Текст книги "Юный техник, 2005 № 06"

Автор книги: Юный техник Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 4 (всего у книги 5 страниц)

КОЛЛЕКЦИЯ «ЮТ»

Вертолет предназначен для военных действий на предельно малых высотах в условиях плотного огня ПВО как днем, так и ночью. Оборудован оптическим, тепловым и телевизионным каналами наблюдения; тепловизионной станцией, лазерным дальномером; нашлемной системой целеуказания, очками ночного видения; спутниковой навигационной системой и системой навигации по физическим полям Земли. Радиолокатор позволяет вертолету маскироваться в складках местности или деревьях, выставив из укрытия только «макушку».

Техническая характеристика:

Длина… 21,093 м

Высота… 3,82 м

Двигатели… 2 по 2200 л.с.

Максимальная скорость… 300 км/ч

Крейсерская скорость… 270 км/ч

Потолок высоты… 3600 м

Динамический… 5800 м

Перегоночная дальность… 1100 км

Дальность действия… 450–500 км

Максимальная взлетная масса… 11.5 т

Нормальная взлетная масса… 10,5 т

Максимальная боевая нагрузка… 3,6 т

Вооружение: 30-мм пушка (боекомплект 250 патронов), управляемые противотанковые ракеты «Штурм» или «Атака-В» – до 16 шт., пусковые установки управляемых ракет «Игла-В» класса «воздух-воздух» – до 8 шт., пусковые установки неуправляемых ракет калибром 57, 80 или 122 мм – 2–4 шт., подвесные пушечные контейнеры с 23-мм двухствольной пушкой ГШ-23 – 2 шт., универсальные вертолетные гондолы – 1–2 шт.

Диаметр несущего винта… 17,2 м

Экипаж… 2 чел.

Mazda 626принадлежит к среднему классу автомобилей, как, например. Ford Mondeo, Alfa Romeo 155, Audi A4или Renault Laguna. Впервые  Mazda 626появилась в 1979 году на американском рынке. Это был тесноватый леворульный заднеприводной автомобиль с двухлитровым двигателем, который специалисты прозвали дешевым BMW.

Модель 626 непрерывно модифицировали. В 1983–1987 гг. выпускали вариант с индексом GC, в 1987–1993 гг. – GD. Переднеприводная машина серии GC была названа в Америке «Импортным автомобилем года». Внешне все машины модельного ряда 626 похожи друг на друга. Большая площадь остекления и «прищуренные» передние и задние фары позволяют сразу же определить страну-изготовитель. Салон не отличается особой роскошью, но удобен и легко вмещает 5 человек. Mazda 626может оснащаться в разных вариантах двигателям и объемом от 1,6 (73 л.с.) до 2,5 л (165 л.с.). Владельцы 626-х отмечают их отличную проходимость.

Техническая характеристика:

Длина… 4,745 м

Ширина… 1,780 м

Высота… 1,440 м

Дорожный просвет… 0,130 м

Колесная база… 2,675 м

Снаряженная масса… 1300 кг

Объем двигателя… 2261 см ³

Мощность… 166 л.с.

Расход топлива на 100 км… от 7,0 до 12,2 л

Разгон до скорости 100 км/ч… 9,0 с

Максимальная скорость… 220 км/ч

Количество дверей… 4

ПОЛИГОН

Униполярный генератор

В 1831 году Майкл Фарадей поставил серию простых опытов, результаты которых объяснить до конца до сих пор никто не смог, хотя по их результатам была составлена методика, позволяющая и по сей день строить замечательные электрогенераторы. Чтобы внятно о них рассказать, начнем издалека.

Известен такой опыт. К контактам гальванометра присоединяют гибкий проводник, а затем часть его вдвигают между полюсами магнита. Стрелка гальванометра отклоняется, значит, возник ток.

Никого не удивит, если ток появится и в том случае, когда проводник, соединенный с гальванометром, неподвижен, а движется магнит. Движение относительно, и неважно, что движется: магнит со своим полем относительно проводника или проводник относительно магнита с его полем. (Опыты требуют очень чувствительного гальванометра, поэтому лучше вместо одиночного проводника применять катушку.)

