 5 مورد استفاده قرار می گیرد و سرعتهای تا 200 کیلو متر در ساعت برای بار محوری 19 تا 21 تن و سرعتهای تا 220 کیلومتر در ساعت برای بار محوری تا 17 تن روی آن قابل اجرا است.

شكل

تراورسهای دو بلوکی به ضخامت و مقاومت بالاست بیشتری نسبت به تراورسهای چوبی نیاز دارند. هر گاه این نیاز برآورده شود، از تراوسهای دو بلوکی نتایج رضایت بخشی حاصل خواهد شد. در حالیکه تراورسهای دوبلوکی روی بستر با کیفیت ضعیف قرار می گیرند دقت خاصی باید اعمال شود در این حالت ضخامت بالاست باید افزایش بیشتری داشته باشد.

در خطوطی که بارهای سنگین تر را حمل می کنند. (گروهای UIC 1,2) و سرعتهای بزرگتر از 200 کیلومتر در ساعت، نوع متفاوت و بزرگتر تراورس دو بلوکی مورد استفاده قرار می گیرد شکل (4) خصوصیات هندسی چنين تراورس را مربوط به راه آهن فرانسه به نام U-41 نشان می دهد این تراورس 260 کیلو گرم وزن داشته و در خط TGV که با سرعت 300 کیلومتر در ساعت حرکت می کند، بکار رفته است.

به خاطر میله اتصالی انعطاپذیر، تراورسهای دو بلوکی به نگهداری بیشتری در مدت استفاده نیاز دارند، طوریكه به عدم نشست ناهمگن دو بلوک و از بین رفتن عرض خط اطمینان حاصل شود.

شکل (4)

3-3-2 مزایا و معایب

تراورسهای دو بلوکی بدلیل وزن زیاد مقاومت جانبی رضایت بخشی را برای خط بوجود آورده و سرعتهای زیاد را مجاز می سازند. عرض خط را در محدوده مجاز تغییرات نگه داشته وعمر زیادی دارند. در هر کشوری می توان آنها را تولید و معمولا ارازن تر از تراورسهای چوبی هستند.

رفتار تراورسهای دو بلوکی، در صورتیکه بالاست دارای ضخامت و خصوصیات مکانیکی مناسب نباشد، کمتررضایت بخش خواهد بود. توزیع نیروها و انعطاف پذیري تراورسهای دو بلوکی نسبت به تراورسهای چوبی نیز کمتر رضایت بخش است بعلاوه تراورسهای دو بلوکی نياز به اتصالات ارتجاعي دارند و بخاطر وزن زياد، حمل ونقل آنها مشكل است تراورس دو بلوكي) ( بر خلاف تراورس چوبی) جهت تامین عایقی لازم در ارسال علائم و کشش الکتریکی نیاز به لوازم مخصوصی دارد. توجه خاصی به رفتار میله اتصالی باید مبذول داشت. در صورتیکه این میله بطور مناسبی در محل خود قرار نگرفته باشد، ممکن است خطرات نگهداری را برای گروه کاری روی خط بوجود آورد، که در حالت تراورس تک بلوکی مرتفع گردیده است.

3-3-3عمر مفید

تراورس دو بلوکی عمر مفیدی حدود 50 سال را دارد.

3-3-4 تغییر شکل تراورس دو بلوکی

شکل (5) تغییر شکل تراورس دو بلوکی U-31 را برای کیفیتهای مختلف بستر((R, S₁, S₂,S₃ و ضخامت تکیه گاه خط نشان می دهد. مشاهده می گردد که تغییر شکل بسیار کمتر از تراورسهای چوبی است بنابراین درحالت بستر ضعیف، استفاده از تراورس در بلوکی باید با افزایش ضخامت بالاست دارای مقاومت مکانیکی کافی همراه باشد.

شكل

3-4 تراورس تک بلوکی بتن پیش تنیده

3-4-1ابعاد هندسی و مقاومت مکانیکی

خصوصیات هندسی تراورس

تک بلوکی بتن پیش تنیده

مشابه تراورس چوبی و مقاومت مکانیکی آن مشابه تراورس دو بلوکی است.

تراورس تک بلوکی

· تنشهای متناوب را بهتر تحمل می کند، زیرا تنش وارد بر بتن همیشه بصورت فشاری است.

· ارتفاع تراورس در قسمت وسط کمتر است، زیرا لازم نیست که مانند بتن مسلح معمولی میلگردها در فاصله حداکثر ممکن تا تار خنثی قرار بگیرند.

· در مقایسه با تراورس دو بلوکی، استفاده از میلگرد کاهش می یابد.

· از نظر وزنی سبک تر از تراورس دو بلوکی است، حقیقتی که بهره حال مقاومت جانبی خط را نیز کاهش می دهد.

تراورسهای تک بلوکی با خصوصیات هندسی بسیار متنوع یافت می شوند. ولی، تمام آنها دارای یک کاهش سطح مقطع در وسط هستند.

شکل (6) تراورسهای تک بلوکی راه آهن انگلیس و آلمان

جدول (1) خصوصیات هندسی تراورسهای تک بلوکی بتن پيش تنیده مورد استفاده در شبکه های مختلف راه آهن

کشور	عرض خط (mm)	طول تراورس (mm)	ابعاد تراورس (mm)			جا گذاشته شود براي ترسيم شكل cm)2)
			محل قرار گیری ریل			وسط تراورس
			H	W_B	W_T	H	W_B	W_T
اتریش	1435	2500	212	250	200	165	250	200
کانادا	1435	2542	203	264	216	159	264	226
چین	1435	2500	203	280	170	165	250	161
آلمان	1435	2600	214	300	170	175	220	150
هند	1673	2750	210	250	-	180	220	-
ایتالیا	1435	2300	172	284	222	150	240	190
ژاپن	1435	2400	220	310	190	195	236	180
روسیه	1520	2700	193	274	177	135	245	182
آفریقای جنوبی	1065	2057	221	245	140	197	203	140
سوئد	1435	25000	220	294	164	185	230	150
انگلیس	1432	2515	203	264	216	165	264	230
آمریکا	1435	2591	241	279	241	178	279	250

