Astronaut, obučen u teško i neudobno svemirsko odijelo, zastao je na trenutak kod otvora koji je vodio u svemirsku letjelicu, osvrnuo se na gomilu ožalošćenih koji su stajali ispod, podigao ruku u znak pozdrava i nestao u mračnom otvoru svoje kupe. Udobno se smjestio u stolicu napravljenu od poroznog, mekog, plastičnog materijala, pričvrstio naramenice, spojio kontakte odijela na opću signalnu mrežu broda i pritisnuo jedno od dugmadi na kontrolnoj tabli, signalizirajući spremnost za radio prijem. Minut kasnije čuo je glas komandanta leta:

U redu, samo još nekoliko minuta! - Kosmonaut je uključio opštu radio-emisionu mrežu i čuo glas radio komentatora, koji je izvještavao o detaljima priprema za lansiranje i živopisno opisao emocije i raspoloženja prije lansiranja. Kosmonaut se još jednom prisjetio scena oproštaja od rodbine i prijatelja, od naučnika-voditelja svemirskih istraživanja.

Izjavljujem spremnost broj jedan! - odjednom se začuo glas komandanta u šlemu. Nakon toga, počelo je uzbudljivo odbrojavanje, tako poznato svim astronautima, čija je svaka cifra sa sobom donosila sve veću tenziju očekivanja.

Pažnja, pažnja, pažnja! Deset... devet... osam... sedam... šest... pet... četiri... tri... dva... jedan... Počni!

Astronautovu kabinu je prvo probila vibracija koja je dolazila u talasima negde odozdo; zatim se začula prigušena grmljavina, koja se brzo pretvorila u dugu neprekidnu tutnjavu. Dugačak mlaz vatrene munje pojavio se ispod dna rakete, a njeno ogromno telo, usred dima i huke, polako se odvajalo od tla, postepeno povećavajući brzinu.

Dok su svi ožalošćeni na kosmodromu, pokušavajući da prate let letjelice, podizali glave sve više i više, u kokpitu su počele kritične minute za astronauta.

Preopterećenje je u porastu! izvještavao je na radiju. - Sve je u redu, uređaji rade kako treba! - Ovo su bile poslednje reči koje je astronaut uspeo da izgovori bez većih poteškoća, jer je odjednom neka moćna sila pritisnula njegovo telo na stolicu. Ogromna težina pala mu je na grudi tako da astronaut nije mogao da udahne ni jedan udah zraka. Činilo se još malo, i on će biti slomljen. Noge i ruke su postale teške, kao olovo, mišići lica su se izvijali i zavalili, oči su, kao dvije lopte, bile stisnute duboko u lobanju.

Astronaut je takođe pokušao nešto da kaže u mikrofon, ali bezuspešno. Samo mu se nerazumljivo mrmljanje otelo s usana. Napuštajući pokušaje razgovora, astronaut se koncentrisao na svoja iskustva, pokušao da se odupre moćnoj sili, gutao vazduh usnama.

Odjednom je osetio oštro olakšanje.

Glavom mu je bljesnuo kraj motora prvog stepena rakete.

Ali to je bio samo trenutni prekid u radu motora. Čim se prvi stepen rakete odvojio, motori drugog stepena su se uključili.

Brzina je ponovo počela da raste, a sa njom se povećavao i opterećenje, a kosmonautovo telo se ponovo pritiskalo u jastuke sedišta. Nekoliko minuta kasnije, motori drugog stepena rakete ostali su bez goriva, došlo je do kratke pauze, nakon čega su se pokrenuli motori trećeg stepena. I iako je tijelo i dalje s velikim poteškoćama savladalo opterećenje, glava astronauta razmišljala je o skorom kraju testa. Znao je da motori trećeg stepena moraju raditi vrlo kratko, a za nekoliko minuta - kraj preopterećenja!

I tako se dogodilo. Nakon devedeset sekundi motori su prestali da rade i iznenada je zavladala tišina.

Prijelaz je bio toliko nagao i brz da ni tijelo ni astronautov um nisu imali vremena da se pripreme za njega. Srce je lupalo u grudima, grudi su se brzo podizale i spuštale, astronaut je dahtao otvorenim ustima i često, plitko, disao. Ali odjednom je sve nestalo.

Uff! - uzdahnuo je astronaut duboko i sa osećajem olakšanja. Prvi dio leta je završen. Uključio je mikrofon i, jasno naglašavajući slogove, rekao:

Ušao u orbitu. Sva oprema i uređaji rade nesmetano. Osjećati se dobro.

Pokušali smo opisati obično, obično lansiranje astronauta u svemir, kada je zadatak ograničen samo na orbitalni let oko Zemlje. Takav start je još uvijek težak test za ljudsko tijelo zbog djelovanja sile ubrzanja.

Kakva je ovo moć?

Kako to izmjeriti?

Zamislite na trenutak da smo se popeli u balonu i, birajući pogodan trenutak, izbacili uteg. U trenutku izbacivanja brzina utega će biti jednaka nuli, ali će već na kraju prve sekunde leta iznositi 9,8 metara u sekundi, na kraju druge sekunde - duplo više od toga je, 19,6 m/s, na kraju treće sekunde - za tri puta više, odnosno 29,4 m/s i tako dalje. Brzina leta girja svake sekunde raste za 9,8 m/s.

Ova vrijednost je jedinica za ubrzanje. U nauci se obično označava latiničnim slovom "g". Ako se bilo koje fizičko tijelo diže ili spušta okomito, sila ubrzanja ovisi o gravitaciji ili, što je isto, o sili zemljine gravitacije. Međutim, postoje i druge vrste ubrzanja, na primjer, tokom rotacije, kada se pojavi centrifugalna sila, ili u avionu, kada pilot, napuštajući ronilački let, odlazi na takozvano "brdo".

Sve ove vrste ubrzanja smatraju se pozitivnim.

