Развитие резинометаллических виброизоляторов – от простых изделий до активных виброизоляторов
Резинометаллические виброизоляторы (правильнее употреблять более широкий термин эластомерно-металлические) широко применяются для защиты оборудования от вибраций и ударных нагрузок — их используют в радиоэлектронике, транспорте, строительстве и промышленности. Такие изоляторы традиционно состоят из чередующихся слоёв резины и металла: резина обеспечивает упругость и демпфирование, а металл — прочность и жёсткость конструкции. Изначально и долгое время рассматривались как недорогое и доступное решение для решения задач виброзащиты; однако успехи материаловедения радикально меняют это представление, позволяя говорить об этом классе амортизаторов как о современных и перспективных технических решениях.
Как и писалось ранее, эволюция резинометаллических виброизоляторов, ввиду их принципа работы, больше, чем у любых иных типов виброизоляторов, связана с эволюцией используемых материалов, а не с совершенствованием конструкции. Как и в случае с тросовыми виброизоляторами, наибольшие перспективы в части достижения максимально возможных технических характеристик даёт использование искусственных мышечных волокон (ИМВ) в сочетании с современными эластомерами. Такое сочетание было реализовано в линейке виброизоляторов серии ВЭ-А, что позволило получить систему с квазинулевой жёсткостью, не только существенно улучшив характеристики виброизолятора, но и переведя его из пассивной системы виброзащиты в активную, сохранив простоту конструкции и надёжность.
Резинометаллические виброизоляторы (правильнее употреблять более широкий термин эластомерно-металлические) широко применяются для защиты оборудования от вибраций и ударных нагрузок — их используют в радиоэлектронике, транспорте, строительстве и промышленности. Такие изоляторы традиционно состоят из чередующихся слоёв резины и металла: резина обеспечивает упругость и демпфирование, а металл — прочность и жёсткость конструкции. Изначально и долгое время рассматривались как недорогое и доступное решение для решения задач виброзащиты; однако успехи материаловедения радикально меняют это представление, позволяя говорить об этом классе амортизаторов как о современных и перспективных технических решениях.
Как и писалось ранее, эволюция резинометаллических виброизоляторов, ввиду их принципа работы, больше, чем у любых иных типов виброизоляторов, связана с эволюцией используемых материалов, а не с совершенствованием конструкции. Как и в случае с тросовыми виброизоляторами, наибольшие перспективы в части достижения максимально возможных технических характеристик даёт использование искусственных мышечных волокон (ИМВ) в сочетании с современными эластомерами. Такое сочетание было реализовано в линейке виброизоляторов серии ВЭ-А, что позволило получить систему с квазинулевой жёсткостью, не только существенно улучшив характеристики виброизолятора, но и переведя его из пассивной системы виброзащиты в активную, сохранив простоту конструкции и надёжность.
Принцип, положенный в основу новой линейки виброизоляторов, заключается в использовании двух типов эластомеров, по типу конструкции цилиндр в цилиндре. Внешний цилиндр выполнен из полиуретанового или силоксанового эластомера (стандартные рабочие температурные диапазоны от -65 °C до +150 °C; в случае необходимости, могут быть расширены вплоть до +300 °C). Внутренний цилиндр выполнен из эластомера, наполненного микронными ИМВ, способными сокращаться под действием электрических импульсов, которые генерируют пьезоволокна, также являющиеся наполнителем эластомерного материала. Принцип работы виброизолятора следующий: при начале перемещения под действием энергии вибрации или механического удара происходит упругая деформация внутреннего цилиндра и, соответственно, деформация микроскопических пьезоволокон, генерирующих электрические импульсы. Под действием электрических импульсов происходит сокращение ИМВ, которые изменяют упруго-демпфирующие свойства внутреннего элемента виброизолятора, выполняющего функцию корректора жёсткости (соответственно, внешний цилиндр является основным пружинным элементом).
Однако использование ИМВ в амортизаторах (на начальном этапе их производства), хотя и заметно дешевле и надёжнее традиционных активных систем виброзащиты с использованием датчиков и управляющей электроники, всё же дороже обычных тросовых или эластомерно-металлических виброизоляторов. К тому же не во всех случаях требуется столь радикальное (вплоть до стремящегося к 1 коэффициента демпфирования) снижение вибрации и ударов. Для создания менее дорогих и более массовых эластомерных виброизоляторов было использовано другое техническое решение, позволившее разработчикам создать линейку виброизоляторов серии ВЭ-Н, ничуть не уступающих тросовым по основным параметрам, но имеющих меньшую стоимость. Эти виброизоляторы также используют эффект квазинулевой жёсткости, но без механизма её коррекции, зато в сочетании с другими техническими решениями. Ключевым решением является использование нового композитного эластомера, за счёт своей структуры (эластомерная матрица наполнена эластомерными предварительно напряжёнными волокнами), обеспечивающего реализацию принципа квазинулевой жёсткости в ряде наиболее критически важных диапазонов рабочих частот и одновременно значительно улучшающего характеристики демпфирования благодаря более развитому механизму внутреннего трения. Рассмотренное решение само по себе достаточно эффективно, но может быть дополнено применением газодинамического демпфера (линейка виброизоляторов серии ВЭ-Г), что ещё больше улучшает их характеристики.
Таким образом, использование современных достижений материаловедения позволяет перейти от простых и не в полной мере эффективных резинометаллических виброизоляторов на современные эластомерные изделия, не только не уступающие тросовым виброизоляторам, но в ряде случаев даже их превосходящие.
Однако использование ИМВ в амортизаторах (на начальном этапе их производства), хотя и заметно дешевле и надёжнее традиционных активных систем виброзащиты с использованием датчиков и управляющей электроники, всё же дороже обычных тросовых или эластомерно-металлических виброизоляторов. К тому же не во всех случаях требуется столь радикальное (вплоть до стремящегося к 1 коэффициента демпфирования) снижение вибрации и ударов. Для создания менее дорогих и более массовых эластомерных виброизоляторов было использовано другое техническое решение, позволившее разработчикам создать линейку виброизоляторов серии ВЭ-Н, ничуть не уступающих тросовым по основным параметрам, но имеющих меньшую стоимость. Эти виброизоляторы также используют эффект квазинулевой жёсткости, но без механизма её коррекции, зато в сочетании с другими техническими решениями. Ключевым решением является использование нового композитного эластомера, за счёт своей структуры (эластомерная матрица наполнена эластомерными предварительно напряжёнными волокнами), обеспечивающего реализацию принципа квазинулевой жёсткости в ряде наиболее критически важных диапазонов рабочих частот и одновременно значительно улучшающего характеристики демпфирования благодаря более развитому механизму внутреннего трения. Рассмотренное решение само по себе достаточно эффективно, но может быть дополнено применением газодинамического демпфера (линейка виброизоляторов серии ВЭ-Г), что ещё больше улучшает их характеристики.
Таким образом, использование современных достижений материаловедения позволяет перейти от простых и не в полной мере эффективных резинометаллических виброизоляторов на современные эластомерные изделия, не только не уступающие тросовым виброизоляторам, но в ряде случаев даже их превосходящие.
# Двигатели для дозвуковых крылатых ракет – новая концепция силовой установки
В крылатых ракетах чаще всего используются малогабаритные турбореактивные двигатели, например, ТРДД-50 или Р-95-300. Реже применяются прямоточные воздушно-реактивные, пульсирующие воздушно-реактивные и, в очень редких случаях, ядерные двигатели. Предлагаемая концепция двигателя, где реактивная тяга создается электрической импеллерной установкой, запитанной от металловоздушного топливного элемента. На дозвуковых скоростях такая силовая установка может иметь значительные технико-экономические преимущества перед турбореактивными и прямоточными двигателями.