جدول (2) خواص مکانیکی انواع مختلفی تراورسهای تک بلوکی بتنی پیش تنیده

کشور	فاصله تراورسهای(mm)	نوع ریل	حداکثر سرعت قطار (km/h)	حداقل شعاع قوس (m)	حداکثر بار محوری (t0	طول I_exe (m)	حداکثر لنگر مجاز M_max (tm)	تنش مجاز در بتن (kg/cm²)	حداکثر لنگر M_Cr ™	ضریب
استرالیا	600-550	Kg/m 60-53	160	200	5/24	53/0	62/1	23	38/2	5/1
کانادا	610	RE136-132	130	194	2/29	55/0	01/2	33	06/3	5/1
چین	550	Kg/m 50	120	350	5/24	53/0	62/1	26	34/1	8/0
آلمان	650-600	60UIC - 54s	250	100	1/22	58/0	60/1	30	84/1	2/1
هلند	650	60UIC	130	550	0/22	54/0	49/1	20	43/2	6/1
ایتالیا	600	60UIC	180	485	1/22	43/0	19/1	47	50	3/1
ژاپن	590	Kg/m 8/60-4/50	210	1200	4/16	48/0	96/0	-	73/1	8/1
روسیه	643-500	70R-65R—50R	200	350	5/26	59/0	95/1	20	35/1	7/0
آفریقای جنوبی	700	Kg/m 47-48	160	150	1/22	50/	38/1	28	12/1	8/0
سوئد	650-600	50 Sj	130	300	2/22	53/0	47/1	30	50/1	0/1
انگلیس	700-650	A113 B_s	200	400	5/24	54/0	65/1	45	50/2	5/1
آمریکا	610	Kg/m 69-65	200	610	1/32	58/0	33/2	50	24/4	8/1

شکل(6) خصوصیات هندسی تراورسهای تک بلوکی راه آهن انگلیس( با نیروی پیش تنیدگی اولیه برابر با 91/38 تن و نیروی پیش تنیدگی باقیمانده 1/32 تن) و راه آهن آلمان( با وزن 280 کیلوگرم نیروی پیش تنیدگی اولیه 5/32 تن و نیروی پیش تنیدگی باقیمانده 5/27 تن) را نشان می دهد. جدول (1) خصوصیات هندسی تراوسهای تک بلوکی مورد استفاده در شبکه های اصلی راه آهن دنیا و جدول (2) خصوصیات مکانیکی تراورسهای تک بلوکی شبکه های مختلف راه آهن را نشان می دهد.

یکی از مسائل اساسی در طراحی تراورسهای تک بلوکی ، نسبت حداکثر لنگر خمشی M_cr که تراورس می تواند تحمل کند به حداکثر لنگر خمشی M_max است که در تراورس ایجاد می شود این نسبت مقادیری بین 3/1 تا 8/1 را بخود اختصاص می دهد.

3-4-2مزایا و معایب

تراورسهای تک بلوکی رفتاری مشابه تراورسهای دو بلوکی دارند. این تراورسها عرض خط را به نحو رضایت بخشي ثابت نگه داشته و عمرطولانی دارند. در ضمن به اتصالات ارتجاعی و لوازم مخصوص جهت ارسال علائم نیاز دارند.

بهره حال، تراورسهای تک بلوکی نیروها را بهتر از تراورسهای دو بلوکی توزیع می کنند، ولی نه به خوبی تراورسهای چوبی، مقاومت جانبی آنها کمتر از تراورسهای دو بلوکی ولی بیشتر از تراورسهای چوبی است، همچنین تراورسهای تک بلوکی یک سطح همواری را برای بازرسی گروه نگهداری فراهم می کنند.

3-4-3 عمر مفید

تراورسهای تک بلوکی عمر مفیدی حدود 50 سال دارند.

جدول مقایسه مقدار مصالح وهزینه تمام شده تراورس بتن یکپارچه پیش تنیده و دو تکه

[1] اینسرت وسیله ایی است که در بتن دفن می گردد و بیشتر برای بلند کردن قطعه استفاده می گردد (0قلاب) (مترجم)

[2]The seabard cot

[3]The Kansas city southern

[4]Americon public Transit Association

[5]Chicgo Tramsit Association

[6]M Boston Tramsit Association

[7]M Atlanta Rail Road Transit Association

[8]Twin- block

[9]Monoblock

منبع : سايت علمی و پژوهشي آسمان--صفحه اینستاگرام ما را دنبال کنید

براي ديدن ساير اقدام پژوهي هاوگزارش تخصصي ها وتحقيقات ديگر برروي لينک هاي زيرکليک کنيد

مي پسندم 3 نمي پسندم 0

اين مطلب در تاريخ: چهارشنبه 20 اسفند 1393 ساعت: 9:21 منتشر شده است
برچسب ها : تحقیق درباره بتن,تراورسهای بتنی,تراورس بتن آرمه,معایب بتن آرمه,تئوری پیش تنیدگی,استفاده در خطوط سریع السیر,

نويسنده:asemankafinet1

منبع : سايت علمی و پژوهشي آسمان--صفحه اینستاگرام ما را دنبال کنید

تحقیق درباره فناوری نانو

بازديد: 263

دسته بندي: تحقیق و پروژه رایگان,پروژه و تحقیق رایگان,دانش آموزی,تحقیق دانشجویی,

تحقیق درباره فناوری نانو

مقدمه

فناوري نانو نقطه تلاقي اصول مهندسي، فيزيك، زيست شناسي، پزشكي و شيمي است و به عنوان ابزاري براي كاربرد اين علوم وغني سازي آنها درجهت ساخت عناصر كاملا جديد عمل مي كند. فناوري نانو منجر به انقلاب فناوري در هزاره جديد خواهد شد و كاربردهاي آن پتانسيل زيادي دارد كه جهان را تحت تاثير قرار خواهد داد، از كالاهاي مصرفي گرفته تا الكترونيك، اطلاعات، زيست فناوري، صنايع هوا فضا، محيط زيست و پزشكي.