Prilikom naglog usporavanja voza ili automobila koji se brzo kreće, nastaje sila ubrzanja s suprotnim predznakom - negativnim ubrzanjem. U ovom slučaju, sila inercije uzrokovana kočenjem, odnosno gubitkom brzine, ili, ako želite, negativnim ubrzanjem, tjera putnika naprijed. U saobraćajnim nesrećama ljudi najčešće ginu od dejstva negativnog ubrzanja.

Bilo je vremena kada su se pitanja ubrzanja razmatrala samo teoretski. Nakon pojave aviona velike brzine leta, pitanja ubrzanja počela su se praktično proučavati. Prije trideset godina, u krugovima avijatičara, napravio je veliku buku slučaj kada je pilot, izlazeći iz ronilačkog leta, izgubio kontrolu i srušio se. Ispostavilo se da je pod utjecajem sile ubrzanja koja je nastala prilikom nagle promjene smjera kretanja tokom velike brzine leta, pilot izgubio svijest i pustio upravljačke poluge iz ruku.

Šta je razlog gubitka svijesti? Na kraju krajeva, bio je to iskusan, snažan pilot koji je zdrav za gvožđe!

U trenutku izlaska iz ronilačkog leta pojavila se centrifugalna sila koja je izazvala negativno ubrzanje reda dva do tri. Kako se centrifugalna sila povećavala, tako se povećavala i težina pilotovog tijela i krvi. Kada je ubrzanje dostiglo 4 g, značajan dio krvi se pod utjecajem ove sile povukao iz mozga i prešao u donje dijelove tijela, uslijed čega je pilot počeo gubiti vid. Nekoliko trenutaka kasnije, kada se ubrzanje smanjilo, pilot nije mogao ništa vidjeti, kao s crnim zavojem preko očiju.

Međutim, ubrzanje je nastavilo da raste jer je pilot vozio avion duž krivine, na čijem kraju bi avion bio u vertikalnom položaju leta. Sve više krvi je teklo iz mozga u srce pilota. Bilo je teških simptoma. Pilotu se činilo da srce naglo pada, da se pomerilo u donji deo stomaka, a jetra je još niže, negde blizu kolena. Pilot više nije mogao ništa da vidi i morao je da napregne svu snagu da ne izgubi svest. Do sada još nije doživio takvo stanje, ali pilot nije želio odustati od borbe, nije se želio pokoriti slabosti vlastitog tijela. Vjerovao je da će sve neugodne senzacije proći čim prestane djelovanje centrifugalne sile.

Ali ovaj put je pogrešio. Nije uzeo u obzir veliku početnu brzinu u trenutku izlaska iz ronilačkog leta, a samim tim i značajnu količinu centrifugalne sile koja se tada pojavila.

Neuspjeli let se nastavio. Mozak pilota, lišen krvi, prestao je da radi. Kada je sila ubrzanja dostigla 10 g, tijelo pilota više nije težilo 85 kg, kao i obično, već 850 kg. Svaki kubni centimetar krvi nije težio 1 gram, već 10, pa je krv postala teža od gvožđa i težila je skoro koliko i živa.

Ulažući posljednji napor, pilot je odlučio izdržati još jednu sekundu prije nego što je povukao kontrolnu palicu "u stranu" kako bi se oslobodio ogromnog pritiska centrifugalne sile. Međutim, istog trenutka je izgubio svijest. Povukao je konac, nije izdržao i... izgubio.

Avion je izgubio kontrolu, jaka i teška mašina počela je nasumično da pada i na kraju se srušila u zemlju. Takav je bio tragičan kraj ovog leta.

O ovom slučaju se dugo raspravljalo u krugovima avijatičara, posebno među fiziolozima koji se bave problemima vazduhoplovne medicine. Započela su sveobuhvatna naučna istraživanja.

Utvrđeno je da pri ubrzanju od 5 g čak i dobro uvježbani i uporni piloti gube vid, sposobnost disanja i osjećaju jake bolove u ušima. Ako takvo stanje ne traje duže od 30-40 sekundi, organizam ga brzo savladava, ali ako potraje duže, mogu doći do ozbiljnih poremećaja, pa čak i povreda.

Nakon što je u avijaciji počela era mlaznih letova, a brzine aviona počele prelaziti 1000 km/h, naučnici su počeli da dobijaju mnogo informacija o otpornosti tela na preopterećenje kada posmatraju ponašanje pilota tokom akrobatike pri velikim brzinama. Na tlu su izgrađeni i katapulti, uz pomoć kojih su velikom početnom brzinom u zrak bacani manekeni opremljeni brojnim istraživačkim instrumentima. Zabilježene su i pojave koje se javljaju u tijelu padobranca u trenutku prelaska iz slobodnog pada u let sa otvorenim padobranom.

Ali takve studije su bile nekompletne. Bilo je potrebno stvoriti svestranije, prikladnije i preciznije instrumente i instalacije za proučavanje pojava koje se javljaju u ljudskom tijelu pod utjecajem preopterećenja.

Ubrzo je napravljena takva instalacija. Ovo je centrifuga koju su piloti i astronauti nekih zemalja nazvali "vrtuljak". Postala je glavna instalacija za proučavanje otpornosti tijela na preopterećenje. Kako izgleda ovaj vrtuljak?

U prostranoj okrugloj dvorani, na visini od oko metar iznad poda, vidi se rešetkasta konzola od čeličnih cijevi, koja pomalo podsjeća na građevinski kran. Na jednom kraju konzola je nasađena na vertikalnu os sa električnim pogonom, snage 6000 KS. With. Dužina ringišpil konzole je 17 metara; na drugom kraju rešetke nalazi se kabina sa sjedištem za osobu; Kokpit sadrži raznovrsnu složenu istraživačku opremu.

Kabina je hermetički zatvorena, što omogućava postavljanje temperature i pritiska unutar nje u vrlo širokim granicama, odnosno u njoj je moguće stvoriti uslove koji su vrlo bliski onima koji mogu vladati u kabini astronauta tokom leta. u svemiru.

