Введение в инженерную деятельность

КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Контрольная работа

«Введение в инженерную деятельность»

Выполнила: Евстифеева К.В.

Группа:718324

Казань 2008

1. Назовите не менее трех известных инженеров современности, которые успешно трудятся в XXI веке. Более подробно опишите научно-технические заслуги одного из них

Известные инженеры современности:

Томас Джексон- инженер разработчик аэрокосмических технологий.

Али Джаван - инженер, один из создателей первого в мире газового лазера на смеси гелия и неона.

Дэвид Уоррен - придумал и создал первый в мире аварийно-эксплуатационный регистратор полетной информации, так называемый «черный ящик» для самолетов.

Давид Уоррен

Давид Уоррен - австралийский инженер, который в 1957 году при помощи двух своих коллег из Научно-исследовательской лаборатории аэронавтики в Мельбурне (Aeronautical Research Laboratory), все-таки создал действующую модель «черного ящика», который мог записывать информацию и переговоры в течение четырех часов. Прибор был протестирован, но никто не был заинтересован в его производстве и продажах.

В 1958 году глава Агентства регистрации воздушных судов Великобритании (United Kingdom Air Registration Board), находящийся с визитом в Австралии, увидел машину Дэвида и был очень заинтересован в ее дальнейшем продвижении. По его приглашению Дэвид Уоррен отправился в Англию, где в его распоряжение была предоставлена команда ученых для усовершенствования прибора. Новая модель «черного ящика» была размещена в ударопрочной и огнеупорной коробке и стала продаваться во многие страны.

В 1960 году, после падения самолета в штате Квинсленд, суд предписал всем австралийским авиакомпаниям установить «черные ящики» на все гражданские самолеты в обязательном порядке. Австралия стала первой страной в мире, применившей такой закон. В настоящее время все самолеты обязаны иметь на борту «черный ящик».

А ведь еще в 1968 году на самолете Юрия Гагарина не было вообще никаких систем регистрации полетных параметров. После катастрофы угол падения самолета, например, пришлось определять по срезанным им березкам, по отпечаткам стрелок на циферблатах остатков приборов...

В 2002 году, Дэвид Уоррен был удостоен звания Офицера Ордена Австралии (Officer in the General Division of the Order of Australia) за вклад в дело развития авиации, в частности за изобретение «черного ящика».