تمام بخش هاي اقتصادي نيز بطور عمده با فناوري نانو در ارتباط مي باشند. در آمريكا، اروپا، استراليا، و ژاپن، تحقيقات مختلفي توسط دولت وبخش خصوصي به منظور افزايش تحقيقات و پيشرفت در فناوري نانو صورت گرفته و در اين زمينه صدها ميليون دلار سرمايه گذاري شده است. تحقيق و توسعه در فناوري نانو براي تغيير در روش طراحي، تحليل و ساخت بسياري از توليدات مهندسي لازم است بنابراين براي استفاده از تمام ظرفيت هاي فناوري نانو براي كمك به جامعه لازم نيست نيروي كار مورد نياز براي تحقيق، توسعه و ساخت فراهم باشد و اين موضوع نيازمد آموزش دانشجوياني با دانش وتخصص لازم توسط دانشگاه هاست.

ازسوي ديگر در حالي كه دولت ها وبسياري از كسب و كارهاي سراسر جهان به خوبي از اثرات بالقوه فناوري نانو باخبرند، هنوز اكثريت مردم و كسب و كارها درك نكرده اند كه فناوري نانو چيست و چرا مهم است.

عمده مشكلات در نحوه اطلاع رساني اين موضوع كاملا فني(كه توسط متخصصين دانشگاهي توسعه يافته است) به عامه مردم است به منظور ارتقاي درك فناوري نانو، دولتها و شركت ها بايد تلاش بيشتري را براي مرتبط كردن آنچه در آزمايشگاه هايشان رخ مي دهدف به زندگي واقعي شهروندان معمولي صورت دهند. بر خلاف فناوري اطلاعات،كه محصولاتشان را مي توانستيد در جيب گذاشته و با آنها به اينترنت متصل شده يا ايميل بفرستيد، فناوري نانو به عنوان يك فناوري بنيادين خيلي كمتر ملموس مي باشد.

هنوز هم اين تلقي عمومي وجود دارد كه فناوري نانو علمي مربوط به آينده و روبات هاي كوچك است. در حالي كه فاصله اي عميق بين صورت گرفته از فناوري نانو و واقعيت كاربردي نانو علم در فرآيند صنعتي وتجاري وجود دارد. و اين چيزي است كه علاوه بر متخصصين هر رشته، عامه مردم نيز بايد از آن آگاه باشند.

حركت جهاني به سمت فناوري نانو

در سال 2004، 51 كشور در برنامه هاي تحقيق و توسعه فناوري نانو سرمايه گذاري كرده اند. كل هزينه هاي تحقيق وتوسعه در جهان حدود 12 ميليارد دلار آمريكا مي شود. عمده ترين زمينه تحقيقات در پروژه هاي امنيتي و دفاعي مي باشد.

سايت hkc22.com گزارش هايي را از بازارهاي جهاني فناوري نانو در 3 سال منتشر كرده است و هر 6 ماه گزارشي تكميلي در اين زمينه ارائه مي كند. آخرين نتايج نشان مي دهد كه در بخش خصوصي و دولتي ميزان سرمايه گذاري 25 درصد افزايش داشته است و كل سرمايه گذاري انجام شده رقمي معادل 12 ميليارد دلار آمريكا برآورد مي شود.

حدود 4000 پروژه تحقيقاتي درحال انجام اند كه تقريبا 40 درصد آنها در شركت ها و موسسات تحقيقاتي مشترك است. بيشترين افزايش نرخ سرمايه گذاري در زمينه هاي امنيتي، دفاعي و نظامي بوده است.

نتيجه گيري

فناوري نانو فرصت هاي سرمايه گذاري فراواني را بوجود خواهد آورد. بواسطه فوايد اقتصادي و تكنولوژيكي بالقوه اي كه اين فناوري ايجاد خواهد كرد بخش هاي مختلف جامعه جهاني خواهان بهره برداري مناسب از آن براي پيشرفت خود در جنبه هاي گوناگون هستند. در نتيجه كشورها براي فرصتهاي شغلي ايجاد شده در
آينده اي نزديك به نيروي كاري فعالي و آموزش ديده در زمينه فناوري نانو نياز خواهند داشت. اين امر جامعه علمي را با چالش هايي مواجه خواهد كرد. چالش واقعي آموزش دادن واقعيت هاي فناوري نانو به جوامع تجاري وعموم مردم است. ساختار برنامه هاي آموزشي فعلي دانشگاه هاي دنيا براي آموزش فناوري نانو مناسب نيست. از اينرو لازم است برنامه هاي آموزشي دانشگاه ها متناسب با نياز به گسترش اين فناوري تغيير داده واصلاح شود.

عموم مردم نياز دارند به نحو ساده اي دريابند، كه فناوري نانو يك فناوري سطح بالا است و همچون هر فناوري ديگري داراي خطرات و مزايايي است. اين فناوري ها در زمان هاي مختلف به بلوغ خواهند رسيد و لازم است روشن شود كه اين خطرات و مزايا كداميك هم اكنون رخ دادن است و كدام مورد در زماني در آينده رخ خواهد داد.

عمده مسئوليت اين آموزش دهي بر عهده دولت هها و كسب و كارهاست. كه نيازمند آموزش دادن نيروهاي فعال مي باشند. به محض اين كه همه ما در مورد واقعيات فناوري نانو اطلاع كافي پيدا كنيم، همه ما براي حصول داراز مدت اكثر اين منافع فراوان وگاها انقلابي آماده خواهيم شد.