Poseban mehanizam ovjesa kabine automatski ga postavlja tokom testiranja u takav položaj da centrifugalna sila djeluje na osobu unutar kabine pravolinijski, slično kao što ova sila djeluje tokom svemirskog leta. Ovo olakšava proračune liječnicima koji posmatraju eksperiment.

Od svih brojnih uređaja u kokpitu, vrijedi obratiti pažnju na sočivo televizijske kamere smješteno direktno iznad glave putnika u kabini. Čim pilot zauzme svoje mjesto u kokpitu, naučnici na njegovo tijelo pričvršćuju razne senzore, povezane s elektronskom kontrolnom opremom. Zahvaljujući tome, sve pojave koje se događaju u tijelu pilota tokom centrifugiranja precizno se snimaju na trake instrumenata za samosnimanje.

Čim se konzola vrtuljka počne rotirati, u kokpitu nastaje centrifugalna sila koja djeluje na tijelo pilota poput sile ubrzanja u kokpitu svemirskog broda ili zrakoplova. Kako se broj okretaja povećava, tako se povećava i ova sila i može dostići vrijednost od 40 g, pri čemu se tjelesna težina pilota povećava na 3200 kg. Takvo preopterećenje za osobu može završiti smrću, pa se stvara samo u iznimnim slučajevima u eksperimentima sa životinjama.

Međutim, treba napomenuti da je u američkoj vazduhoplovnoj bazi u Jonesvilleu (tamo instalirana centrifuga, upravo opisujemo) svojevremeno je postao poznat rekord koji je postavio jedan od pilota. Unatoč činjenici da je ubrzanje premašilo opasnu granicu od 5 g, pilot nije dao znak za zaustavljanje eksperimenta, te je odbio prijedlog da se centrifuga zaustavi putem telefona. Štaviše, tražio je povećanje prometa. Pilot je imao ubrzanje od 8 g, zatim 10 i 12 g. I tek kada je sila ubrzanja dostigla 14 g i zadržala se na ovom nivou dva minuta, pilot je konačno jasno dao do znanja da to više ne može izdržati.

Sposobnost ljudskog tijela da izdrži preopterećenje nije ista za različite pojedince i u velikoj mjeri zavisi od individualnih kvaliteta, stepena uvježbanosti, zdravstvenog stanja, starosti osobe itd. U osnovi, normalna osoba se osjeća loše na 5 Gs, ali obučeni, izuzetno zdravi piloti mogu izdržati G reda veličine 10 Gs 3-5 minuta.

Koja su preopterećenja do sada morali da izdrže kosmonauti?

Prema sovjetskim podacima, prvi čovjek na svijetu koji je poletio u svemir, Jurij Gagarin, izdržao je preopterećenje od oko 4 g tokom lansiranja. Američki istraživači navode da je kosmonaut Glenn izdržao sve veće preopterećenje do 6,7 g od trenutka lansiranja do trenutka odvajanja prvog stepena rakete, odnosno 2 minute i 10 sekundi. Nakon odvajanja prve faze, ubrzanje je poraslo sa 1,4 na 7,7 g za 2 minute i 52 sekunde.

Kako se u tim uslovima ubrzanje, a sa njim i g-sile, postepeno povećavaju i ne traju dugo, snažan, uvežban organizam kosmonauta ih podnosi bez ikakve štete.

Postoji još jedna vrsta instalacije za proučavanje reakcije ljudskog tijela na preopterećenja. Ovo su mlazne saonice, koje su kabina koja se kreće duž željezničke pruge znatne dužine (do 30 kilometara). Brzina kabine na klizačima doseže 3500 km/h. Na ovom postolju je prikladnije proučavati reakcije tijela na preopterećenja, jer mogu stvoriti ne samo pozitivna, već i negativna ubrzanja. Nakon što snažni mlazni motor obavijesti sanke brzinu od 900 m / s (to jest, brzinu puščanog metka) nekoliko sekundi nakon starta, ubrzanje može doseći 100 g. Uz snažno kočenje, također uz pomoć mlaznih motora, negativno ubrzanje može doseći i 150 g.

Testovi sa mlaznim sanjkama pogodni su uglavnom za avijaciju, a ne za astronautiku, a osim toga, ova instalacija košta mnogo više od centrifuge.

Po istom principu kao i mlazne saonice, katapulti rade sa nagnutim vodilicama po kojima se kreće sjedište sa pilotom. Katapulti su posebno pogodni za avijaciju. Oni testiraju reakcije tijela pilota, koji će u budućnosti možda morati da se katapultiraju u slučaju avionske nesreće kako bi spasili svoje živote. U ovom slučaju, kabina se zajedno sa pilotom ispaljuje iz srušenog mlaznog aviona i spušta se na tlo uz pomoć padobrana. Katapulti mogu prijaviti ubrzanje ne veće od 15 g.

U potrazi za načinom da spriječe štetno djelovanje preopterećenja na ljudski organizam, naučnici su otkrili da uranjanje osobe u tečni medij, čija gustina približno odgovara prosječnoj gustini ljudskog tijela, donosi veliku korist.

Bazeni su izgrađeni punjeni tečnom suspenzijom odgovarajuće gustine, sa uređajem za disanje; eksperimentalne životinje (miševi i pacovi) stavljene su u bazene, nakon čega je izvršeno centrifugiranje. Pokazalo se da se otpor miševa i štakora na preopterećenje povećao deset puta.

U jednom od američkih naučnih instituta izgrađeni su bazeni koji su omogućili smještaj osobe u njih; (piloti su kasnije ove bazene nazvali "gvozdene sirene"). Pilot je stavljen u kadu napunjenu tečnošću odgovarajuće gustine i izvršeno je centrifugiranje. Rezultati su nadmašili sva očekivanja - u jednom slučaju preopterećenja su dovedena do 32 g. Osoba je izdržala takvo preopterećenje pet sekundi.

