CC BY
47
Практически не существует такого материала, который бы не подвергался действию микромицетов, вплоть до полного разрушения.
Немаловажную роль в биодеструкции играет способность микроорганизмов, в частности грибов, развиваться в экстремальных условиях. Они чрезвычайно устойчивы к резким перепадам температуры, влажности, давления и не теряют при этом биологическую активность. Многие виды грибов развиваются на субстратах со следовыми количествами питательных веществ. Высокая степень адаптации грибов к внешним условиям обусловлена генетическими факторами. Из поврежденных микроорганизмами приборов авиационной техники наиболее часто выделяют: Al. tenuis, A. flavus, A. wentti, A. versicolor, P. chrysogenum, P. nigricans, Rhizopus sp . [ 2 ] . Относительно высокая влажность воздуха, перепады температуры способствуют увлажнению образцов, образованию конденсата на их поверхности и тем самым благоприятствуют развитию грибов.
Таким образом, среди большого количества материалов, используемых для создания современных образцов вооружения и военной техники, конструкционные материалы входящие в состав всех систем самолета являются объектами, чаще всего повреждаемыми технофильными микроорганизмами в естественных условиях их хранения, транспортирования и эксплуатации. Анализ этих данных показывает, что биоповреждение материалов авиационной техники представляет собой серьезную проблему в обеспечении надежности работы различных систем самолета.
Список использованной литературы
1. Сборник статей: Актуальные вопросы биоповреждений. М.:, 1983.
2. Руководство по военной микробиологии / Сбойчаков В.Б., Артемкина И.Ю., Васильев П.Г., Добрынина Т.В. и др. // Под ред. Сбойчакова В.Б. М.: Военное издательство, 2005. - 315 с.
СИНТЕЗ УПРАВЛЯЮЩИХ МОМЕНТОВ ТРЕХЗВЕННОГО МАНИПУЛЯТОРА ЭКЗОСКЕЛЕТА
С.В. Ефимов, доцент к.т.н., Н.И. Кандауров, курсант, Воронежский институт ГПС МЧС России, г. Воронеж
В настоящее время во всем мире активно развивается новая отрасль науки и техники - биоинженерия. Приоритетным направлением биомедицинской инженерии, является разработка экзоскелетов - мехатронных устройств в виде внешнего каркаса человека. Современные экзоскелеты являются сложными техническими системами и представляют собой портативные роботизированные устройства, работающие во взаимодействии с человеком и позволяющие увеличить развиваемые усилия, скорость передвижения, а также снизить
метаболические затраты. Экзоскелеты могут использоваться как в вооруженных силах, так и в терапевтических целях - для помощи людям с физическими недостатками, после травм и с проблемами с опорно-двигательным аппаратом [57].
Несмотря на то, что в мире все более активно ведутся работы по созданию различного рода экзоскелетов и антропоморфных роботов, теоретических моделей немного. В основном, это практические, инженерные разработки. Как показывает анализ конструкций экзоскелетов, основным элементом этих систем являются трехзвенные манипуляторы, которые обеспечивают движение, как ног, так и рук оператора, поэтому целью данного исследования является изучение закономерностей управляемого движения трехзвенного механизма с тремя активными шарнирами и синтез управляющих воздействий. Для достижения поставленной цели необходимо разработать математическую модель движения трехзвенника и синтезировать законы изменения управляющих моментов для заданных углов поворота звеньев манипулятора.
Рассмотрим трехзвенный манипулятор (рис. 1), звенья 1-3 которого соединены между собой приводами вращательного движения 4-6. Положение
звеньев определяется углами (, (2, (2. Кроме того, на звенья механизма
действуют силы веса, которые в общем случае направлены под некоторым углом а к выбранной системе координат, что отражает возможность устройства работать под любым углом к горизонту [4].
Рис. 1. Расчетная схема трехзвенного манипулятора экзоскелета
Пусть в начальном положении звенья 1, 2 и 3 находятся под углами (,
(2 и . Рассмотрим многозвенник О, О, О, О, лежащий на координатной плоскости OXY (рис.1). Он состоит из трех звеньев с центрами масс в точках С, С2, С. Рассмотрим плоское движение системы. На звенья системы наложены стационарные голономные связи, поэтому число степеней свободы совпадает с числом обобщенных координат.
