Drag reduction for high-speed underwater vehicles

The very important problem of the underwater hulls drag reduction was investigated analytically and numerically with the use of the axisymmetric flow of the ideal and the viscous fluid approaches. Different effectiveness criteria, such as: the volumetric drag coefficient, the drag coefficients, based on the maximum body cross-section area and the squared hull length, and the ranges of the inertial motion were applied. With the use of known analytic dependences for the slender axisymmetric cavity shapes after the slender or the non-slender cavitators, it was shown that the value of the volumetric drag coefficient and the similar coefficients, based on the squared values of the length and the caliber, can sufficiently be reduced at cavitation number less than 0.01. The smallest values of these drag coefficients correspond to the largest aspect ratios and the slender cavitators. Comparison of the drags of the supercavitating and unseparated flow patterns showed the existence of the critical values of the volume and sizes. The supercavitating flow pattern is preferable for the values of these parameters smaller than critical ones. For the horizontal supercavitation motion, the necessity of the Archimedes force compensation sufficiently diminishes the critical values of the vehicle volume or its sizes, which achieve maximum at a certain value of the motion velocity. In the case of the base cavity existence, the estimations of the supercavitating hull pressure drag and the comparison with the unseparated flow pattern are presented. The critical values of the body volume have a maximum at a certain value of the movement velocity and drastically increase with the aspect ratio increasing. Maximum range problems are considered for the supercavitating motion of the axisymmetric body on inertia under an arbitrary angle to horizon in the case of very high velocities and non-slender cavitators. Different isoperimetric problems were formulated and solved with the fixed values of the body mass, kinetic energy, aspect ratio and caliber. Two dimensionless parameters are proposed which influence the solution. At small values of these parameters the optimal body shapes may use the nose part of the cavity only. Analytic and numeric solutions for the maximal range and the optimal body shapes are obtained. It was shown that infinite small exceeding of some critical value of the initial depth can cause a jump of the range and coming to the water surface. The corresponding values of the critical initial depth are calculated.http://deepblue.lib.umich.edu/bitstream/2027.42/84226/1/CAV2009-final86.pd

The role of active forms of oxygen in the apoptosis mechanisms in case of experimental injury of the cornea and the ways of its correction

The purpose of our study was to find out the peculiarities of the corrective effect of a drug created on the basis of biological raw material - a concentrate of a deproteinized thermal layer of pig skin, on the free oxygen radicals level and apoptotic death of blood cells in an experimental mechanical non-penetrating corneal trauma.During the non-penetrating mechanical corneal injury, intensification of free radical processes (increase of AFK levels up to 14 days by 200.5%) and growth of spontaneous apoptosis (138.9% after 14 days of the experiment) were determined.The application of drops to the eyes "Efial" and eye gel "Solcoseril" to animals with mechanical injury to the cornea had a positive effect on the indicators of active forms of oxygen and spontaneous apoptosis from the 3rd day of the experiment. Correction with the concentrate of the deproteinized heat layer of the pig's skin is probably more effective with respect to the action of the reference preparation of deproteinized hemoderivate from the blood of calves, especially after 10 days of the experiment.Our data indicate that in the experimental non-penetrative mechanical trauma of the cornea, mitochondria play an important role in the implementation of cell death due to hyperproduction of active forms of oxygen, while one of the ways of initiation of apoptosis is mitochondria-mediated