Istina, "gvozdena sirena" nije savršena sa tehničke tačke gledišta, a posebno ima zamerki sa stanovišta pogodnosti za astronauta. Međutim, ne treba suditi prenagljeno. Možda će u bliskoj budućnosti naučnici pronaći način da poboljšaju uslove testiranja u takvom objektu.

Treba dodati da otpornost na preopterećenja u velikoj meri zavisi od položaja tela kosmonauta tokom leta. Na osnovu mnogih testova, naučnici su otkrili da osoba lakše podnosi preopterećenje u ležećem položaju, jer je ovaj položaj pogodniji za cirkulaciju krvi.

Već smo spomenuli da su u izvedenim svemirskim letovima preopterećenja bila relativno mala i da su trajala svega nekoliko minuta. Ali ovo je tek početak svemirskog doba, kada ljudi lete u svemir u orbitama relativno blizu Zemlje.

Sada smo na ivici letova na Mesec, a tokom života sledeće generacije - na Mars i Veneru. Tada će možda biti potrebno doživjeti mnogo veća ubrzanja, a astronauti će biti podvrgnuti mnogo većim preopterećenjima.

Tu je i problem otpornosti astronauta na mala, ali dugotrajna, stalna preopterećenja, koja traju tokom cijelog međuplanetarnog putovanja. Preliminarni podaci pokazuju da konstantno ubrzanje redosleda akcija, "g" osoba podnosi bez ikakvih poteškoća. Već su razvijeni projekti za takve rakete, čiji će motori raditi sa stalnim ubrzanjem. Unatoč činjenici da su tijekom samog eksperimenta ljudi morali trpjeti razne neugodne pojave, eksperimenti im nisu donijeli nikakvu štetu.

Moguće je da će u budućnosti biti moguće povećati otpor ljudskog tijela na preopterećenja na drugi način. Zanimljive eksperimente izveli su naučnici sa Univerziteta Kembridž u SAD. Oni su trudne miševe podvrgavali konstantnom ubrzanju reda veličine 2 g dok se nisu pojavili miševi, koji su držani na centrifugi cijeli život do smrti. Miševi rođeni u takvim uslovima napredovali su pod uticajem konstantnog preopterećenja od 2 g, a njihovo ponašanje se nije razlikovalo od ponašanja njihovih kolega koji žive u normalnim uslovima.

Daleko smo od ideje postavljanja sličnih eksperimenata s ljudima, ali ipak vjerujemo da fenomen takve prilagodljivosti organizma preopterećenjima može riješiti niz problema s kojima se biolozi suočavaju.

Moguće je i da će naučnici pronaći način da neutraliziraju sile ubrzanja, a osoba opremljena odgovarajućom opremom lako će podnijeti sve pojave koje prate preopterećenja. Još veće nade su povezane s metodom zamrzavanja, kada osjetljivost osobe naglo opadne (o tome pišemo u nastavku).

Napredak u području povećanja otpornosti ljudskog tijela na preopterećenje je vrlo velik i nastavlja se razvijati. Već je postignut veliki uspjeh u povećanju izdržljivosti dajući ljudskom tijelu ispravan položaj tokom leta, korištenjem tapacirane stolice obložene spužvastom plastikom i posebno dizajniranih svemirskih odijela. Možda će bliska budućnost donijeti još veći uspjeh u ovoj oblasti.

Od brojnih opasnosti koje čekaju astronauta tokom leta, potrebno je ukazati na još jednu, koja se odnosi na aerodinamičke karakteristike leta i rad mlaznih motora. Ovu opasnost, iako na sreću nije velika, sa sobom nosi vibracija.

Prilikom lansiranja rade snažni motori, a cijela konstrukcija rakete je izložena jakim vibracijama. Vibracija se prenosi na tijelo astronauta i može dovesti do vrlo neugodnih posljedica po njega.

Štetno djelovanje vibracija na ljudski organizam poznato je odavno. Zaista, radnici koji duže ili manje dugo koriste pneumatski čekić ili bušilicu obolijevaju od takozvane vibracione bolesti, koja se ne manifestira samo jakim bolovima u mišićima i zglobovima gornjih udova, već i bolovima u stomak, srce i glava. Pojavljuje se otežano disanje i otežano disanje. Osetljivost tela u velikoj meri zavisi od toga koji je od unutrašnjih organa najviše izložen vibracijama. Unutrašnji organi probave, pluća, gornji i donji udovi, oči, mozak, grlo, bronhi itd. različito reaguju na vibracije.

Utvrđeno je da vibracije letjelice štetno djeluju na sva tkiva i organe ljudskog tijela - a najlošije se podnose vibracije visoke frekvencije, odnosno one koje je teško uočiti bez preciznih instrumenata. Prilikom eksperimenata na životinjama i ljudima ustanovljeno je da im se pod utjecajem vibracije prvo povećava otkucaj srca, povećava krvni tlak, zatim se javljaju promjene u sastavu krvi: smanjuje se broj crvenih krvnih stanica, broj bijelih. povećava. Opći metabolizam je poremećen, nivo vitamina u tkivima se smanjuje, pojavljuju se promjene na kostima. Zanimljivo je da tjelesna temperatura u velikoj mjeri ovisi o frekvenciji vibracija. Sa povećanjem frekvencije oscilacija, temperatura tijela raste, sa smanjenjem frekvencije temperatura se smanjuje.

Stoga nema ništa iznenađujuće u činjenici da vibracija svemirske letjelice može uzrokovati značajne poremećaje u vitalnoj aktivnosti organizma i može negativno utjecati na mentalni rad astronauta.

Naravno, posljedice vibracija mogu postati strašne uz produženo izlaganje ljudskom tijelu. Ako bi astronauti morali da izdrže vibracije nekoliko dana, to bi dovelo do potpunog i nepovratnog poremećaja života, sa svim posljedicama.

