Основы эргономики

1. Действия инженера по информационному обеспечению эксперимента.

Проведение маркетинговых исследований (например, в конструировании одежды перед утверждением экспериментального образца делается маркетинговый опрос потребителей), сбор и анализ информации об инновациях (новых технологиях, технических средствах) в данной отрасли.

2. Известные инженеры современности, успешно трудящиеся в 21 веке

1. Фердинанд Пих

Внук знаменитого инженера Фердинанда Порше.

Профессор Фердинанд К. Пих занимал должность главы Департамента технического развития AUDI AG с 1975 по 1988 г., а также являлся председателем Совета директоров компании с 1988 по 1992 г. В настоящее время он занимает пост председателя наблюдательного совета Volkswagen AG.

Фердинанд Пих изучал машиностроение в государственном технологическом институте Швейцарии (ETH) в Цюрихе. Его профессиональная карьера началась в 1963 г. в отделе испытаний двигателей компании Porsche KG в Штутгарте — Цуффенхаузене. Поработав на разных должностях, Пих стал техническим директором Porsche KG в 1971 г. Среди моделей, разработанных под его руководством, был легендарный гоночный автомобиль Porsche 917, который принес марке первую абсолютную победу в 24-часовой гонке в Ле-Мане в 1970 г.

Пих придал новый импульс лозунгу 'Превосходство через технологии' и обеспечил усиление позиций марки. Основными этапами этого пути стали пятицилиндровый двигатель, турбонаддув, полный привод quattro®, полностью оцинкованные детали кузова, дизельные двигатели с непосредственным впрыском (TDI), первый Audi V8, а также облегченная конструкция кузова на основе алюминиевой рамы (ASF). Среди прочих достижений можно отметить появление таких 'икон' дизайна, как автомобили quattro Spyder и Avus quattro.

1984 г. Фердинанд Пих стал почетным доктором технических наук — звание, полученное от технического университета Вены в знак признания его вклада в автомобилестроение.

2. Эдриан Ньюи (англ. Adrian Newey, род. 26 декабря 1958 года в Стретфорд-на-Эйвоне, Великобритания) — ныне сотрудник команды Формулы-1 Red Bull Racing, главный разработчик болидов этой команды.

3. Вячеслав Зайцев. Кутюрье, художник, поэт, президент Московского Дома Моды, член Союза художников РФ, заслуженный деятель искусств РФ, Лауреат Государственной премии, кавалер Ордена за «Заслуги перед отечеством», профессор, почетный гражданин Парижа и Иванова. Человек года в мире моды. На фестивале «Лучшие пять модельеров мира» в Японии коллекция Вячеслава Зайцева признана лучшей.

3. Этапы развития воздухоплавания и авиации

Дедал и Икар — первые авиаторы. В крито-микенский период истории Греции был успешно осуществлен полет человека. Это событие так потрясло современников, что в Греции стал складываться культ первого удачливого авиатора — Дедала.

Покорение воздушного пространства в древнем Китае. Самые ранние летательные аппараты, воздушные змеи, появились в Китае в I тысячелетии до нашей эры. Их можно определить как непилотируемые конструкции, которые тяжелее воздуха, с неподвижным крылом, предназначенные для использования, как в военных, так и мирных целях. В книге «Всеобъемлющее зеркало истории» можно встретить рассказ о полете человека с помощью воздушного змея в IV веке. Такие полеты были крайне опасны. Информация о полетах людей содержится в китайской рукописи «Цяньханьшу» («История ранней династии Хань») и относится к I в. н. э.

Первые безмоторные летательные аппараты с неподвижным крылом. Изображения первого планера относятся к началу нашей эры. Во время археологических раскопок в пустыне, расположенной на территории Перу, был обнаружен рисунок предмета необычной формы, названный «паракасским канделябром». Специалистыавиаторы не сомневаются, что это чертеж летательного аппарата, напоминающего планер. Поблизости была найдена площадка для приземления с «посадочными полосами» и изображение, напоминающее «розу ветров». Выводs о технических особенностях летательных аппаратов эпохи Средневековья и начала Нового времени:

— Эти летательные средства были рассчитаны на планированье при прыжке с высоты.

— Они представляли собой придаток естественных человеческих органов (т.е. крылья привязывались к рукам, а не человек помещался внутри аппарата).

— Первые планеры изготовлялись из разнообразных материалов: перья, ткани, кожа, дерево.