Visible and Real Sizes of New COVID-19 Pandemic Waves in Ukraine

Проблематика. Для моделювання динаміки пандемії COVID-19 можуть бути використані різні набори даних та різні математичні моделі. Зокрема, попередні моделювання для України базувались на згладжуванні залежності кількості випадків від часу, класичних та узагальнених SIR-моделях (сприйнятливі–інфіковані–видалені). Різні методи моделювання та порівняння базувались на офіційних даних про накопичену кількість лабораторно підтверджених випадків і даних, повідомлених Університетом Джона Хопкінса. Оскільки обидва набори даних є неповними (дуже великий відсоток заражених не мають симптомів), то точність розрахунків і прогнозів є обмеженою. У цій роботі ми спробуємо оцінити ступінь неповноти даних і виправити відповідні прогнози. Мета. Ми оцінюємо реальні розміри двох нових епідемічних хвиль в Україні та порівнюємо їх із видимою динамікою на основі офіційної кількості лабораторно підтверджених випадків. Також ми оцінюємо тривалість епідемії та остаточну кількість випадків. Методика реалізації. Використано узагальнену SIR-модель для динаміки епідемії та її відомий точний розв’язок. Відомий статистичний підхід застосовано для того, щоб визначити як ступінь неповноти даних, так і параметри SIR-моделі. Результати. Удосконалено метод оцінки невідомих параметрів узагальненої SIR-моделі та розраховано оптимальні значення параметрів. Зокрема, коефіцієнти видимості та оптимальні значення параметрів моделі оцінено для двох пандемічних хвиль в Україні, що відбулись у грудні 2020–березні 2021 рр. Розраховано часові залежності для реальної кількості випадків та реальної кількості хворих, що поширюють інфекцію. Представлено прогнози реальних кінцевих розмірів і тривалості пандемії в Україні. Якщо поточні тенденції збережуться, закінчення пандемії слід очікувати не раніше серпня 2022 року. Висновки. Запропоновано новий метод ідентифікації невідомих параметрів для узагальненої SIR-моделі, який дає змогу також оцінити коефіцієнти неповноти даних. Його застосування для двох пандемічних хвиль в Україні продемонструвало, що реальна кількість випадків захворювання на COVID-19 приблизно в чотири рази перевищує показники офіційної статистики. Можливо, така ситуація характерна і для інших країн. Необхідні переоцінка динаміки пандемії COVID-19 в інших країнах й уточнення світових прогнозів.Background. To simulate the COVID-19 pandemic dynamics, various data sets and different mathematical models can be used. In particular, previous simulations for Ukraine were based on smoothing of the dependence of the number of cases on time, classical and the generalized SIR (susceptible-infected-removed) models. Different simulation and comparison methods were based on official accumulated number of laboratory confirmed cases and the data reported by Johns Hopkins University. Since both datasets are incomplete (a very large percentage of infected persons are asymptomatic), the accuracy of calculations and predictions is limited. In this paper we will try to assess the degree of data incompleteness and correct the relevant forecasts. Objective. We aimed to estimate the real sizes of two new epidemic waves in Ukraine and compare them with visible dynamics based on the official number of laboratory confirmed cases. We also aimed to estimate the epidemic durations and final numbers of cases. Methods. In this study we use the generalized SIR model for the epidemic dynamics and its known exact solution. The known statistical approach is adopted in order to identify both the degree of data incompleteness and parameters of SIR model. Results. We have improved the method of estimating the unknown parameters of the generalized SIR model and calculated the optimal values ​​of the parameters. In particular, the visibility coefficients and the optimal values of the model parameters were estimated for two pandemic waves in Ukraine occurred in December 2020–March 2021. The real number of cases and the real number of patients spreading the infection versus time were calculated. Predictions of the real final sizes and durations of the pandemic in Ukraine are presented. If current trends continue, the end of the pandemic should be expected no earlier than in August 2022. Conclusions. New method of the unknown parameters identification for the generalized SIR model was proposed, which allows estimating the coefficients of data incompleteness as well. Its application for two pandemic waves in Ukraine has demonstrated that the real number of COVID-19 cases is approximately four times higher than those shown in official statistics. Probably, this situation is typical for other countries. The reassessments of the COVID-19 pandemic dynamics in other countries and clarification of world forecasts are necessary

