Текст книги "Юный техник, 2008 № 05"

Автор книги: Юный техник Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 4 (всего у книги 5 страниц)

ПАТЕНТНОЕ БЮРО

В этом выпуске мы расскажем о проекте колеса-трансформера Владимира Заботноваиз Нижнего Новгорода, о бестопливном двигателе Владимира Алексееваиз с. Омутинское Тюменской области и идее Егора Крымоваиз г. Сасова Рязанской области, предлагающего обойтись в жилых домах без электропроводки.

ПОЧЕТНЫЙ ДИПЛОМ

КОЛЕСО-ТРАНСФОРМЕР…

…способное изменять свою форму, предложил Владимир Заботнов из Нижнего Новгорода. Это достигается тем, что колесо разделено на отдельные секции. При помощи золотникового распределяющего устройства секции соединяются либо с компрессором, подающим сжатый воздух, либо с насосом, который воздух из них выкачивает. Благодаря этому колесо становится ребристым, и сцепление его с грунтом возрастает. Зимой автор предлагает надутые секции дополнительно нагревать. Тогда они будут как бы «вплавляться» в снег и лед, дополнительно повышая сцепление. Такие колеса автор предполагает ставить на вездеходы.

Следует отметить, что похожее по конструкции колее со еще в начале 1960-х годов предложил всемирно известный чехословацкий конструктор-двигателист Юлиус Мацкерле. Оно состояло из отдельных поочередно раздуваемых секций. Колесо Мацкерле одновременно являлось и двигателем, и движителем, могло перешагивать через небольшие препятствия.

При всей внешней схожести колесо Владимира Заботного, как и обычное, приводится в действие двигателем автомобиля. При выходе из зоны бездорожья на ровную твердую дорогу раздутые камеры можно частично спустить, а те, из которых воздух был откачан, – раздуть. Тогда колесо станет вновь круглым. Таким образом, мы имеем принципиально новый движитель для автомобиля-вездехода.

Колесо-трансформер В. Заботнова.

Шагающее колесо Ю. Мацкерле.

Автомобиль с колесом Владимира окажется пригоден, например, для движения по горным ледникам. Не исключено, что он сможет двигаться и по камням-валунам, чего обычные колеса делать не могут. Одним словом, при всей своей сложности колесо Владимира Заботного значительно расширяет возможности автомобиля, и Экспертный совет присуждает Владимиру Почетный диплом.

Разберемся не торопясь

НЕ ВЕЧНЫЙ, НО…

…не нуждающийся в топливе двигатель предложил Владимир Алексеев из с. Омутинское Тюменской области. Вот как он устроен.

В открытом баке с водой помещен другой, герметичный, бак. В нем размещена реактивная водяная турбина типа Сегнерова колеса. На одном валу с ней насос и электрогенератор. Для того чтобы двигатель начал работать, по замыслу автора, из внутреннего бака необходимо однажды выкачать воздух. В него начнет всасываться вода, пройдет через полый вал турбины и вырвется из ее реактивных сопел. Турбина начнет вращаться, и от нее начнет работать электрогенератор.

Владимир отлично понимает, что вода, вытекающая из сопел, может быстро заполнить бак, и тогда работа устройства прекратится. Чтобы этого избежать, изобретатель намерен эту воду откачивать при помощи насоса, вращаемого турбиной, и отправлять во внешний бак.

Таким образом, по замыслу автора, во внутреннем баке постоянно будет вакуум и вода все время будет в него всасываться. А потому все устройство сможет работать если не вечно, то до полного износа деталей.

Итак, перед нами бестопливный двигатель, который освободит человечество от необходимости добывать нефть. Разберем работу этого двигателя более подробно.

Для начала допустим, что все его механизмы работают идеально, без потерь. Мы уже говорили, что, благодаря наличию пустоты, во внутренний бак засасывается вода. Она поступает в него под действием атмосферного давления. В этом случае каждая порция воды совершает работу, равную произведению ее объема на атмосферное давление. При отсутствии потерь именно такая работа будет получена на соплах турбины.