Говоря о концепции новой энергетической установки, необходимо сказать несколько слов о существующем уровне техники. Еще не так давно, когда говорили о крылатых ракетах, простой обыватель сразу вспоминал американскую ракету «Tomahawk», которая и по сей день остается одной из самых массовых. Ближайшим аналогом «Tomahawk» является российский «Калибр», имеющий лучшие характеристики, чем у «Tomahawk», к тому же летающий на керосине, а не на дорогом JP-10.
JP-10 – это синтетическое топливо, состоящее из тетрагидродициклопентадиена, пришедшего на замену RJ-4 (TH-dimer или тетрагидрометилциклопентадиеновый димер), но не вытеснившего RJ-4 окончательно по причине более высокой стоимости. В России аналогом JP-10 является децилин (Т-10), который служит топливом для малогабаритных турбореактивных двигателей крылатых ракет, таких как дозвуковые Х-55, Х-59М, Х-35 и гиперзвуковых ракет типа «Циркон» и ряда других ракет.
Предложенная концепция реактивной двигательной установки предполагает использование реактивной тяги, создаваемой импеллером в связке с электродвигателем, запитанным от металловоздушного топливного элемента. И эта концепция с принятыми техническими решениями имеет существенные преимущества такие как меньшая стоимость, лучшая энергоэффективность, лучшая тепловая скрытность, более высокая надежность.
Для иллюстрации преимущества реактивной электротяги над тягой, создаваемой, например, двухконтурным турбореактивным двигателем, рассмотрим реальную ракету «Калибр» в сравнении с гипотетическим «Калибром», оснащенным двигателем на электротяге согласно предложенным техническим решениям разработанной концепции.
В крылатых ракетах чаще всего используются малогабаритные турбореактивные двигатели, например, ТРДД-50 или Р-95-300. Реже применяются прямоточные воздушно-реактивные, пульсирующие воздушно-реактивные и, в очень редких случаях, ядерные двигатели. Предлагаемая концепция двигателя, где реактивная тяга создается электрической импеллерной установкой, запитанной от металловоздушного топливного элемента. На дозвуковых скоростях такая силовая установка может иметь значительные технико-экономические преимущества перед турбореактивными и прямоточными двигателями.
Говоря о концепции новой энергетической установки, необходимо сказать несколько слов о существующем уровне техники. Еще не так давно, когда говорили о крылатых ракетах, простой обыватель сразу вспоминал американскую ракету «Tomahawk», которая и по сей день остается одной из самых массовых. Ближайшим аналогом «Tomahawk» является российский «Калибр», имеющий лучшие характеристики, чем у «Tomahawk», к тому же летающий на керосине, а не на дорогом JP-10.
JP-10 – это синтетическое топливо, состоящее из тетрагидродициклопентадиена, пришедшего на замену RJ-4 (TH-dimer или тетрагидрометилциклопентадиеновый димер), но не вытеснившего RJ-4 окончательно по причине более высокой стоимости. В России аналогом JP-10 является децилин (Т-10), который служит топливом для малогабаритных турбореактивных двигателей крылатых ракет, таких как дозвуковые Х-55, Х-59М, Х-35 и гиперзвуковых ракет типа «Циркон» и ряда других ракет.
Справка. Децилин используется для увеличения дальности и энергоэффективности двигателя ракет благодаря его более высокой плотности и энергоотдаче (плотность децилина 0,94 г/см³, а плотность керосина около 0,78 г/см³ при равной теплоте сгорания около 43 МДж/кг). Децилин производится на ОАО «Редкинский опытный завод» по разработкам ИОХ РАН и является куда менее доступным топливом, чем авиационный керосин.
Вероятно, для сверхзвуковых и тем более гиперзвуковых ракет децилин является наилучшим и часто безальтернативным видом топлива, таким же безальтернативным, как и типы используемых реактивных двигателей. Но большинство крылатых ракет – это дозвуковые ракеты, летающие на скоростях от 720–830 км/ч (для ракеты Х-55) до 1060 км/ч (для ракеты Х-59М), а значит во всех этих случаях возможны альтернативы не только по топливу, но и по самому типу реактивного двигателя.
Предложенная концепция реактивной двигательной установки предполагает использование реактивной тяги, создаваемой импеллером в связке с электродвигателем, запитанным от металловоздушного топливного элемента. И эта концепция с принятыми техническими решениями имеет существенные преимущества такие как меньшая стоимость, лучшая энергоэффективность, лучшая тепловая скрытность, более высокая надежность.
Для иллюстрации преимущества реактивной электротяги над тягой, создаваемой, например, двухконтурным турбореактивным двигателем, рассмотрим реальную ракету «Калибр» в сравнении с гипотетическим «Калибром», оснащенным двигателем на электротяге согласно предложенным техническим решениям разработанной концепции.
Таким образом, применение электротяги потенциально на примере «Калибра» и сохранения его параметров дальности может дать 4-х кратный выигрыш в стоимости двигателя (и еще больший выигрыш в себестоимости), дать дополнительные 316 кг к полезной нагрузке и до 380 л объема для ее размещения. Аналогичные преимущества могут быть достигнуты и на других дозвуковых ракетах, особенно использующих более дорогой децилин.
Такой многообещающий технический результат стал возможным благодаря разработке конструкции импеллера, приблизив его КПД к воздушному винту и новой конструкции топливного элемента. Традиционные металловоздушные топливные элементы, несмотря на отличные удельные энергетические показатели, имеют два принципиальных недостатка. Первый недостаток – масса традиционного металловоздушного топливного элемента не уменьшается в процессе работы, а значит, не уменьшается масса ракеты, что снижает ее полезную нагрузку. Второй недостаток – по мере работы и изнашивания металлического анода в той или иной степени снижается мощность и падает КПД. Именно эти недостатки удалось преодолеть, причем найденное решение оказалось недорогим в промышленном производстве, что, в свою очередь, может открыть новые возможности в создании дозвуковых крылатых ракет.
Такой многообещающий технический результат стал возможным благодаря разработке конструкции импеллера, приблизив его КПД к воздушному винту и новой конструкции топливного элемента. Традиционные металловоздушные топливные элементы, несмотря на отличные удельные энергетические показатели, имеют два принципиальных недостатка. Первый недостаток – масса традиционного металловоздушного топливного элемента не уменьшается в процессе работы, а значит, не уменьшается масса ракеты, что снижает ее полезную нагрузку. Второй недостаток – по мере работы и изнашивания металлического анода в той или иной степени снижается мощность и падает КПД. Именно эти недостатки удалось преодолеть, причем найденное решение оказалось недорогим в промышленном производстве, что, в свою очередь, может открыть новые возможности в создании дозвуковых крылатых ракет.
Представляем публикацию на нашем Дзен-канале, посвящённую технологическому подходу стабилизации активных химических соединений при вводе их в организм пероральным путём, на примере получения продукта питания «грибной кофе». При этом описываемый в публикации подход может быть применим в технологии производства БАД, фармацевтических препаратов и в технологии кормов для животных, во всех тех случаях, когда требуется сохранить полезные свойства ингредиентов и защитить их от разрушения в пищеварительном тракте до момента всасывания в кровь.
# Зеленые СОЖ – эффективная и превосходящая замена минеральным и синтетическим СОЖ
Зеленая химия или sustainable chemistry – подход, направленный на снижение вредного воздействия химических процессов на окружающую среду. СОЖ, применяемые в металлообработке, преимущественно представлены эмульсолами с высокой долей содержания минерального или синтетического масла и синтетических присадок, негативно влияющих как на рабочий персонал, так и на окружающую среду при их утилизации. Несколько меньшее распространение получили синтетические СОЖ, образующие раствор, а не эмульсию, но и они не лишены всех тех же недостатков. Настоящая публикация посвящена созданию зеленых СОЖ на основе растительных масел, не оказывающих негативного воздействия на окружающую среду и здоровье человека, при этом одновременно превосходящих по свойствам даже лучшие образцы традиционных СОЖ.
