Текст книги "Юный техник, 2000 № 09"

Автор книги: Автор Неизвестен

сообщить о нарушении

Текущая страница: 5 (всего у книги 6 страниц)

КОЛЛЕКЦИЯ «ЮТ»

Французская фирма «Zodiac» уже много лет известна как производитель надувных лодок, спасательных средств и пластиковых катеров с надувными отбортовками. В качестве примера мы взяли модель катера «Про Олен 550». Он отмечается удивительной остойчивостью. Даже если все пассажиры сядут на баллон одного борта, судно сохранит устойчивость и не перевернется! Органы управления и радиостанция спрятаны в небольшом рундуке. Кроме того, на борту имеются: крепления для лыжного фала, стола, удочки и флагшток.

Техническая характеристика:

Длина… 5500 мм

Ширина… 2490 мм

Высота… ок. 2500 мм

Количество пассажиров… 11

Подвесной мотор:

Вес… до 165 кг

Мощность… до 120 л.с.

Максимальная скорость… до 72 км/ч

Этот автофургон – совместная работа трех автомобильных фирм: «Ситроен», «Пежо» и «Фиат». Они выпускаются трех видов. Различаются оформлением передка, а также имеют три типа размера длин баз и различные варианты по объему кузовов. Семейство этих машин выпускается до наших дней и весьма популярно. Успешно конкурирует с такими «китами», как «Фольксваген» и «Форд транзит». Из сервисных «дополнений» на них имеются центральный замок, электроподъемники стекол, обогреваемые зеркала заднего вида.

Техническая характеристика:

Двигатель… дизель или бензиновый

Объемы… от 1,9 л до 2,5 л

Диапазон мощностей… от 69 л.с. до 103 л.с.

Привод… передний

Длина… 4655–5505 мм

База… 2850–3700 мм

Высота… 2145–2680 мм (в зависимости от крыши)

Ширина… 1998 мм

ПОЛИГОН
Когда воздух спасает дело

Киньте с небольшой высоты на гладкий стол тонкую тетрадь. Обычно она падает плашмя и останавливается. Но брошенная под небольшим углом, скользит словно по льду, проходя значительное расстояние. Если приглядеться, то можно заметить, что тетрадь поверхности стола и не касается, а скользит по тонкому слою воздуха, практически не испытывая сопротивления.

Этот нехитрый опыт подсказывает, каким способом можно значительно снизить трение. Вот как им воспользовалась техника.

Вдоль оси вращения многоступенчатой турбины действуют значительные силы. Они настолько велики, что разрушают подпятники – особые подшипники, предназначенные для восприятия осевых сил. Чтобы противодействовать им, был предложен думмис – разгрузочный поршень, расположенный на валу турбины (рис. 1).

Давление пара на его поверхность уравновешивает осевую силу. Сопротивление же получается ничтожным. Оно сводится к трению между твердым и газообразным телами, поршнем и паром. Разгрузочный поршень позволил довести мощность турбин до полутора миллионов киловатт в одном агрегате при долговечности, исчисляемой десятками лет.

Применяются такие устройства и в газовых турбинах. Здесь на разгрузочный поршень действует сжатый воздух. А «воздушная смазка» на опорных подшипниках дает им вечную жизнь. Слегка переделанные газовые турбины, предназначенные для наших тяжелых бомбардировщиков, в 50-е годы стали ставить на газоперекачивающие станции. И многие из них без капитального ремонта работают по сей день.

Воздушная смазка находит применение не только в агрегатах большой мощности. На рисунке 2 показана воздушная микротурбина, применяемая для скоростного вращения ампул с химическими препаратами в ЯМР-спектрографе – приборе, определяющем структуру молекул по их способности поглощать радиоволны в магнитном поле.

Микротурбина состоит из статора с коническим углублением, в котором установлен конический ротор. Через отверстия в статоре подводится воздух. Ротор всплывает в его потоке, отрываясь от поверхности на десятые доли миллиметра, и трение между ротором и статором полностью исчезает. А воздушный поток, текущий по поверхности ротора, заставляет его вращаться. При давлении в три атмосферы скорость вращения достигает 1500 оборотов в минуту. Благодаря воздушной подвеске такая турбина обладает еще и способностью к самобалансировке – автоматическому совмещению центра масс с осью вращения. Это устраняет вибрацию.

Принцип работы, основанный на использовании трения газа как силы, движущей ротор турбины, предложил в начале века знаменитый сербский электротехник Н. Тесла. А в наше время воздух удалось обучить и еще одному делу.