2. Этапы развития воздухоплавания и авиации

В протоколе заседания Российской Академии наук от 1 июля 1754 года имеется запись: "Высокопочтенный советник Ломоносов показал изобретенную им машину, называемую им аэродромической (воздухобежной), которая должна употребляться для того, чтобы с помощью крыльев, движимых горизонтально, в различных направлениях силой пружины, какой обычно снабжаются часы, нажимать воздух (отбрасывать его вниз), отчего машина будет подниматься в верхние слои воздуха, с той целью, чтобы можно было обследовать условия (состояние) верхнего воздуха посредством метеорологических машин (приборов), присоединенных к этой аэродромической машине". В том же году М.В. Ломоносов писал, что он сделал машину, которая, сама поднимаясь вверх, может поднять маленький термометр. Это была модель вертолета и первая в мире документированная практическая разработка летательного аппарата тяжелее воздуха - вертолета с соосными винтами. Однако для того времени реализация идеи вертолета оказалась слишком сложной. Русские ученые и изобретатели продолжали работать над созданием аппаратов тяжелее воздуха. В 1854-1855 гг. к идее создания самолета обращается военный моряк Российского флота А.М. Можайский. Серьезными поисками в этой области он стал заниматься несколько позже и пришел к выводу о необходимости разработать летательный аппарат с неподвижным крылом, в работе которого использовался бы принцип динамического полета. В марте 1879 г. был поставлен вопрос о постройке самолета в натуральную величину. Изобретатель подготовил объяснительную записку, лично разработал чертежи самолета и смету необходимых расходов. Заявку на изобретение самолета с описанием аппарата и чертежи Можайский направил в Департамент торговли и мануфактур, а 15 ноября 1881 г. ему была выдана "привилегия" (патент) на "воздухоплавательный снаряд". По проекту самолет должен был состоять из лодки (фюзеляжа), в которой предполагалось разместить экипаж, силовую установку и приборное оборудование, двух паровых двигателей и четырехколесного шасси. На самолете были предусмотрены тросовое управление, штурвал, емкости для горючего и некоторые приборы, в том числе и оптический прицел. В конструкции первого самолета была применена монопланная схема, которая имеет наибольшее распространение и в современном самолетостроении. Длина лодки в соответствии с принятыми в то время единицами измерения равнялась 20,5 аршина, длина каждого крыла - 15 аршинам, ширина крыла - 20 аршинам. 6 июля 1882 г. построенный самолет был осмотрен специальной комиссией Штаба войск гвардии и Петербургского военного округа. В протоколе комиссии от 22 февраля 1883 г. было записано, что масса самолета должна составлять 57 пудов. Испытания проводились под Петербургом, на военном поле в Красном селе, и продолжались до 1885 г., но на завершающем этапе по военным соображениям были засекречены. Об этом периоде сохранилось очень мало документов. В январе 1887 г. работала первая комиссия, рассмотревшая и одобрившая предложение А.Ф. Можайского. В результате изобретателю были отпущены деньги (3 тыс. руб.), и он начал работать над созданием самолета. В состав комиссии входил Д.И. Менделеев. Однако в то время были ученые, как, например, известный английский ученый Кельвин отрицающие возможность создания аппаратов тяжелее воздуха, отдавая предпочтение аппаратам легче воздуха. В Области исследования теории полета аппаратов тяжелее воздуха работал великий русский ученый Д.И. Менделеев. Его труд "О сопротивлении жидкостей и воздухоплавании", по словам Н.Е. Жуковского, является капитальной монографией по сопротивлению жидкостей и может служить основным руководством для лиц, занимающихся воздухоплаванием. В труде особо отмечается необходимость накопления опытных данных о сопротивлении среды. Менделеев писал, что когда-нибудь будет достигнута полная победа над воздухом, станет возможным управлять полетом. Только для этого необходимо точно знать сопротивление воздуха. В 1894г. увидела свет работа К.Э. Циолковского "Аэроплан, или птицеподобная (авиационная) летательная машина ", в которой автор обосновал идею создания аэроплана с неподвижным свободнонесущим крылом. На самолете предлагалось иметь крыло трапециевидной формы с поперечным V при изогнутости по типу чайки. На эскизе, помещенном в статье, были показаны тянущий винт, обтекающей формы корпус, хвостовое оперение и шасси. В 1905 г. Циолковский предложил ромбовидный и клиновидный профили крыла для аппаратов со сверхзвуковыми скоростями полета. Несмотря на трудности, обусловленные незнанием законов аэродинамики, создание планеров и самолетов продолжалось. Конструкция их часто была очень сложной. Один из них (девятиплан) имел несущие поверхности в виде трех трипланов, горизонтальное оперение его состояло из четырёх поверхностей двигатель имел мощность 55 л.с. и передавал ее на два толкающих винта посредством цепной передачи. Было построено несколько трипланов, однако работа над ними осталась незавершенной. Можно упомянуть также работы А.Г. Уфимцева, которого Максим Горький назвал "поэтом в области научной техники". Уфимцев построил четыре оригинальных двигателя и два самолета с крылом круглой формы в плане и круглым горизонтальным оперением. Постройкой самолетов и двигателей занимался в 1909-1910 гг. С.В. Гризодубов, отец известной летчицы, Героя Советского Союза и Героя Социалистического труда В.С. Гризодубовой. В 1912 г. на одном из своих самолетов он совершил несколько полетов. В годы, предшествовавшие первой мировой войне, русские конструкторы работали над созданием легкого маневренного самолета, который обладал бы достаточной устойчивостью и управляемостью. В 1912 г. военным ведомством был объявлен конкурс на разработку самолета с максимальной скоростью не менее 114км/ч и полезной нагрузкой 450 кг (летчик-наблюдатель и груз). По чертежам, представленным на конкурс, было построено несколько машин, например самолет Пороховщикова. Но несмотря на некоторые преимущества его перед иностранными, на авиационных заводах России по лицензиям строились самолеты иностранных марок. Это сильно сдерживало развитие самолетостроения в России, особенно проектирование. Этот этап характерен также поисками в области проектирования гидросамолетов, одним из создателей которых являлся Д.П. Григорович. К авиационным конструкторам начального периода развития авиации в России относится советский ученый и конструктор Я.М. Гакель, впоследствии профессор, заслуженный деятель науки и техники. В 1910-1912 гг. он создал семь самолетов оригинальной конструкции, два из которых (гидроплан - амфибия Г-V и биплан Г-VIII) на воздухоплавательных выставках в Москве в 1911 и1912 гг. были удостоены большой серебряной и большой золотой медалей. Особое место в развитии отечественной авиации принадлежит самолетам, выпущенным авиационным отделом Русско-Балтийского вагонного завода в Петербурге. Одним из них являлся " РУССКИЙ ВИТЯЗЬ " - первый в мире четырехмоторный самолет. Это был биплан с размахом верхнего крыла 27 м и нижнего - 20 м. Полетная масса самолета составляла 4200 кг. Первый полет его состоялся 23 июля 1913 г. " РУССКИЙ ВИТЯЗЬ " - прототип тяжелых самолетов с двигателями, установленными в ряд на крыле. Следующим в этой серии был " ИЛЬЯ МУРОМЕЦ ", первоначально имевший четыре двигателя мощностью 100 л.с. каждый, в дальнейшем заменённые более мощными - по 220 л.с. 4 июня 1914 года на самолете " ИЛЬЯ МУРОМЕЦ " был установлен мировой рекорд высоты полета с десятью членами экипажа на борту. В августе того же года этот самолет был принят на вооружение русской армии в качестве разведывательного. На последних модификациях машин этого класса экипаж состоял из семи - восьми человек, а вооружение включало восемь пулеметов, самолет мог брать до 30 пудов (пуд = 16 кг. - Ф.С.) бомб, частично размещаемых в фюзеляже. Всего было построено до 80 самолетов "ИЛЬЯ МУРОМЕЦ", которые участвовали в первой мировой и гражданской войнах. Это были крупнейшие по тому времени воздушные корабли. По техническим данным, вооружению и бомбовой нагрузке "ИЛЬЯ МУРОМЕЦ" превосходил английский тяжелый бомбардировщик ВИМИ и немецкий самолет фирмы "ГОТАМ ФРИДРИХСХАФЕН" (хотя последний являлся, по существу, несколько изменённой копией единственного сбитого за годы первой мировой войны самолета "ИЛЬЯ МУРОМЕЦ"). Недаром французское военное министерство через своего атташе в Петрограде обратилось с просьбой сообщить данные, относящиеся к аэропланам типа "ИЛЬЯ МУРОМЕЦ".

