Category: наука

Category was added automatically. Read all entries about "наука".

Ghost_Rider

Перспективные технологии для аккумуляторов будущего

good_luck_batteryКаждый год количество устройств в мире, которые работают от аккумуляторных батарей, неуклонно возрастает. Не секрет, что самым слабым звеном современных устройств являются именно аккумуляторы. Их приходиться регулярно подзаряжать, они обладают не такой большой емкостью. Существующие аккумуляторные батареи с трудом позволяют добиваться автономной работы планшета или мобильного компьютера в течение нескольких дней.

Поэтому производители электромобилей, планшетов и смартфонов сегодня заняты поиском возможностей сохранения значительных объемов энергии в более компактных объемах самого аккумулятора. Несмотря на разные требования, предъявляемые к батареям для электромобилей и мобильных устройств, между ними можно легко провести параллели. В частности, известный электрокар Tesla Roadster питается от литий-ионной батареи, разработанной специально для ноутбуков. Правда, для обеспечения электроэнергией спортивного автомобиля инженерам пришлось использовать более шести тысяч таких элементов питания одновременно.
Идет ли речь об электромобиле или мобильных устройствах, универсальные требования к аккумулятору будущего очевидны – он должен быть меньше, легче и накапливать значительно больше энергии. Какие перспективные разработки в этой области могут удовлетворить данные требования?

Литий-ионные и литиево-полимерные батареи

На сегодняшний день в мобильных устройствах наибольшее распространение получили литий-ионные и литиево-полимерные батареи. Что касается литий-ионных аккумуляторов (Li-Ion), то они производятся еще с начала 90-х годов. Их главное преимущество – достаточно высокая энергетическая плотность, то есть способность сохранять определенный объем энергии на одну единицу массы. Кроме того, в таких батареях отсутствует пресловутый "эффект памяти" и имеется сравнительно низкий саморазряд.
Использование лития вполне обоснованно, ведь этот элемент обладает высоким электрохимическим потенциалом. Недостатком всех литиево-ионных батарей, коих на самом деле в настоящее время насчитывается большое количество видов, является достаточно быстрое старение аккумулятора, то есть резкое снижение характеристик при хранении или длительном использовании батареи. К тому же, потенциал емкости современных литий-ионных батарей, судя по всему, уже практически исчерпан.
Дальнейшим развитием литий-ионной технологии являются литиево-полимерные источники питания (Li-Pol). В них вместо жидкого электролита используется твердый материал. В сравнении со своим предшественником, литиево-полимерные батареи имеют более высокую энергетическую плотность. Вдобавок, теперь стало возможным производить батареи практически в любой форме (литий-ионная технология требовала только цилиндрической или прямоугольной формы корпуса). Такие батареи обладают небольшими габаритами, что позволяет с успехом применять их в различных мобильных устройствах.
Однако появление литиево-полимерных батарей кардинальным образом не изменило ситуацию, в частности, потому, что такие батареи не способны отдавать большие токи разряда, а их удельная емкость все же недостаточна, чтобы избавить человечество от необходимости постоянной подзарядки мобильных устройств. Плюс ко всему, литиево-полимерные аккумуляторы довольно "капризны" в эксплуатации, они имеют недостаточную прочность и склонность к возгоранию.

Перспективные технологии

В последние годы ученые и исследователи в различных странах активно работают над созданием более совершенных технологий аккумуляторных батарей, способных уже в ближайшем будущем прийти на смену существующим. В этом плане можно выделить несколько наиболее перспективных направлений:

- Литий-серные батареи (Li-S)

Литий-серный аккумулятор – перспективная технология, энергоемкость подобной батареи в два раза выше, чем у литий-ионных. Но в теории она может быть еще выше. В таком источнике питания используется жидкий катод с содержанием серы, при этом он отделен от электролита особой мембраной. Именно за счет взаимодействия литиевого анода и серосодержащего катода была существенно увеличена удельная емкость. Первый образец подобного аккумулятора появился еще в 2004 году. С того момента был достигнут определенный прогресс, благодаря чему усовершенствованный литий-серный аккумулятор способен выдерживать полторы тысячи циклов полной зарядки-разрядки без серьезных потерь в емкости.
К преимуществам данного аккумулятора также можно отнести возможность применения в широком диапазоне температур, отсутствие необходимости в использовании усиленных компонентов защиты и сравнительно низкую себестоимость. Интересный факт – именно благодаря применению такого аккумулятора в 2008 году был поставлен рекорд по продолжительности полета на воздушном судне на солнечных батареях. Но для массового выпуска литиево-серного аккумулятора ученым еще придется решить две основные проблемы. Требуется найти эффективный способ утилизации серы, а также обеспечить стабильную работу источника питания в условиях смены температурного или влажностного режима.

- Магниево-серные батареи (Mg/S)

Обойти традиционные литиевые батареи могут и аккумуляторы, базирующиеся на соединении магния и серы. Правда, до последнего времени никто не мог обеспечить взаимодействие этих элементов в одной ячейке. Сам магниево-серный аккумулятор выглядит очень интересным, ведь его энергетическая плотность может доходить до более чем 4000 Вт-ч/л. Не так давно благодаря американским исследователям, по всей видимости, удалось решить основную проблему, стоящую на пути разработки магниево-серных батарей. Дело в том, что для пары магний и сера не было никакого подходящего электролита, совместимого с этими химическими элементами.
Однако ученые сумели создать такой приемлемый электролит за счет образования особых кристаллических частиц, обеспечивающих стабилизацию электролита. Образец магниево-серного аккумулятора включает в себя анод из магния, сепаратор, катод из серы и новый электролит. Впрочем, это только первый шаг. Перспективный образец, к сожалению, пока не отличается долговечностью.

- Фторид-ионные батареи

Еще один интересный источник питания, появившийся в последние годы. Здесь за перенос зарядов между электродами отвечают анионы фтора. При этом анод и катод содержат металлы, преобразующиеся (в соответствии с направлением тока) во фториды, либо восстанавливающиеся обратно. Благодаря этому обеспечивается значительная емкость батареи. Ученые заявляют, такие источники питания имеют энергетическую плотность, в десятки раз превосходящую возможности литий-ионных батареек. Помимо значительной емкости, новые аккумуляторы также могут похвастаться существенно меньшей пожароопасностью.
На роль основы твердого электролита было перепробовано множество вариантов, но выбор, в конечном счете, остановился на лантане бария. Хотя фторид-ионная технология кажется очень перспективным решением, она не лишена недостатков. Ведь твердый электролит может стабильно функционировать лишь при высоких температурах. Поэтому перед исследователями стоит задача отыскать жидкий электролит, способный успешно работать при обычной комнатной температуре.