عواملي كه حركت به سمت اهداف بلند مدت فناوري نانو در فاصله زماني كمتر از 20 سال را ميسر مي سازد عبارتند از:

ايجاد مراكز فناوري نانو چند رشته اي در داشنگاه ها، دوره هاي ليسانس، فوق ليسانس و دكتراي متمركز بر روي فناوري نانو و برنامه ها و گروه هاي تحقيقاتي چند رشته اي در دانشگاه ها.سخن آخر آنكه فناوري ما را مجبور به تعريف دوباره مفاهيم (آموزش، متخصص و مهندس) خواهد نمود و براي اين تعريف مجدد لاز م است تغييري اساسي در سيستم آموزشي دانشگاه ها و مدارس ما بوجود آيد. دولت، صنايع و دانشگاه ها نيز بايد در آموزش دانشجويان در زمينه فناوري نانو به همديگر همكاري نمايند.

زمينه هاي اصلي توسعه نانوتكنولوژي در روسيه:

نتايج علمي موثر تر مي توانند در زمينه هاي مختلف زير بدست آيند:

در ايجاد سطوح سخت و چند لايه اي توسط طيف الكتروني داده شده و كليه خصوصيات الكتريكي، اپتيكي، مغناطيسي و غيره، طراحي آنها در برري سطح اتم (بطور مثال توسط بخش Engineering و عملكرد امواج Engineering) و استفاده از تكنولوژيهاي مدرن سطح بالا (انواع مدلهاي ملكولي- دسته اي و ملكولي- شيمايي، اپي تاكسي، ليتوگرافي الكتروني، متدهاي تكنولوژيكي ميكروسكوپي تونلي) كه در نتيجه از نظر اصولي به دستگاههاي و تجهيزاتي دست پيدا مي كند كه براي تحقيقات و كاربردهاي مختلف از جمله در زمينه: ماوراء شكبه اي، گودالهاي كوانتمي، نقطه ها و نخ ها، اتصالات كوانتمي، كلاسترهاي اتمي، كريستالهاي فوتوني و ساختارهاي گردش تونلي بكار گرفته مي شود.

(Nanostructre)

در ليتو گرافي ماوراي بنفش حدنهايي، بر اساس استفاده از طول موج برابر با 13.5 نانومتر كه مي توان باعث ايجاد يك سيستم حسابگر نانوالكتروني با ظرفيت بسيار بالا شد و وارد جهان دقتهاي اتمي گردد.

در پايه و اساي ميكروالكترومكانيك پيوستگي ميكروطراحي هاي سطحي در تكنولوژي ميكروالكتروني مورد استفاده قرار مي گيرد، اين پيوستگي با طراحي ظرفيتي و بكارگيري نانو ماد جديد، تاثيرات فيزيكي،LIGA تكنولوژي بر اساس پرتوهاي سينكروتوني همراه است. پرتوهاي سينكروتوني به نوبه خود باعث دسترسي به ساخت ميكروموتورها، ميكروپمپها براي بكارگيري در ميكورفلويدبكها، ميكرواپتيكها مي شود و همچنين در سنسورهاي بسيار حساس با كميتهاي فيزيكي مختلف از جمله: فشار، سرعت، درجه حرارت بكار گرفته مي شوند و همچنين مي توانند باعث ساخت دستگاههاي نهفته درخود وضد ويروس و ضد التهابي موثر

پودرهاي نانويي با انرژي سطحي بالا از جمله مغناطيس، براي سختي آلياژها، ساخت المنتهاي حافظه اي صوتي- تصويري، افزودنيها به كودهاي شيميايي، علوفه جات، مايعات مغناطيسي و رنگها

نانو مواد پليمري و مواد غشايي براي سيستمهاي مغناطيسي واپتيكي غير خطي، سنسورهاي گازي، بيوسنسورها و غشاهاي كمپوزيتي با لايه هاي فراوان.

پليمرهاي پوشاننده براي پوششهاي حفاظتي غير فعالي، آنتي فراكشش، انتخابي و روشنايي دهنده.

نانو ساختراهاي پليمري براي صفحه هاي انعطاف پذير

صفحه سگنتوالكتريكي دو بعدي دستگاههاي حافظه داري كه به انرژي بستگي ندارند.

نانو مواد كريستالي مايع براي نمايشگرههاي اطلاعاتي قوي

دور نماي استفاده از نانو تكنولوژي

در ماشين سازي:

افزايش اثر ابزار آلات برنده (برش دهنده) و پرداخت كاري به كمك امولسيونها و پوششهاي مخصوص بكارگيري وسيع طراحيهاي نانو تكنولوژيكي در مدرن سازي دستگاههاي با دقت بالا، متدهاي اندازه گيري موضعي با استفاده از نانو تكنولوژي باعث تامين تسهيل جهت برش با ابزار آلات مي شوند، كه اين برش بر اساس اندازه گيري اپتيكي سطح پرداخت كاري شده قطعه و سطح پرداخت كننده ابزار برش دهنده در پروسه تكنولوژيكي انجام مي شود.

براي مثال اين روش امكان كاهش خطاي پرداخت كاري را از 40 ميكرومتر تا صدها نانومتر با يك دستگاه روسي به قيمت 1200 دلار را فراهم مي سازد و هزينه مدرن سازي آن بيش از 3000دلار نخواهد بود قيمت همين دستگاه در كشورهاي اروپايي از 300 تا 500 هزار دلار مي باشند.

استفاده از نانو مواد با پرداخت كاري دقيق و بازسازي سطوح را مي توان به ميزان بالاي (15 تا 4 برابر) در حمل ونقل اتومبيل وهمچنين كاهش هزينه ههاي بهره برداري ( از جمله هزينه سوخت)، بهبود كليه پارامترهاي فني (كاهش صدا، دفع مواد زيان آور) فراهم كرد و موفقيتهاي بسياري را هم در بازارهاي داخلي و هم خارجي بدست آورد.