На завершающем этапе постройки самолета "СВЯТОГОР" В.А. Слесарев обратился к правительству с просьбой о предоставлении средств, но получил отказ, несмотря на то, что специальная комиссия под руководством Н.Е. Жуковского, проверявшая аэродинамический расчет этого самолета и расчет его на прочность, " единогласно пришла к выводу, что полет аэроплана Слюсарева при полной нагрузке в 6,5 т и при скорости 114 км/ч является возможным, а посему окончание постройки аппарата Слесарева является желательным ". Однако Технический комитет Управления Воздушного Флотарешил, " что достройка аэроплана Слесарева, даже и в том случае, если подсчет профессора Жуковского подтвердится, в действительности никакой практической пользы принести не может". Тем не менее, В.А. Слесарев, ободренный поддержкой Н.Е. Жуковского, продолжал строить самолет на личные средства, а так же пожертвования авиационных клубов. Работа двигалась очень медленно, а после гибели конструктора практически прекратилась. Испытания самолета так и не были завершены к 1918г. Впоследствии он использовался при обучении курсантов Военно-технической школы. Рассматривая начальный этап развития авиации, следует более подробно остановиться на значении деятельности и основополагающих работ НИКОЛАЯ ЕГОРОВИЧА ЖУКОВСКОГО. Н.Е. Жуковский - создатель теории подъемной силы крыла и автор одного из первых курсов по авиации " Теоретические основы воздухоплавания ". Его статья " О присоединенных вихрях ", опубликованная в 1906 г., явилась итогом большой работы в области исследования подъемной силы крыла. Активное участие в разработке этой проблемы принимал С.А. Чаплыгин, автор монографии " О газовых струях ", на основе которой были созданы впоследствии разделы аэродинамики больших скоростей. Еще осенью 1898 г. на Х съезде русских естествоиспытателей и врачей Н.Е. Жуковский организовал воздухоплавательную подсекцию и выступил с обзорным докладом " О воздухоплавании ", в котором решительно высказался за развитие летательных аппаратов тяжелее воздуха. Докладчик говорил: "...Глядя на летающие живые существа, на стрижей и ласточек, которые со своим ничтожным запасом энергии носятся в продолжение нескольких часов в воздухе со скоростью, достигающей 50 км/ч, и могут пересекать моря, на орлов, которые описывают в синем небе красивые круги с неподвижно распростертыми крыльями, на неуклюжую летучую мышь, которая бесшумно переносится ветром во всевозможных направлениях, невольно задаешься вопросом: неужели для людей нет возможности подражать этим существам? " Сформулированная Н.Е. Жуковским теорема заключается в следующем: "Величина подъемной силы крыла на метр размаха является произведением плотности воздуха на циркуляцию скорости и на скорость полета аэроплана". Очевидно, что этот вывод - основа современного учения о подъемной силе крыла, фундамент теоретической аэродинамики. Без этого открытия невозможно было бы развитие авиационной науки. За рубежом созданием аппаратов тяжелее воздуха занимались Хенсен, Венси, Лилиенталь, Адер, Шанют и др., а научными исследованиями в этой области и экспериментами в аэродинамических трубах - Эйфель во Франции, Кейли в Англии и Ленгли в США. Полеты братьев Райт, Сантос - Дюмона, Блерио, Кертиса, Уточкина, Ефимова и др. положили начало систематическим полетам в воздухе. Самолетостроение В СОВЕТСКОЕ ВРЕМЯ

После победы революции партия и правительство очень быстро осознали необходимость создания и развития воздушного флота России. Вопросы развития авиации неоднократно были в центре внимания советских партийных и государственных органов и неоднократно рассматривались на партийных съездах, специальных заседаниях и совещаниях с участием высших советских партийных и государственных деятелей. Отечественное самолетостроение в начале двадцатых годов базировалось на модернизации и серийном выпуске лучших образцов самолетов зарубежных марок. Параллельно велись работы по созданию собственных конструкций. Одним из первых самолетов, построенных в советское время, был модернизированный вариант английской машины ДН - 9. Освоение ее было поручено Н.Н. Поликарпову, а самолет в различных модификаций имел наименование Р. - 1. В это время на базе английской машины марки "АВРО" выпускался двухместный учебный самолет У-1, предназначенный для летных училищ. Из отечественных самолетов оригинальной конструкции, созданных в двадцатые годы, следует отметить пассажирский самолет АК-1 В.Л. Александрова и В.В. Калинина. Два самолета сконструировал летчик В.О. Писаренко и построил в мастерских севастопольской школы летчиков, где был инструктором. Большую известность имели конструкторские группы под руководством Д.П. Григоровича и Н.Н. Поликарпова, работавшие над созданием летающих лодок, пассажирских самолетов, а также истребителей. В этот этап в отечественном самолетостроении наметился переход к созданию летательных аппаратов из металла. В 1925 г. в ЦАГИ было создано конструкторское бюро АГОС (авиация, гидроавиации и опытное строительство), руководителем которого стал А.Н. Туполев. Тематика работы АГОС отличалась большим разнообразием, и в составе бюро были образованы бригады. Возглавлявшие их инженеры стали впоследствии известными конструкторами. Отдел сухопутного самолетостроения (ОСС) под руководством Н.Н. Поликарпова строил самолеты - истребители И - 3, ДИ - 2. В этот же период был построен широко известный самолет У - 2 (По-2), прослуживший около 35 лет. Одной из весьма удачных оказалась созданная отделом сухопутного самолетостроения машина Р-5, которая впоследствии выпускалась в различных вариантах - как разведчик, штурмовик и даже как легкий бомбардировщик. Отдел морского самолетостроения, руководимый Д.П. Григоровичем, строил морские самолеты, в основном разведчики. Наряду с боевыми и пассажирскими машинами конструировались авиетки и легкие самолеты по заказу спортивных организаций, среди них и первые самолеты А.С. Яковлева, именовавшиеся АИР. В начале тридцатых годов самолеты имели старые формы - бипланную схему и не убирающееся в полете шасси. Обшивка металлических самолетов была гофрированной. В то же время в опытном самолетостроении происходила реорганизация, и на заводе " Авиаработник " были созданы бригады по типам самолетов. Вначале задание на разработку самолета И-5 было выдано А.Н. Туполеву, а позже его созданием занимались Н.Н. Поликарпов и Д.П. Григорович. Этот самолет в различных модификациях состоял на вооружении почти десять лет, а истребители И-15, И-153, И-16 даже участвовали в боевых действиях начального периода Великой Отечественной войны. Бригада И.И. Погосского проектировала гидросамолеты, в частности морской дальний разведчик МДР - 3 (позже ее коллектив возглавлял Г.М. Бериев, который строил самолеты для авиации ВМФ вплоть до семидесятых годов).