— Идея о необходимости хвоста, играющего роль управления и балансирующего груза, только вызревала и еще не воплотилась на практике.

Летательные аппараты с машущими крыльями.

Первые проекты полетов на искусственных крыльях.

Ученый Леонардо да Винчи детально разработал несколько типов орнитоптеров:

— аппарат с «лежащим» положением пилота (1485−1487 гг.)

— с вертикальным положением летчика (1495−1497 гг.)

— орнитоптер — лодку (около 1487 г.).

Леонардо принадлежит несколько замечательных конструктивных идей в области авиации. Он также создал проект аппарата с крыльями ограниченной подвижности, предназначенными для балансирования в воздухе. В 17 веке ученые Д. Борелли и Р. Гук доказали, что весовые и энергетические характеристики птиц и людей различны, а, следовательно, полеты на летательных средствах с машущими крыльями обречены на неудачу.

Рождение планеризма.

Безмоторные планеры.

Планеры с птицеобразными крыльями. Во второй половине XIX века наблюдения за полетом птиц привели к революционному открытию: причиной парящего полета является вертикальное перемещение воздушных масс. Результатом стало возвращение к проектам создания летательных средств с неподвижными крыльями. Вклад изобретателя, капитана дальнего плавания Жана-Мари Ле Бри в историю авиации значителен:

1) был открыт буксирный метод старта;

2) было доказано преимущество обтекаемого корпуса и удлиненных крыльев.

В конце 19 века немецкий конструктор Отто Лилиенталь внес некоторые технические новации:

— крылья с вогнутостью, обращенной вниз;

— уменьшенный (до 6−7 м.) размах крыла;

— вертикальное и горизонтальное оперение, придающее крыльям устойчивость;

— усовершенствованный стабилизатор.

В 1896 году О.Шанют и А. Херринг (США) предложили конструкцию биплана с прямоугольными крыльями, которая отныне станет общепризнанной не только в планеризме, но и в самолетостроении.

Вклад американцев Орвила и Уилбура Райтов (начало 20 века) в историю планеростроения заключается в разработке схемы аэродинамического управления летательным аппаратом.

Биплан Шанюта-Херринга

Мотопланеры.

В конце XIX века все самые известные конструкторы пришли к идее моторизированных планеров. Правда, большинство таких проектов нельзя назвать успешными. инженер эксперимент авиация эргономика

Летательные аппараты легче воздуха. XVIII-е и XIX-е столетия можно охарактеризовать как эру воздухоплавания. Воздухоплавание (или аэронавтика) — это создание летательных средств легче воздуха. К ним причисляют аэростаты (воздушные шары) и дирижабли.

Создание тепловых воздушных шаров. Родоначальниками воздухоплавания традиционно считаются братья Этьен и Жозеф Монгольфье (Франция). Итак, во второй половине XVIII века во Франции зарождается и вскоре становится популярным воздухоплавание. Создаются и успешно проходят апробацию шары «монгольфьеры» и «розьеры». Эти летательные средства относятся к разряду тепловых воздушных шаров, т.к. в них применяется горячий воздух.

Создание водородных шаров. Толчок в развитии этого направления в воздухоплавании дало изобретение, сделанное англичанином Генри Кавендишем. В 1766 году он научился выделять из воды водород, а затем изучил его основные свойства. Годом позже, шотландский профессор Джозеф Блэк установил, что заполненные водородом бычьи пузыри должны плавать в воздухе. Создателем водородных шаров стал профессор Жан-Александр Сезар Шарль. Поскольку именно его работу взялась финансировать Парижская академия наук.

Управляемые аэростаты. Аппараты такого типа получили название «дирижабли» (от французского глагола «руководить») или «цеппелины» (по имени Фердинанда Цеппелина). Третья модель Цеппелина LZ-3 оказалась по настоящему качественной. Цеппелин LZ 1902 года.

Изобретение парашюта.

Принцип парашюта был впервые сформулирован знаменитым гуманистом 13-го века Роджером Беконом. Великий Леонардо да Винчи развил эту идею. Своеобразной вехой в истории парашютного дела стал прыжок, совершенный американским капитаном Эрвином Болдуином с аэростата в 1880 году. Интересен он тем, что парашют открывался автоматически. К верхнему узлу строп была привязана стропа-шнур, второй конец которой закреплялся на корзине или оболочке воздушного шара. Когда парашютист отделялся от аэростата, стропа-шнур под его тяжестью обрывалась, матерчатый купол без всякого каркаса от скорости падения сначала вытягивался во всю длину, а затем наполнялся воздухом и раскрывался. Этот принцип действия автоматического раскрытия парашюта сохранился и до наших дней.

