CC BY
5
Дергачев Антон Николаевич, аспирант, banderos1225@mail.ru, Россия, Москва, Московский авиационный институт (государственный исследовательский университет)
FORMATION OF A SYSTEM OF GEOMETRIC CONSTRAINTS IN THE PROCESS OF HELICOPTER DEVELOPMENT A.N. Dergachev
This article reflects the methodology of forming a system of geometric constraints in the development of helicopters. The methodology is based on the synthesis of the requirements in terms of ensuring operation on sea vessels, transportability and capacity of the cargo (transport) cabin of the helicopter. The versatility of this approach makes it possible to adapt the formed system of geometric constraints to helicopters for various purposes, both newly developed and modernized. This technique makes it possible to determine the general geometric characteristics of the helicopter, the nomenclature of units requiring simplification of the installation and dismantling procedures of individual units and reducing the frequency of their inspection and maintenance work, as well as the configuration of the helicopter's ground and deck maintenance facilities and recommended places for their installation.
Key words: helicopter, development of aviation equipment, design, geometric constraints, transportability, assembly of units.
Dergachev Anton Nikolaevich, postgraduate, banderosl225@mail.ru, Russia, Moscow, Moscow aviation institute (national research university)
УДК 621.396
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-2-142-146
АНАЛИЗ ПОТРЕБНОСТИ ПОДРАЗДЕЛЕНИЙ МЧС В ГАРНИТУРАХ СВЯЗИ
П.Э. Сухинин, А.Н. Тархов
Проводится анализ потребности подразделений МЧС России в гарнитурах связи и перспективность внедрения телефонно-ларингофонной гарнитуры в арсенал снаряжения МЧС.
Ключевые слова: гарнитура связи для МЧС, ларингофон, защитное снаряжение.
В настоящее время в ритмично развивающемся мире информационных и коммуникационных технологий имеется потребность в обеспечении качественными средствами связи различных видов деятельности человека. На сегодня почти ни один род деятельности не обходится без коммуникации. Коммуникация внутри той или иной структуры, а также между структурами является важным аспектом слаженной работы. В зависимости от рода работ, от внешних условий, в которых производится деятельность, и, что немало важно, от экстремальности данных условий, будет зависеть то, какой способ коммуникации будет использоваться по ходу выполнения профессиональных задач.
В большинстве своем человечество создало все условия для того, чтобы та или иная деятельность осуществлялась в максимально безопасной и комфортной обстановке для самого человека. Огромное число компаний ведет работу в офисах, в помещениях, на дому. В данных условиях для связи достаточно телефона, либо простейшей офисной, носимой телефонно-микрофонной гарнитуры. Однако, существует немалый ряд структур, где деятельность человека протекает в экстремальных, или в близких к экстремальным условиям. В случае с последними, сотрудникам необходимо иметь более сложную аппаратуру для связи. Примером такой структуры служит МЧС России. Ключевая задача МЧС - спасение жизней. Следовательно, в данной работе крайне важна оперативная и качественная связь. Спасатели МЧС выполняют свою работу в различных экстремальных условиях. Это и режим чрезвычайных ситуаций, и природных катаклизмов.
Тушение пожаров служит ярким примером работы в экстремальных температурных условиях. Данный фактор вносит свои коррективы в обеспечение безопасности самого сотрудника спасательной службы посредством защитного снаряжения различного рода, а также в архитектуру средств связи, конструкция которых должна отвечать не только требованиям по качеству связи, но и повышенным требованиям по надежности и эргономичности.
АО "ОКБ "Октава" (особое конструкторское бюро) проектирует, внедряет и производит устройства и системы для работы в составе средств связи. Организация предлагает широкий набор изделий, конструкция которых ориентирована на эксплуатацию в различных сферах деятельности человека. Речь идет о сухопутной, морской, космической, авиационной связи, связи для спецслужб.
В 2022 году в инициативном порядке организация обратилась в главное управление МЧС России по Тульской области с целью анализа имеющегося арсенала средств связи в подразделениях МЧС и выявления возможной потребности в той или иной гарнитуре связи.
В результате анализа было выявлено, что сотрудники подразделений МЧС используют в своей работе только носимые радиостанции.
Был произведен опрос сотрудников подразделений МЧС по вопросу удобства такого рода связи. В результате опроса была выявлена общая проблема - отсутствие совместимости между средством связи и защитным снаряжением.
Спасатели МЧС в своей работе используют различное защитное снаряжение. На рис. 1 показан общий вид боевой одежды пожарных (БОП).
Рис. 1. Общий вид БОП
БОП включает в себя в частности защитную каску (шлем).
Сотрудники МЧС при работе с БОП, для осуществления сеанса связи снимают носимую радиостанцию с места крепления на снаряжении и подносят ее к лицу. Таким образом, в момент сеанса связи одна рука спасателя занята радиостанцией, что может мешать его работе и подвергать опасности. Помимо прочего, в ходе сеанса связи высокотемпературному воздействию подвергаются материалы средства связи.
Еще одним типом защитного снаряжения является специальная одежда для защиты от повышенных тепловых воздействий (СЗО ПТВ), представленная на рис. 2.