Drag drop on high-speed supercavitating vehicles and supersonic submarines

Supercavitation can significantly reduce the drag of high-speed underwater vehicles. To be located inside the cavity, the shape of the hull varies at different operating velocities and becomes very slender at high speeds. Simple estimations showed that at steady horizontal motion, the drag of a properly shaped supercavitating vehicle of a given volume decreases with increasing speed. This drag reduction opens up prospects for designing large high-speed underwater vehicles and even supersonic submarines.Суперкавитация может существенно снижать сопротивление высокоскоростных подводных аппаратов. Для размещения корпуса внутри каверны его форма должна изменяться при разных скоростях движения и становится очень удлиненной на больших скоростях. Простые оценки показали, что при установившемся горизонтальном движении сопротивление соответственно сконструированного суперкавитирующего аппарата уменьшается при возрастании скорости. Это падение сопротивления открывает перспективы создания крупнотоннажных высокоскоростных подводных аппаратов и даже сверхзвуковых подводных лодок.Суперкавiтацiя може суттєво знизити опiр високошвидкiсних пiдводних апаратiв. Щоб корпус розташовувався всерединi каверни, його форма має бути рiзною при рiзних швидкостях руху i стає дуже видовженою на великих швидкостях. Простi оцiнки показали, що при усталеному горизонтальному русi опiр вiдповiдно сконструйованого суперкавiтуючого апарата фiксованого об’єму зменшується зi зростанням швидкостi. Це спадання опору вiдкриває перспективи створення великотоннажних високошвидкiсних пiдводних апаратiв i навiть надзвукових пiдводних човнiв

ВПЛИВ ХРОНІЧНОЇ ЕТАНОЛОВОЇ ІНТОКСИКАЦІЇ НА РЕПРОДУКТИВНУ СИСТЕМУ

Summary. Alcoholism is one of the most serious medical and social significant problems. The scale and rate of spread of alcoholism threaten physical and mental health. An important problem is the effect of excessive ethanol consumption on the reproductive system. A number of studies emphasize that alcohol is one of the main factors in male and female infertility. The aim of the study – to analyze the current domestic and foreign literature on the effects of chronic ethanol intoxication on the reproductive system. Materials and Methods. The material for the work was the data from literature about the problem of chronic effects of ethanol on the body to clarify current trends and views on the causal factors in the development of pathology of the reproductive system. Results. The analysis of the literature suggests that chronic alcohol intoxication adversely affects almost all organs and systems of humans and experimental animals. Possessing a powerful membrane-tropic effect, ethanol and its metabolites lead to a sharp increase in the permeability of the microcirculatory tract, severe disorders of protein, lipid, carbohydrate metabolism, endocrinological and immunological changes. With the systemic nature of the lesion, due to chronic ethanol intoxication at a certain stage dominated pathology of one of the target organs, although a combination of injuries is possible, and their severity does not always correlate with the stage of chronic alcoholism. Conclusions. In recent years, knowledge about the pathological effects of chronic alcohol intoxication on the organs and systems of the body has significantly expanded. A number of researchers report that alcohol is a major factor in male and female infertility. However, there is no complex morphological and pathophysiological substantiation of changes in male and female organs of reproductive system, which requires further detailed study.Резюме. Алкоголізм є однією із найсерйозніших медичних і соціально значущих проблем. Масштаби та темпи поширення його такі, що ставлять під загрозу фізичне й моральне здоров’я. Важливою проблемою є вплив надмірного споживання етанолу на репродуктивну систему. В ряді досліджень акцентується увага на тому, що алкоголь є одним із головних чинників чоловічого і жіночого безпліддя. Мета дослідження – проаналізувати сучасну віт­чизняну та зарубіжну літератури щодо впливу хронічної етанолової інтоксикації на органи репродуктивної системи. Матеріали і методи. Матеріалом для роботи були дані літератури із проблеми хронічної дії етанолу на організм для з’ясування сучасних тенденцій і поглядів на причинні фактори розвитку патології репродуктивної системи. Результати. Проведений аналіз літератури дозволяє говорити про те, що хронічна алкогольна інтоксикація негативно впливає практично на всі органи і системи людини та експерементальних тварин. Володіючи потужною мембранотропною дією, етанол і його метаболіти призводять до різкого підвищення проникності мікроциркуляторного русла, виражених порушень білкового, ліпідного, вуглеводного обмінів, ендокринологічних та імунологічних порушень. При системному характері ураження, унаслідок хронічної етанолової інтоксикації на певному етапі домінує патологія одного з органів-мішеней, хоча можливі також поєднання ушкоджень, причому їх тяжкість не завжди корелює зі стадією хронічного алкоголізму. Висновки. За останні роки суттєво розширились знання про патологічний вплив хронічної алкогольної інтоксикації на органи і системи організму. Ряд дослідників повідомляє, що алкоголь є одним із головних чинників чоловічого і жіночого безпліддя. Проте відсутнє комплексне морфологічне і патофізіологічне обґрунтування змін органів чоловічої і жіночої репродуктивної системи, що потребує подальшого детального вивчення