Представьте себе лоток с множеством отверстий, из которых вытекают воздушные струйки. Они поднимают положенную на лоток деталь, и… чудеса! Под действием легкого толчка деталь медленно, словно в кино, скользит по инерции, одолевая при этом десятки метров. Как?! Это противоречит нашему обиходному опыту. Никаких особых сил для обретения скорости мы к детали не прикладывали!

А объясняется все легко. В обычных условиях, когда сила трения велика, составляя подчас более 10 % от веса тела, на преодоление ее расходуется кинетическая энергия, например, в виде толчка клюшкой шайбы. Воздушная же смазка уменьшает трение в сотни раз. Соответственно уменьшается и энергия, необходимая для его преодоления.

Предметы оказываются способными двигаться по инерции на большие расстояния с ничтожными начальными скоростями. Получается идеальный конвейер.

Этот эффект додумались использовать и в учебных целях. Изучая законы механики, желательно иметь возможность наблюдать за соударением тел. Измерять их скорости до и после удара. Процесс этот в обычных условиях происходит слишком быстро. Измерения приходится производить либо косвенными методами, либо с помощью довольно сложной аппаратуры, от чего теряется наглядность.

Применение же воздушной смазки позволяет проводить наблюдение при «ползучих» скоростях. А измерение производить при помощи линейки и секундомера. На рисунке 3 показано одно из простейших устройств для такой демонстрации.

Оно представляет собой закрытую с двух концов трубу квадратного сечения, к которой подведен воздух от пылесоса. В верхней части трубы насверлено множество отверстий. «Пробными телами» служат два легких уголка, всплывающие на струях воздуха. Почти не меняя скорости, они проходят метровое расстояние, скользя по воздушной смазке, за 5 – 10 секунд. При этом хорошо наблюдается упругий удар с изменением скоростей. А чтобы он не был упругим, на краях уголков укрепляют кусочек липкой ленты. После соударения тела склеиваются и продолжают движение как единое целое.

Все детали такой установки могут быть сделаны из оргстекла.

А вот проект устройства для наблюдения соударений тел под углом. Это прозрачный короб, вмонтированный в стол, – примерно так монтируют волновые ванны. Снизу короб освещен точечным источником света. И все происходящее на его поверхности хорошо видно на потолке в теневой проекции. На верхней стенке короба множество отверстий. В короб нагнетается воздух от пылесоса. Пробными телами служат разноцветные пластмассовые кружки.

Не исключено, что, используя заряженные тела, на подобной установке удастся продемонстрировать и законы Кеплера, а может быть, и квантовые эффекты. Тут все зависит от вашей фантазии.

А.ИЛЬИН

Рисунки автора

СДЕЛАЙ ДЛЯ ШКОЛЫ
ЦАГИ на лабораторном столе

Сегодня вновь становятся популярны комнатные летающие модели. Их конструирование и постройка само по себе дело занимательное, к тому же ему можно придать характер настоящей научной работы. Нужно лишь обзавестись аэродинамической трубой. Скорость полета таких моделей часто не превышает 1–2 м/с при размахе крыльев 300–400 мм. И трубу для их продувки нетрудно сделать на основе крупного бытового вентилятора, который дает поток со скоростью 5–6 м/с.

Сделанная на его основе аэродинамическая труба позволит обдувать «модели моделей» в масштабе 1:2–1:3.

Обладая такой установкой, вы намного опередите своих соперников по части «летного опыта», да и на уроке она не будет бесполезна.

Описание одной из таких конструкций давалось в журнале «Самолет» № 3–4 за 1938 год.

В широкой части трубы размещался вентилятор мощностью 100 Вт. Добавленное к ней сужающееся сопло служило для увеличения скорости потока. Как можно судить по расчету, скорость его могла достигать 20–25 м/с. Для аэродинамической трубы очень важно иметь поток без завихрений, которые создают лопасти вентилятора. Их устраняет решетка из жестяной полосы шириной 100 мм, сложенной в виде гармошки.

Для наших целей сопло не требуется. Но решетка необходима. Она, как и корпус трубы, может быть сделана из картона или даже ватмана (рис. 1).

Действующую на продуваемую модель его подъемную силу в старом журнале предлагалось измерять при помощи торговых весов с гирями. В нашем распоряжении куда более чувствительные школьные аэродинамические весы. Местные особенности ее обтекания можно оценить с помощью опять же школьного микроманометра.

Но как наблюдать режим обтекания?

Часто пытаются проявить его с помощью дыма. Громоздкий и очень неудобный способ. Есть другой, также предложенный журналом «Самолет».