Затем эта порция воды попадает во внутренний бак, и мы должны откачать ее оттуда при помощи насоса. Для этого насос должен совершить работу, равную произведению ее объема на то же атмосферное давление. Иными словами, вся работа, которую мы получили от того, что вода вошла в турбину, должна быть потрачена на удаление воды из бака. Если во всех механизмах полностью отсутствуют потери (чего не бывает никогда), то устройство Владимира Алексеева будет работать вечно. Но даже в этом случае оно не станет двигателем, поскольку в нем нет излишка энергии для привода электрогенератора.

Бестопливный двигатель В. Алексеева.

СКРЫТАЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДКА…

…доставляет немало хлопот и при ее прокладке, и при устранении неполадок – приходится долбить, а затем шпаклевать или перекрашивать стены, заново клеить обои. Раз так, то долой проводку! – считает Егор.

Идею Егору подсказал опыт, показанный учителем на уроке физики. Учитель поставил на стол генератор ультракоротких радиоволн и поднес к нему укрепленную на небольшой катушке лампочку. Несмотря на то что ее отделяло от антенны генератора более метра, она ярко горела. И тут Егор догадался: в каждом доме нужно поставить достаточно мощный генератор радиоволн. Тогда жильцам будет достаточно подключить к любому электроприбору небольшую катушку, и провода станут не нужны…

Егор тщательно обдумал свое предложение и поясняет, что такой способ хорош не везде. Если генератор расположен в деревянном или каменном доме, то радиоволны будут свободно уходить через его стены наружу. Но если генератор установить в блочном доме со стальным каркасом, то радиоволны будут от каркаса отражаться наружу и не выйдут. Впрочем, поясняет юный изобретатель, стены деревянных и каменных домов можно снаружи покрыть металлической сеткой, тогда генераторы радиоволн можно будет ставить и в них.

Сразу же скажем, что нечто подобное предлагалось ранее. Так, еще в 10-е годы прошлого века идею передачи энергии без проводов выдвинул легендарный электротехник Никола Тесла. Были красивые эксперименты (о них сложены легенды и даже поставлен фильм), но ученый пришел к выводу о том, что их результаты опасны для человечества, и счел нужным сохранить в тайне.

Высокочастотный автомобиль будущего. Проект, 1936 г.

С аналогичными идеями в 30 – 40-е годы XX века выступал советский ученый, доктор технических наук Г.И. Бабат. Специалист по токам высокой частоты, он получал шаровые молнии, работал над ускорителями элементарных частиц, создал угольный комбайн, разрушавший уголь при помощи токов высокой частоты. Но самой любимой его идеей был транспорт, питаемый энергией радиоволн.

Ученый предложил прокладывать под асфальтом дороги провод с током частотой 50 – 100 кГц. Его излучение должны были улавливать специальные катушки и превращать в постоянный ток для питания электромоторов идущего по дороге транспорта. Это могли быть автомобили, тележки и даже роликовые коньки. Должен был получиться идеально простой и экологически чистый транспорт.

На одном из московских заводов ученый создал дорогу длиною около 2 км. По ней ездил электрический автомобиль, а освещали дорогу лампы, получавшие ток от катушек, улавливающих те же радиоволны. Но провод излучал радиоволны во все стороны, и потери достигали 80 %. Казалось бы, одно это могло поставить на идее высокочастотного транспорта жирный крест. Но этого не случилось.

Дело в том, что в обычном троллейбусе или трамвае потери на нагревание проводов еще больше и превышают 90 %, и, несмотря на это, мы видим на улицах городов троллейбусы и трамваи. Но…

К началу 1960-х годов прошлого века стало ясно, что сильные электромагнитные поля крайне вредны для здоровья людей. А излучение вблизи экспериментальных высокочастотных дорог в десятки раз выше допустимых норм. Надеть на дороги защитные экраны, как, скажем, на генератор радиоволн, невозможно. И потому работы по высокочастотному транспорту у нас были свернуты.

Та же проблема помешает и осуществлению проекта Егора Крымова. Для того чтобы в доме горели от радиоволн лампы, необходима недопустимо высокая напряженность электромагнитного поля.