Srećom, ovaj problem nije tako veliki kao što se čini na prvi pogled. Činjenica je da trajanje vibracije prilikom lansiranja rakete iznosi svega nekoliko minuta, a iako posada letjelice doživljava neke neugodnosti, one traju tako kratko da ne nanose štetu. Vibracija traje nešto duže tokom prolaska broda kroz atmosferu prilikom sletanja. Ali ni to nije toliko opasno. Osim toga, poseban dizajn fleksibilnog i elastičnog ovjesa sjedišta, koji izoluje astronaute od tijela rakete, kao i mekana plastična presvlaka sjedišta i naslona sjedala, značajno smanjuju vibracije koje se prenose sa tijela rakete na tijelo astronauta. .

Tambovska regionalna državna obrazovna ustanova

Općeobrazovni internat sa početnom letačkom obukom

nazvana po M. M. Raškovoj

apstraktno

"Pretovar u avijaciji"

Završen: učenik 103. voda

Zotov Vadim

Rukovodilac: Pelivan V.S.

Tambov 2006

1. Uvod.

2. Tjelesna težina.

3. Preopterećenje.

4. G-opterećenja pri izvođenju akrobatike.

5. Ograničenja preopterećenja. bestežinsko stanje.

6. Zaključak.

UTOVAR U AVIJACIJI

1. Uvod.

Sile gravitacije su, očigledno, prve s kojima smo se upoznali od djetinjstva. U fizici se često nazivaju gravitacionim (od latinskog - gravitacija).

Značaj gravitacionih sila u prirodi je ogroman. Oni igraju primarnu ulogu u formiranju planeta, u distribuciji materije u dubinama nebeskih tijela, određuju kretanje zvijezda, planetarnih sistema i planeta i održavaju atmosferu oko planeta. Bez sila gravitacije, život i samo postojanje svemira, a time i naše Zemlje, bili bi nemogući.

Gradeći zgrade i kanale, prodirući duboko u Zemlju ili u svemir, projektujući brod ili hodajući bager, postižući rezultate u gotovo svakom sportu, čovjek se svuda nosi sa silom gravitacije.

Velike i misteriozne sile gravitacije bile su predmet promišljanja izvanrednih umova čovječanstva: od Platona i Aristotela u antičkom svijetu do renesansnih naučnika - Leonarda da Vincija, Kopernika, Galilea, Keplera, od Hookea i Newtona do našeg savremenog Einsteina.

Kada se razmatraju gravitacijske sile, koriste se različiti koncepti, uključujući gravitacijsku silu, gravitaciju, težinu.

2. Tjelesna težina.

Težina je sila kojom, zbog gravitacije, tijelo pritiska na oslonac ili vuče ovjes.

U aerodinamici, tjelesna težina se shvaća kao nešto drugačija vrijednost.

Tokom leta na letelicu deluju aerodinamičke sile (podizanje i otpor), potisak pogonskog sistema i sila gravitacije koja se naziva težina i označava G.

gdje je m masa aviona, g je ubrzanje slobodnog pada.

Težina je jedna od najsloženijih sila u prirodi. Znate da je težina promjenjiva vrijednost, ona se mijenja ovisno o prirodi kretanja tijela.

Ako se tijelo kreće bez ubrzanja, tada je težina tijela jednaka sili gravitacije i određena je formulom P = mg.

Ako se tijelo kreće ubrzanjem prema gore, odnosno ubrzanjem suprotnom od ubrzanja slobodnog pada (a↓g), tada se težina tijela povećava, određuje se formulom P = m(g + a) i dolazi do preopterećenja.

Ako se tijelo kreće ubrzanjem naniže, odnosno ubrzanjem koje je istosmjerno s ubrzanjem slobodnog pada (a ↓↓g), tada se tjelesna težina određuje po formuli P = m(g-a), a u ovom slučaju moguće je nekoliko opcija :

ako |a|<|g|, то вес тела уменьшается (становится меньше силы тяжести), и возникает состояние частичной невесомости;

ako je |a|=|g|, tada je težina tijela 0, nastaje stanje potpune bestežinske težine (tj. tijelo slobodno pada);

ako |a|>|g|, tada težina tijela postaje negativna i javlja se negativna g-sila.

3. Preopterećenje.

Preopterećenje je omjer zbira svih sila, osim sile težine koja djeluje na zrakoplov, prema težini zrakoplova, a određuje se po formuli:

gdje je P potisak motora, R je ukupna aerodinamička sila.

Strelice iznad simbola u formuli pokazuju da je smjer sila uzet u obzir, tako da se sile ne mogu algebarski zbrajati.

Na primjer, ako aerodinamička sila R i potisak motora P leže u ravni simetrije, tada je njihov zbir R+P određen kao što je prikazano na slici 4.14.

U većini slučajeva se ne koristi ukupno preopterećenje n, već njegove projekcije na ose koordinatnog sistema brzina - n x , n y , n z kao što je prikazano na slici 4.15.

Postoje tri vrste preopterećenja: normalno, uzdužno i bočno.

Normalno preopterećenje n y određeno je prvenstveno silom dizanja i određeno je formulom:

gdje je Y sila dizanja.

Uzdužno preopterećenje n x određeno je omjerom razlike između potiska motora (P) i otpora (Q) prema težini zrakoplova:

n x \u003d (P-Q) / G.

Uzdužna g-sila je pozitivna ako je potisak veći od otpora, a negativna ako je potisak manji od otpora ili ako uopće nema potiska.

Sa povećanjem visine leta, pozitivna uzdužna preopterećenja n x smanjuju se, jer se redundantnost tijela smanjuje. Ovisnost uzdužnog preopterećenja o visini i brzini leta prikazana je na slici.

Bočno preopterećenje n z nastaje kada asimetrično strujanje vazduha oko aviona. Ovo se opaža u prisustvu klizanja, ili kada je kormilo skrenuto.

4. G-opterećenja pri izvođenju akrobatike.

Razmotrite koja preopterećenja nastaju prilikom izvođenja akrobatike.

Na avionima u različitim obrascima leta, preopterećenje djeluje na različite načine.