Этот принцип не вызывает сомнения и находит широчайшее применение в технике. Бывают электрогенераторы, состоящие из постоянного магнита и вращающейся в его поле обмотки (рис. 1), а бывают и такие, например, в карманных фонариках, где вращается магнит, а обмотка неподвижна (рис. 2). Но встречаются генераторы, в работе которых не все столь ясно.

Однажды М.Фарадей установил над неподвижным цилиндрическим магнитом медный диск, подсоединил провода к гальванометру, как показано на рисунке 3, и начал диск вращать. Стрелка гальванометра отклонилась.

Объяснить появление тока нетрудно. Достаточно лишь мысленно разрезать диск на секторы. Каждый из них, проходя мимо контакта, будет выполнять роль проводника, пересекающего силовые линии магнитного поля. А как мы уже знаем, в его цепи возникает электрический ток. Продолжайте мысленно увеличивать число таких секторов, и у вас получится тот самый диск, вращающийся в магнитном поле.

На этом принципе строятся так называемые униполярные генераторы. При одинаковых мощностях и скорости вращения они легче любых других. И вот почему.

В обычных электрогенераторах электрический ток возникает за счет изменения магнитного потока в обмотках. При этом возникают и паразитные вихревые токи в сердечниках. В XIX веке сердечники отливали из железа, и на их нагревание вихревыми токами уходило до половины мощности двигателя. Потом сердечники стали делать разрезными, набирать из отдельных изолированных пластин электротехнической стали.

От этого их стоимость значительно возросла, но потери от вихревых токов уменьшились во много раз. Однако это относится только к машинам большой мощности. У небольших генераторов – мощностью до 500 Вт – КПД и сегодня, как правило, близок к 50 %. Это связано с тем, что трудно сделать лист электротехнической стали достаточно тонким.

В униполярных генераторах магнитное поле всегда постоянно и потому вихревых токов нет. Их сердечники делают цельнолитыми и при любых мощностях получают КПД, близкий к 100 %.

При использовании обычных магнитов униполярные генераторы развивают напряжение в несколько сотен волы и дают токи до 150 000 А!

Но есть у этих генераторов слабое место. Это скользящие контакты, через которые мощность передается в сеть. Обычные угольные щетки здесь работают плохо, сильно перегреваются и горят. Поэтому русский профессор Борис фон Угримов еще в 1910 г. предложил применить жидкометаллический контакт.

Ротор генератора поместили в кольцевую металлическую полость, а в качестве контакта использовали жидкий металл. Угримов применял ртуть. Сегодня ее заменяют сплавом калия с натрием, который остается жидким даже при -10 °C.

Сделать такой контакт герметичным достаточно сложно, а примененный в нем металл может самовоспламеняться на воздухе…

Но нельзя ли от скользящих контактов отказаться вообще?

Вернемся к опытам Фарадея. Мысленно остановим наш диск, припаяем к нему провода и будем вращать только магнит. Нет контактов – нет и проблем. Долой щетки, ртуть, сплав калия с натрием! Поскольку движение относительно, мы вправе ожидать в цепи ток, не так ли?

Увы, тока в этом опыте мы не получим. Почему? Ответа нет.

Фарадей поставил еще один опыт. Он приклеил к магниту диск и принялся вращать их вместе. Казалось бы, магнитное поле относительно диска неподвижно, тока быть не может. Но именно здесь ток появился… В чем дело, никто вразумительно так и не объяснил. Есть много и других аналогичных опытов с магнитами, вступающих в противоречие с современными знаниями. Возможно, для их понимания придется осознать или открыть какое-то новое свойство Мира, лежащее на макроуровне. Это большое дело на далекое будущее.

А пока сделаем демонстрационную модель униполярного генератора. Общий вид ее показан на рисунке 5.

Генератор имеет статор с сильным кольцевым керамическим магнитом от старого громкоговорителя и дисковый ротор. Корпус модели спаян из белой жести от кофейных банок. В нем применены детали П-образного сечения, которое придает им высокую жесткость. Для их изготовления нужно взять ровную жестяную полосу и прочертить на ней шилом или резаком две глубокие риски. После этого от нее отрезаются заготовки для стоек, и по этим рискам их легко выгибают до получения нужного профиля. Места сгиба пропаиваем оловянным припоем. Так получаются стойки статора и его верхняя крышка.