- Литий-воздушные батареи (Li-O2)

В наши дни человечество стремится к использованию более "чистых" источников энергии, связанных с генерацией энергии солнца, ветра или воды. В этом плане очень интересными представляются литий-воздушные батареи. В первую очередь, они рассматриваются многими экспертами в качестве будущего электромобилей, но с течением времени могут найти применение и в мобильных устройствах. Такие источники питания обладают очень высокой емкостью и при этом сравнительно малыми размерами. Принцип их работы следующий: вместо оксидов металла в позитивном электроде применяется углерод, который вступает в химическую реакцию с воздухом, в результате чего создается ток. То есть для выработки энергии здесь частично используется кислород.
Использование кислорода в качестве активного материала катода имеет свои существенные преимущества, ведь он является практически неисчерпаемым элементом, а самое главное, абсолютно бесплатно берется из окружающей среды. Считается, что плотность энергии у литий-воздушных батарей сможет достигать впечатляющей отметки в 10 000 Втч/кг. Может быть, в недалеком будущем подобные батареи смогут поставить электромобили в один ряд с машинами на бензиновом двигателе. Кстати, аккумуляторы подобного типа, выпущенные для мобильных гаджетов, уже можно встретить в продаже под названием PolyPlus.

- Литий-нанофосфатные батареи

Литий-нанофосфатные источники питания – это следующее поколение литиево-ионных батареек, которые характеризуются высокой отдачей тока и сверхбыстрой зарядкой. Для полной зарядки такой батареи требуется всего пятнадцать минут. Они также допускают в десять раз больше циклов зарядки в сравнении со стандартными литий-ионными элементами. Таких характеристик удалось добиться благодаря использованию особых наночастиц, способных обеспечить более интенсивный поток ионов.
К достоинствам литий-нанофосфатных батарей можно отнести также слабый саморазряд, отсутствие "эффекта памяти" и способность работать в условиях широкого диапазона температур. Литий-нанофосфатные батареи уже доступны в продаже и применяются для некоторых типов устройств, однако их распространению мешает необходимость в специальном зарядном устройстве и больший вес в сравнении с современными литий-ионными или литийево-полимерными аккумуляторами.
В действительности, перспективных технологий в области создания аккумуляторных батарей гораздо больше. Ученые и исследователи работают не только над созданием принципиально новых решений, но и над улучшением характеристик существующих литий-ионных батареек. Например, за счет использования кремниевых нанопроводов или разработки нового электрода, обладающего уникальной способностью к "самозаживлению". В любом случае уже не за горами тот день, когда наши телефоны и другие мобильные устройства будут жить целые недели без подзарядки.

Ghost_Rider

У человека разумного всё должно быть в меру.