Рис. 2. Общий вид СЗО ПТВ
143
При работе спасателей с СЗО ПТВ из-за отсутствия возможности снятия головной части защитного снаряжения использование носимой радиостанции для связи вовсе не представляется возможным.
Следовательно, очевидным фактом является наличие потребности у сотрудников МЧС в гарнитуре связи в комплексе с носимой радиостанцией.
Некоторые из стандартных внешних видов телефонно-микрофонных гарнитур связи [1], разрабатываемых и производимых в АО «ОКБ «Октава» показаны на рис. 3.
?
'о
а б
Рис. 3. Внешний вид телефонно-микрофонных гарнитур
При работе с защитным снаряжением БОП размещение гарнитуры, представленной на рис. 3 а под каской невозможно из-за больших габаритов заглушек. А в случае с гарнитурой рис. 3б встраивание возможно под каску определенных видов, но работа в комплексе с СЗО ПТВ невозможна в связи с наличием выступающего микрофона у лица оператора.
Следовательно, при разработке гарнитуры связи для сотрудников подразделений МЧС особое внимание следует уделить не только огнеупорности конструкции, но и ее компактности.
На основе выявленной проблемы АО «ОКБ «Октава» приступило к разработке компактной, конструктивно прочной гарнитуры для портативных радиостанций в подразделениях аварийных и спасательных служб при работе в защитном снаряжении в условиях неблагоприятной обстановки (пожары и пр.).
Было принято решение использовать в конструкции гарнитуры связи комплекта ларингофонов вместо микрофона [2].
Стандартный микрофон гарнитуры в рабочем положении должен располагаться на определенном расстоянии от уголка рта оператора. Ларингофоны же плотно прилегают к гортани оператора. Таким образом, была решена проблема в обеспечении компактности гарнитуры связи.
Ларингофон преобразует механические колебания (вибрации) связок и хрящей гортани в электрические, он малочувствителен к колебаниям воздушной среды [3].
Так как ларингофон улавливает исключительно механические колебания связок и хрящей гортани, канал связи защищен от внешних нежелательных шумов. Кроме того, данный вид связи позволяет оператору говорить не на повышенных тонах, так как ларингофон улавливает не сам звук, а механические колебания. Таким образом, принимающая сторона будет отчетливо слышать речь оператора, говорящего не слишком громко, не смотря на внешнюю шумовую обстановку.
В ходе разработки гарнитуры проведен краткий обзор имеющихся доступных решений на рынке телефонно-ларингофонных гарнитур. В результате обзора сделан вывод о том, что подавляющее большинство известных решений на текущий момент реализовано американскими, европейскими и китайскими компаниями в различных сферах в общепромышленном исполнении. Известные решения имеют хрупкий конструктив, а материалы, из которых они собраны, не являются огнеупроными (рис. 4). Также следует отметить, что имеющиеся в конструкции импортных гарнитур (рис. 4а, 4б) звуководы доставили бы дополнительные неудобства в ходе возможной эксплуатации данных гарнитур пожарными в связи с их возможным выпадением их уха оператора при резких поворотах головы. В конструкции перспективной телефонно-ларингофонной гарнитуры, разрабатываемой АО «ОКБ «Октава» вместо звуково-да будет использоваться плотно прилегающий к уху головной телефон.
144
а б
Рис. 4. Примеры импортных телефонно-ларингофонных гарнитур
В состав разрабатываемой АО «ОКБ «Октава» гарнитуры предполагается включить ларингофоны и один телефон, благодаря чему второе ухо оператора будет открыто для восприятия внешних шумов (звуки сирены и сигнализации, открытого пламени, разрушающихся материалов и конструкций, крик людей и шум воды из пожарного рукава), что, также, немаловажно при работе в службе МЧС [4]. Отечественные материалы для конструкции будут выбраны с учетом их прочности.
Эксплуатация данной гарнитуры в составе защитного снаряжения (БОП, СЗО ПТВ) и в условиях повышенных шумов представляется наиболее целесообразной.
Таким образом, разрабатываемая телефонно-ларингофонная гарнитура решит задачи не только в сферах деятельности с условиями повышенных шумов и в составе защитного снаряжения, но также будет иметь широкий спектр применений.
Работа выполнена в рамках научного гранта Правительства Тульской области № ДС/142 от 22.07.2022
Список литературы
1. Полезная модель 45062 Российской федерации, МПК Н04М 1/05, U1. Телефонно-микрофонная гарнитура/ Адаменко О.Е., Бушук С.А., Калинин А.Ф., Розин. А.Г.; Заявитель и патентообладатель ОАО «ОКБ» Октава». - №2004120965/22; заявл. 04.07.2007 опубл. 04.10.2005.- 12с.: ил.
2. Гарнитуры ларингофоные [Электронный ресурс]. - Режим доступа : https://www.okboktava.ru/catalog/garnitury/laringofonnYe/ . - (дата обращения: 26.12.2022)
3. Полезная модель 68219 Российской федерации, МПК H04R 1/46, U1. Ларингофон / Клобуков В.Е., Муханов А.В., Розин. А.Г., Соколов В.Д., Хохлунова И.И., Шмачкова Л.Н.; Заявитель и патентообладатель ОАО «ОКБ» Октава». - №2007113199/22; заявл. 09.04.2007 опубл. 10.10.2007.- 15с.: ил.