در الكترونيك و اوپتوالكترونيك:

گسترش امكانات سيستم هاي راديو- راداري با استفاده از شبكه هاي آنتن با ترانزيستورهاي كم صدا بر اساس نانو ساختارها و خطوط ارتباطاي رشته اي- اپيتيكي با قدرت عبوري بالا با استفاده از فتو گيرنده ها وليزرهاي تزريقي در ساختارها با نقاط كوانتومي ساخت ليزرهاي تزريقي قوي، مقرون به صرفه بر اساس نانو ساختار براي انتقال ليزرهاي مقاوم، در سيستمهاي فمتو ثانيه اي مورد استفاده قرار مي گيرند.

در انفورماتيك:

افزايش چند برابر ظرفيت سيستمهاي انتقال، پرداخت كاري و حفاظ اطلاعات و همچنين طراحي و شيميايي را ظرف مدت 5 تا 6 ماه تا دستيابي كامل به وضعيت ميكروفلوري خالص خاك، پاكسازي نمود.

تجزيه و تحليل تجربه جهاني در تشكيل برنامه هاي ملي ومنطقه اي در زمينه هاي علمي- فني گواهي بر نياز بروز مسائل كليدي در طراحي نانو مواد ونانو تكنولوژي در روسيه مي باشد.

مساله اول:

تشكيل مجموعه اي، مصرف كنندگان آن بتوانند بالاترين كار آيي را از بكارگيري دستاوردهاي پيشرفته بدست آورند مصرف جامعه را ابتدا بايد مشخص و سپس در جهت رشد وتوسعه نانو تكنولوژي كه بتوانند بر اقتصاد، توليد، بهداشت، اكولوژي، آموزش، دفاع وامنيت تاثير گذار باشد، را شكل داد.

مساله دوم:

افزايش كارآيي استفاده از ماتريال ونانو تكنولوژي در مرحله اول قيمت ماتريالهاي معمولي خواهد بود، اما كارآيي بالاي استفاده از آنها سود قابل توجهي به همراه خواهد داشت به همين دليل نياز به سرمايه گذاري دراز مدت در بخش علمي تحقيقاتي- تجربي ساختماني در زمينه نانومتريال ونانو تكنولوژي با انتخاب راههاي علمي سازي برنامه مربوط به آن مي باشد. دولت علاقمند توسعه سريع اين برنامه مي باشد به همين دليل دولت بايد مسئوليت تامين هزينه هاي اصلي براي تحقيقات پايه اي و كاربردي ايجاد فن آوري را بعهده گيرد.

مساله سوم:

طراحي تكنولوژي صنعتي جديد براي بدست آوردن نانو مواد كه امكان در اولويت بودن روسيه را در علم و توليد مي دهد.

مساله چهارم:

تامين ورود از ميكرو تكنولوژي به نانو تكنولوژي و اتمام طراحيهاي نانو تكنولوژي تا توليد صنعتي مخصوصا در بخش الكترونيك وانفورماتيك.

مساله پنجم:

توسعه گسترده تحقيقات پايه اي در تمام بخشهاي علمي- فني كه با توسعه نانوتكنولوژي در ارتباطات مي باشند.

مساله ششم:

ايجاد زير بناهاي تحقيقاتي از جمله:

ايجاد مراكز استفاده گروهي با تجهيزات تكنولوژي و تشخيص منحصر بود

اشباع سازمانهاي توليدي، باتجهيزات و دستگاه ها وابزار آلات پيشرفته جهت پيشبرد دستگاه ها و ابزار آلات پيشرفته جهت پيشبرد كارهاي مربوط به نانوتكنولوي

تامين دستيابي كادر فني به منابع سينكروتروني ونوتروني (هم روسي و هم خارجي)

طراحي مترولوژي مخصوص واستاندارد دولتي در بخش نانوتكنولوژي

توسعه فيزيكي وتجهيزاتي

روشهايي براي تشخيص مناسب در نانو مواد بر پايه ميكروسكوپ هاي الكترونيك قوي

روشهاي راديولوژيكي بسيار حساس با استفاده از اشعه سينكروتروني، استفاده از ميكروسكوپ الكتروني براي آناليز شيمايي

فعاليتهاي توسعه نانوتكنولوژي مي توانند به صورت زير هماهنگ شوند:

در مراحل اول (شروع از سال 2005) گنجاندن برنامه تحقيقات طراحي توسعه علم و فن در بخشهايي كه الويتهاي بيشتري در تركيب برنامه هاي علمي- فني كلي فدرايتودارند. از سال 2003 تا 2006، تشكيل بخشي اختصاصي در مورد توسعه فعاليتهاي مه مربوط به ايجاد واستفاده از نانوتكنولوژي مي باشد كه در آن منابع معنوي، سرمايه اي، ماتريالي- فني نهفته شده اند.

در مرحله اول با توجه به ابعاد مسئله در زمينه توسعه تحقيقات پايه اي به فعاليتهاي كاربردي تكنولوژيكي وايحاد زير بناي نو آوري، برنامه واحدي را در سطح فدرالي از 2006 تا 010 طراحي نمود كه شامل برنامه هايي باشد كه توسط ارگانها زير مجموعه ها وديگر بخش هاي دولتي تحت عنواتن نانوتكنولوژي عملي گردد.

و تحقيقات كاربرديوبكارگيري پايه اي، طراحي ها وتحقيقات كاربردي وبكارگيري وهماهنگي توليد باشد وهمچنين مواردي كه ارتباط با آموزش و جذب كادر متخصص دارد. آماده سازي و به تاييد رساندن اين برنامه مي توانست از سال 2004 شروع ونسخه نهايي تا سال 2005 معرفي گردد.