Не торопитесь худеть: полезные свойства жира в организме человека

fat_mod
Есть одна субстанция в человеческом организме, которую люди, благодаря модным веяниям и идеям здорового питания обсуждают почти каждый день, причем уже мало задумываясь об этом. Речь идет о жире, а точнее – о жировой ткани. При этом мало кто знает, из чего она состоит, откуда взялась, какие выполняет функции и зачем нужна.
Жировая ткань представляет собой разновидность соединительной ткани, которая состоит преимущественно из жировых клеток – адипоцитов. Кроме них в ее составе присутствуют преадипоциты (предшественники жировых клеток), фибробласты (клетки, синтезирующие волокна и основное вещество соединительной ткани), эндотелиальные клетки сосудов и иммунные клетки (в первую очередь, макрофаги).
В организме человека содержатся две различных по строению и функциям разновидности жировой ткани – белая и бурая. Количество второй крайне незначительно, поэтому начнем с первой.
Еда впрок
Главная функция белой жировой ткани – быть длительным хранилищем питательных веществ. Поскольку наиболее калорийным из продуктов является жир, питание запасается именно в таком виде, поскольку так резервуару требуется меньший объем. Оперативный запас калорий, который при необходимости расходуется в первую очередь, это накапливающийся в мышцах и печени гликоген – полимер глюкозы, альтернативно «сшитый» аналог растительного крахмала у животных и грибов. Он расщепляется и расходуется быстро, в то время как организм успевает включить более медленный механизм сжигания жировых запасов.
Не следует думать, что жиры поступают в соответствующую ткань непосредственно из пищи. Как и белки с углеводами, липиды (биохимическое название жиров) расщепляются в пищеварительном тракте до составляющих, которые и всасываются в кровь. Затем большая их часть направляется к местам расходования – в первую очередь, для выработки энергии, построения клеточных мембран, производства биологически активных веществ и т. д. Из излишков заново синтезируются липиды, которые и поступают на хранение в жировую ткань.
Однако основная часть жировых запасов производится из избыточного сахара. Практически любой житель Земли потребляет углеводов больше, чем остальных питательных веществ. При этом уровень глюкозы в крови необходимо поддерживать в достаточно узких границах – этот показатель очень сильно влияет на нормальную жизнедеятельность.
Защитой от избытка сахара выступает жировая ткань, быстро «складируя» его в виде липидов. Именно поэтому в ней высока плотность рецепторов к инсулину – без него глюкоза усваиваться не может. Эта особенность жировой ткани лежит в основе развития инсулиннезависимого сахарного диабета у тучных людей, который связан не с недостатком продукции инсулина поджелудочной железой, а (очень упрощенно) с повышенным количеством рецепторов к нему при избытке запасов жира, требующим большего количества гормона.
Лирическое отступление по Дарвину
Запасать энергию в виде жира живые организмы научились на самых ранних этапах своей эволюции – небольшие внутриклеточные пузырьки с липидами (вакуоли) наблюдаются даже у некоторых одноклеточных организмов, не говоря уже о растениях (особенно их семенах).
Однако полноценная жировая ткань, которая не только хранит энергоноситель, но и обладает собственными высокоразвитыми и чувствительными механизмами его накопления и отдачи, появляется только у млекопитающих (хотя у всех позвоночных она, более или менее развитая, присутствует). У них же эта ткань наиболее многообразна по функциям и рационально распределена по организму.
Во многом это связано с борьбой за новые территории обитания – сложному организму необходимо поддерживать постоянство внутренней среды в переменчивых условиях среды внешней. Поэтому возможность запасать пищу, когда ее много, и расходовать в голодное время стало одним из краеугольных камней выживания в разнообразных климатических условиях.
В силу этого жировая ткань – единственная, способная практически неограниченно разрастаться в любом возрасте. В физиологическом (полезном) ожирении нет ничего плохого – предполагается, что этот запас будет израсходован, когда внешние условия потребуют меньше есть и больше двигаться. С развитием цивилизации снабжение пищей стало более-менее постоянным, из-за чего ожирение в настоящее время стало в мировом масштабе большей проблемой, чем голод.
К остальным аспектам эволюции жировой ткани мы будем возвращаться, рассматривая другие ее особенности.
Универсальный амортизатор
Еще одна функция в меру рыхлой и в меру эластичной белой жировой ткани – защищать чувствительные органы и ткани от механических воздействий и служить им своеобразным амортизатором. Практически во всем теле эта ткань образует более или менее тонкую прослойку между кожей и подлежащими мышцами (и называется подкожной клетчаткой). Логично, что она скапливается там, где больше всего нужна и меньше всего мешает.
Возвращаясь к эволюции, следует упомянуть, что человек практически уникален в плане столь выраженной разницы отложений жира между мужским и женским полом. Научных исследований на эту тему практически не проводилось, но можно с осторожностью предположить, что это – очередной «подарок» прямохождения.
У мужчин подкожная клетчатка развита более-менее равномерно, а ее избыток сосредоточен преимущественно на животе, который спереди не защищен прочным костно-мышечным каркасом. Это дает дополнительную защиту от травм при активных перемещениях, охоте и выяснениях отношений с себе подобными. У женщин жир больше откладывается в нижней части живота, тазу и бедрах, что обеспечивает предохранение плода во время беременности.
Кроме того, жировая ткань в изобилии сосредоточена вокруг важных внутренних органов,– печени, почек, сердца, придатков яичка, а также в брыжейке и груди. Совокупность клетчатки, расположенной в брюшной полости, называется висцеральным жиром (от латинского viscera – внутренности). При чрезмерном наборе веса этот жир играет далеко не последнюю роль – живот увеличивается не только за счет подкожной клетчатки.
На протяжении почти 20 лет считалось, что именно с избытком висцерального жира связаны такие осложнения как инсулиннезависимый сахарный диабет, атеросклероз и другие – жировая ткань брюшной полости более метаболически активна по сравнению с подкожным жиром. Однако последние научные работы показали, что подобная точка зрения сомнительна: большая часть свободных жирных кислот, ответственных за развитие этих заболеваний, берется из подкожной клетчатки.
Жировая ткань служит не только механической, но и температурной защитой – подкожный слой обладающего высокой теплоемкостью жира предохраняет внутренние органы от резкого переохлаждения и перегревания. Видимо, это стало не последним фактором появления развитой подкожной клетчатки у теплокровных животных.
Самая большая железа
В 1995 году сформировалось четкое представление о том, что жировая ткань – это не только запас пищи и защита от внешних воздействий, но и огромная железа внутренней секреции. Она может синтезировать половые гормоны, из-за чего при истощении и ожирении часто страдает детородная функция. Также открыты ее «персональные» гормоны: адипонектин (регулирует метаболизм глюкозы и жирных кислот), лептин (регулирует обмен энергии и вызывает чувство насыщения), резистин (влияет на обмен жирных кислот и воспалительные реакции).
Недавно открыты другие гормонально активные вещества, производимые жировой тканью: висфатин, апелин, васпин, хемерин, оментин, гепцидин. Их интенсивное изучение проводится в настоящее время. Кроме того, жировая клетчатка синтезирует множество медиаторов воспаления – цитокинов, играющих важную роль в развитии метаболических расстройств и, в частности, того же инсулиннезависимого сахарного диабета.
Бурая жировая ткань
Несмотря на сходство общего строения, бурый жир сильно отличается от белого. Адипоциты белой жировой ткани напоминают танкер, у которого все системы движения и жизнеобеспечения сосредоточены вокруг огромного резервуара с нефтью. Так же и у клетки цитоплазма, ядро и другие компоненты расположены тонким слоем вокруг одной крупной капли жира, занимающей почти весь ее объем. Для хранения питательного вещества такая конструкция подходит лучше всего.
В бурых адипоцитах жир разбит на множество небольших вакуолей, а в цитоплазме содержится множество митохондрий, вырабатывающих энергию (они и придают клетке характерную окраску). Это напрямую связано с функцией бурой жировой ткани – она сжигает жир для производства тепла. В силу этого наибольшим ее количеством обладают млекопитающие, впадающие в спячку (во время нее организму надо согреваться), и у новорожденных людей (дрожать, вырабатывая тепло мышцами, и сужать сосуды кожи для уменьшения теплоотдачи они еще практически не умеют, а к переохлаждению очень чувствительны).
С возрастом количество бурой жировой ткани уменьшается с примерно 5% от всего жира организма до долей процента, но она все равно присутствует в виде небольших отложений в шее и грудной клетке. В настоящее время ведутся поиски методов ее активации, поскольку, интенсивно сжигая жир, бурая клетчатка может помочь в борьбе с избыточным весом.
Друг или враг
Как мы увидели, жировая ткань несет множество функций, как полезных, так и не очень. Так стоит ли избавляться от жира всеми способами, или лучше позволить ему спокойно накапливаться?
Истина, как всегда посередине. Для нормального функционирования организма жировая клетчатка необходима, но ее избыток резко повышает риск сахарного диабета, сердечно-сосудистых и некоторых других заболеваний.
Поэтому следует балансировать потребление калорий (количество пищи) и их расходование (физические нагрузки), чтобы поддерживать нормальную массу тела и, следовательно, оптимальное содержание жира в организме. Кстати, у мужчин оно составляет от 15% до 20% веса, а у женщин – от 25% до 30%.
Автор: врач-терапевт и медицинский журналист Олег Лищук
Ghost_Rider

Новое поколение эффективных функциональных продуктов питания для спортсменов высоких достижений

Разработка нового поколения эффективных функциональных (целевых) продуктов питания на основе биологически активных природных ингредиентов с заданными терапевтическими и технологическими свойствами для спортсменов высоких достижений и создание их производства на базе кавитационно-акустических
полицелевых бионанопроцессов.