Растительные масла в чистом виде существенно превосходят минеральные масла по характеристикам: износостойкость, коэффициент трения, прочность сцепления. Более того, растительные масла по вышеприведенным параметрам не уступают не только минеральным, но и синтетическим маслам, в частности ПАО и эфирам, включая их смеси. Однако их применение в составе СОЖ (чистых масляных и эмульсолей) не получило широкого распространения, а эффективность СОЖ на основе растительного масла на практике значительно уступает даже относительно простым СОЖ на базе минеральных масел.
Такое значительное отличие между свойствами исходных растительных масел и СОЖ на их основе объясняется очень низкой окислительной стойкостью и наличием присадок в классических СОЖ, не лучшим образом сочетающихся с растительными маслами и принципами зеленой химии. Следовательно, в том случае, если решить две вышеобозначенные проблемы, возможно получение зеленого СОЖ на базе растительного масла, не только не уступающего лучшим аналогам классических СОЖ, но и во многом превосходящего их.
Проблема плохой окислительной стойкости растительных масел обусловлена наличием в составе триглицеридов масел с двойной связью. Принципиально существует три способа устранить негативное влияние двойной связи на свойства растительного масла. К таким способам относят проведение четырех типов химических реакций с целью модификации растительного масла:
• Процесс гидрирования
• Процесс переэтерификации
• Процесс эпоксидирования
• Процесс изомеризации.
Процесс гидрирования практически не применим на практике в силу резкого изменения температуры плавления растительного масла, делающего его при нормальной температуре твердым веществом. Процесс переэтерификации с заменой глицерина на другие полиолы, в частности пентаэритрит или триметилолпропан (ТМП), позволяет существенно поднять окислительную стойкость масла и улучшить его температурные свойства, но процесс относительно дорог, а в ходе самого процесса образуется глицерин, нуждающийся в дополнительной переработке с целью доведения его качеств до товарного продукта. К тому же при экстремальных условиях резки металла окислительная стойкость всё еще проигрывает стойкости минеральных масел. Наиболее оптимальным, на наш взгляд, является процесс модификации растительных масел в мягких условиях путем их эпоксидирования по двойной связи. Получаемые масла обладают низкой вязкостью в сочетании с высокой текучестью и стабильностью, что важно для их применения в составе СОЖ. Процесс изомеризации применим ограниченно, по той же причине, что и процесс гидрирования – он существенно изменяет вязкость масла, делая её неоптимальной для СОЖ.
Зеленая химия или sustainable chemistry – подход, направленный на снижение вредного воздействия химических процессов на окружающую среду. СОЖ, применяемые в металлообработке, преимущественно представлены эмульсолами с высокой долей содержания минерального или синтетического масла и синтетических присадок, негативно влияющих как на рабочий персонал, так и на окружающую среду при их утилизации. Несколько меньшее распространение получили синтетические СОЖ, образующие раствор, а не эмульсию, но и они не лишены всех тех же недостатков. Настоящая публикация посвящена созданию зеленых СОЖ на основе растительных масел, не оказывающих негативного воздействия на окружающую среду и здоровье человека, при этом одновременно превосходящих по свойствам даже лучшие образцы традиционных СОЖ.
Растительные масла в чистом виде существенно превосходят минеральные масла по характеристикам: износостойкость, коэффициент трения, прочность сцепления. Более того, растительные масла по вышеприведенным параметрам не уступают не только минеральным, но и синтетическим маслам, в частности ПАО и эфирам, включая их смеси. Однако их применение в составе СОЖ (чистых масляных и эмульсолей) не получило широкого распространения, а эффективность СОЖ на основе растительного масла на практике значительно уступает даже относительно простым СОЖ на базе минеральных масел.
Такое значительное отличие между свойствами исходных растительных масел и СОЖ на их основе объясняется очень низкой окислительной стойкостью и наличием присадок в классических СОЖ, не лучшим образом сочетающихся с растительными маслами и принципами зеленой химии. Следовательно, в том случае, если решить две вышеобозначенные проблемы, возможно получение зеленого СОЖ на базе растительного масла, не только не уступающего лучшим аналогам классических СОЖ, но и во многом превосходящего их.
Проблема плохой окислительной стойкости растительных масел обусловлена наличием в составе триглицеридов масел с двойной связью. Принципиально существует три способа устранить негативное влияние двойной связи на свойства растительного масла. К таким способам относят проведение четырех типов химических реакций с целью модификации растительного масла:
• Процесс гидрирования
• Процесс переэтерификации
• Процесс эпоксидирования
• Процесс изомеризации.
Процесс гидрирования практически не применим на практике в силу резкого изменения температуры плавления растительного масла, делающего его при нормальной температуре твердым веществом. Процесс переэтерификации с заменой глицерина на другие полиолы, в частности пентаэритрит или триметилолпропан (ТМП), позволяет существенно поднять окислительную стойкость масла и улучшить его температурные свойства, но процесс относительно дорог, а в ходе самого процесса образуется глицерин, нуждающийся в дополнительной переработке с целью доведения его качеств до товарного продукта. К тому же при экстремальных условиях резки металла окислительная стойкость всё еще проигрывает стойкости минеральных масел. Наиболее оптимальным, на наш взгляд, является процесс модификации растительных масел в мягких условиях путем их эпоксидирования по двойной связи. Получаемые масла обладают низкой вязкостью в сочетании с высокой текучестью и стабильностью, что важно для их применения в составе СОЖ. Процесс изомеризации применим ограниченно, по той же причине, что и процесс гидрирования – он существенно изменяет вязкость масла, делая её неоптимальной для СОЖ.
Решая проблему модификации масла путем его эпоксидирования на примере наиболее распространённого при использовании в технических целях рапсового масла, удалось достичь более чем приемлемых результатов в части окислительной стойкости и прочности образуемой на металле пленки. При этом в качестве эпоксидирующего агента использовался безвредный пероксид водорода в мягких условиях (температура реакции не выше 65 °С).
Вторая проблема, решение которой необходимо для создания эффективных зеленых СОЖ на базе растительных масел, это выбор и разработка присадок: смазывающих, биоцидных, противозадирных, ингибирующих коррозию и ряда других присадок. Как уже было сказано выше, традиционные присадки часто оказываются не в полной мере совместимыми с модифицированными растительными маслами, кроме того, оказывают негативное влияние на окружающую среду.
В качестве новых присадок большой интерес представляет использование ультрадисперсных частиц (наночастиц). При этом наиболее интересными свойствами обладают частицы углерода (углеродные нанотрубки) и дисульфида молибдена, однако их применение в СОЖ часто невозможно из-за способности окрашивать СОЖ в черный цвет, что часто затрудняет необходимый обзор детали в процессе её обработки. Другими ультрадисперсными частицами, представляющими интерес в качестве присадок для СОЖ, являются частицы оксидов цинка, алюминия и кремния. Причём эффективность частиц оксида цинка равна эффективности ZDDP.
Наночастицы по своей морфологии можно разделить на частицы с луковичным, сферическим, слоистым и волокнистым/трубчатым строением. Для улучшения противозадирных, противоизносных и антифрикционных свойств масла и СОЖ на его основе оптимальны частицы с луковичным строением и сферические частицы, которые за счёт «эффекта шарика» и «эффекта заполнения» обеспечивают не только значительное улучшение указанных трибологических характеристик, но и способны улучшить несущую способность масляной пленки. В свою очередь слоистые частицы при условиях высокой температуры способны адсорбироваться на поверхности металла, образуя плотные оксидные пленки, которые обладают превосходными противоизносными и антифрикционными эффектами.
Ультрадисперсные частицы оксидов цинка, алюминия и кремния идеальны для применения в СОЖ, сочетая низкую стоимость и безвредность с очень высокой эффективностью, даже при низких концентрациях (менее десятой доли процента от масла, при этом в рабочем растворе СОЖ, как правило, содержится лишь 1-3% масла).
Другие типы присадок – это продукты зеленого органического синтеза, преимущественно амиды и сложные эфиры, например эфиры себациновой кислоты, обладающие не только противозадирными свойствами, но и свойствами биоцидов.