Polupetlja je akrobatski manevar u kojem zrakoplov opisuje uzlazni dio Nesterovljeve petlje, nakon čega slijedi okret u odnosu na uzdužnu os za 180 0 i dovođenje u horizontalu

let u suprotnom smjeru od ulaza.

Prilikom izvođenja ove figure može se primijetiti nekoliko referentnih tačaka:

1. Ulazak u polupetlju.

2. Ugao nagiba 50 0 - 60 0 . Preopterećenje u ovome

tačka 4.5 - 5 jedinica.

3. Ugao nagiba 90 0 . Preopterećenje 3,5 - 4 jedinice.

4. Početak ulaska u polucijev. Preopterećenje

približno jednaka 1 jedinici.

5. Zaključak iz polubačve.

Kada je preopterećenje više nego optimalno, frontalni otpor naglo raste i brzina naglo pada, avion može ući u režim podrhtavanja i zastoja. Kada je preopterećenje manje od optimalnog, vrijeme izvršenja figure se povećava i brzina u gornjoj tački također postaje manja od specificirane.

Zamislite još jednu akrobatsku figuru - državni udar.

Prilikom izvođenja prevrtanja na L-39, u prvoj polovini putanje, komponenta sile težine (Gcosθ) doprinosi zakrivljenosti putanje, stoga je u ovom dijelu prilično mala vrijednost normalnog preopterećenja 2 - 3 jedinice. U drugoj polovini, ista sila sprečava savijanje putanje, pa je potrebno veliko preopterećenje od 3,5 - 4,5 jedinica da bi se letelica izvela iz poniranja. Prilikom prevrtanja, letjelica visi, pilot eliminiše pojavu negativnih g-sila u položaju „točkovi gore“ tako što preuzima RSS na sebe, povećava g-silu na dozvoljenu i stvara potrebnu ugaonu rotaciju.

Na Yak-52, na primjer, prilikom izvođenja ronjenja, prilikom ulaska u zaron, pojavljuje se negativno preopterećenje. Prilikom oporavka od ronjenja, gubitak visine je određen brzinom, kutom zarona i preopterećenjem koje stvara pilot.

Prilikom izlaska iz skretanja „Gorki“, kako bi se izbjegla pojava velikih negativnih g-sila, pilot izlazi laganim pomicanjem kontrolne palice od sebe.

"Ronjenje" "Brdo"

Još jedna uzbudljiva akrobatika je Nesterovljeva petlja.

Prilikom izvođenja Nesterovljeve petlje na Yak-52, pilot mora pratiti povećanje preopterećenja za stvaranje ugaone brzine. Potrebno je stvoriti kutnu brzinu rotacije na takav način da pri kutu nagiba od 40 0 ​​- 50 0 preopterećenje bude jednako 4 - 4,5 jedinica. Prilikom izvođenja aviona iz petlje, pilot mora pratiti brzinu povećanja preopterećenja.

Earth Overloads

Kada se automobil sudari sa fiksnom preprekom, osoba koja sjedi u automobilu doživjet će preopterećenje leđa i grudi. Takvo preopterećenje se toleriše bez većih poteškoća. Obična osoba može izdržati preopterećenja do 15 g oko 3-5 sekundi bez gubitka svijesti. Preopterećenja od 20 - 30 g i više osoba može izdržati bez gubitka svijesti ne više od 1 - 2 sekunde i ovisno o veličini preopterećenja.

Preopterećenja u odnosu na osobu:

1 - 1 g .

3 - 15 g u roku od 0,6 sek.

5 - 22 g .

Jedan od glavnih zahtjeva za vojne pilote i astronaute je sposobnost tijela da izdrži preopterećenja. Obučeni piloti u anti-g odijelima mogu izdržati g-sile od -3 ... -2 g do +12 g . Otpor negativnim g-silama prema gore je mnogo manji. Obično u 7-8 g oči „crvene“, vid nestaje, a osoba postepeno gubi svijest zbog naleta krvi u glavu. Astronauti tokom poletanja podnose preopterećenje ležeći. U ovom položaju, preopterećenje djeluje u smjeru prsa - leđa, što vam omogućava da izdržite nekoliko minuta preopterećenja od nekoliko jedinica g. Postoje posebna anti-g odijela, čiji je zadatak olakšati djelovanje preopterećenja. Odijela su korzet sa crevima koja se naduvavaju iz vazdušnog sistema i drže spoljnu površinu ljudskog tela, blago sprečavajući odliv krvi.

Preopterećenje prostora

Tokom lansiranja, astronaut je podvrgnut ubrzanju čija vrijednost varira od 1 do 7 g.

Preopterećenja povezana s ubrzanjem uzrokuju značajno pogoršanje funkcionalnog stanja ljudskog tijela: usporava se protok krvi u cirkulacijskom sustavu, smanjuje se oštrina vida i mišićna aktivnost.

S početkom bestežinskog stanja, astronaut može doživjeti vestibularne poremećaje, a dugo vremena ostaje osjećaj težine u predjelu glave (zbog pojačanog dotoka krvi u nju). Istovremeno, prilagođavanje bestežinskom stanju u pravilu se odvija bez ozbiljnih komplikacija: osoba zadržava svoju radnu sposobnost i uspješno obavlja različite radne operacije, uključujući i one koje zahtijevaju finu koordinaciju ili velike utroške energije. Motorna aktivnost u bestežinskom stanju zahtijeva mnogo manje energije od sličnih pokreta u bestežinskom stanju.

Uz uzdužno ubrzanje, astronaut ima vizualne iluzije. Čini mu se da se predmet koji gleda pomiče u smjeru rezultirajućeg vektora ubrzanja i gravitacije.