Sport_pitАвторы:
- Генеральный директор ООО "НПФ "ЛИОНИК", академик Российской инженерной академии, к. т. н., лауреат Государственных Премий СССР и РФ Е.А. Мандрыка
- Научный руководитель, д. т. н.,проф., заслуженный деятель науки, акад. Академии военных наук, лауреат Государственной Премии РФ Г. П. Бурмистров
В 21–м веке абсолютно неприемлемо снова оказаться в плену преобладающей в последние десятилетия пагубной тенденции рассматривать продукты специального питания как медицинский объект.
В нашем случае предлагается функциональная биоадаптогенноэнергетическая пищевая продукция напиточной и кондитерской групп на основе биологически активных природных ингредиентов, обеспечивающая в полной мере устойчивый положительный эмоционально-психологический настрой спортсмена, его гарантированный физический базис за счет прежде всего гастрономической национально-семейной составляющей, основанной на привлекательном внешнем виде (цветовая гамма, объем, упаковка и пр.), неотразимом вкусе и мягком природном аромате.
Причем ассортиментная линейка нового поколения специализированной пищевой продукции должна быть максимально адаптирована к темпераментным особенностям каждого спортсмена, а также учитывать их половые и конфессиональные особенности.
Справочно:
Сангвиник. Характеризуется живостью, быстрой возбудимостью и легкой сменяемостью эмоций.
Холерик. Характеризуется быстротой действий, сильными, быстро возникающими чувствами, ярко отражающимися в речи, жестах, мимике.
Флегматик. Характеризуется медлительностью, спокойствием, слабым проявлением чувств вовне.
Меланхолик. Характеризуется повышенной впечатлительностью и относительно незначительным внешним выражением чувств. Человек склонный к депрессии, настроениям грусти, подавленности.
Оптимизм. Представление о том, что в мире господствует положительное начало, добро.
Пессимизм. Представление о том, что в мире преобладает негативное начало (хаос, зло и т.п.); настроения безысходности, неверия в будущее и т.п.
Многочисленные научные наблюдения за деятельностью профессиональных спортсменов показали, что одним из самых важнейших элементов спортивного питания, которое обеспечивает сохранение энергии и выносливости в самых изнурительных состязаниях и тренировках являются напитки и в меньшей мере кондитерские изделия. Любой химический процесс происходящий в организме, особенно при значительных и психологических нагрузках, включая и выработку энергии, происходит в водной среде. Поэтому если кровь, мышцы и другие органы не получают воду в достаточном количестве, они не смогут нормально функционировать. Научные исследования показали, что если организм спортсмена во время тренировочных или соревновательных нагрузок теряет всего 200 г воды, способность выполнять тяжёлую работу падает на 15%. Потеря более 3 литров воды, считающаяся нормой для профессиональных теннисистов, тренирующихся в жаркую или влажную погоду, приводит к 30%-ной потере трудоспособности. Обычно спортсмены больше всего страдают именно из-за дегидратации, а не по каким-то другим причинам.
Потея, спортсмены теряют ограниченное (небольшое) количество необходимых минералов и питательных веществ, которые должны быть восполнены. Во время спортивных нагрузок снижается содержание сахара и гликогена в крови, являющихся основными источниками энергии. Употребление появившихся в последнее время на российском рынке импортных, так называемых "спортивных напитков", не приносит желаемых результатов, так как они содержат значительно больше питательных веществ трудноусваиваемых синтетических ингредиентов, в том числе соли и сахара, чем необходимо организму. А соль и сахар обладают способностью адсорбировать из организма воду, извлекая её из мышц как раз в тот момент, когда она там наиболее нужна. К тому же указанные напитки состоящие из компонентов синтетического происхождения чрезвычайно медленно переносятся в кровь, не обеспечивая спортсмена "быстрой" энергией. Напитки на основе натуральных (природных) компонентов всасываются в кровь не сравнено быстрее. В ходе соревнований или напряжённых тренировок этот процесс замедляется, что ещё более затрудняет поступления сахара в мышцы и мозг. Когда же наконец сахар и соль из этих синтетических "спортивных напитков" доставлены из желудка в кровь, оказывается, что большее количество воды уже отобрано ("высосано") из мышц и нечем разбавить эту большую концентрацию сахара и соли из-за чего в мышцах появляются болезненные, часто необратимые, явления. В организме спортсмена должен поддерживаться оптимальный баланс соли, сахара и других питательных веществ, но это не может быть достигнуто бесконтрольным потреблением напитков на основе компонентов синтетического происхождения. По данным специалистов американского колледжа спортивной медицины следует, что наилучшим соотношением основных компонентов напитка является: на каждые 250 мл воды- 5,9 г сахара, 55 мг натрия и 46 мг калия. Именно такое количество указанных веществ способен усвоить организм спортсмена, чтобы обеспечить себя необходимой "быстрой" энергией.
Пропагандируемые высокобелковые напитки приводят к быстрому обезвоживанию организма спортсмена в связи с тем, что для усвоения белка требуется гораздо больше воды, чем для комплексных углеводов. При этом необходимая вода отбирается у желудка и других органов, включая мышцы, в которых остается 1/3 воды от необходимого объёма.
Традиционные высокобелковые напитки и диеты спортсменов содержат также значительное количество жиров. Организм спортсмена не в силах справится с ними, начинает вырабатывать кетоны, являющиеся токсинами-адсорбентами извлекающими влагу из работающих мышц, что приводит к их дегидратации.
Sport_pit_1Новое поколение спортивных напитков и функциональных кондитерских продуктов из натуральных (природных) компонентов разработанных с акцентом по составу в сторону комплексных углеводов, являющихся основным источником гликогена, созданы специалистами научно – промышленной фирмы "ЛИОНИК" (Москва).
Гликоген в организме содержится в мышцах и печени и при усвоении (сжигании) его становится источником энергии. При этом, каждая молекула гликогена на треть состоит из влаги, которая по мере необходимости поступает в мускулы во время тренировок или соревнований.
При разработке новых рецептур специализированных напитков для спортсменов высокого класса соблюдался принцип: углеводы (60-80%); белки (10-15%); жиры (5-20%). Исследование американских ученных в области спортивного питания показали, что снижение содержания в специализированных напитках для спортсменов белков с одновременным увеличением содержания комплексных углеводов почти исключают возможность дегидратации (и вместе с ней потери жизненно необходимых минералов и солей) организма при достаточном для его нормальной деятельности уровне количества белка. Одним из основных показателей высокой спортивной формы является строго определённый для данного организма вес. Каждая клетка тела человека содержит механизм для переработки пищи в энергию. Этот процесс называется циклом Кребса или трикарбоксилитно-кислотным циклом. Цикл Кребса — основа биохимического механизма переработки калорий в энергию жизни (АТФ). Он объединяет поступающие в организм углеводы, белки, жиры и другие питательные элементы, распределяя поступающую энергию согласно его потребностям. Цикл Кребса превращает в жиры почти любую пищу, поступающую в организм, за исключением влаги и соли. Возможность управлять процессом образования жиров позволяет регулировать формирование веса, т.е. другими словами направить цикл Кребса на превращение пищевых компонентов не в жиры, а в окись углерода и воду легко выводимую из организма. Учитывая сказанное, в основу создания новых рецептур специализированных напитков под общим названием "Импульс" была положена формула: "Жиры сгорают на огне углеводов". Это означает, что цикл Кребса будет эффективно усваивать жиры только при достаточном количестве углеводов. В противном случае жиры будут перерабатываться медленно с образованием токсинов-кетонов. Углеводы разделяются на два вида: простые и комплексные. К простым углеводам относится сахар, мёд, глюкоза, фруктоза, т.е. имеющие сладкий вкус, к комплексным относятся крахмалы. Правильный баланс простых и комплексных углеводов в созданных напитках и кондитерских продуктах позволяет избежать дегидратации организма спортсмена в режиме предельных нагрузок при высокой эффективности в процессе наращивания мышечной массы.