На основе изложенных подходов специалистам компании удалось создать образцы масел по своим основным характеристикам, превосходящие на 10-15% такие продукты, как Bechem Avantin 361 и Bechem Avantin 320, при этом обладающие очень хорошей биостабильностью в области рабочих концентраций и легкой биодеструкцией при разбавлении водой.
В качестве новых присадок большой интерес представляет использование ультрадисперсных частиц (наночастиц). При этом наиболее интересными свойствами обладают частицы углерода (углеродные нанотрубки) и дисульфида молибдена, однако их применение в СОЖ часто невозможно из-за способности окрашивать СОЖ в черный цвет, что часто затрудняет необходимый обзор детали в процессе её обработки. Другими ультрадисперсными частицами, представляющими интерес в качестве присадок для СОЖ, являются частицы оксидов цинка, алюминия и кремния. Причём эффективность частиц оксида цинка равна эффективности ZDDP.
Наночастицы по своей морфологии можно разделить на частицы с луковичным, сферическим, слоистым и волокнистым/трубчатым строением. Для улучшения противозадирных, противоизносных и антифрикционных свойств масла и СОЖ на его основе оптимальны частицы с луковичным строением и сферические частицы, которые за счёт «эффекта шарика» и «эффекта заполнения» обеспечивают не только значительное улучшение указанных трибологических характеристик, но и способны улучшить несущую способность масляной пленки. В свою очередь слоистые частицы при условиях высокой температуры способны адсорбироваться на поверхности металла, образуя плотные оксидные пленки, которые обладают превосходными противоизносными и антифрикционными эффектами.
Ультрадисперсные частицы оксидов цинка, алюминия и кремния идеальны для применения в СОЖ, сочетая низкую стоимость и безвредность с очень высокой эффективностью, даже при низких концентрациях (менее десятой доли процента от масла, при этом в рабочем растворе СОЖ, как правило, содержится лишь 1-3% масла).
Другие типы присадок – это продукты зеленого органического синтеза, преимущественно амиды и сложные эфиры, например эфиры себациновой кислоты, обладающие не только противозадирными свойствами, но и свойствами биоцидов.
На основе изложенных подходов специалистам компании удалось создать образцы масел по своим основным характеристикам, превосходящие на 10-15% такие продукты, как Bechem Avantin 361 и Bechem Avantin 320, при этом обладающие очень хорошей биостабильностью в области рабочих концентраций и легкой биодеструкцией при разбавлении водой.
Немаловажным аспектом зеленых СОЖ является их цена, но стоимость рапсового масла вполне сопоставима со стоимостью минерального масла, что делает удорожание зеленых СОЖ незначительным, и оно легко нивелируется в смысле технико-экономической целесообразности их применения за счет большего срока службы и лучших характеристик. Однако, если необходимо снизить стоимость СОЖ практически без потерь его свойств, возможно использование в качестве сырья соапстока (отхода при производстве растительных масел). Единственным незначительным недостатком получаемых СОЖ из соапстока является незначительная окраска их рабочего раствора; по всем другим характеристикам СОЖ, полученные на базе соапстока, сопоставимы с СОЖ из растительных масел.
# Биоразлагаемые пластики – перспективные технологии их производства
В сознании простого человека понятие биопластик ассоциируется с понятием биоразлагаемого полимер, что не является верным. Термин "биопластика" (биобазированного полимера) означает лишь возобновляемый биоисточник сырья, но не подразумевает обязательной способности биопластика к биоразложению и безопасности для окружающей среды. В свою очередь, полимеры, полученные из природного газа и нефтяного сырья, вполне могут обладать свойствами биоразложения и быть экологически безопасными. Данная публикация посвящена технологиям производства биопластиков.
Биоразлагаемые биопластики обычно получают из крахмала, целлюлозы и молочной кислоты, при этом только пластики на основе молочной кислоты (полилактиды, PLA) обладают свойствами, наиболее приближенными к свойствам традиционным полимерам, но и они не способны составить конкуренцию традиционным пластикам из нефтехимического сырья. Биоразлагаемые биопластики по причине своего малого объема производства и высокой стоимости не в состоянии выполнить возложенную на них миссию по снижению негативного влияния на экологию, поэтому для решения этой задачи необходимо придание традиционным пластикам из нефтехимического сырья свойств биоразлагаемости.
Всего возможно выделить три направления создания биоразлагаемых пластиков на основе традиционных пластиков из нефтехимического сырья:
•Получение высоконаполненных композитов с биоразлагаемым наполнителем (крахмал, целлюлозосодержащие порошки, включая древесную муку). Метод основан на получении очень тонких пленок полимера, обволакивающих биоразлагаемый наполнитель. Такие пленки содержат ряд дефектов своей структуры, что делает их доступными для почвенных бактерий в процессе биоразложения.
•Молекулярные композиты и сополимеры. Как правило, это получение сополимеров с молочной кислотой или альфа-ангеликалактоном (5-метил-2(3H)-фуранон), но могут использоваться и другие мономеры.
•Традиционные полимеры с искусственно созданными дефектами полимерной цепочки, играющими роль стартовой зоны биодеструкции.
В сознании простого человека понятие биопластик ассоциируется с понятием биоразлагаемого полимер, что не является верным. Термин "биопластика" (биобазированного полимера) означает лишь возобновляемый биоисточник сырья, но не подразумевает обязательной способности биопластика к биоразложению и безопасности для окружающей среды. В свою очередь, полимеры, полученные из природного газа и нефтяного сырья, вполне могут обладать свойствами биоразложения и быть экологически безопасными. Данная публикация посвящена технологиям производства биопластиков.
Биоразлагаемые биопластики обычно получают из крахмала, целлюлозы и молочной кислоты, при этом только пластики на основе молочной кислоты (полилактиды, PLA) обладают свойствами, наиболее приближенными к свойствам традиционным полимерам, но и они не способны составить конкуренцию традиционным пластикам из нефтехимического сырья. Биоразлагаемые биопластики по причине своего малого объема производства и высокой стоимости не в состоянии выполнить возложенную на них миссию по снижению негативного влияния на экологию, поэтому для решения этой задачи необходимо придание традиционным пластикам из нефтехимического сырья свойств биоразлагаемости.
Справка. Объем биоразлагаемых биопластиков оценивается в 0,2-0,4% от всего мирового рынка полимеров. При этом, по оценкам, на 2025 год объем мирового рынка разлагаемого биопластика составит около 16,8 млрд долларов США, а ожидаемый рост к 2035 году достигнет 98 млрд долларов США при прогнозируемом среднегодовом темпе роста 19,3% (в период с 2025 по 2035 год). Прогнозы Data Bridge Market Research менее оптимистичны, но и они говорят о росте рынка биопластиков в период с 2025 по 2032 год до 67,35 млрд долларов США со среднегодовым темпом роста 14,22%.
Всего возможно выделить три направления создания биоразлагаемых пластиков на основе традиционных пластиков из нефтехимического сырья:
•Получение высоконаполненных композитов с биоразлагаемым наполнителем (крахмал, целлюлозосодержащие порошки, включая древесную муку). Метод основан на получении очень тонких пленок полимера, обволакивающих биоразлагаемый наполнитель. Такие пленки содержат ряд дефектов своей структуры, что делает их доступными для почвенных бактерий в процессе биоразложения.
•Молекулярные композиты и сополимеры. Как правило, это получение сополимеров с молочной кислотой или альфа-ангеликалактоном (5-метил-2(3H)-фуранон), но могут использоваться и другие мономеры.
•Традиционные полимеры с искусственно созданными дефектами полимерной цепочки, играющими роль стартовой зоны биодеструкции.