ОСОБЛИВОСТІ ОКСИДАТИВНИХ ПРОЦЕСІВ ПРИ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІЙ МЕХАНІЧНІЙ НЕПРОНИКНІЙ ТРАВМІ РОГІВКИ

Introduction. Disorganization of peroxidation processes plays an important role in the pathogenesis of a mechanical nonpenetrating corneal injury [11], but these interrelationships were not been studied sufficiently, which led us to study the proper direction of this. The aim of the study – to investigate the changes in the intensity of peroxide oxidation of lipids, proteins, and the content of nitrogen monooxide metabolites in rabbit blood under conditions of mechanical nonpenetrating corneal injury in dynamics. Materials and Methods. Experimental studies were carried out on mature rabbits of the Chinchilla breed. For the study of the features of free radical oxidation at experimental mechanical nonpenetrating eye injury spectrophotometrically, the concentration of hydroperoxides, the content of TBA-reactants, degree of oxidative modification of proteins, level of metabolites of nitrogen monoxidewere determined. Results and Discussion.It was established the increase in the content of proteins and lipid peroxidation products in rabbits during the mechanical nonpenetrating corneal injury. The results of our study indicate a wave-like dynamics of changes in end products of nitrogen monoxide in serum of rabbits with mechanical non-penetrating corneal injury. Conclusions. Under the condition of an experimental non-penetrating corneal injury, there is a significant increase of lipid peroxidation (increased levels of hydroperoxides and TBA-active products) and oxidation modification of proteins (aldehyde- and ketone derivatives of dinitrophenylhydrazones of neutral and basic nature), compare to control, with minimum values ​​by 7 days and maximum – by 14 days (p<0.05).Experimental non-penetrating corneal injury is accompanied by a decrease in the level of end products of nitrogen monoxide by 3–7 days on average by 26.0%, followed by an increase of 10 and 14 days, respectively, by 8.0% and 24.9%, relative to the control group ( p<0.01).Вступление. Дезорганизация процессов перекисного окисления имеет важное значение в патогенезе механической непроникающей травмы роговицы, однако эти взаимосвязи изучены недостаточно, что побудило нас провести исследования собственно такого направления. Цель исследования – изучить изменения интенсивности перекисного окисления липидов, белков и содержание метаболитов оксида азота в крови кроликов в условиях механической непроникающей травмы роговицы в динамике. Методы исследования. Экспериментальные исследования проводили на половозрелых кроликах породы “Шиншилла”. Для изучения особенностей свободнорадикального окисления при экспериментальной механической непроникающей травме глаза спектрофотометрически в крови определяли концентрацию гидроперекисей, содержание ТБК-реактантов, степень окислительной модификации белков, уровень метаболитов оксида азота. Результаты и обсуждение. Установлено повышение содержания продуктов белковой и липидной пероксидации в крови кроликов при механической непроникающей травме роговицы. Результаты нашего исследования свидетельствуют о волнообразной динамике изменений конечных продуктов оксида азота в сыворотке крови животных при механической непроникающей травме роговицы. Выводы. При экспериментальной непроникающей травме роговицы наблюдают достоверный рост в крови показателей перекисного окисления липидов (повышение уровней гидроперекисей и ТБК-активных продуктов) и окислительной модификации белков (альдегидо- и кетонопроизводных динитрофенилгидразонов нейтрального и основного характера) относительно контроля с минимальными значениями на 7 сутки и максимальными – на 14 сутки (р<0,05). Экспериментальная непроникающая травма роговицы сопровождается снижением уровня конечных продуктов оксида азота на 3–7 сутки в среднем на 26,0 % с последующим ростом на 10 и 14 сутки, соответственно, на 8,0 и 24,9 % относительно контрольной группы (p<0,01).Вступ. Дезорганізація процесів пероксидного окиснення має важливе значення в патогенезі механічної непроникної травми рогівки, однак ці взаємозв’язки вивчено недостатньо, що спонукало нас провести дослідження власне такого напрямку. Мета дослідження – вивчити зміни інтенсивності пероксидного окиснення ліпідів, білків та вміст метаболітів нітрогену монооксиду в крові кролів за умов механічної непроникної травми рогівки в ди­наміці. Методи дослідження.Експериментальні дослідження проводили на статевозрілих кролях породи “Шиншила”. Для вивчення особливостей вільнорадикального окиснення при експериментальній механічній непроникній травмі ока спектрофотометрично в крові визначали концентрацію гідропероксидів, вміст ТБК-реактантів, ступінь окиснювальної модифікації білків, рівень метаболітів нітрогену монооксиду. Результати й обговорення. Встановлено підвищення вмісту продуктів білкової і ліпідної пероксидації в крові кролів за умови механічної непроникної травми рогівки. Результати нашого дослідження свідчать про хвилеподібну динаміку змін кінцевих продуктів нітрогену монооксиду в сироватці крові тварин при механічній непроникній травмі рогівки. Висновки. За умови експериментальної непроникної травми рогівки спостерігають достовірне зростання у крові показників пероксидного окиснення ліпідів (підвищення рівнів гідропероксидів і ТБК‑активних продуктів) та окиснювальної модифікації білків (альдегідо- і кетонопохідних динітро­фенілгідразонів нейтрального й основного характеру) стосовно контролю з мінімальними значеннями на 7 добу та максимальними – на 14 добу (р<0,05). Експериментальна непроникна травма рогівки супроводжується зниженням рівня кінцевих продуктів нітрогену монооксиду на 3–7 доби в середньому на 26,0 % з наступним зростанням на 10 і 14 доби, відповідно, на 8,0 та 24,9 % відносно контрольної групи (p<0,01)