Новое поколение функциональных продуктов из природного сырья позволяет замедлять и приостанавливать процессы изнашивания организма спортсмена благодаря сбалансированному антиоксидантному составу (экстракты прополиса, пыльцы цветочной, облепихи, шиповника, левзеи, аминокислоты и пр.)
Механизм изнашивания и травмирования, наряду с резкой болью и ограниченностью движений суставов имеют общую причину - повреждение на клеточном уровне в результате негативного воздействия свободных радикалов. Они являются составной частью организма, и многие из них необходимы для его нормальной жизнедеятельности. Но проблемы начинаются тогда, когда в организме скапливается чрезмерное количество свободных радикалов и отсутствует необходимое количество антиоксидантов способных защитить клетки от поражений. Появление свободных радикалов в организме с пищей, водой, воздухом можно достаточно эффективно регулировать с помощью антиоксидантов, наличие которых на клеточном уровне также можно успешно регулировать в необходимых количествах путём целевого употребления функциональных напитков и кондитерских продуктов со специально сконструированным антиоксидантным составом из природных компонентов легко усваиваемых организмом.
Наиболее важным для организма спортсмена антиоксидантом является аскорбиновая кислота (витамин С) и, что особенно важно, природного происхождения (экстракт шиповника). Аскорбиновая кислота- водорастворимый антиоксидантный витамин, поэтому необходимо осуществлять постоянное возобновление его запасов в организме. Он ускоряет выздоровление после спортивных травм, блокирует образование многих канцерогенных веществ поступающих в организм спортсмена в виде различных стимулирующих пищевых добавок и фармпрепаратов синтетического происхождения. Ежедневный рацион полноценно функционирующего спортсмена должен обеспечивать не менее 300 мг витамина С ежедневно. Для профессиональных спортсменов занимающихся силовыми видами спорта, где требуется большая выносливость ежедневная норма потребления витамина С должна быть значительно увеличена.
Следующим важным для организма антиоксидантом является бета-каротин природного происхождения (экстракт облепихи) блокирующий образование излишних свободных радикалов и особенно несвязанного кислорода. Бета-каротин природного происхождения безвреден даже в количествах, намного превышающих ежедневную потребность организма.
Ценность витаминов группы В и особенно В2 (рибофлавина) связана с его способностью эффективно участвовать в регенерации глутатиона также одного из важнейших антиоксидантов. Рибофлавин предотвращает в значительной степени травматическое повреждение клеток и сводит к минимуму вредное воздействие различных токсинов на дыхательные пути. Кроме того, он предохраняет красные клетки крови. Недостаток витамина В2 в организме замедляет выздоровление спортивных травм, повышает вероятность депрессий и других психических отклонений при стрессовых состояниях спортсменов в соревновательный период.
Организму спортсмена также остро необходимы аминокислоты природного происхождения для сохранения и улучшения высокого тонуса организма, причем в таких количествах и сочетаниях, которые не может обеспечить обычные рационы пищи. Почти идеально сбалансированный для организма спортсмена аминокислотный состав несёт в себе экстракт цветочной пыльцы (аргинин, тистидин, изолейцин, лейцин, лизин, фенилаланин, треонин, триптофан, валин), входящий в состав созданных функциональных напитков и кондитерских продуктов (их модификации). Причем природное происхождение экстракта полностью исключает побочные вредные последствия. Набор аминокислот и их количественное содержание в экстракте пыльцы обеспечивает мощное антиоксидантное действие эффективно действующее на организм спортсмена, особенно в соревновательный период.
Отдельная важнейшая роль в питании профессиональных спортсменов принадлежит карнитину-аминокислоте ответственной в организме за превращение жира в энергию. Хотя организм человека вырабатывает эту аминокислоту сам, но для атлетического развития совершенно в недостаточных количествах. Употребление нового поколения натуральных функциональных продуктов, в составе которых присутствует карнитин, позволяет поддержать высокий энергетический уровень организма, благодаря эффективному превращению жира (жировых тканей) в легко- доступное топливо и повышает уровни некоторых ферментов, необходимых для переработки сахаров, крахмалов и других углеводов. Неважно, ведутся ли тренировки время от времени или постоянно, компенсация большой потери карнитина в результате физической деятельности повышает выносливость и снижает накопление молочной кислоты - побочного продукта физических усилий, ответственного за ощущение "жжения" в мышцах кроме того, карнитин очищает кровоток от аммиака и помогает выработке гликогена - вещества, в виде которого организм запасает глюкозу. Например, марафонцы могут значительно повысить свою выносливость с помощью карнитина. Ежедневная доза в 2 г повышает их показатели на 6%.
Креатин - наиболее важное и распространенное белковое вещество в организме, являющееся основным полупродуктов для выработки креатин-фосфата, который служит топливом для мышц профессиональных спортсменов. Содержание креатина в мышцах на уровне 120-140 г является нормальным. Он вырабатывается организмом из аминокислот аргинина, глицина и метеонина, которые содержатся в новом поколении натуральных функциональных продуктах благодаря экстракту из цветочной пыльцы и пчелиному маточному молочку. Основная ценность креатина связана с повышением кратковременных спортивных показателей (бег на короткие дистанции, велосипедный спринт, тяжелая атлетика и пр.). Проверенная доза в указанных случаях составляла 20-25 г (Dawson, В, Australian Journal, Science Medicine for Sport, 1995; 55-61) Креатин обеспечивает высокий уровень быстрого снабжения организма энергией. Он также блокирует возрастание содержание аммония в плазме крови, который в противном случае замедляет физическую деятельность. По данным шведского физиолога, креатин позволяет тяжелоатлетам добиваться увеличение мышечной массы до 2 кг (Ekblom, В., American Journal of Sports Medicine, 1996; 24: S38-39). Для профессиональных спортсменов эффективная доза креатина составляет не менее 20 г в день, причем все 20 г рекомендуется употреблять перед тренировкой в составе новых напитков и кондитерских продуктов для более быстрого и эффективного усвоения.
Маточное молочко пчелиное входящее в состав напитков является основным носителем природной пантотеновой кислоты (200 мг в 1 г) играющей ключевую роль в производстве энергии организма и является важным антистрессовым веществом. Известные испытания на лабораторных животных показали, что этот антиоксидант эффективно способствует увеличению продолжительности жизни. Пантотеновая кислота - одно из самых важных веществ для спортсменов тренирующихся в экстремальных условиях, особенно при холодной погоде. Маточное молочко действует на основные глубинные процессы обмена веществ в организме: активно поглощает кислород воздуха и оказывает большое влияние на окислительные процессы; обеспечивает повышенное потребление кислорода тканями; нормализует тканевое дыхание и обмен веществ в клетках коры головного мозга. Интенсификация тканевого дыхания обеспечивает высокую эффективность протекания всех жизненно важных процессов в организме, особенно при высоких физических нагрузках. Маточное молочко стимулирует кроветворение, что выражается в увеличении гемоглобина, нормализации эритроцитов и снижении лейкоцитов, что, в свою очередь, способствует повышению активности иммунной системы, защитных механизмов организма, сопротивляемости к травмам. Биологическая активность маточного молочка определяется главным образом его природным естеством, т.е. цельной биологической системой. В развитых странах маточное молочко под названием "королевское желе" стало одной из распространенных питательных добавок используемых для повышения уровня энергии, укрепление надпочечников и укрепления иммунной системы. Из его многочисленных оздоравливающих свойств самым важным является способность повышать усвоение питательных веществ, что позволяет организму максимально использовать потребляемую пищу. Это особенно важно при высоких спортивных нагрузках. Кроме того, оно само является концентрированным источником ценных питательных веществ, включая минералы, витамины группы В и некоторые биохимические соединения, которые нельзя найти больше нигде.