Получение высоконаполненных композитов – это самый простой из способов, требующий всего лишь смешения в экструдере максимально тонко измельченного биоразлагаемого полимера и полимера. Содержание наполнителя может доходить до 90-97%, но чаще составляет около 50-60%, что с одной стороны в ряде случаев удешевляет стоимость композиции, а с другой стороны ухудшает ее механические свойства и увеличивает водопоглощение до величины 6-12% на воздухе за сутки. Наибольшее распространение такой способ получения биоразлагаемых пластиков получил для полиолефинов, в частности полиэтилена. В качестве дополнительных компонентов такие композиции чаще всего используют СЭВА («севилен» — сополимер этилена с винилацетатом), который хорошо смешивается с расплавом полиэтилена и обеспечивает равномерное распределение частиц наполнителя и лучшее их взаимодействие с полиэтиленовыми мастерами. Вязкость расплава таких композиций сопоставима с вязкостью расплава полиэтилена, а значит, она может быть переработана на том же оборудовании, что и обычный полиэтилен. Несмотря на то, что принципиально возможно устранение ряда недостатков таких композиций, в частности получения композиций с программируемым влагопоглощением, программируемым началом биодеструкции и хорошей ее скоростью (45 суток до разложения свыше 70% полимера и 98 суток до полного разложения), их область применения ограничена и сводится преимущественно к выпуску пленок, упаковочных материалов и ограниченно для одноразовой посуды (полиэтилен плохо работает при высоких температурах, близких к 80-100°C и теряет механические свойства).
Молекулярные композиты и сополимеры — в отличие от высоконаполненных композиций, полимеры, чьи способности к биоразложению определены их изначальными свойствами макромолекул. Многие классические полимеры, в частности поливинилхлорид (ПВХ), полистирол и его сополимеры, такие как АБС-пластик, могут быть модифицированы на стадии их синтеза из мономеров путем добавления 5-12% дополнительного мономера, ответственного за придание способности получаемого сополимера к биоразложению. Такими мономерами могут быть молочная кислота и ее эфиры, альфа-ангеликалактон и его производные. Другим подходом является получение сополимеров из уже готовых нефтяных полимеров и биопластиков на основе вышеперечисленных биоразлагаемых мономеров. Получаемые во всех случаях сополимеры по своим характеристикам не уступают исходным немодифицированным материалам, за исключением свойств к биоразложению. Например, модифицированные полистиролы (полученные синтезом из мономера или механохимическим способом сополимеризации полимеров) способны к полной биодеградации в почве за 7 месяцев. Ограничениями такого подхода создания сополимеров являются, во-первых, то, что их номенклатура ограничена и неприменима с равным успехом ко всем промышленно используемым полимерам, а во-вторых, многие способы их синтеза приводят к заметному удорожанию получаемого продукта. Вот патент, описывающий способ синтеза сополимера стирола и полиангеликалактона, а вот патент синтеза самого полиангеликалактона. Несмотря на неплохие характеристики получаемых полимеров, подобного рода способы их получения вряд ли получат широкое распространение в промышленности ввиду технико-экономической целесообразности их внедрения. Но в целом такой подход имеет вполне хорошие перспективы. Например, синтезированный коллективом нашей компании образец пищевого сополимера полистирола и полилактида по своим механическим свойствам в среднем на 16% превосходит лучшие пищевые марки полистирола. Кроме того, возможен синтез прозрачных полистиролов, а себестоимость промышленного производства сополимеров практически не отличается от себестоимости производства классического полистирола.
Молекулярные композиты и сополимеры — в отличие от высоконаполненных композиций, полимеры, чьи способности к биоразложению определены их изначальными свойствами макромолекул. Многие классические полимеры, в частности поливинилхлорид (ПВХ), полистирол и его сополимеры, такие как АБС-пластик, могут быть модифицированы на стадии их синтеза из мономеров путем добавления 5-12% дополнительного мономера, ответственного за придание способности получаемого сополимера к биоразложению. Такими мономерами могут быть молочная кислота и ее эфиры, альфа-ангеликалактон и его производные. Другим подходом является получение сополимеров из уже готовых нефтяных полимеров и биопластиков на основе вышеперечисленных биоразлагаемых мономеров. Получаемые во всех случаях сополимеры по своим характеристикам не уступают исходным немодифицированным материалам, за исключением свойств к биоразложению. Например, модифицированные полистиролы (полученные синтезом из мономера или механохимическим способом сополимеризации полимеров) способны к полной биодеградации в почве за 7 месяцев. Ограничениями такого подхода создания сополимеров являются, во-первых, то, что их номенклатура ограничена и неприменима с равным успехом ко всем промышленно используемым полимерам, а во-вторых, многие способы их синтеза приводят к заметному удорожанию получаемого продукта. Вот патент, описывающий способ синтеза сополимера стирола и полиангеликалактона, а вот патент синтеза самого полиангеликалактона. Несмотря на неплохие характеристики получаемых полимеров, подобного рода способы их получения вряд ли получат широкое распространение в промышленности ввиду технико-экономической целесообразности их внедрения. Но в целом такой подход имеет вполне хорошие перспективы. Например, синтезированный коллективом нашей компании образец пищевого сополимера полистирола и полилактида по своим механическим свойствам в среднем на 16% превосходит лучшие пищевые марки полистирола. Кроме того, возможен синтез прозрачных полистиролов, а себестоимость промышленного производства сополимеров практически не отличается от себестоимости производства классического полистирола.
И наконец, третий, по нашему мнению, наиболее перспективный подход к получению биоразлагаемых полимеров, пригодный практически для всех типов существующих промышленных полимеров, эластомеров и смол — это технология ввода биодеструктирующего агента (около 0,2-0,3%) в модифицируемую массу полимера путем его экструзии. При этом сохраняются все основные свойства полимеров. Роль биодеструктора сводится к созданию дефектов полимерной структуры, делающих их пригодными в качестве пищи для почвенных бактерий. Созданная нами технология проста в реализации, испытана на основных полимерах (полиолефины, полистирол и его сополимеры, включая АБС-пластик, полиамиды, ПВХ, эпоксидные и полиэфирные смолы). Опционально технология позволяет получать полимеры с программированной биодеструкцией (по истечении срока эксплуатации изделия или при активации за счёт изменения факторов окружающей среды). Если говорить о способности к биодеструкции, то по методике ASTM D5988-03 период разложения может составлять 45-50 суток, что является хорошим показателем не только для модифицированных полимеров из нефтехимического сырья, но и классических биоразлагаемых полимеров, таких как PLA.
# Атмосферные псевдоспутники – история их развития, области применения и противодействия им в военной сфере
Не так давно, во многих крупных отечественных ТГ-каналах появилась новость о разработке псевдоспутника военно-морского назначения от французского оборонного концерна Thales и американской компании Skydweller Aero. При этом и сами публикации, и комментарии говорили об этом проекте как о новом слове техники, что, к слову, далеко не так. Эта публикация о существующих псевдоспутниках, включая отечественные, их развитии и применении, о проблеме противодействия им в военном деле.
Собственно, вот виновник торжества — франко-американский псевдоспутник
Но прежде чем давать оценки этому проекту (пока еще нет ни серийного, ни предсерийного образца), необходимо разобраться в существующем уровне техники.
Идея создания псевдоспутников высказывалась различными авторами со всего мира уже на стыке конца 50-х, начала 60-х годов прошлого века, но только в 1980-х годах в рамках программы HALSOL в США был построен аппарат, который, с большими допущениями, можно было назвать атмосферным псевдоспутником. Технологии и материалы на тот период вряд ли могли позволить создать большее, и проект не получил какого-либо продолжения. Следующим шагом развития направления атмосферных псевдоспутников стал аппарат Pathfinder, созданный в 1994 году NASA совместно с компанией AeroVironment. Это уже был вполне полноценный прототип-демонстратор атмосферного псевдоспутника с размахом крыла почти 29,5 м, способный подниматься на высоту до 22,5 км, но все еще далекий от применения. Во многом решающей была отечественная работа, финансируемая ФПИ. Проект, в ходе которого был создан псевдоспутник «Сова», был завершен в 2017 г, и это уже были во многом готовые решения, которые были использованы многими другими разработчиками, и во многом именно с «Совы» началась эпоха массового создания подобного класса машин. В таблицах ниже представлены лишь некоторые проекты зарубежных и отечественных псевдоспутников.
