Kroppsmassamätare i viktlöshet

Kroppsmassamätare i viktlöshet (BMI, IM, massmätare) - en anordning för att mäta kroppsvikt och små massor i viktlöshet [1] .

Utmana

Med ökningen av varaktigheten av rymdflygningar tog läkarna upp frågan om behovet av att övervaka vikten av astronauter [2] .

Övergången till en annan livsmiljö kommer säkerligen att leda till omstrukturering av kroppen, inklusive omfördelning av vätskeflöden i den [2] .

Vid tyngdlöshet förändras blodflödet - från de nedre extremiteterna rinner en betydande del av det till bröstet och huvudet [2] .

Processen med uttorkning av kroppen stimuleras och personen går ner i vikt [2] .

Men förlusten av till och med en femtedel av vattnet, som hos människor är 60-65%% är mycket farligt för kroppen [2] .

Därför behövde läkarna en pålitlig enhet för konstant övervakning av kroppsvikten hos astronauter under flygning och som förberedelse för att återvända till jorden [2] .

Vanliga "jordiska" vågar bestämmer kroppens massa eller vikt på grund av jordens gravitationsattraktion, och bestämmer tyngdkraften med vilken den trycker på enheten [2] .

I viktlöshet är en sådan princip oacceptabel - både en dammfläck och en behållare med last, med olika massor, har samma - nollvikt [2] .

När man skapade en kroppsmassamätare i noll gravitation var ingenjörer tvungna att använda en annan princip [2] .

Funktionsprincipen för massmätaren

Kroppsmassamätaren i viktlöshet är byggd enligt schemat för en harmonisk oscillator .

Som du vet beror perioden för fria svängningar av lasten på fjädern på dess massa [2] . Således räknar oscillatorsystemet om svängningsperioden för en speciell plattform med en astronaut eller något föremål placerat på den [1] .

Den kropp vars massa ska mätas är fixerad på en fjäder på ett sådant sätt att den kan svänga fritt längs fjäderaxeln.

Perioden för dessa svängningar är relaterad till kroppsvikten med förhållandet:

där K är fjäderns elasticitetskoefficient.

Sålunda, genom att veta och mäta , kan vi hitta .

Det kan ses av formeln att svängningsperioden inte beror på vare sig amplituden eller gravitationsaccelerationen.

Enhet

Ser ut som en "stol" och består av fyra delar: en plattform för att placera en astronaut (övre delen), en bas som är fäst vid stationens "golv" (nedre delen), ett ställ och en mekanisk mittdel , och en elektronisk enhet för att mäta avläsningar [3] .

Instrumentstorlek: 79,8 x 72 x 31,8 cm [3] . Material: aluminium, gummi, organiskt glas [3] . Vikten på enheten är cirka 11 kilogram [2] .

Den övre delen av anordningen, som astronauten ligger på med bröstet, består av tre delar [3] . Ett rektangulärt ark av plexiglas [3] är fäst vid den övre plattformen . En astronauts hakstöd sträcker sig från änden av plattformen på en metallstav [3] .

Den nedre delen av anordningen är en hästskoformad bas, på vilken den mekaniska delen av anordningen och blocket för mätning av avläsningar är fästa [3] .

Den mekaniska delen består av en vertikal cylindrisk kuggstång, längs vilken den andra cylindern rör sig utanför på lager [3] . Utanför på den rörliga cylindern finns två svänghjul med stopp för att fixera det rörliga systemet i mittläget [3] .

Ovanifrån, till änden av den rörliga cylindern, med hjälp av två rörformiga fästen, är en figurerad plattform för kroppen av en astronaut, som bestämmer hans massa, fäst [3] .

På den nedre halvan av den rörliga cylindern är två handtag fästa, med utlösare i ändarna, med hjälp av vilka det rörliga systemets propper är infällda i handtagen [3] .

Längst ner, på den yttre cylindern, finns ett fotstöd för astronauten som har två gummikåpor [3] .