НАШ ДОМ
Операция потолок

Лето, как известно, пора не только каникул, но и ремонтов. И чтобы ремонт прошел на высоте, к нему нужно готовиться, как к войсковой стратегической операции, – тщательно продумать все мелочи заранее. И если вы даже не будете участвовать в этой операции, то сможете хотя бы подсказать своим родителям нечто дельное.

Итак…

Начинают ремонт обычно с потолка.

Обычные беленые потолки постепенно уходят в прошлое. Тому есть несколько причин. Первая состоит в том, что старую побелку, как правило, приходится тщательно смывать, а это, пожалуй, одна из самых грязных и трудоемких операций при ремонте. Немногим чище и процесс самой побелки, поскольку с кисти капает, а пульверизатор разбрызгивает побелку не только на потолок.

А в результате получается то же, что и в прошлый раз – более или менее белый монотонный потолок. Скучно!

Поэтому размыв в последний раз потолок, подумайте, что с ним делать дальше. Вариантов – масса. И вот лишь некоторые из них.

Если запланирован лишь косметический ремонт и при этом бюджет невелик, а сами потолки невысокие, то самый доступный способ покрыть потолок водоэмульсионной краской того цвета, который вам нравится. Наносится водоэмульсионка обычно малярным валиком, что позволяет сделать работу быстро и без особых хлопот.

Недостаток этого метода заключаются в том, что служит такое покрытие немногим дольше, чем побелка; причем, если вы плохо смыли побелку, то уже через неделю-другую краска непременно облупится и весь ремонт пойдет насмарку. Поэтому некоторые мастера советуют промытый потолок еще затем и проолифить, то есть покрыть с помощью того же валика или кисти слоем олифы.

Многим кажется проще оклеить потолок, как и стены, обоями. Причем если использовать стеклообои, которые не боятся сырости, и специальный клей, то оклеенный потолок прослужит лет 20. Причем время от времени его можно будет просто перекрашивать той же водоэмульсионкой.

Однако и этому методу свойственны свои недостатки. Во-первых, поверхность перед оклейкой опять-таки надо готовить – как минимум, смыть побелку и постараться зашпаклевать самые очевидные огрехи потолка.

Во-вторых, такой метод отделки потребует определенных навыков. Сложность в том, чтобы соединить полотнища без щелей. Кроме того, работать надо вдвоем, так как одному человеку зафиксировать покрытие на потолке слишком трудно.

Но это самый доступный способ произвести ремонт своими силами и за относительно небольшие деньги.

Перед ремонтом надо тщательно отмыть, отскоблить старую побелку или иное покрытие.

Скрыть дефекты потолка в большей или меньшей степени помогает покрытие его панелями из вспененного полистирола. Такие элементы отличаются небольшим весом (до 0,4 кг/кв. м), легко режутся, что позволяет отделывать ими помещения с углами неправильной формы. Полистирол также обладает хорошими звукоизоляционными и теплоизоляционными свойствами.

Крепится же он при помощи «жидких гвоздей» – особого клея, который точками наносится на потолок. При этом даже не обязательно смывать с потолка всю старую побелку. Достаточно протереть потолок лишь в тех местах, куда вы будете наносить «жидкие гвозди».

Теперь давайте прикинем, во сколько обойдется новый потолок? Дешевле всего стоит водоэмульсионная краска – порядка 100 рублей за 3-литровую банку в зависимости от ее производителя. Импортная краска стоит, конечно, дороже. Одного литра хватает примерно на 10 кв. м в один слой окраски. Красить же придется 2–3 раза для получения качественного покрытия.

Панели зарубежных производителей стоят от 175 руб. за кв. м; отечественные полистироловые панели в 2–3 раза дешевле. Средняя цена стеклообоев – 15 руб. за 1 кв. м.

Поскольку в семьях ныне – разный достаток, да и квартиры с домами не одинаковые, скажем несколько слов о более дорогих способах ремонта потолков. Вот, например, натяжные потолки. Суть их в том, что на потолок и впрямь натягивают полотна из полиэфирной ткани или винила. Установка их происходит с помощью специального каркаса – багета, размещенного по периметру комнаты.