Не так давно, во многих крупных отечественных ТГ-каналах появилась новость о разработке псевдоспутника военно-морского назначения от французского оборонного концерна Thales и американской компании Skydweller Aero. При этом и сами публикации, и комментарии говорили об этом проекте как о новом слове техники, что, к слову, далеко не так. Эта публикация о существующих псевдоспутниках, включая отечественные, их развитии и применении, о проблеме противодействия им в военном деле.
Собственно, вот виновник торжества — франко-американский псевдоспутник
Но прежде чем давать оценки этому проекту (пока еще нет ни серийного, ни предсерийного образца), необходимо разобраться в существующем уровне техники.
Определение. Псевдоспутники (или HAPS — High Altitude Pseudo-Satellites) – это беспилотные летательные аппараты, способные к длительному (месяц и более) пребыванию в зоне стратосферы (высоты около 18–30 км) и выполнять функции спутника: связь, разведка, мониторинг. Главное их достоинство – значительно меньшая стоимость орбитального спутника.
Идея создания псевдоспутников высказывалась различными авторами со всего мира уже на стыке конца 50-х, начала 60-х годов прошлого века, но только в 1980-х годах в рамках программы HALSOL в США был построен аппарат, который, с большими допущениями, можно было назвать атмосферным псевдоспутником. Технологии и материалы на тот период вряд ли могли позволить создать большее, и проект не получил какого-либо продолжения. Следующим шагом развития направления атмосферных псевдоспутников стал аппарат Pathfinder, созданный в 1994 году NASA совместно с компанией AeroVironment. Это уже был вполне полноценный прототип-демонстратор атмосферного псевдоспутника с размахом крыла почти 29,5 м, способный подниматься на высоту до 22,5 км, но все еще далекий от применения. Во многом решающей была отечественная работа, финансируемая ФПИ. Проект, в ходе которого был создан псевдоспутник «Сова», был завершен в 2017 г, и это уже были во многом готовые решения, которые были использованы многими другими разработчиками, и во многом именно с «Совы» началась эпоха массового создания подобного класса машин. В таблицах ниже представлены лишь некоторые проекты зарубежных и отечественных псевдоспутников.
Если говорить о сравнении российских и зарубежных псевдоспутников, то пока единственный российский псевдоспутник с уже начатым серийным производством (Аргус) выглядит весьма сбалансированным по своим характеристикам (по многим параметрам превосходит зарубежные аналоги) и один из лучших по соотношению цена/качество и существенно лучше проекта концерна Thales-Skydweller Aero, несмотря на меньшие размеры (или наоборот, благодаря им в сочетании с принятыми инженерными решениями). При этом основными технологическими проблемами, сдерживающими развитие российских псевдоспутников, являются отсутствие технологий производства литий-серных аккумуляторов с удельной энергоотдачей 600 Вт·ч/кг и более, а также солнечных батарей с удельной массой от 0,32 кг/м² при КПД не менее 20%.
Псевдоспутники, несмотря на ряд возможных гражданских применений (связь, интернет и спутниковая навигация), не дают столь заметных преимуществ от их применения, как от применения в военной сфере. Стратосферные высоты 18-30 км — «предкосмос» (англ. near space) практически идеальны для скрытого наблюдения. Большая зона обзора в сочетании с недороговизной псевдоспутника (дешевле орбитального спутника на два порядка и дешевле того же Global Hawk на порядок и более), способность длительное время барражировать над одной территорией (что недоступно для орбитального спутника) и очень хорошая защищенность от систем ПВО в отличие от других воздушных разведывательных систем — вот те качества, делающие применение псевдоспутников в военном деле наиболее значимым и перспективным.
Применение псевдоспутников в военном деле уже реальность; они стоят на вооружении потенциальных военных противников России (например, Zephyr) или испытываются в виде предсерийных образцов (Solar Eagle). Их массовое применение — вопрос ближайшего будущего. Развертывание собственных псевдоспутников — это безусловно необходимый и важный шаг, для которого у России уже сейчас есть все необходимое, но такой шаг никак не решает проблемы противодействия псевдоспутникам. ЭПР псевдоспутника, как правило, менее 0,01 м², а высоты 18-30 км делают их практически недосягаемыми для систем наземных ПВО; при патрулировании моря, где насыщенность корабельных ПВО еще ниже, псевдоспутники даже менее уязвимы, чем орбитальные спутники.
Говоря о проблеме противодействия псевдоспутникам, необходимо учитывать стоимость такого противодействия. Уничтожение классическим наземным/морским ПВО, хотя теоретически и возможно, на практике будет более чем затруднительно, а создание новых систем непропорционально дорого в реализации, как и повторение ранее существовавшего проекта М-17 "Стратосфера".
Вероятнее всего, наиболее оптимальным противодействием будет создание специализированных псевдоспутников-охотников — массовых, недорогих, способных находиться в стратосфере в течение нескольких лет. Эта задача требует ряда нестандартных решений, многие из которых уже найдены нашими коллективами, и это тема одной из отдельных публикаций на нашем канале.
Псевдоспутники, несмотря на ряд возможных гражданских применений (связь, интернет и спутниковая навигация), не дают столь заметных преимуществ от их применения, как от применения в военной сфере. Стратосферные высоты 18-30 км — «предкосмос» (англ. near space) практически идеальны для скрытого наблюдения. Большая зона обзора в сочетании с недороговизной псевдоспутника (дешевле орбитального спутника на два порядка и дешевле того же Global Hawk на порядок и более), способность длительное время барражировать над одной территорией (что недоступно для орбитального спутника) и очень хорошая защищенность от систем ПВО в отличие от других воздушных разведывательных систем — вот те качества, делающие применение псевдоспутников в военном деле наиболее значимым и перспективным.
Применение псевдоспутников в военном деле уже реальность; они стоят на вооружении потенциальных военных противников России (например, Zephyr) или испытываются в виде предсерийных образцов (Solar Eagle). Их массовое применение — вопрос ближайшего будущего. Развертывание собственных псевдоспутников — это безусловно необходимый и важный шаг, для которого у России уже сейчас есть все необходимое, но такой шаг никак не решает проблемы противодействия псевдоспутникам. ЭПР псевдоспутника, как правило, менее 0,01 м², а высоты 18-30 км делают их практически недосягаемыми для систем наземных ПВО; при патрулировании моря, где насыщенность корабельных ПВО еще ниже, псевдоспутники даже менее уязвимы, чем орбитальные спутники.
Говоря о проблеме противодействия псевдоспутникам, необходимо учитывать стоимость такого противодействия. Уничтожение классическим наземным/морским ПВО, хотя теоретически и возможно, на практике будет более чем затруднительно, а создание новых систем непропорционально дорого в реализации, как и повторение ранее существовавшего проекта М-17 "Стратосфера".
Справка. М-17 "Стратосфера" – советский высотный реактивный самолёт-перехватчик, созданный в 1980-х годах для борьбы с американскими разведывательными аэростатами (по кодификации НАТО: «Mystic-A»). Перехватчик имел размах крыла 40 метров и был способным подниматься на высоту до 21,5 км.
Вероятнее всего, наиболее оптимальным противодействием будет создание специализированных псевдоспутников-охотников — массовых, недорогих, способных находиться в стратосфере в течение нескольких лет. Эта задача требует ряда нестандартных решений, многие из которых уже найдены нашими коллективами, и это тема одной из отдельных публикаций на нашем канале.
# Защита пехоты от FPV-дронов – индивидуальная носимая система ПВО
Боевые действия на Украине показали высокую уязвимость пехоты от действия FPV-дронов. Во многом это связано с неожиданностью, скоростью и малым размером FPV-дронов, что затрудняет их поражение из штатного стрелкового оружия. Нередки ситуации, когда FPV-дрон атакует бойца за рулем квадроцикла и мотоцикла в момент, когда он этого не ожидает. Таким образом, задача сверхкомпактной индивидуальной системы ПВО, способной защитить от FPV-дронов и дронов, осуществляющих сбросы, представляется весьма важной.