En metallstång rör sig inuti den cylindriska ställningen, förseglad i ena änden i den övre plattformen; en platta är installerad på den motsatta änden av stången, på vars båda sidor är två fjädrar fästa, som sätter anordningens rörliga system i mittläget när den är i noll gravitation [3] . En magnetoelektrisk sensor är fixerad i botten av stativet och fixerar svängningsperioden för det rörliga systemet [3] .

Sensorn tar automatiskt hänsyn till varaktigheten av svängningsperioden med en noggrannhet på en tusendels sekund [2] .

Som visas ovan beror "stolens" oscillationsfrekvens på lastens massa. Det räcker alltså för en astronaut att svänga lite på en sådan gunga, och efter ett tag kommer elektroniken att räkna ut och ge mätresultatet.

Det tar 30 sekunder att mäta en astronauts kroppsvikt [2] .

Därefter visade det sig att de "kosmiska skalorna" är mycket mer exakta än de medicinska som används i vardagen [2] .

Valentin Lebedev beskriver vägningsproceduren i The Cosmonaut's Diary (1982) enligt följande [4] :

Det är första gången jag måste väga mig i rymden. Det är tydligt att konventionella vågar inte kan fungera här, eftersom det inte finns någon vikt. Våra fjäll, till skillnad från jordiska, är ovanliga, de fungerar enligt en annan princip och representerar en oscillerande plattform på fjädrar.

Innan jag väger sänker jag plattformen, trycker ihop fjädrarna, till klämmorna, lägger mig på den, trycker hårt mot ytan och fixar mig, grupperar kroppen så att den inte dinglar, klämmer fast plattformens profil med min ben och armar. Jag trycker ner. En lätt knuff och jag känner vibrationer. Deras frekvens visas på indikatorn i en digital kod. Jag läser av dess värde, subtraherar plattformens vibrationsfrekvenskod, mätt utan en person, och bestämmer min vikt från tabellen. Det blev 74 kg.

Historik

En anordning för att mäta kroppsvikten hos en astronaut skapades senast 1976 vid Leningrad Special Design and Technology Bureau " Biofizpribor " (SKTB "Biofizpribor") [3] .

Den första massmätaren installerades på Salyut-5 orbital station [2] [3] .

Kosmonauterna Boris Volynov och Vitaly Zholobov [2] [3] blev de första testarna av enheten under förhållanden av verklig viktlöshet .

Under de första testerna visade det sig att Volynovs och Zholobovs vikt ombord på stationen sammanföll, även om skillnaden före flygningen var nästan tio kilo [2] . Uppdragskontroll antydde att detta var ett fel i "kosmisk skala" [2] . Ingenjörerna kom dock på att bruksanvisningen för enheten inte var särskilt tydlig [2] . Efter att astronauterna utnyttjat de förklaringar som skickats till Salyut, började enheten visa resultaten mer exakt än vanliga jordiska vågar [2] .

Massmätaren utvecklad av SKTB "Biophyspribor" fungerade under många år i viktlöshet ombord på orbitalstationerna " Salyut " och " Mir " [3] [1] .

En uppgraderad version av massmätaren har levererats till den internationella rymdstationen [1] .

Anteckningar

  1. ↑ 1 2 3 4 KROPPSVIKTSMÄTARE I VIKT "IM-01M" . SKTB "Biophyspribor". Hämtad 17 juni 2016. Arkiverad från originalet 4 juni 2016.
  2. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Gerasimov V. Vågar för viktlöshet // Pravda  : tidning. - 1981. - 19 januari.
  3. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Apparat för att mäta kroppsvikt (BMI) . Portalen för Rysslands kulturarv. Hämtad 17 juni 2016. Arkiverad från originalet 30 september 2016.
  4. ↑ Valentin Lebedev . 11 juni 1982 . En astronauts dagbok (11 juni 1982).

Länkar