S ugaonim ubrzanjima dolazi do prividnog pomicanja objekta vida u ravnini rotacije. Ova takozvana iluzija skorog đira je posljedica djelovanja g-sila na polukružne kanale (organe unutrašnjeg uha).

zaključak:

Ako je protok krvi u bestežinskom stanju za red veličine veći nego na Zemlji, onda će gubitak svijesti zbog prekomjernog dotoka krvi u glavu biti i za manje g i za zbroj sekundi koji astronaut može izdržati. Ali postoji jedan + Budući da smo u dalekoj budućnosti, naša anti-g odijela, na primjer, koja će, zajedno sa 350r, biti za red veličine bolja da pomognu u održavanju svijesti tokom jakih i dugotrajnih preopterećenja + umjetna gravitacija bi trebala Save, što bi trebalo da stvori protivtežu preopterećenjima za 2-5 sekundi.

Prema liječnicima, ljudski mozak može izdržati preopterećenja od oko 150 g ako djeluju na mozak ne duže od 1-2 ms; sa smanjenjem preopterećenja, vrijeme tokom kojeg ih osoba može doživjeti se povećava, a preopterećenje od 40 g, čak i uz produženo izlaganje, smatra se relativno sigurnim za glavu.

Preopterećenje do 72 g smatra se sigurnim, preopterećenja od 72 do 88 g spadaju u srednju "crvenu" zonu, a ako se prekorači 88 g, vrlo je vjerovatna ozljeda glave. Takođe je važna u EuroNCAP metodologiji procena pritiska koji deluje na ljudska prsa: kompresija grudnog koša od 22 mm se smatra sigurnom, kompresija od 50 mm se smatra ograničavajućom.

22. marta 1995. kosmonaut Valerij Poljakov vratio se iz svemira nakon 438 dana leta. Ovaj rekord u trajanju do sada nije oboren. To je postalo moguće kao rezultat tekućih istraživanja utjecaja kosmičkih faktora na ljudsko tijelo u orbiti.

1. G-sile tokom poletanja i sletanja

Možda je Poljakov, kao niko drugi, bio spreman da ostane u orbiti godinu i po dana. I to ne zato što navodno ima fenomenalno zdravlje. I bio je angažovan na pripremama prije leta ne više od drugih. Samo što je Poljakov, kao profesionalni doktor - kandidat medicinskih nauka, koji je radio u Institutu za biomedicinske probleme Ruske akademije nauka, kao niko drugi u kosmonautskom korpusu, poznavao "ljudsku strukturu", reakcije tela na destabilizujući faktori i metode za njihovu kompenzaciju. Šta su oni?

Prilikom lansiranja letjelice, preopterećenja su u rasponu od 1g do 7g. Ovo je izuzetno opasno ako preopterećenje djeluje po vertikalnoj osi, odnosno od glave do stopala. U ovom položaju, čak i kod preopterećenja od 3g, koje traje tri sekunde, kod osobe dolazi do ozbiljnog oštećenja perifernog vida. Ako se ove vrijednosti prekorače, promjene mogu postati nepovratne, a osoba će zajamčeno izgubiti svijest.

Stoga je sjedište u brodu postavljeno na način da ubrzanje djeluje u horizontalnoj ravni. Astronaut koristi i posebno odijelo za kompenzaciju. To omogućava održavanje normalne cerebralne cirkulacije tokom dugotrajnih preopterećenja od 10g, a kratkotrajnih do 25g. Brzina povećanja ubrzanja je takođe izuzetno važna. Ako pređe određenu granicu, tada čak i manja preopterećenja mogu postati kobna za astronauta.

Nakon dužeg boravka u orbiti, destreniran organizam podnosi preopterećenja koja nastaju prilikom sletanja, mnogo teže nego prilikom lansiranja. Stoga se nekoliko dana prije slijetanja astronaut priprema po posebnoj metodi, koja uključuje fizičke vježbe i lijekove. Prilikom slijetanja od velike je važnosti takva orijentacija broda u gustim slojevima atmosfere tako da je os preopterećenja horizontalna. Tokom prvih svemirskih letova nije bilo moguće postići odgovarajuću stabilizaciju broda, pa su astronauti ponekad gubili svijest prilikom slijetanja.

2. bestežinsko stanje

Betežinsko stanje je mnogo teži test za tijelo od preopterećenja. Jer djeluje dugo i kontinuirano, uzrokujući promjene u nizu vitalnih funkcija u ljudskom tijelu. Dakle, bestežinsko stanje dovodi centralni nervni sistem i receptore mnogih sistema analizatora (vestibularni aparat, mišićno-zglobni aparat, krvni sudovi) u neuobičajene uslove funkcionisanja. Kao rezultat toga, protok krvi se usporava, krv se nakuplja u gornjem dijelu tijela.

„Zlobnost“ bestežinskog stanja leži u činjenici da adaptivni procesi u fiziološkim sistemima, stepen njihove manifestacije praktično ne ovise o individualnim karakteristikama organizma, već samo o trajanju boravka u bestežinskom stanju. Odnosno, bez obzira na to kako se osoba priprema za to na zemlji, bez obzira koliko je moćno njegovo tijelo, to ima malo utjecaja na proces adaptacije.

Istina, osoba se brzo navikne na bestežinsko stanje: vrtoglavica i druge negativne pojave prestaju. Astronaut "okusi" plodove bestežinskog stanja kada se vrati na Zemlju.

Ako se u orbiti ne koriste metode za suzbijanje destruktivnog efekta bestežinskog stanja, tada u prvih nekoliko dana sleteli kosmonaut doživljava sljedeće promjene:

1. Kršenje metaboličkih procesa, posebno metabolizma vode i soli, što je praćeno relativnom dehidracijom tkiva, smanjenjem volumena cirkulirajuće krvi, smanjenjem sadržaja niza elemenata u tkivima, posebno kalija i kalcija;

2. Kršenje režima kiseonika tela tokom fizičkog napora;

3. Kršenje sposobnosti održavanja vertikalnog držanja u statičkom i dinamičkom; osjećaj težine dijelova tijela (okolni predmeti se percipiraju kao neobično teški; postoji nedostatak treninga u doziranju mišićnih napora);

4. Kršenje hemodinamike pri radu srednjeg i visokog intenziteta; moguća su stanja prije nesvjestice i nesvjestice nakon prelaska iz horizontalnog položaja u vertikalni;

5. Smanjen imunitet.

U orbiti se koristi čitav niz mjera za suzbijanje destruktivnog efekta bestežinskog stanja na tijelo. Povećan unos kalijuma i kalcijuma. Negativan pritisak koji se primjenjuje na donju polovicu tijela radi odvodnje krvi. Barokompenzacijsko donje rublje. Električna stimulacija mišića. Dozirani lijekovi. Trening na traci za trčanje i drugim simulatorima.