Для решения задачи индивидуальной системы ПВО вначале нужно сформировать ее видение и технические требования к ней. На наш взгляд, они могли бы быть следующими:
Выполнение таких требований на текущем этапе развития уровня техники представляется более чем достижимым.
Поражающий компонент системы – дрон. Такой дрон вполне может быть размещен внутри носимой капсулы и автоматически из нее запускаться. Образцы конструкций таких дронов уже давно созданы за рубежом и в России, а их конструкция достаточно проста.
Система активации запуска дрона может быть построена за счет активации по звуку от приближающегося БПЛА противника. Чувствительный микрофон в сочетании с несложной электроникой, селективно распознающими соответствующие звуковые колебания, – вполне решаемая задача. Дополнение системы активации индивидуальной ПВО механизмом активации по сигналу детектора частот нецелесообразно ввиду неоправданного удорожания и громоздкости такого решения, к тому же такой механизм обнаружения будет бессилен против оптико-волоконных дронов.
Непосредственное наведение дрона ПВО на уничтожаемую цель может быть осуществлено также по звуковому каналу и/или телевизионным способом с использованием машинного зрения. Как правило, скорости FPV-дронов, которые необходимо уничтожить, не превышают 140 км/час, при этом скорость дрона-перехватчика вполне может достигать величины до 250-300 км/час за счет короткого времени полета, дающего возможность достичь большей энерговооружённости. Кроме того, возможно, хотя и не обязательно, вместо аккумулятора установить алюминиевый топливный элемент с кратно большим запасом энергии на единицу массы и способный к практически мгновенной активации (мы уже писали о подобного рода применения топливных элементов).
Групповое взаимодействие систем ПВО, необходимое для распределения целей между системами ПВО, в радиусе которых находятся одни и те же поражаемые цели, и предотвращения дублирующих запусков противодронов по одной и той же цели, является вполне тривиальной задачей. Данное решение очевидно существенно повышает эффективность индивидуального ПВО, когда им оснащены все бойцы подразделения.
Говоря о стоимости подобных решений, при массовом производстве, в текущих ценах, цена одной индивидуальной системы ПВО не должна превышать 50 тысяч рублей. Таким образом, создание и внедрение индивидуальной носимой системы ПВО является важной и выполнимой задачей, решение которой способно дать неоспоримое преимущество той армии, которая его применит.
Другие наши публикации на похожие темы
Концепция ПВО сверхмалого радиуса действия
Оптимальные решения для борьбы с МБЭК
Новая концепция автономной защиты морского побережья и защита от МБЭК
Малые корректируемые и планирующие самонаводящиеся боеприпасы для борьбы с МБЭК
Боевые действия на Украине показали высокую уязвимость пехоты от действия FPV-дронов. Во многом это связано с неожиданностью, скоростью и малым размером FPV-дронов, что затрудняет их поражение из штатного стрелкового оружия. Нередки ситуации, когда FPV-дрон атакует бойца за рулем квадроцикла и мотоцикла в момент, когда он этого не ожидает. Таким образом, задача сверхкомпактной индивидуальной системы ПВО, способной защитить от FPV-дронов и дронов, осуществляющих сбросы, представляется весьма важной.
Для решения задачи индивидуальной системы ПВО вначале нужно сформировать ее видение и технические требования к ней. На наш взгляд, они могли бы быть следующими:
Размещение системы ПВО – непосредственно на бойце (за спиной, на плече).
Габариты системы ПВО – не более 260 мм длины и 75 мм диаметра.
Масса системы ПВО – не более 1200 г (оценочно около 700 г).
Радиус зоны обнаружения цели – до 1100 м.
Радиус зоны поражения цели – до 350 м по FPV-дронам и до 600 м по БПЛА, осуществляющим сброс.
Тип поражаемой цели – FPV-дроны, БПЛА, осуществляющие сброс.
Средство поражения цели – противодрон (БПЛА).
Возможность группового взаимодействия – распределение целей между системами ПВО, в радиусе которых находятся одни и те же поражаемые цели, и предотвращение дублирующих запусков противодронов по одной и той же цели.
Выполнение таких требований на текущем этапе развития уровня техники представляется более чем достижимым.
Поражающий компонент системы – дрон. Такой дрон вполне может быть размещен внутри носимой капсулы и автоматически из нее запускаться. Образцы конструкций таких дронов уже давно созданы за рубежом и в России, а их конструкция достаточно проста.
Система активации запуска дрона может быть построена за счет активации по звуку от приближающегося БПЛА противника. Чувствительный микрофон в сочетании с несложной электроникой, селективно распознающими соответствующие звуковые колебания, – вполне решаемая задача. Дополнение системы активации индивидуальной ПВО механизмом активации по сигналу детектора частот нецелесообразно ввиду неоправданного удорожания и громоздкости такого решения, к тому же такой механизм обнаружения будет бессилен против оптико-волоконных дронов.
Непосредственное наведение дрона ПВО на уничтожаемую цель может быть осуществлено также по звуковому каналу и/или телевизионным способом с использованием машинного зрения. Как правило, скорости FPV-дронов, которые необходимо уничтожить, не превышают 140 км/час, при этом скорость дрона-перехватчика вполне может достигать величины до 250-300 км/час за счет короткого времени полета, дающего возможность достичь большей энерговооружённости. Кроме того, возможно, хотя и не обязательно, вместо аккумулятора установить алюминиевый топливный элемент с кратно большим запасом энергии на единицу массы и способный к практически мгновенной активации (мы уже писали о подобного рода применения топливных элементов).
Групповое взаимодействие систем ПВО, необходимое для распределения целей между системами ПВО, в радиусе которых находятся одни и те же поражаемые цели, и предотвращения дублирующих запусков противодронов по одной и той же цели, является вполне тривиальной задачей. Данное решение очевидно существенно повышает эффективность индивидуального ПВО, когда им оснащены все бойцы подразделения.
Говоря о стоимости подобных решений, при массовом производстве, в текущих ценах, цена одной индивидуальной системы ПВО не должна превышать 50 тысяч рублей. Таким образом, создание и внедрение индивидуальной носимой системы ПВО является важной и выполнимой задачей, решение которой способно дать неоспоримое преимущество той армии, которая его применит.
Другие наши публикации на похожие темы
Концепция ПВО сверхмалого радиуса действия
Оптимальные решения для борьбы с МБЭК
Новая концепция автономной защиты морского побережья и защита от МБЭК
Малые корректируемые и планирующие самонаводящиеся боеприпасы для борьбы с МБЭК
Псевдоспутники — эта и другие публикации с иллюстрациями и более удобном формате чтения на нашем канале в Дзен.
Липолитики: типы действующих веществ, механизм их действия и минимизация риска применения
Липолитики в косметологии — это вещества и препараты, способные уменьшить жировые отложения в подкожном слое. По механизму действия различают липолитики прямого и непрямого действия; по действующим веществам различают липолитики на основе фосфатидилхолина в сочетании с дезоксихолатом натрия, ферментов, пептидов. На этом вся общедоступная систематизированная информация в сети Интернет заканчивается, и остаются научные публикации по той или иной отдельной теме. Настоящая публикация, наверное, первая публикация, наиболее полно раскрывающая тему липолитиков, их систематизации и применения.
Используемые в косметологии липолитики можно разделить на две большие группы: липолитики прямого и непрямого действия. В свою очередь, среди липолитиков непрямого действия можно выделить еще три группы препаратов липолитиков с действующими веществами на основе ферментов, пептидов и прочих химических соединений разной химической природы. Все перечисленные препараты липолитиков доступны на рынке и отличаются друг от друга в первую очередь механизмом своего действия, в то время как их эффективность в большей степени зависит от сбалансированности рецептуры препарата в целом. При этом липолитики прямого действия, безусловно, имеют преимущества в части быстроты достижения результата.