Так как основной задачей экзоскелета является увеличение силы мышц
человека, то для анализа взаимодействия трехзвенного манипулятора с мышцей воспользуемся формулой мышечного сокращения Хилла [7, 8]:
(Р + а)у = Ь(Р - р),
где Р0 - максимальное напряжение, у - скорость укорочения мышцы, Р -мышечная сила или приложенная к ней нагрузка, а и Ь - константы, которые можно найти на основании экспериментальных данных. Тогда момент силы, развиваемый мышцей при сокращении, будет иметь вид:
ЬР
м = Ьр
ау
-к
у - Ь
где /=1, 2, 3 - номер звена; Ы, - плечо силы.
(1)
Рис. 2. Расчетная схема двух звеньев манипулятора: 1, 2 - звенья манипулятора, 3 - мышца, 4 - привод манипулятора, 5 - вязкая составляющая мышцы, 6 - упругая составляющая мышцы, 7 - звено, формирующее силу при сокращении мышцы
Анализ расчетной схемы, показанной на рисунке 1, позволяет установить связь между угловым и линейным коэффициентами вязкости. Угловой коэффициент вязкости вычислим по формуле:
е П1гП2г -1)
5 = - I 2 2 = ^, (2)
лК + П2г + 2П1г П21С°^(<,-1)
где и - коэффициент вязкости, = < - < - относительный угол между
звеньями, пи, п2г - расстояние от шарнира до места крепления ьго упруго-вязкого
элемента мышцы.
Момент сил вязкого сопротивления определяется для каждого упруго -вязкого элемента по формуле:
Мы = —51<р1 к, (3)
где <р1 - угловая скорость ьго звена.
Моменты сил упругости для каждого упруго-вязкого элемента будут иметь следующий вид:
Мм =-{121 - /и )кк, (4)
где /1г - начальная длина упруго-вязкого элемента, /2г - длина после деформации. к - коэффициент упругости.
Длина упруго-вязкого элемента рассчитывается по формуле:
h =VП2 + n2,2 + 2nun2,
(5)
Список использованной литературы
1. Бохонский А.И., Барашова Л.В. Динамика манипуляторов с абсолютно твердыми и деформируемыми звеньями // Вестник СевДТУ. - 2009. - С. 23-27.
2. Дубровский В.И., Федорова В.Н. Биомеханика // Владос-пресс. - 2003. -С. 551.
3. Мусалимов В.М., Сергушин П.А. Аналитическая механика. Уравнения Лагранжа второго рода. Свободные колебания: учебное пособие. - Спб.: С.-Петербургский гос. ун-т инф. техн., механики и оптики, 2007. - С. 53.
4. Юсупова Н.И., Гончар Л.Е., Шахмаметова Г.Р. Математические модели в задачах планирования траектории многозвенного манипулятора // Управление в сложных системах. - 2012. - № 1. - C. 85-92.
5. Яцун С.Ф., Рукавицин А.Н. Разработка биоинженерного мехатронного модуля для экзоскелета нижних конечностей человека // Известия Самарского науч. центра РАН. - 2012. - С. 1351-1354.
6. Яцун С.Ф., Рукавицин А.Н. Определение параметров приводов биоинженерных мехатронных модулей для экзоскелета нижних конечностей человека // Известия ЮЗГУ. Серия: Техника и технологии. - 2012. - С. 196-200.
7. Яцун С.Ф., Рукавицин А.Н. Определение параметров приводов биоинженерных мехатронных модулей для экзоскелета нижних конечностей человека: / С.Ф. Яцун, А.Н. Рукавицын // Известия ЮЗГУ. Серия: Техника и технологии, 2012. - Ч. 1 - № 2 - C. 196-200
8. Hill A.V. The heat of shortening and the dynamic constants of muscle.// Proc. R. Soc. B (1938). - 126. - С. 136-195.
ВОЗМОЖНОСТИ ПРОГНОЗА ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА С УЧЕТОМ ИНТЕНСИВНОСТИ АТМОСФЕРНОЙ ЦИРКУЛЯЦИИ
НА РАЗЛИЧНЫХ УРОВНЯХ
Т.Н. Задорожная, старший научный сотрудник, к.г.н., доцент,
В.П. Закусилов, доцент, к.г.н., доцент, ВУНЦ ВВС «Военно-воздушная академия им. проф. Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина», г. Воронеж
Возникновение чрезвычайных ситуаций часто связано с температурой воздуха, от которой зависит формирование опасных явлений погоды и стихийных бедствий. В целях заблаговременного принятия правильных решений по их предупреждению, необходимы сведения о будущем характере температурного режима над данной территорией. Хотя проблеме долгосрочного прогноза температуры воздуха уделяется в настоящее время достаточно много внимания, однако их успешность требует совершенствования.