Особливості змін показників синдрому ендогенної інтоксикації у кролів за умови експериментальної механічної непроникної травми рогівки та шляхи корекції

Introduction. Eye injury is one of the urgent problems of modern ophthalmology, due to the high frequency, severity and polymorphism of clinical manifestations. Complete rehabilitation, full rehabilitation, reduced visual acuity due to eye injury are largely dependent on correction of disturbed functions. The aim of the study – to find out the peculiarities of the corrective effect of the preparation created on the basis of biological raw material – the concentrate of the deproteinized dermal layer of pig skin, on indices of endogenous intoxication syndrome in rabbits in the dynamics of mechanical non-penetrating corneal injury.Research Methods. The research was carried out on the sexually mature rabbits of the "Chinchilla" breed, which modeled a mechanical nonpenetrating corneal injury and corrected by Efial and Solcoseril preparations. The content of medium weight molecules in serum, as markers of the endogenous intoxication syndrome, was determined by the method of R. I. Lifshitz and co-authors.Results and Discussion. In rabbits with a simulated non-penetrating mechanical trauma to the cornea, an increase in the level of endogenous intoxication has been observed, indicating an increase in the content of medium molecules in serum. Comparing the effectiveness of corrective factors, it was found that the use of Efial with mechanical non-penetrating corneal injury leads to a statistically significant decrease in the incidence of endogenous intoxication in the post-traumatic period in 10 days – by 7.5 % (p<0.02) and after 14 days – by 16.7 % (p<0.001).Conclusions. Application to animals, which was modeled mechanical damage to the cornea of eye drops "Efial" and eye gel "Solcoseril" positively influenced the indices of endogenous intoxication since the 3rd day of the experiment. The correction of the deproteinized dermal layer of the pig's skin is probably more effective with respect to the action of the reference preparation of deproteinized hemoderivate from the blood of calves, especially after the 10th day of the experiment.Вступление. Одной из актуальных проблем современной офтальмологии является травма глаза, что обусловлено высокой частотой, тяжестью и полиморфизмом клинических проявлений. Полноценное восстановление зрения, полная трудовая реабилитация, сокращение инвалидности по зрению при травме глаза во многом зависят от коррекции нарушенных функций.Цель исследования – выяснить особенности корректирующего воздействия препарата, созданного на основе биологического сырья – концентрата депротеинизированного дермального слоя кожи свиней, на показатели синдрома эндогенной интоксикации у кроликов в динамике механической непроникающей травмы роговицы.Методы исследования. Исследования проведены на половозрелых кроликах породы Шиншилла, которым моделировали механическую непроникающую травму роговицы и проводили коррекцию препаратами “эфиаль” и “солкосерил”. Содержание молекул средней массы в сыворотке крови как маркеров синдрома эндогенной интоксикации определяли по методу Р. И. Лифшиц и соавторов.