4. Тархов А.Н., Сухинин П.Э. Оценка эргономичности элементов конструкции телефонно-ларингофонной гарнитуры для МЧС/ Известия ТулГУ. Технические науки, выпуск 1, Тула: Издательство ТулГУ, 2023. С. 202-205.
Сухинин Павел Эдуардович, инженер 2-й категории, patiksons@gmail.com , Россия, Тула, Особое конструкторское бюро ««Октава»,
Тархов Андрей Николаевич, инженер-конструктор 2-й категории, tarhovi42009@rambler.ru, Россия, Тула, Особое конструкторское бюро « Октава»
ANALYSIS OF THE NEEDS OF MES DIVISIONS FOR COMMUNICATION HEADSETS
P.E. Sukhinin, A.N. Tarkhov
The analysis of the needs of the units of the Ministry of Emergency Situations of Russia in communication headsets and the prospects of introducing a telephone-laryngophone headset into the arsenal of equipment of the Ministry of Emergency Situations is carried out.
Key words: communication headset for the MES, laryngophone, protective equipment.
Sukhinin Pavel Eduardovich, enegineer of the 2 category, patiksons@gmail. com Russia, Tula, Special Design Bureau "Oktava"
Tarkhov Andrei Nikolaevich, design enegineer of the 2 category, tarhovi42009@rambler.ru, Russia, Tula, Special Design Bureau "Oktava"
УДК 004.942
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-2-146-153
ПРОГРАММНО-МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЯЗЫКА ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО ОПИСАНИЯ ОПТИКО-ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ СЦЕН
М.И. Олейников, И.О. Лутов, И.В. Осипова
В статье представлена программно-математическая реализация формирования вершин граней и поверхностей геометрических примитивов, входящих в геометрическую сцену средствами языка описания оптико-геометрических сцен (SL3D). Использование такого языка предполагается при решении задач технического зрения. Особенностью SL3D является представление трёхмерных моделей в виде набора параметров, заданных в явном виде. Для корректной работы языка в задачах численного моделирования методами конечных элементов приведены математические выражения для расчёта вершин геометрических примитивов и базовые элементы программного кода, позволяющие формировать массивы вершин и граней для формирования их внутренней и внешней поверхностей.
Ключевые слова: вершина, грань, поверхность, триангуляция, оптико-геометрическая модель, язык описания трёхмерных сцен, геометрический примитив, формат данных, стандарт.
Настоящая статья является продолжением и развитием статьи [1], ранее опубликованной авторами, в которой был предложен высокоуровневый язык описания оптико-геометрических сцен, основанный на представлении трёхмерных моделей в виде набора параметров, заданных в явном виде. Данный язык предлагается к использованию в задачах технического зрения, в частности, для решения обратных задач по определению формы объектов, входящих в состав трёхмерной сцены.
Целью разработки такого языка послужила идея для создания возможности хранения и обмена данными об объектах трёхмерной сцены заданными в виде набора параметров, что позволяет значительно снизить объём хранимых данных, а также использовать их в явном виде, что наиболее актуально при решении задач технического зрения [2-4].
Фактически данный язык претендует на прототип стандарта по обмену данными о форме и ориентации объектов (геометрических примитивов), заданных в виде параметров, определяющих непосредственно их форму, ориентацию и положение в строительной системе координат наряду с использований таких преобразований как: сдвиг, разворот и масштаб. Рабочее название такого языка предлагается как SL3D (simple language 3 dimensional) - простой язык 3Д. В качестве аналогов выступают VRML -формат, в основе которого лежит язык моделирования виртуальной реальности (в англ. литературе The Virtual Reality Modeling Language) - это текстовый формат файла «VRL» для представления 3D моделей. Определён в международном стандарте ISO / IEC 14772 [5] и его более новое развитие в виде X3D [6].
Кроме того, средствами языка SL3D предусмотрено хранение данных о характеристиках отражения материалов или покрытий с учётом физически корректно построенных моделей отражения [7].
В данной статье приведено математическое описание расчёта вершин и граней примитивов, приведённых в [1], которые формируются для создания конечных элементов и дальнейшего численного расчёта, с учётом предложенных в языке SL3D параметров.
Постановка задачи. Для решения практических задач, например, по моделированию процесса отражения света от элементов - объектов трёхмерной сцены требуется поверхностное геометрическое моделирование, именно этот вид моделирования определяется в языке SL3D.
Формирование поверхности геометрического примитива состоит из двух этапов:
1) формирование массива вершин;
2) формирование внешних и внутренних граней.
Для формирования массива вершин требуется определить правило, по которому будет рассчитываться каждая вершина и порядок перебора параметров. Так как формируется поверхность, а не объём, то для её задания достаточно использование двух параметров, третий - вырождается.
Для расчёта положения вершин необходимо знание параметров объекта, а также математические связи этих параметров, а также порядок перебора этих параметров.