Конструкторские бюро, руководимые А.И. Путиловым и Р.Л. Бартини, работали над созданием цельнометаллических стальных самолетов. Успехи, достигнутые в самолетостроении и особенно проектировании двигателей, позволили приступить к созданию самолета рекордной дальности полета АНТ - 25. Этот самолет с двигателем М - 34 Р. конструкции А.А. Микулина вошел в историю после выполненных на нем перелетов из Москвы через Северный полюс в США. К началу сороковых годов в соответствии с постановлением Совета Народных Комиссаров "О реконструкции существующих и строительстве новых самолетных заводов" было введено в эксплуатацию несколько новых авиационных заводов, которые предназначались для выпуска новейших самолетов. В этот же период был объявлен конкурс на лучшую конструкцию самолета - истребителя. Над его созданием работали талантливые инженеры - конструкторы С.А. Лавочкин, В.П. Горбунов, М.И. Гудков, А.И. Микоян, М.И. Гуревич, М.М. Пашинин, В.М. Петляков, Н.Н. Поликарпов, П.О. Сухой, В.К. Таиров, И.Ф. Флоров, В.В. Шевченко, А.С. Яковлев, В.П. Яценко. Все они внесли огромный вклад в развитие не только советской, но и мировой авиации. В итоге конкурса в 1941 г. на вооружение стали поступать самолеты ЛаГГ, МиГ и Як - широкоизвестные истребители периода Великой Отечественной войны. Слова К.Э. Циолковского о том, что за эрой аэропланов винтовых наступит эра аэропланов реактивных, оказались пророческими, эра реактивных самолетов практически началась в сороковые годы. По инициативе видного советского военачальника М.Н. Тухачевского, являвшегося в то время заместителем Наркома по вооружению, были созданы многие научно - исследовательские учреждения, работавшие в области ракетной техники. Теоретические разработки и проведенные исследования в конце двадцатых годов позволили вплотную подойти к созданию ракетоплана. Такой планер был построен Б.И. Черановским для ГИРД, а в 1932 г. планер модифицировали под опытный двигатель одного из основоположников отечественного ракетостроения - инженера Ф.А. Цандера. Обеспечение максимальной скорости самолета было мечтой каждого конструктора. Проводились попытки снабдить поршневые самолеты реактивными ускорителями. Характерным примером может служить самолет Як - 7 ВРД, под крыло которого подвешивались два прямоточных воздушно - реактивных двигателя. При их включении скорость возрастала на 60- 90 км/ч.

Второе поколение отечественных реактивных самолетов представляло собой более совершенные, более скоростные, более надежные машины, в их числе Як - 23, Ла - 15 и особенно МиГ - 15, признанный в сое время одним из лучших военных самолетов того времени. Впервые в СССР скорость звука в полете со снижением была достигнута в конце 1948 г. на опытном самолете Ла - 176 летчиком О.В. Соколовским. А в 1950 г. уже в горизонтальном полете самолеты МиГ - 17, Як - 50 проходили " звуковой барьер ". В сентябре - ноябре 1952 г. МиГ - 19 развивал скорость в 1,5 раза большую, чем скорость звука и превосходил по главным характеристикам " SUPER-SEIBR", который к тому времени являлся основным истребителем ВВС США. Преодолев " звуковой барьер ", авиация продолжала осваивать все большие скорости и высоты полета. Скорость достигла таких значений, при которых для дальнейшего ее увеличения требовались новые решения проблемы устойчивости и управляемости. Кроме того авиация вплотную подошла к " тепловому барьеру". Проблема теплозащиты самолета требовала безотлагательного решения. 28мая 1960 г. на самолете. Т - 405 генерального конструктора П.О. Сухого летчик Б. Адрианов установил абсолютный мировой рекорд скорости полета - 2092 км/ч по замкнутому маршруту 100 км. В итоге наша авиация получила самолет, способный в течение 30 мин лететь со скоростью примерно 3000км/ч. Полеты на этих самолетах свидетельствовали о том, что благодаря применению жаропрочных материалов и мощных систем охлаждения проблема "теплового барьера" для этих скоростей полета в основном была решена. В послевоенные годы в СССР были созданы превосходные пассажирские и транспортные самолеты. Еще в 1956г. на линиях Аэрофлота началась эксплуатация самолета Ту-104, который впервые в мире начал регулярные пассажирские перевозки. Ил-18, Ту-124, Ту-134, Ан-10 и Як-40 выдвинули в то время наш Гражданский воздушный флот на одно из ведущих мест в мире Успехи русской авиационной промышленности в деле создания самолетов боевой авиации были продемонстрированы в 1988г. на международной авиационной выставке в Фарнборо (Англия), где демонстрировался истребитель МиГ-29; этот же самолет, "Буран" и Су-27 демонстрировались в Париже в 1989г. Подводя черту подо всем вышесказанным можно сделать вывод, что, несмотря на все трудности и неудачи авиация в нашей стране сделала огромный шаг в своем развитии. И мне хочется верить, что, благодаря гигантскому интеллектуальному потенциалу, накопленному в России, авиация и в дальнейшем будет развиваться не менее быстрыми темпами, чем прежде.