Результаты и обсуждение. У кроликов с смоделированной непроникающей механической травмой роговицы возрастал уровень эндогенной интоксикации, на что указывало увеличение содержания молекул средней массы в сыворотке крови. Сравнивая эффективность корректирующих факторов, установили, что применение эфиаля при механической непроникающей травме роговицы ведет к статистически значимому снижению показателей эндогенной интоксикации в посттравматический период: через 10 суток – на 7,5 % (р<0,02), через 14 суток – на 16,7 % (р<0,001).Выводы. Применение у животных, которым моделировали механическую травму роговицы, глазных капель “Эфиаль” и глазного геля “Солкосерил” положительно влияет на показатели эндогенной интоксикации  уже с 3-х суток эксперимента. Коррекция концентратом  депротеинизированного дермального слоя кожи свиней является достоверно более эффективной относительно действия референтного препарата депротеинизированного гемодеривата из крови телят, особенно после 10-го дня эксперимента.Вступ. Однією з актуальних проблем сучасної офтальмології є травма ока, що зумовлено високою частотою, тяжкістю і поліморфізмом клінічних проявів. Повноцінне відновлення зору, повна трудова реабілітація, скорочення інвалідності по зору при травмі ока багато в чому залежать від корекції порушених функцій.Мета дослідження – з’ясувати особливості коригувального впливу препарату, створеного на основі біологічної сировини – концентрату депротеїнізованого дермального шару шкіри свиней, на показники синдрому ендогенної інтоксикації у кролів в динаміці механічної непроникної травми рогівки.Методи дослідження. Дослідження проведено на статевозрілих кролях породи Шиншила, яким моделювали механічну непроникну травму рогівки і проводили корекцію препаратами “Ефіаль” та “Солкосерил”. Вміст молекул середньої маси в сироватці крові як маркерів синдрому ендогенної інтоксикації визначали за методом Р. І. Ліфшіц та співавторів.Результати й обговорення. У кролів зі змодельованою непроникною механічною травмою рогівки зростав рівень ендогенної інтоксикації, на що вказувало збільшення вмісту молекул середньої маси в сироватці крові. Порівнюючи ефективність коригувальних чинників, встановили, що застосування ефіалю при механічній непроникній травмі рогівки приводить до статистично значущого зниження показників ендогенної інтоксикації в посттравматичний період: через 10 діб – на 7,5 % (р<0,02), через 14 діб – на 16,7 % (р<0,001).Висновки. Застосування у тварин, яким моделювали механічну травму рогівки, очних крапель “Ефіаль” й очного гелю “Солкосерил” позитивно впливає на показники ендогенної інтоксикації вже з 3-ї доби експерименту. Корекція концентратом депротеїнізованого дермального шару шкіри свиней є вірогідно ефективнішою стосовно дії референтного препарату  депротеїнізованого гемодеривату з крові телят, особливо після 10-ї доби експерименту

The histological changes of the cornea at an experimental nonpenetraiting trauma and in the conditions of its early correction

Проблема відновлення ушкодженої поверхні рогівки, її цілісності та прозорості являється актуальною медичною, соціальною та економічною проблемою в офтальмології, оскільки в результаті лікування не завжди вдається зберегти її фізіологічні властивості