ترتيب هماهنگي هاي پيشنهادي و اجراء فعاليتهاي مشروط به اين است كه، امروزه توسعه نانوتكنولوژي به عنوان يك جهت علمي- فني در بسياري از موارد هنوز در مرحله تشخيص و اكتشاف مي باشد و يافتن راههاي ممكنه براي اجراي علمي آن تحت بررسي است و نياز به دستيابي به نتايج عملي با كاربرد بالا نيز هست، به همين دليل نياز فعالانه دولت در اين پروژه و روشهاي و حمايتهاي آن مي توانند بسيار مثمر ثمر باشد. نتايج اجرايي برنامه ملي، بايد باعث مجهز شدن بخشهاي تخصصي صنعتي بر اساس بكارگيري گسترده انوتكنولوژي گيرد.

براي طراحي واجراي عملي كليه موارد ذكر شده، هماهنگي ارگانهاي دولتي براي حل مسائل مربوط توسط علوم و اقتصاد روسيه نياز به ايجاد يك هيات بين سازماني و بين اداري در زمينهن نانوتكنولوژي مي باشد در تركيب اين هيئت بخشهاي مربوط آن بايد محققين و متخصصين آكادمي علوم وصنعت، ارگانهاي اجرايي دولتي فدرال ونمايندگان بخشهاي تجاري حضور داشته باشند.

موارد اشاره شده به آن ميز گردي به نام نانوتكنولوژي در 20 متاه مي 2004 در چارچوب نمايشگاه تكنولوژيهاي پيشرفته قرن 21، مطرح شد، كه وزارت علوم و آموزش عالي فدراسيون روسيه هماهنگ كننده آن بود.

روش هاي تهيه نانوپودرهاي سراميكي

مقدمه

بي شك رويكرد جديد به مقوله نانو و خواص فوق العاده اي كه در ابعاد نانومتري به دست مي آيد انقلابي شگرف در علم مهندسي مواد و به خصوص دانش سراميك را سبب شده است. با توجه به اينكه فرآيند توليد سراميك هاي مهندسي و سازه اي همواره متكي بر استفاده از مواد اوليه اي با درجه خلوص وهمگني بالا و پودري داراي اندازه و توزيع اندازه دانه مناسب است ونيزبا در نظر گرفتن خواص منحصر به فرد نانوپودرها پرداختن به روش هاي توليد نانوپودرهاي سراميكي ضروري به نظر مي رسد. همان گونه كه مواد نانومتري كاربردهاي مختلفي دارند، روش هاي سنتز مختلفي نيز براي اين مواد ابداع و به كار گرفته شده است. در اين مقاله تلاش شده است تا تعدادي از روش هاي مطرح در زمينه سنتز مواد نانومقياس مورد بحث و بررسي قرار گيرد

مواد نانومقياس را مي توان از دو روش سنتز از بالا و سنتز از پايين تهيه كرد. اين بدين معناست كه مي توان يك ساختار نانو مقياس را با جمع كردن و چيدن اتم ها و يا با شكستن و خردايش ذرات درشت تر تهيه كرد (شكل 1). بنابراين براي سنتز مواد نامقياس نياز به تلفيق روش هاي فيزيكي و شيميايي مختلفي است.

روش هاي توليد مواد نانوساختاري

روش هاي مختلفي براي رسيدن به مواد نانو ساختاري وجود دارد كه اين روش ها از لحاظ ترموديناميكي، به صورت تعادلي و غير تعادلي امكان تهيه چنين ساختارهايي را به محققان داده است.

خردايش مكانيكي يك روش مرسوم ومثال واضحي از تكنيك بالا به پايين در سنتز مواد نانوساختاري است كه بر خلاف روش پايين به بالا مواد از خوشه هاي اتمي اوليه تشكيل نشده و تنها از طريق خرد شدن، و تغيير فرم پلاستيك شديد اين مواد تهيه مي شوند. به دليل سهولت تجهيزات نسبتا ارزان قيمت (در مقياس آزمايشگاهي) و قابليت سنتز اكثر مواد، اين روش كاربرد فراواني يافته است. در عين حال مي توان اين روش را به سادگي براي توليد در مقياس صنعتي به كار گرفت. عمده محدوديت هاي اين روش، آلودگي ناشي از محيط و اتمسفر آسياب و نيز متراكم شدن و آلگومره شدن ذرات در حين آسياب است.

در اين فرايند معمولا از آسياب هاي ماهواره اي با انرژي بالا، استفاده مي شود. نانوذرات بر اساس تنش هاي برشي وارده بر ذرات توليد مي شوند. انرژي دستگاه از طريق گلوله هاي آسياب به ذرات وارد مي شود (شكل 2) ميزان انرژي به سرعت لغزش، اندازه و تعداد گلوله ها، نسبت وزني گلوله به پودر، زمان آسياب واتمسفر آسياب بستگي دارد. به طور مثال بيان شده كه آسياب واتمسفر آسياب بستگي دراد به طور مثال بيان شده كه آسياب در محيط مايعات سرمازا، سبب افزايش تردي پودر مي شود. از سوي ديگر از اكسيد شدن ذرات حساس به اكسيداسيون بايد جلوگيري شود، به همين منظور توليد برخي مواد به خصوص مواد غير اكسيدي در اتمسفر خاصي صورت مي پذيرد. در صورتي كه انرژي به ميزان كافي وجود داشته باشد، مي توان كامپوزيت همگني از اجزاء مختلف را در ابعاد نانومتري تهيه كرد. بر اساس انرژي آسياب ونيز ترموديناميك واكنش هاي رخ داده مواد به صورت بلوري ويا آمورف و تك فاز و يا چند فاز سنتز مي شوند. در اين روش براي خردايش از مواد داراي سختي بالا (شكل 3) مانند AL₂O₃ و ZrP₂ به عنوان گلوله استفاده مي شود]1[

2- سنتز به روش شيمي تر

سنتز شيميايي مواد نانومتري مي تواند به دو طريقه سنتز بالا به پايين وسنتز پايين به بالا انجام گيرد. به عنوان مثال اچ كردن تك بلورها در يك محلول مناسب و يا سنتز سيليكون به روش اچ الكتروشيميايي از روشهاي بالا به پايين مي باشند. تكنيك هاي سل-ژل و رسوب از فاز مايع كه در آنها مي توان با يك ماده آغازين مناسب به تركيب نانوساختاري مورد نظر دست يافت از روش هاي پايين به بالا به حساب مي آيند. در ادامه برخي از روش هاي مطرح از اين گروه، معرفي مي شود.