3. «Н.Н. Зинин и казанская школа химиков»

Почти одновременно с оживлением химической жизни в Петербурге, в Казани зарождается новый химический центр, которому в недалеком будущем суждено было сыграть выдающуюся роль в деле развития, как русской, так и мировой химической науки. В Казанском университете с самого его основания в 1804г. преподавание и общее состояние химии находились в течение многих лет на очень низкой ступени. Достаточно сказать, что в 1827г., т. е. через 23 года после основания университета и через 21 год после устройства первой примитивной химической лаборатории, вся стоимость лабораторного имущества, включая и лабораторную мебель, оценивалась в 266 руб. серебром. При таком положении дела не могло быть и речи не только о постановке научных экспериментов по химии, но и о сколько-нибудь удовлетворительном преподавании химии. Едва ли не лучшей иллюстрацией печального положения преподавания химии в Казанском университете в то время может служить речь, произнесенная 17 января 1821г. на годичном акте одним из первых профессоров химии, И. И. Дунаевым, на тему: «О пользе и злоупотреблениях наук естественных и необходимости их основывать на христианском благочестии».

В 1835г. в Казанском университете был введен новый университетский устав, И.И. Дунаев был уволен в отставку, как сказано в приказе, «за реформой». Вслед за этим в химической жизни Казанского университета произошли события, которые явились началом расцвета химии в Казанском университете. В 1835г. преподавание химии было поручено молодому кандидату наук, питомцу Казанского университета--П.П. Зинину, а в 1837г. на кафедру химии был приглашен К.К. Клаус. В результате неутомимой научной деятельности этих двух выдающихся ученых быстро сформировавшаяся казанская химическая школа поднялась на невиданную для скромного провинциального университета высоту, а впоследствии блестящими работами знаменитого, ученика П.П. Зинина, А.М. Бутлерова, она покрыла себя мировой славой на вечные времена.

Незадолго до введения нового устава в Казанском университете началась постройка специального корпуса химической лаборатории. Корпус, сохранившийся почти в неизменном виде до настоящего времени, был выстроен в течение 1834--1837гг. архитектором Коринфским под непосредственным руководством гениального геометра и бессменного почти в течение двадцати лет ректора университета П.И. Лобачевского. Новая химическая лаборатория, снабженная по тому времени достаточным количеством платиновой и стеклянной посуды, химикалиями, аппаратами и приборами, несомненно, способствовала развитию химических исследований в университете. В этой новой химической лаборатории произвели свои замечательные исследования и открытия К.К. Клаус и Н.Н. Зинин.

Н.Н. Зинин. Выдающаяся научная и научно-общественная деятельность Н.Н. Зинина (1812--1880) заслуживает подробного рассмотрения.

Николай Николаевич Зинин родился 25 августа 1812г. в Закавказье, в уездном городе Шуше, быв. Елизаветпольской губернии, близ персидской границы. Он в раннем возрасте лишился родителей и вскоре был перевезен в Саратов к дяде, где и получил среднее образование в гимназии. После блестящего окончания гимназии дядя Зинина предполагал отдать племянника в Петербургский институт путей сообщения. Внезапная смерть дяди помешала осуществить это намерение. Стесненный в средствах, Н. Н. Зинин должен был переехать в Казань, где и поступил в 1830 г. в университет на математическое отделение физико-математического, или, как тогда называли, философского, факультета.

Зинин блестяще окончил университет в 1833г. со степенью кандидата и золотой медалью за представленное им сочинение на тему «О пертурбациях эллиптического движения планет». Выдающиеся способности Н.Н. Зинина обратили на себя внимание коллегии профессоров и ректора университета Н.Н. Лобачевского. Зинин был оставлен при университете (и уже в ноябре того же, 1833, года ему было поручено сначала репетиторство по физике, а с марта

1834г.-- преподавание аналитической механики, гидростатики и гидравлики. Преподавание перечисленных наук молодым ученым, едва достигшим 22 лет, было весьма успешно, о чем свидетельствует вынесенная Н.Н. Зинину Советом университета благодарность.

В 1835г. научный путь Н.Н. Зинина круто изменился: вместо математических наук Н.Н. Зинину было поручено преподавание химии. Причины такой перемены не совсем ясны. Возможно, что одной из главных причин было неудовлетворительное состояние преподавания химии. Еще до своего официального назначения на кафедру химии Зинин подал прошение о допущении его к экзаменам на степень магистра физико-математических наук. В апреле 1835г. он приступил уже к магистерским испытаниям и блестяще сдал их. Достойно удивления, как мог он, будучи так занят преподаванием многих, математических дисциплин, в такой короткий срок подготовиться к испытаниям, которые, как о том свидетельствуют официальные протоколы, производились с большой строгостью.