Монтаж натяжного потолка – дело профессионалов.

Само крепление может производиться различными способами. Для виниловой или ПВХ-пленки чаще применяют вариант с использованием «гарпуна» – специальной планки, приваренной по периметру полотна.

Свойства ПВХ-материала диктуют еще одну особенность монтажа – необходимость разогрева воздуха в помещении до температуры 60–70 °C. Так что самостоятельно установить такую систему вряд ли кому удастся; придется нанимать мастеров-профессионалов. Стоимость такой операции порядка 800 руб. за 1 кв. м. Правда, такой потолок способен прослужить около 25 лет, и в течение всего этого времени покрытие не требует никакого специального ухода, кроме влажной уборки.

Даже в том случае, если вас зальют соседи сверху, пленка способна принять на себя основной натиск влаги и сдерживать его довольно продолжительное время. Причем, пленка некоторых французских фирм способна нести нагрузку до 100 л на 1 кв. м, а после слива воды материал полностью восстанавливает форму и внешний вид.

КОЛЛЕКЦИЯ «ЮТ»

Беспилотный самолет тактического ударного назначения Ту-300 «Коршун», разработка которого началась в 1982 году, впервые был представлен на международном авиасалоне МАКС в 1995 году.

Аппарат выполнен по схеме «утка» с треугольным складным крылом. В носовой части размещена специальная радио– и оптикоэлектронная аппаратура. Дополнительно для размещения целевой нагрузки могут быть использованы фюзеляжный грузовой отсек и узел внешней подвески. По некоторым данным, аппарат может поражать наземные цели.

Ту-300 был построен по аэродинамической схеме бесхвостки с треугольным низкорасположенным крылом малого удлинения. Конструкция цельнометаллическая. Фюзеляж круглого сечения с переходом в овальное. Стартует самолет с помощью 2 твердотопливных ускорителей, для его посадки используется парашютная система. Вся аппаратура размещена в носовой части фюзеляжа. Транспортно-пусковая установка, пункт дистанционного управления и пункт дешифровки разведданных смонтированы на автомобилях ЗИЛ-131.

Сейчас БЛА «Коршун» модернизируют: будет увеличена его дальность полее та, скорость и взлетная масса.

Технические характеристики:

Взлетная масса… 3000 кг

Тип двигателя… турбореактивный

Крейсерская скорость… 950 км/ч

Практическая дальность действия… до 300 км

Минимальная высота полета… 50 м

Практический потолок… 6000 м

Автомобиль Mazda 3(в Японии он известен под маркой Axela) впервые был представлен широкой публике в 2004 году, сменив автомобиль Mazda 323, а в 2006 году в рейтинге автомобилей с самым высоким спросом занял второе место.

У машины исключительно высокие ездовые характеристики, интересный дизайн и высокий уровень внутренней отделки. При том, что Mazda 3имеет все признаки спортивного автомобиля, например, несколько средств защиты, довольно жесткую подвеску, литые диски из алюминиевого сплава и низкопрофильную резину, регулируемую рулевую колонку и кресло с 7 регулировками; объем багажника вмещает 413 литров, что немаловажно для хозяйственных обладателей машины, а в перчаточном ящике свободно помещается ноутбук. Автомобиль комплектуется двигателями объемом 1,4, 1,6 и 2,0 л.

Технические характеристики:

Тип кузова… седан

Количество дверей… 4

Длина автомобиля… 4,545 м

Ширина… 1,755 м

Высота… 1,465 м

База…2,640 м

Дорожный просвет… 0,140 м

Снаряженная масса… 1180 кг

Объем двигателя…1349 см ³

Мощность двигателя… 84 л.с.

Максимальная скорость… 169 км/ч

Диаметр разворота… 5,2 м

Объем бака… 55 л

Разгон с места до 100 км/ч… 14,3 с

Расход топлива на 100 км…6,1–8,9 л

ПОЛИГОН
Секрет «летающей рамки»

В «ЮТ» № 11 за 2006 год мы опубликовали статью «Очень странный летающий объект». Многие читатели повторили описанный в ней летательный аппарат, но он в воздух не поднялся. В чем же могло быть дело?