Поскольку микроэлемент хром занимает центральное место в метаболизме сахара, при создании нового поколения рецептур специализированных продуктов для спортсменов это учитывалось наравне с остальными важными требованиями. Поэтому рецептуры содержат как природные компоненты носителя хрома (автолизат пивных дрожжей) так и концентрат хрома в виде его соединения пиколината. Последние исследования (Anderson, R., Biological Trace Element Reseazch, 1992; 19-24) обеспечили убедительные доказательства значительной роли этого микроэлемента в метаболизме инсулина и в других аспектах здоровья. Действие автолизата пивных дрожжей, содержащегося в новых функциональных продуктах не ограничивается внесением в организм легкоусвояемой природной формы хрома, а также оптимально балансируют состав продуктов аминокислотами (аргинин, гистидин, лизин, тирозин, триптофан, цистин, метеонин, треонин, лейцин, изолейцин, валин) витаминами (тиамин, рибофлавин, пантотеновая кислота, никотиновая кислота, пиридоксин, биотин, фолиевая кислота, цианкобаламин и эргостерин). Оптимальное содержание хрома в крови, как правило обеспечивает нормальное содержание сахара в организме, а также эффективно способствует увеличению костно-мышечной массы тела, ускоряя обмен веществ и сжигая при этом лишний жир. Хром помогает предотвратить потерю мышечной массы, если спортсмен намеренно ограничивает калорийность рациона. Минерал способствует сжиганию калорий в процессе тренировок и соревнований, что облегчает плановое снижение веса. Тренировочные занятия повышают вынос хрома из организма и, таким образом, вызывают необходимость в восполнении его запасов. Обоснованная ежедневная норма хрома от 200 до 600 мг в виде автолизата пивных дрожжей или пиколината хрома, а может быть того и другого. Проблемы достижения высоких спортивных результатов наравне с восстановлением в спорте с использованием высокоэффективных оздоровительно - профилактических средств природного происхождения, которые не относятся к допинговым (запрещенным), в настоящее время имеет исключительное значение. Пришло время более широкого использования многоцелевых адаптогенов растительного и животного происхождения форсирующих энергетический обмен, в рамках резервных возможностей организма, обеспечивающих достижение высоких результатов и предупреждение травматизма. При сохранения полноценного здоровья и "вкуса" к жизни даже после самых стрессовых соревнований.
Поэтому, стержневое место в рецептурном составе созданного класса натуральных функциональных продуктов для спортсменов высокого класса, занимают экстракты левзеи и прополиса, являющиеся природными анаболиками обладающие практически полной безвредностью при достаточно интенсивном употреблении. Анаболики природного происхождения обладают слабым анаболическим действием, но по своим возможностям повышать работоспособность организма спортсмена они превосходят многие известные препараты синтетического происхождения. Природные анаболики (адаптогены) к типичным представителям которых относится экстракты левзеи, прополиса, цветочной пыльцы (обножки), а также маточное пчелиное молочко, практически не обладают токсичностью, хорошо переносятся, не имеют противопоказаний. (Рачков А.К. "Фармакологическая библиотека спортсмена". Рязань, 1993). Они при систематическом употреблении значительно повышают активность собственных анаболических систем организма за счет интенсификации действия инсулина соматропного и гонадотропного действия. Природные анаболики называют адаптогенами потому, что помимо анаболического действия они обладают эффективным свойством повышать устойчивость организма к самым различным неблагоприятным факторам сопровождающим спортсмена: запредельным физическим и нервным нагрузкам, гипоксии, токсинам. Анализ действия адаптогенов позволяет отнести их к средствам, вызывающим состояния повышенной устойчивости к различного рода физическим нагрузкам, которое опосредуется через центральную нервную систему и гипофизадреналовую систему и выражается в увеличении синтеза белка и РНК в тканях, а также в увеличении фонда энергетических ресурсов (гликоген) мышц, активности окислительных ферментов. Бесценным для спортсменов качеством адаптогенов является их способность значительно ускорять процессы восстановления после различных повреждений и травм. Относительным их недостатком является то, что ощутимый эффект появляется после 15-30 дней ежедневного их употребления. Причем эффект резко проявляется при выполнении систематических нагрузок с большим объёмом спортивной работы. Помимо анаболического и эрготоропного (повышающего работоспособность) действия, они обладают уникальными свойствами: повышают устойчивость организма к холоду, жаре, недостатку кислорода, стрессовым факторам, (Аксенов А.В. и Верейкин Р.Ю. Справочное пособие «Анализ лечебно-профилактических препаратов фирмы БИОКОР» г. Заречный, 1998). Экстракт левзеи содержит фитоэкдизоны - полигидроксиллированные стероидные соединения, обладающие выраженной анаболической активностью. Поступление экстрактов-концентратов в организм спортсмена усиливает белково-синтетические процессы, способствует накоплению белка в мышцах, печени, сердце и почках. Значительно повышается физическая выносливость и умственная работоспособность. При его длительном применении происходит постепенное расширение сосудистого русла и, как следствие, улучшается общее кровообращение. Замедляется частота сердечных сокращений, что связано как с повышением тонуса парасиматической нервной системы, так и с увеличением мощности сердечной мышцы.
Отличительной особенностью употребления нового поколения натуральных функциональных продуктов напитков с экстрактом левзеи и прополиса являются улучшение состава переферической крови путём усиления митотической активности в клетках головного мозга. В крови повышается содержание эритроцитов, лейкоцитов, гемоглобина, повышается иммунитет. Наибольшая эффективность совместного действия в новых продуктах экстрактов левзеи и прополиса наблюдается у спортсменов жалующихся на повышенную утомляемость, плохой сон, на вегетососудистую дистонию (гипотензию). Через 10-20 дней после начала ежедневного употребления новых продуктов у спортсменов улучшается общее состояние, настроение, нормализуется сон и аппетит, повышается физическая и умственная работоспособность, нервно-психический тонус.
Физическое перенапряжение при спортивных нагрузках сопровождается зачастую микротромбообразованием, в результате чего нарушается микроциркуляция в поперечно-полосатых мышцах. В этих случаях систематическое употребление новых продуктов, благодаря наличию в нем экстрактов-концентратов левзеи и прополиса, оказывает мягкое антикоагулянтное действие (понижение свёртываемости крови), что является определяющим для снижения микротромбообразование и, следовательно, оперативного восстановление такого явления как "забитость мышц". При сравнении действия природных адаптогенов (левзея, прополис) и стимуляторов группы фенамина (допинговое средство) преимущества первых очевидны.
Большинство биологических эффектов природных адаптогеннов обуславливается их антистрессорным действием, т.е. они препятствуют развитию стресса, повышая неспецифическую устойчивость организма к негативным воздействиям. Осуществляется эффективная регулировка обмена веществ в тканях, и вмешательство активных гормонов (глюкортикоидов) уменьшается. Гипофиз - адреналовая система функционирует с менее выраженным напряжением, создается оптимальная устойчивость организма.
В условиях физических нагрузок, превышающих возможности достигнутого уровня физической адаптации, включаются дополнительные защитные реакции, а при дальнейшем увеличении нагрузок (выше уровня физической адаптации) и реакции общего адаптационного синдрома, которые могут во много раз увеличивать устойчивость организма к чрезмерному физическому воздействию.
Оптимальный тренировочный режим предусматривает, чтобы начало очередной тренировки приходилось на пик суперкомпенсации. Только в этом случае можно ожидать быстрого прироста спортивных результатов, повышения тренированности и неспецифической сопротивляемости.
Ghost_Rider