Развитие идеи самолета.

Создание аэропланов с двигателем. Во второй половине XIX веке, благодаря изобретениям Отто (изобретение двигателя внутреннего сгорания (ДВС)) и Даймлера (изобрел двигатель, работающий на бензине и особое устройство, карбюратор, в котором бензин испарялся, пары смешивались с воздухом и поступали в цилиндр двигателя), было преодолено важнейшее препятствие на пути создания летательных аппаратов тяжелее воздуха. Путь для развития самолетостроения был открыт. Наступающему XX столетию суждено было стать веком АВИАЦИИ.

Идеи русских конструкторов Телешова, Гешвенда и др. (60-е-80-е гг 20 века) о создании скоростных самолетов были встречены с недоверием, проекты аэропланов с реактивными двигателями показались современникам фантастическими и были забыты.

Вклад А. Ф. Можайского в развитие авиации:

· Он первым установил зависимость между подъемной силой и лобовым сопротивлением при различных углах атаки.

· Им был впервые разработан фюзеляжный тип самолета (западные конструкторы только в1909 году стали делать такие самолеты).

· Можайский высказал идею о использовании фюзеляжа-лодки для посадки на воду (эта идея была претворена в жизнь в 1913 г. Д. П. Григоровичем — создателем первого лодочного гидроплана).

Винтокрылые летательные аппараты

В XIX веке многие работали над проектами винтокрылых. И все же, этих конструкторов нельзя назвать подлинными изобретателями вертолета. Их создания — всего лишь модели, не прошедшие испытаний, не запатентованные и, самое главное, не пилотируемые.

В начале XX века вертолетостроение стремительно прогрессировало: в 1905 году появился проект первого вертолета с мотором, а через два года в небо уже взмыл первый геликоптер с человеком на борту. В последующие годы развитие идеи вертолета будет идти в ногу с самолетостроением. Кроме того, важно подчеркнуть, что в этот период были разработаны в общих чертах основные типы современных винтокрылов: одновинтовые и многовинтовые геликоптеры.

Развитие авиации и воздухоплавания в первой половине XX века.

1. Накануне мировой катастрофы.

В декабре 1903 года произошла настоящая техническая революция: братья Уилберт и Орвилл Райт совершили первый управляемый полет на самолете.

С этого момента начинает свой отсчет история авиации в современном понимании этого слова. В последующий период (1904 — 1914 гг.), не происходит каких-либо переворотов в этой сфере.

Однако, это было время спокойного поступательного развития самолетостроения, когда исподволь и незаметно происходил целый ряд качественно новых процессов:

ь Совершенствовалась конструкция аэроплана;

ь Происходило «разделение труда» конструктора и пилота;

ь Авиастроение встало на промышленную основу, и в этой области начали создаваться крупные фирмы.

2. В грозном небе Первой мировой.

1914;1918 гг. в странах Антанты (Франция, Англия, Россия) и Германии. В этот период намечается разделение военных самолетов по предназначению (одномоторные — самолеты-разведчики, истребители, штурмовики; и многомоторные (главным образом, тяжелые бомбардировщики)).

Это непосредственно сказывается на особенностях их конструкции, грузоподъемности, оснащенности двигателями. 1914;1918 года стали временем не только рождения, но и становления морской авиации (торпедоносцы, палубные самолеты и т. п.).

3. Между двумя мировыми войнами.

За пять военных лет самолетостроение из занятия одиночек-энтузиастов стало делом государственной важности и выгодным бизнесом. Война стала стимулом для стремительного научно-технического прогресса, в том числе и в авиационной сфере.

ѕ В этот период самолеты стали активно использоваться в исследовательских целях. Речь идет об изучении Арктики, региона, где еще были возможны географические открытия. Роль авиации в этой экстремальной зоне была поистине неоценима.

ѕ «Бум» на авиационные рекорды. Побивая рекорд дальности, скорости или высоты полета, авиаторы действовали не только из спортивного интереса, но и отстаивали право своей страны считаться «великой мировой державой».

ѕ 20-е годы прошлого столетия можно считать временем рождения массового пассажирского самолетостроения.

4. Вторая мировая война.