Прямые липолитики — вещества, действующие на мембраны адипоцитов и растворяющие внутреннее содержимое клеток. Действующие вещества, чаще всего, это дезоксихолат натрия (ДХ) в сочетании с фосфатидилхолином (ФХ), хотя есть и другие соединения, но по ряду причин не нашедшие широкого применения в космецевтике и косметологии. Преимущества прямых липолитиков в том, что они работают быстро и эффективно, снижая количество жировой ткани. Их недостатки, причем существенные, это прямое продолжение их преимуществ и напрямую связаны с механизмом их действия. Самое распространённое осложнение — образование фиброза и рубцовой ткани; причем, судя по обилию научных публикаций на тему лечения этих осложнений, такое осложнение возникает относительно часто. Но кроме фиброза, потенциально данный класс липолитиков способен вызвать и ряд других более серьезных осложнений.
С появлением сопоставимых по эффективности непрямых липолитиков с меньшей частотой осложнений, популярность применения прямых липолитиков резко снижается (по крайней мере в странах ЕС и США); их точно не стоит применять в зоне лица (обилие нервных окончаний) и с особенной осторожностью на других частях тела. При этом существует возможность сделать эти препараты менее потенциально опасными (об этом будет отдельная публикация), но в любом случае необходимо соблюдение осторожности.
Липолитики в косметологии — это вещества и препараты, способные уменьшить жировые отложения в подкожном слое. По механизму действия различают липолитики прямого и непрямого действия; по действующим веществам различают липолитики на основе фосфатидилхолина в сочетании с дезоксихолатом натрия, ферментов, пептидов. На этом вся общедоступная систематизированная информация в сети Интернет заканчивается, и остаются научные публикации по той или иной отдельной теме. Настоящая публикация, наверное, первая публикация, наиболее полно раскрывающая тему липолитиков, их систематизации и применения.
Используемые в косметологии липолитики можно разделить на две большие группы: липолитики прямого и непрямого действия. В свою очередь, среди липолитиков непрямого действия можно выделить еще три группы препаратов липолитиков с действующими веществами на основе ферментов, пептидов и прочих химических соединений разной химической природы. Все перечисленные препараты липолитиков доступны на рынке и отличаются друг от друга в первую очередь механизмом своего действия, в то время как их эффективность в большей степени зависит от сбалансированности рецептуры препарата в целом. При этом липолитики прямого действия, безусловно, имеют преимущества в части быстроты достижения результата.
Справка. Липолитики — это препараты или вещества, которые способствуют расщеплению и удалению жировых клеток из организма или уменьшению их размера в основном через инъекции в жировую ткань.
Прямые липолитики — вещества, действующие на мембраны адипоцитов и растворяющие внутреннее содержимое клеток. Действующие вещества, чаще всего, это дезоксихолат натрия (ДХ) в сочетании с фосфатидилхолином (ФХ), хотя есть и другие соединения, но по ряду причин не нашедшие широкого применения в космецевтике и косметологии. Преимущества прямых липолитиков в том, что они работают быстро и эффективно, снижая количество жировой ткани. Их недостатки, причем существенные, это прямое продолжение их преимуществ и напрямую связаны с механизмом их действия. Самое распространённое осложнение — образование фиброза и рубцовой ткани; причем, судя по обилию научных публикаций на тему лечения этих осложнений, такое осложнение возникает относительно часто. Но кроме фиброза, потенциально данный класс липолитиков способен вызвать и ряд других более серьезных осложнений.
Справка. В паре действующих веществ ДХ и ФХ только ДХ является активным агентом; ФХ сам по себе не вызывает лизис клеток, но существенно усиливает действие ДХ и способен проявлять в его присутствии активность. Механизм действия ФХ (в присутствии ДХ) заключается в апоптозе клеток и активации гормончувствительной липазы. Введение ДХ в культуру клеток человека лизирует кератиноциты, жировые и мышечные клетки; доказана возможность прямой нейротоксичности ДХ. Анализ биоптатов жировой ткани до и после лечения ФХ, солюбилизированным ДХ, выявил разрушенные клеточные стенки и воспалительный процесс, что привело к образованию рубцовой ткани. В много меньшей степени с ФХ связывают риски образования камней в желчном пузыре, жировую болезнь печени и фиброз. Помимо этого предполагается роль ФХ в развитии неврологических, эндокринных и психических расстройств.
С появлением сопоставимых по эффективности непрямых липолитиков с меньшей частотой осложнений, популярность применения прямых липолитиков резко снижается (по крайней мере в странах ЕС и США); их точно не стоит применять в зоне лица (обилие нервных окончаний) и с особенной осторожностью на других частях тела. При этом существует возможность сделать эти препараты менее потенциально опасными (об этом будет отдельная публикация), но в любом случае необходимо соблюдение осторожности.
Непрямые липолитики — препараты для локальной активизации обмена веществ и стимуляции распада липидов в жировых клетках. В отличие от липолитиков прямого действия они не приводят к прямому повреждению жировых клеток, хотя при определённой (и избыточной) длительности курса могут снижать их количество. Действие непрямых липолитиков основано на стимуляции естественных физиологических процессов организма, приводящих к снижению объема жировой ткани в первую очередь за счёт уменьшения размеров жировых клеток, воспроизводя естественный процесс похудения.
Непрямые липолитики на основе ферментов — это самые мягкие и безопасные среди всех типов препаратов липолитиков. В основном используют три фермента: липазу, коллагеназу и гиалуронидазу в различных сочетаниях. Липаза, фермент, расщепляющий триглицериды (жиры) на жирные кислоты и глицерин, является основным действующим веществом. Коллагеназа и гиалуронидаза — вспомогательные ферменты, ответственные за расщепление избыточного коллагена (уменьшает или устраняет фиброз) и гиалуроновой кислоты (снижает отечность) соответственно. Потенциальные риски от липолитиков ферментов минимальны из всех типов препаратов липолитиков, а сами риски ограничиваются индивидуальной непереносимостью, редкими и крайне редкими аллергическими реакциями и дерматитами. Недостатками препаратов липолитиков на основе ферментов является их наименьшая скорость действия среди всех липолитиков других типов. Но во многом этот недостаток можно преодолеть, выбрав соответствующие вспомогательные вещества, усиливающие действия ферментов.
Справка. Количество жировых клеток (адипоцитов) в организме зависит от генетики, питания и особенностей развития в детстве и подростковом возрасте. Число жировых клеток активно увеличивается в два периода: с конца беременности до 1,5 лет и в подростковом возрасте; после 20 лет оно почти не меняется, а меняется в основном размер клеток. На количество адипоцитов также влияет перекармливание в детстве, гормональный фон, а при очень сильном ожирении (стадия ожирения 4, т.е. превышение по ИМТ на 45+ и выше) возможно увеличение их числа и во взрослом возрасте. Однако в подавляющем количестве случаев у взрослых количество адипоцитов практически не меняется, а при похудении уменьшается только их размер, а не число.
Непрямые липолитики на основе ферментов — это самые мягкие и безопасные среди всех типов препаратов липолитиков. В основном используют три фермента: липазу, коллагеназу и гиалуронидазу в различных сочетаниях. Липаза, фермент, расщепляющий триглицериды (жиры) на жирные кислоты и глицерин, является основным действующим веществом. Коллагеназа и гиалуронидаза — вспомогательные ферменты, ответственные за расщепление избыточного коллагена (уменьшает или устраняет фиброз) и гиалуроновой кислоты (снижает отечность) соответственно. Потенциальные риски от липолитиков ферментов минимальны из всех типов препаратов липолитиков, а сами риски ограничиваются индивидуальной непереносимостью, редкими и крайне редкими аллергическими реакциями и дерматитами. Недостатками препаратов липолитиков на основе ферментов является их наименьшая скорость действия среди всех липолитиков других типов. Но во многом этот недостаток можно преодолеть, выбрав соответствующие вспомогательные вещества, усиливающие действия ферментов.