Ответить на этот вопрос мы попросили руководителя Московской молодежной научно-исследовательской лаборатории «Сокольники», к. т. н. М.М. Лавриненко. Странные летающие объекты, похожие на снежинки, пчелиные соты, рамки, словом, на все что угодно, можно увидеть на многих выставках. Эти устройства – их называют лифтерами – бесшумно висят в воздухе, натягивая прикрепленные к столу тонкие проволочки, по которым течет электрический ток. Моторов, винтов или крыльев у них нет, но они летают, по крайней мере, в 60 странах мира.

Все лифтеры состоят из прямоугольных элементов, соединенных в единую жесткую конструкцию при помощи стержней и нитей, к которым может крепиться полезная нагрузка.

Самый мощный из них построил в 2003 г. французский ученый Жан Луис Надин. Это устройство имеет полетный вес всего 250 г, из них на полезную нагрузку приходятся 60 г – величина, если вдуматься, не малая. Ведь столько может весить беспроводная телекамера или передатчик-ретранслятор, способный обеспечить надежную радиосвязь в сантиметровом диапазоне на десятки километров. Нужно лишь поднять его достаточно высоко.

Самый большой в мире лифтер Ж.Л. Надина.

Важнейшая часть лифтера – элемент, создающий подъемную силу. Обычно это тонкая пластинка алюминиевой фольги с легким каркасом из пенопласта, вдоль которой на расстоянии 20–30 мм от кромки на пенопластовых же стойках укреплена тонкая проволока. Пластинка и проволока присоединены к полюсам источника постоянного тока напряжением 20–30 кВ.

А теперь пришло время рассказать, как на этих элементах возникает подъемная сила. Есть два предположения, не противоречащие друг другу. Первое основано на эффекте Бифильда – Брауна (см. «ЮТ» № 3 за 2008 г.). Суть этого эффекта в том, что в заряженном конденсаторе возникает сила, стремящаяся переместить его в сторону положительно заряженного электрода. Сам Браун отождествлял эту силу с гравитацией. До настоящего времени эффект теоретически не обоснован и официальной наукой не признан.

Подъемный элемент лифтера можно рассматривать как конденсатор с несимметричными обкладками (одна из них – это фольга, другая – проволока), в котором возникает сила Брауна. Подъемная сила этого элемента, как и положено силе Брауна, направлена в сторону проволоки – положительно заряженного электрода.

Конструкция подъемных элементов лифтеров как бы повторяет устройство летающих дисков, созданных Т. Брауном еще в 50-е годы прошлого века. В них одним из электродов тоже была тонкая проволока, а другой был выполнен в виде электропроводящей поверхности самого диска и имел большую площадь. Эти диски в лабораторных условиях двигались на привязи по кругу, развивая скорость до 50 м/с.

Но есть и иное объяснение причины полета лифтера. Если к пламени свечи поднести иголку, соединенную с положительным полюсом электростатической машины, пламя отклонится, словно от ветерка. Здесь действительно возникает ощутимый поток ионов, а сам опыт называется «электрическое дуновение». Точно такой же электрический ветерок может создавать и проволочная обкладка несимметричного конденсатора. При этом на нее должна действовать реактивная сила, заставляющая лифтер подниматься. Этот электрический ветерок можно наблюдать: под лифтером медленно ползет тополевая пушинка, слегка отклоняется струйка дыма. Но подъемная сила, возникающая от такого электрического дуновения, не может составлять более 10 % от веса лифтера. А откуда же берутся остальные 90 %?

Ответ на этот вопрос пытались найти, испытывая лифтер в вакууме. Пять лет назад в вакуумной камере одной из лабораторий NACA установили модель лифтера на чувствительнейших крутильных весах. Из камеры выкачали практически весь воздух, было создано давление, как на высоте 350 км над Землей. Когда на модель лифтера подали напряжение, крутильные весы повернулись на одну треть от того угла, на который они поворачивались при нормальном давлении.