В течение года Зинин написал диссертацию на степень магистра естественных наук на заданную Советом факультета тему: «О явлениях химического сродства и о превосходстве теории Берцелиуса о постоянных химических пропорциях перед химическою статикой Бертолетта» и в октябре 1836 г. успешно защитил ее. В следующем, 1837, году Зинин был утвержден адъюнктом химии и вскоре командирован на два года с научной целью за границу.

Свои научные занятия за границей Зинин начал в Берлине, где изучал математику и слушал курсы по химии у известных химиков того времени -- Митчерлиха и Розе. Из Берлина Зинин направился в Гиссен к знаменитому Ю. Либиху.

Н.Н. Зинин не думал долго задерживаться в Гиссене, но, познакомившись с Либихом и его лабораторией, изменил, свои планы и в течение целого года с необычайным увлечением и успехом работал под руководством самого Либиха.

Здесь Зинин выполнил свои первые экспериментальные работы на классические либиховские темы по изучению производных так называемого горькоминдального масла, или, иначе, бензойного альдегида. Он хорошо ознакомился также с системой преподавания химии Либихом и усвоил тот строгий и свободный дух научного исследования, который заслуженно доставил Ю. Либиху и руководимой им лаборатории всемирную славу.

В конце своей командировки Зинин недолго работал в Париже у Пелуза и посетил также виднейшие лаборатории и заводы Англии, Голландии и Бельгии.

В 1840г. Н.Н. Зинин вернулся в Россию. Но он поехал не в Казань, а в Петербург для защиты докторской диссертации. 30 января 1841г. он блестяще защитил при Петербургском университете докторскую диссертацию «О соединениях бензоина и об открытых новых телах, относящихся к бензоиновому роду».

В Казань Зинин вернулся весной 1841г. и вскоре был утвержден экстраординарным профессором, но не по кафедре химии, которая к тому времени была замещена К.К. Клаусом, а по кафедре химической технологии. Фактически, однако, Зинин с самого начала своей профессорской деятельности делил с Клаусом труд преподавания чистой химии, в том числе аналитической и органической.

Что касается научных занятий, то условия для них ко времени возвращения Зинина из-за границы были весьма благоприятны: только, что было окончено постройкой и оборудовано новое здание химической лаборатории.

Одновременно с началом своей профессорской и преподавательской деятельности Зинин энергично принимается за экспериментальные исследования, результаты которых менее чем через год приносят ему мировую славу: он открывает свою знаменитую реакцию превращения ароматических нитросоединений в аминосоединения. Первое сообщение о вновь открытой реакции было напечатано в октябре 1842г. в «Известиях Академии Наук». В сообщении описывалось превращение нитронафталина и нитробензола в соответствующие аминосоединения, которые Зинин назвал -- первое «наф-талидам», второе -- «бензидам». Второе из полученных Зининым соединений -- «бензидам» -- академик Ю.Ф. Фрице признал за анилин, незадолго до того полученный им из индиго.

Н.Н. Зинин очень скоро понял все огромное значение открытой им реакции и распространил свои исследования на другие ароматические нитропроизводные.

Уже в 1844г. он опубликовал вторую статью, в которой сообщал о получении им семинафталидама (т. е. нафтилендиамина) и семибензидама (т.е. метафенилендиамина). В следующем, 1845, году Зинин сообщил о получении им «бензаминовой» кислоты (т.е. метааминбензойной кислоты).

Таким образом, этими тремя работами Зинин показал общность открытой им реакции восстановления ароматических нитросоединений в амино-соединения, и с тех пор она вошла в историю химии и в повседневный лабораторный обиход под названием «реакции Зинина». Позднее несколько видоизмененная французским химиком Бешаном «реакция Зинина» была перенесена в промышленность и тем самым положила начало развитию анилинокрасочной промышленности.

Несколько позднее Зинин осуществил ряд других замечательных, превращений нитробензола. Так, при действии спиртовой щелочи на нитробензол им впервые был получен азоксибензол; восстановлением азоксибензола -- гидраэобензол, который под действием кислот, как показал Зинин, испытывал замечательную перегруппировку в бензидин.

Научные открытия Зинина представляют классический пример влияния науки на развитие промышленности. Напомню, что бензидин является одним из важнейших промежуточных продуктов анилинокрасочной промышленности.

До работ Зинина, его «бензидам» под различными названиями получался из природных продуктов. Это -- «кристаллин» Унфердобена, полученный им в 1826 г. при перегонке индиго; это -- «пианол» Рунге, выделенный им в 1834г. в ничтожных, количествах из каменноугольной смолы; это -- «анилин» Фрицше, также полученный путем сложных операций из природной краски индиго. Все эти открытия, сделанные до работ Зинина, не оказали и не могли оказать влияния на зарождение и развитие анилинокрасочной промышленности. Только получение Митчерлихом из, бензола нитробензола и получение Зининым из нитробензола синтетического анилина создали базу для развития анилинокрасочной промышленности, повлекшей за собою развитие фармацевтической промышленности, промышленности взрывчатых веществ, душистых веществ и многих других областей синтетической органической химии.

В 1847г. Н.Н. Зинин получил предложение занять кафедру в Медико-хирургической академии в Петербурге. После некоторого размышления и колебаний он принял решение о переходе в Петербург. В Петербурге он потратил около трех лет на организацию химической лаборатории и только после этого мог снова приняться за прерванные научные занятия Совместно со своим учеником, впоследствии известным термохимиком Н. Н. Бекетовым, Зининым были синтезированы «бензуреид» и «ацетуреид» -- первые представители неизвестного и, как оказалось впоследствии, весьма важного класса моноуреидов. В 1854г. им был осуществлен синтез летучего горчичного масла.