2-1 سل = ژل

فرايند سل- ژل متداولترين روش شيميايي براي توليد مواد نانومتري است. در اين فرايند يك شبكه غير آلي به صورت يك سوسپانسيون كلوئيدي (سل) تهيه شده و در نهايت طي فرايند تشكيل ژل، فاز مايع از آن خارج مي شود. ماده آغازين اين روش فلزات حاوي ليگاندهاي فعالي ويا ذرات كلوئيدي اكسيدي پخش شده در محيط آب و يا اسيد رقيق مي باشد. با كنترل فرايند تبديل سل به ژل مي توان اندازه و شكل ذرات را كنترل كرد و درنهايت با كلسيناسيون ژل، مي توان اكسيد ماده مورد نظر را توليد كرد.

دو روش اصلي براي سنتز ژل در دماهاي اتاق وجود دارد يكي از اين روش ها استفاده از ذرات كلوئيدي تركيب مورد نظر مي باشد كه به طور پايداري تشكيل سل داده است وطي فرايند تغيير غلظت نمك و يا PH محيط به صورت شكبه اي ژل مانند استحصال مي شود. روش ديگر استفاده از آلكوكسيدهاي فلزي حل شده در محيط الكل است كه در گام اول سل حاصل طي فرايند هيدروليز، كه سبب جانشيني گروه هاي OH- به جاي گروههاي OR مي شود، به صورت ژل رسوب مي كند. جزئيات روش سل= ژل در شكل (4) به خوبي نشان داده مي شود.

در شكل (5) فرايد سنتز پودر زير كونياي پايدار شده به روش سل- ژل نشان داده شده است. معمولا در حين دهيدارته كردن، ژل اكسيدي زينتر شده و رشد دانه در آن نيز رخ مي دهد. براي جلوگيري از اين صدمات وعيوب سعي مي شود قطعه حاصل در دما و فشار خاصي دهيدارته شود. عمده دليل توجه به اين روش، سنتز مواد غير آلي نظير شيشه ها، شيشه سراميك ها و يا مواد سراميكي در دماي خيلي پايين به نسبت به ساير روش هاست.

2-2 واكنش هاي جامد- مايع

ذرات بسيار ريزدانه از طريق رسوب از محلول نيز توليد مي شوند كه به طريقه جوانه زني و رشد در محلول پيش مي رود. به طور مثال مي توان به پودر TiO₂ با اندازه ذرات nm 300-70 حاصل از رسوب محلول تترا ايزوپرويوكسايد تيتانيم و نيز پودر ZnS حاصل از واكنش محلول نمك روي با تيواستاميد اشاره كرد ]11[.

3- سنتز از فاز گاز

كليه روش هايي كه در آن پودر از واكنش يك يا چند گاز به دست مي آيد، جزء اين گروه محسوب مي شوند. در اين روش به دليل كنترل دقيق شرايط سنتز، توانايي كنترل اندازه، شكل و تركيب شيميايي پودر بالاست. قبل از توضيح برخي از روش هاي سنتز از فاز گازي به برخي از جنبه هاي كلي اين تكنيك اشاره مي شود. با استفاده از روش رسوب شيميايي بخار (CVD)، بسته به كاربرد مورد نظر، مي توان با كنترل شرايط پودري با تركيب همگن و يا غير همگن سنتز كرد. در روش CVD همگن، ذرات در درون فاز گاز تشكيل شده و به دليل نيروي محركه ناشي از گراديان دمايي به طرف بيرون رشد مي كنند. ولي در روش CVD غير همگن، جامد روي سطح يك زير پايه كه نقش كاتاليزور را دارد تشكيل مي شود.

روش سنتز از فاز گازي مدام در حال توسعه و تغيير و تحول مي باشد. مزاياي ذاتي اين روش عبارتند از:

- كنترل دقيق اندازه، شكل، درجه بلوري بودن و تركيب شيميايي پودر حاصل

- خلوص بالاي محصول نهايي

- كنترل راحت مكانيزم هاي واكنش

اين روش مبتني بر تشكيل خوشه هاي كوچكي از اتم هاست و از متراكم شدن اين خوشه ها نانوپودر توليد مي شود. تراكم خوشه ها زماني كه بخار فوق اشباع شود در داخل آن خوشه هاي اتمي تشكيل شده باشند، رخ مي دهد.