Прометей русской науки

"В. П. Горячкин по праву может считаться одним из выдающихся русских механиков" Г.М. Кржижановский

  



Василий Прохорович Горячкин (1868-1935) - почетный член АН СССР, академик ВАСХНИЛ, доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки и техники РСФСР

В 2008 году исполнилось  140 лет со дня рождения этого выдающего учёного и 40 лет с момента присвоения  его имени Московскому институту инженеров сельскохозяйственного производства имени (ныне Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина).

Автомобиль, трактор, корабль, самолет — любая техническая конструкция должна быть спроектирована и рассчитана на строго научной основе, которую дает теория машин. Отступление от требований теории ведет к тем или иным дефектам в машине, а иногда и полной ее негодности. До начала прошлого столетия теории сельскохозяйственных машин вовсе не существовало, хотя к тому времени было уже много всевозможных орудий и машин для сельского хозяйства: от плугов, борон, катков, культиваторов до косилок, жнеек, сноповязалок, молотилок.

  А в Америке были уже и комбайны для одновременной уборки и обмолота зерновых колосовых хлебов (передвигали эти комбайны по полю мулы или лошади). Но все эти машины создавались и совершенствовались чисто опытным путем. Это был путь трудный, долгий, крайне медленный, дорогой и ненадежный, путь поисков вслепую, которые часто не оправдывают надежд.

Начало российской земледельческой науки было положено в 1865 году, когда на месте села Петровское и бывшей усадьбы графа Кирилла Григорьевича Разумовского в Москве открылось высшее учебное заведение -Петровская земледельческая и лесная академия. После преобразования в 1894 году академии в московский сельскохозяйственный институт начался отсчет агроинженерного образования.