В поток вводятся тонкие раскаленные током до темно-красного каления проволочки. Обтекая каждую проволочку, воздух нагревается и движется далее в виде тонкого горячего слоя. Но с повышением температуры возрастает показатель преломления воздуха. Таким образом, в аэродинамической трубе образуется поток, состоящий из большого числа слоев, окрашенных… теплом.

В обычных условиях глаз их различить не сможет. Но если в полностью затемненном помещении поток осветить точечным источником света, на стене в виде тени из темных и светлых полос мы отчетливо увидим спектр обтекания исследуемого тела (рис. 2).

Рис. 2

Схема устройства для нагревания воздуха показана на рисунке 3.

Оно состоит из медных токоподводящих проволок диаметром 2 мм, к которым припаяны накаляемые нихромовые проволочки диаметром 0,25 мм. Все проводники соединены последовательно.

Нагревательное устройство способно работать от обычного школьного щита.

Доводить нихромовые проволочки до темно-красного каления можно только при включенном вентиляторе. Рекомендуется иметь одиннадцать таких проволочек. Но начинать эксперимент с тепловым «окрашиванием» воздуха надо с одной проволочки. И, только добившись успеха, принимать решение об увеличении их числа.

Применяя кварцевые стержни или пластины термостойких композитных материалов, вам наверняка удастся значительно упростить конструкцию нагревателя. Ведь предложена она, исходя из возможностей, существовавших шестьдесят лет назад.

А.ИЛЬИН

Рисунки автора

ЗАОЧНАЯ ШКОЛА РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Кто сказал «мяу»?

Вспомните сказку про китайского императора, полюбившего механического соловья. Подобные игрушки делались не только в Китае. Однако долгое время они были столь сложны и дороги, что доставались лишь весьма высоким особам. Все изменила электроника. Сегодня каждый может собственными руками собрать схему, которая будет «щебетать» как синица или «петь» соловьем, «мяукать» как кошка.

Подобные схемы полезны не только в игрушках. Совсем неплохо звонок телефона или будильника заменить птичьей трелью. А если ваша автомашина в ответ на непрошеное проникновение «замяукает» кошкой, то, возможно, лихие люди начнут обходить ее стороной.

Наш рассказ о таких говорящих схемах. Мы начнем его с самой простой из них – «генератора мяу».

Принципиальная схема его показана на рисунке 1.

Рис. 1

Устройство рассчитано на автоматическую, периодически повторяющуюся имитацию кошачьего «мяу». Частота повторений задается мультивибратором на транзисторах VT1, VT2, в зависимости от величины емкости конденсаторов C1, С2. На транзисторе VT3 собран звуковой RC-генератор, работой которого управляет мультивибратор через цепочку R5, СЗ, чем задается протяженность каждого «мяуканья».

Плавно изменяющееся напряжение на конденсаторе С3 «качает» через резистор R6 смещение на базе VT3, создавая характерное звучание. Нагрузкой последнего каскада служит согласующий трансформатор Т1 от любого «карманного» либо переносного радиоприемника.

Со вторичной обмотки трансформатора снимается сигнал-имитация; он довольно слаб, поэтому к выходу добавляется простой усилитель, о чем будет сказано ниже.

Рассмотренное устройство можно существенно упростить, если вместо автоматического повторения имитации использовать ручное управление кнопкой: нажал – и послышался кошачий голосок. В таком варианте, мультивибратор заменяют на кнопочный переключатель, например, типа КМ1-1. Его переключающий контакт соединяют с левым (на рис. 1) выводом резистора R5; нормально замкнутый контакт связывают с общим проводом схемы, а нормально открытый – с цепью питания устройства. Переключения и аналогичны чередующимся отпираниям и запираниям транзистора VT2.

Другой имитатор (рис. 2) напоминает мелодичное, чуть торопливое посвистывание синицы у окон вашего дома.

Таким сигналом можно перекликаться с птахами, а можно установить его в качестве клаксона на велосипеде или использовать в роли дверного звонка. В устройство входят два мультивибратора – на транзисторах VT1, VT2 (первый) и VT3, VT4 (второй). В моменты, когда транзистор VT1 открыт, связанный с ним VT5 заперт, блокируя работу второго мультивибратора. В это время с коллектора запертого VT2 через диод VD1 и резисторы R4, R5 происходит заряд конденсатора С3.

Когда первый мультивибратор переключится с частотой порядка 3 Гц, отпирается транзистор VT5, и второй мультивибратор начинает работать, получая питание падающим напряжением разряда конденсатора СЗ. При этом второй мультивибратор формирует сигнал с возрастающей частотой. Он напоминает посвистывания синички.