3-1 سنتز از فاز گاز در كوره

استفاده از كوره ساده ترين شكل سنتز از فاز گاز و مطلوب براي مواد با فشار بخار بالاست. انرژي حرارتي به روش قوس الكتريكي و يا توسعه اشعه الكتروني به ماده اوليه داده مي شود. اتم هاي ماده اوليه بخار شده و وارد محيط راكتور مي شوند. اتمسفر محيط خنثي و يا حاوي گاز واكنش دهنده است. براي مواد با فشار بخار پايين، از ماده آغازين مناسبي مانند تركيبات آلي- فلزي استفاده مي شود اتم هاي داغ بخار شده از ماده آغازين با ايجاد جوانه همگن سبب كاهش انرژي سيستم شده و در نهايت متراكم مي شوند (شكل 7). براي سنتز كامپوزيت پودري- گازهاي مختلفي را وارد محفظه راكتور مي كنند. عامل محترك رشد جوانه هاي ايجاد شده فوق اشباع ماند ناحيه بخار است با كنترل سرعت خروج جوانه ها از محيط فوق اشباع مي توان اندازه ذرات را كنترل كرد. انداره و نحوه توزيع خوشه هاي اتمي به پارامترهاي زير بستگي دارد:

1-سرعت تبخير شدن (ميزان انرژي اعمالي به سيستم)

2- سرعت متراكم شدن

3- سرعت خروج خوشه ها

به دليل سادگي اين روش، امكان تبديل آن از مقياس آزمايشگاهي به صنعتي وجود دارد.

3-2 پيروليز پاششي با استفاده از شعله

در اين روش ماده آغازين به صورت ذرات ريز در آورده شده (پودر شده) وتركيبات زايد آن در معرض شعله مي سوزد. براي مثال در اين روش ZrO₂ از ماده آغازين Zr(CH₃CH₂CH₂O)₄ به دست مي آيد. از سوي ديگر با تغيير شعله مي توان مواد مختلفي را سنتز كرد. به عنوان مثال تتراكلريد سيليسيم با قرار گرفتن در معرض شعله اكسيدي هيدورژن توليد ذرات نانومقياس SiO₂ مي كند (شكل 8). محدوده اندازه ذرات حاصل از اين روش در حدود 40-7 نانومتر است.

با تغيير نوع شعله به شعله انفجاري مي توان محصولات نانومقياس در حجم انبوه توليد كرد، به همين منظور ماده آغازين را در محفظه اي با مخلوط گازهايي چون اكسيژن و استيلن و يا اكسيژن وهيدروژن تركيب مي كنند. در اثر انفجار، انرژي لازم براي سنتز مواد ايجاد مي شود. از معايب اين روش آگلومره شدن محصول نهايي است. براي كنترل انداره ابعاد محصول نهايي بايد شعله كاملا يكنواخت و كنترل شده باشد. با توجه به اكسيدي بودن محيط سنتز، اين روش براي توليد پودرهاي اكسيدي مناسب است.

3-3 فرايند چگالش از گاز

در اين روش يك فلز يا يك ماده معدني بر اثر حركت ناشي از اعمال اشعه الكتروني و ياجرقه در فشار mbar 50-1 در محيط گازهايي چون آرگون، نئون وكريپتون عمگن ايجاد مي شوند تو با ملحق شدن اتم هاي ديگر رشد خوشه ها امان پذير مي شود. با تغيير فشار گاز مي توان زمان قرار گرفتن رشد ذرات را نيز تنظيم كرد. بيان ساده اي ازنحوه سنتز پودر نانومتري به روش مذكور در شكل (9) نشان داده شده است.

توزيع اندازه ذرات پودر حاصل از يك توزيع نرمال تبعيت مي كند. براي جمع آوري ذرات تهيه شده از يك چرخ دورا خنك شونده به وسيله نيتروژن مايع بهره گرفته مي شود. اندازه ذرات در محدوده nm 50-2 بوده و در ضمن پودر حاصل آلگومره نيست.

4 چگالش بخارات شيميايي

همان گونه كه در شكل (10) ديده مي شود، بر خلاف روش قبل در اين روش از يك ديواره داغ راكتور استفاده شده است. بسته به پارامترهاي فرايند مي توان جوانه زني نانو ذرات را در اين روش كنترل كرد.

در روش هاي جديد چگالش بخارات شيميايي (CVC) تلاش مي شود كه با بهينه كردن پارامتر هاي موثر، جوانه زني همگن ذرات در جريان گاز را تشويق نمايند. به طوري كه مشخص شده است كه با تنظيم زمان ماندگاري در راكتور مي توان به اين مهم دست يافت. زمان ماندگاري را مي توان با كنترل فشار گاز ورودي ونيز دماي ديوراه داغ راكتور تغيير داد. در حقيقت با كنترل پارامترهاي فوق مي توان هم پودر نانومتري توليد كرد وهم لايه هاي نازك از مواد را بر روي زير پايه قرار داد. در راحت ترين روش CVC، يك پيش ماده آلي- فلزي به داخل تاحيه داغ راكتور وارد شده و در اين ناحيه با كنترل فرايندها مي توان پودر نانومقياس مورد نظر را سنتز كرد. اين روش نسبت به روش هاي قبل امكان سنتز انواع كاربيدها، نيتريدها و نيز سنتز پودر هاي تركيبي نظير BaTiO₃ را دارد. در اين روش بر خلاف روش CVD كه تنها فيلم نازك ايجاد مي نمايد، پودر نانومقياس نيز سنتز مي شود. در روش CVC، فرايند پيوسته بوده و محصول بيشتري مي توان سنتز كرد.

تقريبا كليه نانوپودرها را مي توان به روش سنتز از فاز گاز توليد كرد. بسته به نوع پودري كه سنتز مي شود بايد روشي مناسب انتخاب شود تا خلوص، اندازه ذرات، درجه آلگومره شدن ونوع فاز پودر سنتزي، مناسب كاربرد مورد نظر باشد.

شكل 12، روش هاي مختلف جهت سنتز مواد نانومتري فلزي و يا سراميكي را نشان مي دهد. همچنين جدول 1، روش هاي مختلف سنتز از فاز گازي براي سنتز انواع مواد سراميكي و فلزي را نشان مي دهد.

برگرفته از:

J. Dutta, H.Hofmamnn, ''Nanomaterials'

SFIT, 2003

براي ديدن ساير اقدام پژوهي هاوگزارش تخصصي ها وتحقيقات ديگر برروي لينک هاي زيرکليک کنيد