2 мая 1858 г. Зинин был избран экстраординарным, а 5 ноября 1865г. ординарным академиком Петербургской Академии Наук. В Академии он был деятельным членом самых разнообразных комиссий, оказывая большую помощь особенно в разрешении вопросов, касающихся познания России.

К концу своей научной деятельности он снова возвратился к изучению различных превращений горькоминдального масла и получил между прочим гидробензоин, который в свою очередь легко может быть переведен в бензоин.

Все работы Н.Н. Зинина были напечатаны на немецком и французском языках, за исключением докторской диссертации и работы о некоторых производных лепидина. Это, непонятное на первый взгляд, явление объясняется тем, что труды Академии Наук обычно печатались не на русском, а на немецком или французском языке. Три первые и важнейшие работы Зинина о восстановлении нитросоединений в аминосоединения, напечатанные в «Известиях Академии Наук», впервые были переведены на русский язык лишь в 1942г. по случаю 100-летия открытия анилина и напечатаны в журнале «Успехи химии» за 1943г. (т. XII, вып. 2).

В обширной и плодотворной научной деятельности Зинина особого внимания заслуживает то, что все сложнейшие превращения веществ, группирующиеся вокруг бензойного альдегида, превращения, которые во всех деталях не распутаны и в настоящее время, открывались и изучались им в те далекие времена, когда не существовало теории химического строения -- этой нити Ариадны в лабиринте органических соединений. Приходилось проникать в область неизвестного главным образом с помощью «химического чутья», того качества ученого-химика, которое и до сих пор еще в значительной мере сохраняет свою силу для органика-синтетика.

Большое значение в развитии химической науки в нашей стране имела научно-общественная деятельность Зинина, развернувшаяся в начале 60-х годов в Петербурге. Это было время великих сдвигов и пробуждения самосознания в жизни русского общества. Зинин не оставался в стороне от общего движения. Это мощное движение коснулось самых различных сторон науки и искусства, в том числе и развития химического образования в нашей стране.

На следующем заседании, состоявшемся 5 декабря 1868 г.Н.Н. Зинин был единогласно избран первым президентом Общества; делопроизводителем и редактором журнала Общества был избран Н.А. Меншуткин, казначеем Г.А. Шмидт. В качестве президента молодого Общества Н.Н. Зинин нес огромную и важную работу, председательствуя в очередных заседаниях, постоянно участвуя в многочисленных комиссиях, особенно по вопросам технико-химических изобретений и приложения химии к промышленности.

В звании президента Русского химического общества Зинин пробыл бессменно в течение 10 лет. В 1878 г. оканчивался второй пятилетний срок пребывания Н.Н. Зинина на посту президента. Несмотря на просьбы, он на этот раз отказался от дальнейшего несения высокого, но трудного президентского поста. Это было за два года до его смерти.

Н.Н. Зинин скончался 6 февраля 1880 г., на 68-м году жизни.

Подводя итог научной деятельности Н.Н. Зинина и его влияния на развитие русской органической химии, следует сказать, что благодаря его замечательным научным открытиям русская химическая наука встала на один уровень с западноевропейской.

4. Эргономика - отрасль инженерной психологии, изучает взаимодействие в системе человек - машина - среда. Кратко опишите проблемы и задачи эргономики

Систем "человек - машина", делится на три класса:

1. С простой машиной, в которой совершается преобразование информации по элементарной линейной программе (передача то человека части реакций прямого замыкания). Обратная информация от предмета труда поступает почти полностью к человеку, и он сам вносит коррективы в программу машины.

2. С репродуктивно - преобразующей машиной (обычные ЭВМ). В этом классе характерным является существенное, почти полное отчуждение человека от предмета труда и его преобразования. Если человеку понадобится включиться в рабочий процесс, он должен будет по искусственному коду реконструировать как состояние предмета труда, так и процессы, которыми управляет машина.

3. С продуктивно - преобразующей машиной (самоорганизующиеся кибернетические устройства). Взаимодействие человека с такой машиной уже носит характер информационного обмена между относительно замкнутыми системами информации.

Человека, работающего с помощью машины, будем называть оператором. Ввиду того что именно этот тип деятельности является основным предметом эргономического исследования, рассмотрим его психофизиологическую сущность более подробно.

Наиболее характерной чертой деятельности оператора является то, что он лишен возможности непосредственно наблюдать за управляемыми объектами, и вынужден пользоваться информацией, которая поступает к нему по каналам связи. Деятельность человека, совершаемая не с реальными объектами, а с их заместителями или имитирующими их образами, называют деятельностью с информационными моделями реальных объектов.

Информационная модель - совокупность информации о состоянии и функционировании объекта управления и внешней среды. Она является для оператора своеобразным имитатором, отражающим все существенно важные для управления свойства реальных объектов, т.е. тех источников информации, на основе которого он формирует образ реальной обстановки, производит анализ и оценку сложившейся ситуации, планирует управляющие воздействия, принимает решения, обеспечивающие правильную работу системы и выполнение возложенных на нее задач, а также наблюдает и оценивает результаты их реализации.