Преподавательский состав пополняется специалистами с механико-математическим образованием. Для преподавания прикладной механики и  обучения сельскохозяйственным машинам в институт был приглашен В.П. Горячкин. Для подготовки этого курса он был командирован в Германию и Францию. Ознакомившись с постановкой преподавания этого предмета в русских и иностранных высших школах, а также с существующей литературой, он установил, что такого курса по существу не было нигде, так как , не было и самого учения. Все надо было начинать с нуля.

 

 

Атмосфера города инженеров повлияла на выбор жизненного пути Горячкина.

В 1890 г. он окончил с отличием физико-математический факультет Московского университета, а в 1894 г. — Московское императорское техническое училище. Его учителем и наставником в обоих вузах был отец русской авиации Н. Е. Жуковский.

 Научный персонал Горячкин набирал из одаренных людей, получивших глубоки инженерные знания, предъявляя им высокие требования.

Василий Прохорович отличался горячим, а иногда и вспыльчивым характером, что давало друзьям повод шутливо обыгрывать не только его фамилию, но и отчество - между собой они ласково называли ученого "наш Порохович". Однажды академик Василий Робертович Вильямс (1863-1939) порекомендовал ему на работу своего знакомого, инженера Крещатикова.

- А он женат? - живо полюбопытствовал Горячкин.

-Был, да вот развелся...

- Нет, тогда не пойдет.

- Отчего? Разве холостые или там разведенные хуже женатых? - недоуменно спросил Вильямс.

- Можешь иронизировать, а для меня графа "семейное положение" в анкете сотрудника многое значит. А вдруг я не выдержу, накричу на него, конечно, по делу? Женатый труднее поддается эмоциям, он спокойно, семь раз обдумает мои упреки, прежде чем привести свои резоны. Излишняя запальчивость тут ни к чему.

 Базой для создания теории технологических машин для Горячкина стал парк сельскохозяйственных машин, достаточно большой и разнообразный и в те годы.

 Одной из первых работ Василия Прохоровича была статья «Отвал. К графической теории плуга» (1898), где он заложил основы механики грунтов, и, что еще более важно, она явилась основополагающей для создания теории землеройных машин вообще, в какой бы отрасли производства они ни использовались. Кроме того, это была одна из первых попыток создания механики рабочих машин. В 1909 г. В. П. Горячкин публикует монографию «Теория жатвенных машин», в 1910 г.— «Теорию барабана», в 1907 г.— «Зерносушилки», в 1908 г.— «Веялки и сортировки». В 1914 г. выходит в свет его работа «Силы инерции и их уравновешивание», в которой исследуются многие вопросы кинематики и кинетостатики машин. В 1919 г. выходит большая монография «Земледельческая механика», представляющая собой первое в мировой научной литературе сочинение, где обобщены вопросы теории рабочих машин.

В 1913 г. Горячкин организовал при Московском сельскохозяйственном институте машиноиспытательную станцию – тогда крупнейшую в Царской России,  которой руководил до 1928 г.

Станция проводила испытания как уже существующих машин, так и созданных сотрудниками института и изобретателями страны. Для испытаний В.П. Горячкин создал приборы и сейчас поражающие своей оригинальностью - плотномер почвы, различные профилографы. Много заказов на испытания поступали из заграницы. Ведущие фирмы мира присылали свои образцы. Они дорожили горячкинским клеймом. В результате на станции создана бесценная коллекция плужных рабочих органов.

Особое внимание заслуживают труды Василия Прохоровича, являющиеся классическими в области технических наук. Именно он впервые в мире разработал теоретические основы расчета и построения сельскохозяйственных машин и орудий. Под его руководством в 1913 году сотрудниками станции и студентами института был подготовлен и издан атлас сельскохозяйственных машин и орудий. Вышедшая в 1919 году Земледельческая механика стала основным учебником при подготовке инженеров с/х производства. Также получили развитие и такие фундаментальные теоретические вопросы, как теория масс и скоростей, теория удара и разрушения материалов, теория клина и резания, теория подобия, общая схема природных явлений и процессов.

Василий Прохорович указывал - земледельческая механика служит посредницей между механикой мертвого и живого тела. Горячкинская научная школа объединила математиков - С.С. Бюшгенс, электротехников - Н.А. Артемьев, механиков - Н.И. Мерцалов, почвоведов - В.Р. Вильямс, агрономов, металловедов, биологов и других специалистов

Научное наследие В.П. Горячкина, развитое в трудах учеников и последователей, обеспечило приоритет отечественной науке в решении проблем механизации сельскохозяйственного производства.

Под руководством В. П. Горячкина созданы научно-методические основы высшего агроинженерного образования, развиты дидактические принципы обучения, систематизирован перечень изданий по сельскохозяйственной технике (1637 названий на 11 европейских языках).

      Также разработаны принципы схематизации сельскохозяйственных машин и их узлов (атлас схем), составлено руководство по написанию "Энциклопедии сельскохозяйственного машиностроения", созданы действующие макеты с оригинальными разрезами и сечениями для демонстрации их работы на занятиях.

Василий Прохорович,  автор нового научного направления, был неутомимым организатором научных и педагогических центров.  В первую очередь это машиноиспытательная станция. Его заслуга и в том, что начали работать ВИСХОМ, Совет при ВИМе, учебный институт МИМЭСХ. Аналогичные институты при его консультировании, открывались как в нашей стране, так и за рубежом. Из созданной им научной школы вышла большая плеяда ученых. Он избран почетным членом Академии наук СССР, действительным членом ВАСХНИЛ, ему присуждено звание "Заслуженный деятель науки и техники РСФСР", его именем назван также Всесоюзный научно-исследовательский институт сельскохозяйственного машиностроения (ВИСХОМ).

Василий Прохорович  и сегодня воплощение черт выдающегося ученого, основоположника новой отечественной научной дисциплины, организатора науки, педагога, гражданина и патриота, горячо любящего свою Родину, отдавшего ей свой талант и знания.

 По его книгам, учебникам  и сегодня учатся студенты сельскохозяйственных заведений России, в том числе МИИСПа, ныне МГАУ - Московский государственный агроинженерный университет, носящий имя великого русского механика.

В городе-герое Волгограде есть улица имени В.П. Горячкина.