Для рассмотренных имитаторов достаточно простого усилителя, типа показанного на рисунке 3.

Здесь трансформатор Т1 – выходной от малогабаритного радиоприемника; динамическая головка ВА1 – с сопротивлением звуковой катушки 8…10 Ом, например, 0,25ГДШ-7 или 0,25ГДШ-101-8.

Увеличение звуковой мощности понадобится лишь в том случае, когда устройство применяется для велосипедного или дверного звонка. Соответствующий, несложный усилитель получится на основе микросхемы серии К174 – такие варианты можно найти в предыдущих выпусках журнала. А вот электронному «соловью», построенному по проверенной схеме (рис. 4), усилитель не требуется: достаточно мощный сигнал вырабатывает блокинг-генератор, собранный на элементах VT1, T1, С1, С2.

Трансформатор – выходной от радиоприемника «Россия-303» либо близкий к нему. Динамическую головку ВА1 можно употребить типа 1ГДШ-9.

Во всех упомянутых конструкциях можно использовать резисторы МЛТ мощностью от 0,125 до 0,5 Вт, конденсаторы КЛС и К50-6.

Для облегчения сборки на рисунке 5 приводится расположение выводов упоминаемых транзисторов.

Обратим внимание, что позиционные обозначения отдельных деталей помечены на схемах «звездочкой» – это означает, что данные элементы подбирают при наладке.

Ю. ПРОКОПЦЕВ

Без лишнего шума

В поисках дальних станций приходится держать регулятор громкости приемника на максимуме. И безобидное «путешествие» по эфиру может стать мукой для семьи. Ведь слышимость радиостанций зависит от расстояния – ближние прослушиваются громко, дальние – слабее. Не успеешь повернуть регулятор, как получишь ощутимый удар по барабанным перепонкам.

Во многих приемниках предусмотрена автоматическая регулировка, уравнивающая громкость. Она не поспевает за звуком. Так добавим к ней быстродействующее устройство, включенное в низкочастотном тракте.

На рисунке 1 приведена типичная схема усилителя звуковой частоты радиоприемника, дополненная стабилизатором громкости, действующим мгновенно.

«Звуковой» усилитель представлен каскадами предварительного усиления на транзисторах VT1, VT2 и усилителем мощности А1, который нагружен динамической головкой ВА1. Вход усилителя через регулятор громкости R1 связан с детектором. Данные деталей усилителя 34 мы не приводим, поскольку они, как и на схеме усилителя, у разных моделей могут вырьироваться, не влияя существенно на исполнение стабилизатора. Детали последнего выделены на рисунке рамкой.

Управляющий сигнал на стабилизатор снимается с выхода усилителя мощности А1. Исполнительным органом стабилизатора служит транзистор VT3, а его работой управляет цепочка из элементов С8, R9, С7.

Пока сигнал на выходе А1 отсутствует, транзистор VT3 заперт, и к цепи связи каскадов с VTl, VT2 присоединено только относительно большое сопротивление цепочки С6:R8. Чем выше уровень сигнала с выхода А1, тем сильнее отпирается транзистор VT3 и меньше его сопротивление, шунтирующее резистор R8. Соответственно тем меньшая доля сигнала с детектора подвергается усилению.

Желаемый верхний уровень громкости головки ВА1 устанавливается регулятором R1. В паузах между мощными радиосигналами транзистор VT3 будет прикрыт, и усиление звукового такта окажется наибольшим, способствуя выявлению дальних радиостанций. Следующий за этим мощный сигнал откроет транзистор VT3, звучание будет приглушено. Элементы R, С стабилизатора создают приемлемую для слуха инерционность срабатывания устройства. Подбирая их номиналы, при желании можно изменять скорость реакции стабилизатора на возмущения.

Шум бывает не только при настройке. Через все фильтры даже очень хорошего приемника проходят мощные помехи импульсного характера, например, грозовые разряды. Они способны нарушать нормальную работу детектора, что приводит к резким искажениям прослушиваемой передачи. Такие помехи удается частично подавить довольно простым способом. Первичную обмотку фильтра промежуточной частоты (ПЧ) шунтируют диодом, как показано на рисунке 2.

Здесь VT1 – транзистор смесительного каскада преобразователя, работающего с отдельным гетеродином (на рисунке не показан), L1 – первичная обмотка фильтра ПЧ. Шунтирующий ее диод VD1 типа Д9В включен в проводящем направлении. Если бы диода не было, импульсная помеха с крутым фронтом, для которой сопротивление L1 велико, создала бы на обмотке значительное падение напряжения, и сильно возросший сигнал пришел бы к детектору. С диодом такого не происходит – его сопротивление резко падает при «попытке» роста напряжения, потому детектор не страдает.