Объем информации, включенной в модель, и правила ее организации должны соответствовать задачам и способам управления. Физически информационная модель реализуется с помощью устройств отображения информации. Наиболее существенной особенностью деятельности человека с информационной моделью является необходимость соотнесенья сведений, получаемых с помощью приборов, экранов, табло, как между собой, так и с реальными управляемыми объектами. Именно на основании соотнесенья этих сведений строится вся деятельность оператора. Рассмотрим основные этапы деятельности оператора при решении определенной технологической задачи или выполнении операции СЧМ.

Первый этап - восприятие информации - процесс, включающий следующие качественно различные операции: обнаружение объекта восприятия; выделение в объекте отдельных признаков, отвечающих стоящей перед оператором задаче; ознакомление с выделенными признаками и опознавание объекта восприятия.

Различия между операциями обнаружения и выделения информативных признаков определяются тем, что явления, связанные с обнаружением объекта восприятия, протекают на уровне рецепторных полей воспринимающих систем, в то время как способность к выделению информативного содержания формируется на основе прошлого опыта и требует специального обучения.

В процессе ознакомления с выделенными признаками оператор устанавливает связи между отдельными свойствами объекта восприятия, формирует собственные системы эталонов, на основании которых он может впоследствии опознать объект или ситуацию. Процессам ознакомления и опознавания сопутствуют обычно укрупнение признаков, объединяющих их в структуры, которые затем выступают как единые оперативные единицы восприятия.

Оперативная единица восприятия - это семантически целостное образование, формирующееся в результате рецептивного обучения и создающее возможность практически одномоментного, симультанного и целостного восприятия объектов внешнего мира, независимо от числа содержащихся в них признаков. Формирование оперативных единиц восприятия обеспечивает не только целостность и предметность восприятия, но и возможность в дальнейшем мысленного реконструирования ряда особенностей объекта, не нашедших непосредственно отражения в информации, предъявленной оператору, равно как и возможность выделения полезной информации в помехах.

Второй этап - оценка информации, ее анализ и обобщение на основе заранее заданных или сформированных критериях оценки. Оценка производится на основе сопоставления воспринятой информационной модели со сложившейся у оператора внутренней образно-концептуальной моделью обстановки (системы управления). Концептуальная модель представляет собой продукт осмысливания оператором сложившейся ситуации с учетом стоящих перед ним задач. В отличие от информационной модели она относится к внутренним психологическим способам - средствам деятельности оператора.

Эргономика, так или иначе, связана со всеми науками, предметом исследования которых является человек как субъект труда, познания и общения. Ближайшей для неё отраслью психологии является инженерная психология, задачей которой является изучение и проектирование внешних средств и внутренних способов трудовой деятельности 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.

5. Опишите действия инженера по информационному обеспечению эксперимента

Инженерные исследования в отличие от теоретических исследований в технических науках непосредственно вплетены в инженерную деятельность. Они включают в себя предпроектное обследование, научное обоснование разработки, анализ возможности использования уже полученных научных данных для конкретных инженерных расчетов, характеристику эффективности разработки, анализ необходимости недостающих научных исследований и т.д. Инженерные исследования проводятся в сфере инженерной практики и направлены на конкретизацию имеющихся научных знаний применительно к определенной инженерной задаче.

Функциональные обязанности Инженера по защите информации определены на основе и в объеме квалификационной характеристики по должности Инженера по защите информации и могут быть дополнены, уточнены при подготовке должностной инструкции исходя из конкретных обстоятельств. Инженер по защите информации выполняет работу по проектированию и внедрению специальных технических и программно-математических средств защиты информации, обеспечению организационных и инженерно-технических мер защиты информационных систем, проводит исследования с целью нахождения и выбора наиболее целесообразных практических решений в пределах поставленной задачи. Осуществляет подбор, изучение и обобщение научно-технической литературы, нормативных и методических материалов по техническим средствам и способам защиты информации. Участвует в рассмотрении проектов технических заданий, планов и графиков проведения работ по технической защите информации, в разработке необходимой технической документации. Составляет методики расчетов и программы экспериментальных исследований по технической защите информации, выполняет расчеты в соответствии с разработанными методиками и программами. Проводит сопоставительный анализ данных исследований и испытаний, изучает возможные источники и каналы утечки информации. Осуществляет разработку технического обеспечения системы защиты информации, техническое обслуживание средств защиты информации, принимает участие в составлении рекомендаций и предложений по совершенствованию и повышению эффективности защиты информации, в написании и оформлении разделов научно-технических отчетов. Составляет информационные обзоры по технической защите информации. Выполняет оперативные задания, связанные с обеспечением контроля технических средств и механизмов системы защиты информации, участвует в проведении проверок учреждений, организаций и предприятий по выполнению требований нормативно-технической документации по защите информации, в подготовке отзывов и заключений на нормативно-методические материалы и техническую документацию. Готовит предложения по заключению соглашений и договоров с другими учреждениями, организациями и предприятиями, предоставляющими услуги в области технических средств защиты информации, составляет заявки на необходимые материалы, оборудование, приборы. Участвует в проведении аттестации объектов, помещений, технических средств, программ, алгоритмов на предмет соответствия требованиям защиты информации по соответствующим классам безопасности. Проводит контрольные проверки работоспособности и эффективности действующих систем и технических средств защиты информации, составляет и оформляет акты контрольных проверок, анализирует результаты проверок и разрабатывает предложения по совершенствованию и повышению эффективности принимаемых мер. Изучает и обобщает опыт работы других учреждений, организаций и предприятий по использованию технических средств и способов защиты информации с целью повышения эффективности и совершенствования работ по ее защите и сохранению государственной тайны. Выполняет работы в установленные сроки на высоком научно-техническом уровне, соблюдая требования инструкций по режиму проведения работ.