На начало лета 1941 года в распоряжении Красной Армии были самолеты нового поколения. Речь идет об истребителях «МиГ-3», «Як-1» и «ЛаГГ-3», бомбардировщиках «Пе-2» и «Як-4», штурмовике «Ил-2». Однако, авиачасти Красной Армии находились в стадии перевооружения, и вражеское нападение застало их в самый неблагоприятный момент.

4. А. Е. Арбузов — великий русский химик

Арбузов Александр Ерминингельдович (1877−1968), химик-органик, основатель Казанской химической школы фосфороргаников, академик АН СССР.

Родился 12 сентября 1877 г. в селе Арбузов-Баран Спасского уезда Казанской губернии (ныне Алексеевского района Республики Татарстан). Его отец Ерминингельд Владимирович Арбузов был мелкопоместным дворянином, а мать Надежда Александровна — сельской учительницей. В 1896 г. Александр Арбузов окончил первую казанскую гимназию, которая сыграла большую роль в его образовании. В 1896 г. он поступил на физико-математический факультет Казанского университета.

После окончания университета в 1900 г. Арбузов стал работать в Ново-Александрийском институте сельского хозяйства и лесоводства ныне г. Пулавы в Польше. Там он приступил к теоретическим и экспериментальным исследованиям в области органической химии.

В 1911 г. физико-химический факультет и Совет Казанского университета избрали А. Е. Арбузова исполняющим обязанности экстраординарного профессора кафедры химии. Он вернулся в Казань и стал преподавать химию на физико-математическом и медицинском факультетах университета.

В 1915 г. Арбузов защитил докторскую диссертацию «О явлениях катализма в области превращений некоторых соединений фосфора», которая стала основой для дальнейших открытий и исследований новых классов фосфорорганических соединений.

В годы Первой мировой войны перед учеными химиками России были поставлены новые задачи. Ведущие ученые были вовлечены в работу Российского военно-промышленного комитета. А. Е. Арбузов организовал и возглавил химическую секцию Казанского отделения. Ему предстояло организовать в Казани производство ряда салициловых препаратов: салициловой кислоты, салицилово-кислого натра, аспирина. Ученый успешно справился с поставленной перед ним задачей. Вскоре на базе завода Крестовниковых (после революции — химкомбинат им. М. Вахитова, а ныне ОАО «Нэфис Косметикс») был налажен выпуск необходимой продукции.

Научная деятельность А. Е. Арбузова с 20-х гг. протекала в двух основных направлениях. Первым из них оставалась химия фосфорорганических соединений, которая являлась монополией казанской химической школы. Второе направление было вызвано нуждами развивающегося народного хозяйства. Необходимо было исследовать способы использования хвойных деревьев в восточной полосе Европейской части России и изучить рентабельность получения и переработки отечественной живицы с целью выработки скипидара и канифоли, импортировавшихся из-за рубежа. Проведенные работы содействовали развитию лесохимической промышленности в Татарстане. Арбузов разработал также инсектицидные препараты для защиты растений, а совместно с А. И. Разумовым — эффективные противоглаукомные средства, которые широко использовались в медицинской практике.

В 1929 г. при университете был открыт Научно исследовательский химический институт им. А. М. Бутлерова. А. Е. Арбузов, главный организатор института, стал его директором и состоял в этой должности до 1960 г. Он стал одним из основателей Татарского республиканского отделения Всесоюзного химического общества им. Д. И. Менделеева, а в 1934;1954 гг. избирался его председателем.

В годы Великой Отечественной войны А. Е. Арбузов, как и все химики нашей Родины, направил свою научную деятельность на укрепление обороноспособности страны. Особо проявился его организаторский талант при приеме и размещении эвакуированных в Казань институтов Академии наук СССР. В 1945 г. он возглавил комитет по созданию вКазани филиала АН СССР (филиал Академии Наук), который был организован в 1946 г. из пяти институтов: физико-технического, химического, геологического, биологического и института языка, литературы и истории Татарстана. Общее собрание АН СССР избрало Арбузова председателем президиума филиала, и на этом посту он оставался до 1963 г.

В послевоенные годы академик начал публиковать работы по истории химии, раскрывающие вклад в науку, сделанный замечательными учеными М.В. Ломоносовым, Д.И. Менделеевым, С.В. Лебедевым, Н.Н. Зининым, А.М. Бутлеровым и другими русскими химиками. Им написано около 70 работ, посвященных истории науки. Особую ценность представляет монография А. Е. Арбузова «Краткий очерк развития органической химии в России», вышедшая в 1948 г.