Получается, что подъемная сила лифтера на 2/3 связана с воздухом, но остается еще 1/3, которая сохраняется даже в космическом пространстве. Из этого чисто формально следует, что лифтер, получающий энергию, например, от солнечных батарей, мог бы покинуть Землю и набрать скорость, достаточную для выхода за пределы Солнечной системы. При этом летающий объект столь прост, что даже космический его вариант способен сделать любитель… Ради такой перспективы и стоит экспериментировать с этими устройствами.

Почему же иной раз лифтеры не летают? Прежде всего, для нормального полета нужен источник постоянного тока напряжением 20–30 кВ, способный дать ток 50 мкА на каждый подъемный элемент. Поскольку их не может быть меньше трех, то и ток понадобится не менее 150 мкА. Некоторые читатели пытались запустить лифтер от школьной электростатической машины, но она такие токи дать не может. Нужен более мощный источник, например, выпрямитель от старого телевизора или монитора.

Теперь о подъемных элементах. Для лифтера подойдет пищевая алюминиевая фольга, применяемая для запекания в печке продуктов, тонкий, не более 0,1 мм в диаметре, намоточный медный провод и тонкие пенопластовые палочки, нарезанные из цельного куска твердого упаковочного пенопласта. При склеивании модели необходимо следить за постоянством зазора между электродами. В противном случае там, где зазор окажется меньше, при подключении высокого напряжения произойдет пробой, и лифтер не полетит. Нужно следить и за тем, чтобы и провод, и электрод из фольги находились строго в одной плоскости. Иначе возникающая на элементе сила приобретает горизонтальные составляющие, а общая величина подъемной силы уменьшится.

Для каркаса макета заготовьте пенопластовые палочки сечением 5 мм х 5 мм. Чтобы нарезать их, провод диаметром примерно 0,5 мм из любого высокоомного металла (нихром, манганин, константан) зажмите с помощью двух струбцин на расстоянии 5 мм от поверхности стола и подключите к его концам регулируемый источник напряжения 12 В с максимальным током 5 А.

Устройство подъемного элемента.

Напряжение отрегулируйте так, чтобы провод нагрелся и легко резал пенопласт. При нагревании длина провода увеличивается, и, чтобы он не провисал, один его конец закрепите в струбцине, а для натяжения провода используйте груз массой примерно 0,5 кг, прикрепленный к подвижному концу провода.

Подъемный элемент изготавливайте из предварительно размеченных пенопластовых палочек, склеивая их под прямым углом клеем «Момент» с помощью угольника. Клея берите как можно меньше, так как он легко растворяет пенопласт. Заготовив нужное количество рам, приступайте к наклейке фольги: заранее отрезанную точно по линейке ровную полоску

фольги наклеиваете на каркас несколькими капельками клея. Затем приклеиваете проволочный электрод. Для него можно взять самый тонкий провод, при этом лаковую изоляцию снимать не обязательно. Чтобы точно зафиксировать положение провода, сделайте на стойках рамы неглубокие надрезы и приклеивайте провод с легким натяжением. Готовые подъемные элементы полезно проверить, подав напряжение в 10–20 кВ и одновременно измеряя силу тока. Она должна быть не более 50 мкА. В случае превышения элемент нужно исправить или заменить.

Окончательно лифтер собирается из готовых проверенных элементов. Их можно соединить между собою как угодно, например, получить квадрат или шестигранник, «пчелиные соты». Но все эти фигуры без дополнительных диагональных растяжек не прочны. Поэтому на первых порах склейте подъемные элементы треугольником. На стойках укрепите два тонких проводника питания и соедините их с фольгой и верхним проводом. Полоски фольги соедините друг с другом, сложив вместе. Еще к одной из стоек приклейте обычную нитку и готовьтесь к испытаниям.

На щите из сухой фанеры закрепите кнопками удерживающую нитку и два тонких проводника питания. Подсоедините к ним провода высокого напряжения.

ВНИМАНИЕ:все работы с высоким напряжением проводите обязательно в присутствии взрослых!

М. ЛАВРИНЕНКО, к.т.н.