Если ваш радиоприемник не справляется с указанным типом помехи, полезно попробовать «диодную защиту». А для устройства на рисунке 1 подойдут конденсаторы К53-1, К50-6 (С6, С8) и КЛС (С7), резисторы МЛТ-0,125…0,5.

Ю.ПРОКОПЦЕВ

ЧИТАТЕЛЬСКИЙ КЛУБ

Вопрос – ответ

«Не могли бы вы подсказать, где можно отыскать информацию о таком виде спорта, как гонки на безмоторных автомобилях или, как их еще называют в народе, – «деревянных ящиках». Также нас интересуют чертежи и краткое описание этих автомобилей».

Дмитрий Илюшин, городской Центр технического творчества, г. Заречный

Судя по многочисленной почте, действительно интерес к этому слегка подзабытому, но увлекательнейшему виду спорта вновь проявился у многих наших читателей. Да это и неудивительно, ведь все, чем оборудованы эти приземистые автомобильчики, называемые мини-кары, мини-мобили, гуртавницы, просто «деревянные ящики», – это четыре колеса, рама, руль да тормозное устройство.

Смастерить их можно из подручных материалов, которые наверняка имеются дома или на даче. Конечно, и здесь не обойтись без трудностей, зато какое удовольствие вас ждет на соревнованиях! Крохотный автомобильчик, хоть и без двигателя, на отдельных участках трассы способен развивать скорость до 65 км/ч! Конечно, многое зависит и от крутизны горок. Но не только.

Казалось бы, в мини-карах сведены на нет все преимущества технического оснащения – ведь двигатель отсутствует, также как и особые аэродинамические обтекатели и другие хитрости. И все-таки с точки зрения техники здесь есть над чем поломать голову. Как, к примеру, сделать машину устойчивой на поворотах, удобной в управлении, можно ли увеличить сцепление колес с дорожным покрытием, какую применить в подшипниках смазку…

На эти и многие другие вопросы ответило в свое время наше приложение к журналу «Юный техник» – «ЮТ» для умелых рук» № 3 за 1988 г., с 1991 года переименованный в «Левшу». Найти его можно в библиотеках, у любителей технического творчества, самодельщиков. В этом номере представлены и подробные чертежи, технические условия и характеристики мини-каров.

«Мои родители забыли подписаться на журнал «А почему?». А мне очень нужен июльский номер. Не могли бы вы что-нибудь посоветовать?»

Миша Зайцев, Санкт-Петербург

В Санкт-Петербург наши журналы поступают в розницу в ограниченном количестве. Можно, конечно, попытаться обежать все петербургские журнальные киоски – вдруг повезет, но вероятность такой удачи все-таки ничтожно мала. Со своей стороны можем посоветовать подписаться с любого месяца, а в порядке исключения высылаем недостающий номер.

«Недавно прочитал увлекательнейшую книгу Тура Хейердала «Кон-Тики». Очень меня заинтереcoвало дерево – бальса, из которого был построен знаменитый плот. Где растут эти деревья и в какой еще области возможно их применение?»

Рома Стороженко, 11 лет,

г. Анадырь

Бальса растет только в странах Южной Америки – Чили, Колумбии, амазонской сельве. Аборигены издавна знали чудесные свойства этого почти невесомого дерева и использовали его для постройки своих плотов, челноков, лодок. С течением времени бальса освоила и воздушный океан – легкая (легче пробки) и одновременно прочная древесина незаменима в самолетостроении, а еще она превосходный звуко– и теплоизоляционный материал. Используют ее и при постройке легких авиамоделей – планеров, самолетов, вертолетов.

А знаете ли вы?

Сравнительно недавно ученые из США создали заменитель бальсы SEA gel из агара, извлекаемого из красных водорослей. Этот твердый материал легче воздуха, а все потому, что воздух заполняет все его бесчисленные поры. При соответствующих концентрациях агаровая «пена» по прочности и другим характеристикам не уступает знаменитой бальсе, обладая к тому же еще одним завидным качеством – она съедобна: агар, как известно, применяется в кондитерской промышленности для изготовления различных вкусностей – мармелада, леденцов.

Теперь проголодавшиеся путешественники смогут в крайнем случае съесть по кусочку от собственного плота, если, конечно, соорудят его из нового материала. Шутка!

* * *