Огромная заслуга ученого состоит в том, что он создал в Казани отечественную школу химиков фосфороргаников, продолжающую и развивающую его классические работы. А. Е. Арбузов воспитал целую плеяду ученых, работавших вначале под его руководством, а затем под руководством его старших учеников. Среди них такие известные ученые, как академик Б. А. Арбузов, профессора А. И. Разумов, Г. Х. Камай, члены корреспонденты АН СССР С. Р. Рафиков, А. Н. Пудовик, Б. М. Михайлов и др.

Александр Арбузов был не только выдающимся ученым, но и многосторонне одаренным человеком: виртуозно играл на скрипке, прекрасно рисовал, отдавая предпочтение пейзажам, создавал лабораторные приборы из стекла.

Скончался Александр Ерминингельдович Арбузов 21 января 1968 г. и был похоронен на Арском кладбище.

Награды Трудовая и общественная деятельность А. Е. Арбузова отмечена многочисленными государственными наградами: орденами Святой Анны II и III степени, Святого Станислава III степени, пятью орденами Ленина, орденом Трудового Красного Знамени и медалями. В 1943 г. ему была присуждена Государственная премия II степени, а в 1947 г. — Государственная премия I степени. В этом же году, в день 70-летия со дня рождения, А. Е. Арбузову было присвоено звание Героя Социалистического Труда.

Благодарные казанцы увековечили память земляка.

В 1947 г. его имя присвоено Институту органической и физической химии Казанского филиала АН СССР, перед фасадом которого в 1977 г. сооружен постамент с бюстом ученого, а также лаборатории органической химии КХТИ (ныне Казанский государственный технологический университет).

Мемориальные доски установлены на здании старого химического корпуса университета (ныне НИХИ им. А.М. Бутлерова), а также на здании филиала АН СССР и одного из зданий КГТУ (КХТИ).

В 1971 г. в Казани в Школьном переулке (ныне Катановский переулок) открыт дом музей Арбузова. В 1997 г. учреждена Международная арбузовская премия.

Именем Академика Арбузова в Советском районе Казани названа улица.

5. Проблемы и задачи эргономики

Эргономика (от греческих: ergon — работа и nomos — закон) — это наука, изучающая человека в условиях производства с целью оптимизации условий труда, орудий труда и т. п., учитывая при этом антропологию, экономию сил и др., изучает взаимодействия в системе человек-машина-среда".

По мере перехода к комплексной автоматизации производства возрастает роль человека как субъекта труда и управления. Человек несет ответственность за эффективную работу всей технической системы и допущенная им ошибка может привести в некоторых случаях к очень тяжелым последствиям.

Изучение и проектирование таких систем создали необходимые предпосылки для объединения технических дисциплин и наук о человеке и его трудовой деятельности, обусловили появление новых исследовательских задач. Во-первых, это задачи, связанные с описанием характеристик человека как компонента автоматизированной системы. Речь идет о процессах восприятия информации, памяти, принятия решений, исследованиях движений и других эффекторных процессах, проблемах мотивации, готовности к деятельности, стресса, коллективной деятельности операторов. С точки зрения обеспечения эффективности деятельности человека важное значение имеют такие факторы, проблемы как утомление, монотонность операций, перцептивная и интеллектуальная нагрузка, условия работы, физические факторы окружающей среды, биомеханические и физиологические факторы. Во-вторых, это задачи проектирования новых средств деятельности, относящихся преимущественно к обеспечению взаимодействия человека и машины. К таким средствам относят визуальные и слуховые индикаторы, органы управления, специальные входные системы ЭВМ, новые инструменты и приборы. В-третьих, это задачи системного характера, связанные с распределением функций между оператором и машиной, с организацией рабочего процесса, а также задачи подготовки, тренировки и отбора операторов.

Эргономика решает также ряд проблем, поставленных в системотехнике: оценка надежности, точности и стабильности работы оператора, исследование влияния психологической напряженности, утомления, эмоциональных факторов и особенностей нервно-психической организации оператора на эффективность его деятельности в системе «человек-машина», изучение приспособительных и творческих возможностей человека. В практическом отношении проблема взаимоотношения эргономики и системотехники — это проблема организации всестороннего и профессионального учета эргономических факторов на различных этапах создания систем (проектирования, изготовления, испытаний, внедрения) и их эксплуатации.