3. Hipodinamija

Za borbu protiv fizičke neaktivnosti koriste se i traka za trčanje i razni simulatori mišića. U orbiti je to neizbježno, jer pokreti u bestežinskom stanju zahtijevaju mnogo manje napora nego na zemlji. A vraćajući se na zemlju čak i nakon svakodnevnog napornog treninga, astronauti doživljavaju smanjenje mišićne mase. Osim toga, fizička aktivnost ima blagotvoran učinak na srce, koje je, kao što znate, također mišić.

4. Zračenje

Učinak ovog faktora na ljudski organizam je dobro proučen. Svjetska zdravstvena organizacija razvila je standarde za doze zračenja, čiji je višak štetan po zdravlje. Ovi propisi se ne odnose na astronaute.

Vjeruje se da se osoba može podvrgnuti fluorografiji ne više od jednom godišnje. Istovremeno, prima dozu od 0,8 mSv (milisivert). Astronaut prima dnevnu dozu do 3,5 mSv. Međutim, prema standardima svemirske medicine, takvo pozadinsko zračenje se smatra prihvatljivim. Budući da se u određenoj mjeri neutralizira lijekovima. Dnevna doza zračenja nije konstantna. Svaki kosmonaut ima individualni dozimetar koji broji milisiverte nakupljene u tijelu. Za godinu dana boravka u svemiru možete dobiti od 100 do 300 mSv.

„Naravno, ovo nije dar“, kaže Vjačeslav Šuršakov, šef laboratorije za metode i sredstva svemirske dozimetrije na Institutu za biomedicinske probleme Ruske akademije nauka, „ali takva je specifičnost profesije kosmonauta. ”

Godišnja granična doza je 500 mSv. To je 25 puta više od praga za zaposlene u nuklearnim elektranama, koji iznosi 20 mSv.

Pa, a ukupna doza, nakon koje astronaut ne smije letjeti, je 1000 mSv. U isto vrijeme, kada je Gagarin leteo, ova brojka je bila 4000 mSv. Najbliže pragu je bio Sergej Avdejev, koji je leteo ukupno 747 dana. Doza koju je primio je 380 mSv.

Foto: ITAR-TASS/Albert Puškarev

Zrakoplov. Preopterećenje je bezdimenzionalna veličina, međutim, često se jedinica preopterećenja označava na isti način kao i ubrzanje gravitacije, g. Preopterećenje od 1 jedinice (ili 1g) znači ravan let, 0 znači slobodan pad ili bestežinsko stanje. Ako se avion okreće na konstantnoj visini sa nagibom od 60 stepeni, njegova struktura doživljava preopterećenje od 2 jedinice.

Dozvoljena vrijednost preopterećenja za civilne avione je 2,5. Obična osoba može izdržati svako preopterećenje do 15G oko 3-5 sekundi bez isključivanja, ali osoba može izdržati velika preopterećenja od 20-30G ili više bez isključivanja ne duže od 1-2 sekunde i ovisno o veličini preopterećenje, na primjer 50G = 0,2 sek. Obučeni piloti u anti-g odijelima mogu tolerisati g-sile od -3 ... -2 do +12. Otpor negativnim g-silama prema gore je mnogo manji. Obično, na 7-8 G, oči “pocrvene” i osoba gubi svijest zbog naleta krvi u glavu.

Preopterećenje je vektorska veličina usmjerena u smjeru promjene brzine. Za živi organizam to je neophodno. Kada su preopterećeni, ljudski organi imaju tendenciju da ostanu u istom stanju (ujednačeno pravolinijsko kretanje ili mirovanje). Uz pozitivnu G-silu (od glave do stopala), krv teče od glave do nogu. Stomak se spušta. Kada je negativan, krv se diže do glave. Želudac se može ispasti zajedno sa sadržajem. Kada se drugi automobil zaleti u automobil koji miruje, osoba koja sjedi doživjet će preopterećenje leđa i grudi. Takvo preopterećenje se toleriše bez većih poteškoća. Astronauti tokom poletanja podnose preopterećenje ležeći. U ovom položaju vektor je usmjeren prema leđima, što vam omogućava da izdržite nekoliko minuta. Kosmonauti ne koriste anti-G uređaje. Oni su korzet sa crevima na naduvavanje, naduvani iz vazdušnog sistema i drže spoljnu površinu ljudskog tela, blago sprečavajući odliv krvi.

Bilješke

Wikimedia fondacija. 2010 .

Pogledajte šta je "Preopterećenje (avijacija)" u drugim rječnicima:

G-sila: G-sila (avijacija) omjer podizanja i težine G-sila (tehnička) u ubrzanju objekata G-sila (šah) šahovska situacija u kojoj figure (figure) nisu u stanju da se nose sa svojim zadacima. Preopterećenje ... ... Wikipedia

1) P. u centru mase je omjer n rezultirajuće sile R (zbir potiska i aerodinamičke sile, vidi Aerodinamičke sile i momenti) prema umnošku mase aviona m i ubrzanja gravitacije g: n \u003d R / mg (prilikom određivanja P. za ... ... Enciklopedija tehnologije

Najveći neymax i najmanji neymin dozvoljene vrijednosti normalnog preopterećenja ny u smislu čvrstoće konstrukcije. Vrijednost E. p. određuje se na osnovu standarda čvrstoće za različite projektne slučajeve, na primjer, za manevar, let tokom neravnina. Od… … Enciklopedija tehnologije