Стойки припаиваем к жестяному основанию, которое впоследствии будет прикреплено к небольшой доске. Самая сложная деталь – вал с дисковым ротором. В принципе ротор вместе с валом можно выточить из низкоуглеродистой стали. Но зазор между ним и магнитом должен быть не более 0,5–1 мм. При этом в нем возникнут большие силы притяжения, которые могут изогнуть вал, сместить его в подшипниках, и диск начнет касаться магнита. Поэтому в первой конструкции лучше выточить диск из немагнитного материала – меди, латуни, бронзы. Алюминиевые сплавы для наших целей нежелательны. На их поверхности может образовываться слой окислов, которые затрудняют прохождение электрического тока при низких напряжениях.

В отверстиях основания и верхней крышки генератора впаяны бронзовые втулки-подшипники.

На отдельной пластине из пластика крепится «щетка» – упругая полоска жести или листовой бронзы. Она будет касаться ротора и послужит одним из полюсов генератора. Второй полюс – сам корпус генератора.

На его валу можно укрепить шкив. Если на него намотать крепкую нить с гирей 1–2 кг, то получится привод, которым можно выполнять лабораторные работы по определению мощности и КПД генератора. Из-за крайней простоты конструкции в нем будут значительны потери на трения, и КПД, вероятно, не превысит 10–20 %. Но и это не так уж мало. Такой КПД имеет генератор для велосипеда.

Почувствовав тонкости работы униполярной машины, вы, быть может, захотите сделать генератор или двигатель более мощный, с высоким КПД. Для этого стоит познакомиться с мировым опытом в этой области по книге А.И.Бертинова, Б.Л. Алневского и С.Р.Троицкого« Униполярные электрические машины» (Москва, 1966 г.). Для тех же, кто заинтересуется «философией» вопроса, рекомендуем прочесть книгу академика В.Ф.Миткевича« Магнитный поток и его преобразование» (Москва, 1946 г.). Успехов вам!

А.ИЛЬИН

Рисунки автора

Солнечная машина

В ясный солнечный день на каждый квадратный метр любой поверхности солнце посылает поток своих лучей мощностью в один кВт. Из них 14 % приходится на свет, остальные 86 % – это тепло. Если бы удалось сохранить всю эту энергию, то ее бы хватило на все нужды небольшого дома.

Своими руками сделать специальные панели, улавливающие солнечную энергию, пожалуй, невозможно, так же, как и специальные баки-термосы, в которых горячая вода может не остывать более месяца. И все же попытаться использовать энергию солнца можно и нужно, построив, например, солнечную паровую машину, изображенную на рисунке 1.

Паровой котел машины должен создавать пар с температурой несколько сотен градусов. Для этого его устанавливают в фокусе устройства, концентрирующего солнечные лучи. Полученный в котле пар направляют в цилиндр паровой машины, который приводит в действие электрогенератор или насос.

Главная и самая трудоемкая часть устройства – концентратор солнечных лучей. Его роль могут выполнять линза или вогнутое зеркало, но они очень дороги. Более приемлема система из плоских зеркал, свет от которых направлен на котел.

Интересен концентратор, предложенный Б. Ивановым из Новороссийска. Его можно сделать из щита ДСП и лепестков белой жести. Заготовки лепестков должны быть как можно более плоскими. Для этого их нужно вырезать из ровного листа жести при помощи резака. Каждый лепесток прибит к щиту, а потом отогнут так, чтобы отраженный от него свет попадал в нужное место. Чтобы при отгибании лепесток не смялся, по линии сгиба заранее делают надрез резаком. С таким концентратором размером 1x1 м можно сделать немало интересных опытов. В его фокусе можно вскипятить чайник или зажарить яичницу. Кстати, во время опытов берегите глаза от яркого света! Работайте только в темных очках, да не в тех, в которых ходят на пляж, а в очках газосварщика!

Но перейдем к самой паровой машине. Котел для нее можно сделать из баночки для детского питания объемом 50—100 см ³, нужно лишь впаять новое дно. Его для прочности следует сделать выпуклым, выколотив деревянным молотком, к примеру, на торце пня. После этого впаяйте его выпуклой стороной внутрь.

Для заливки котла водой просверлите отверстие и припаяйте к нему высокую гайку D=3 мм. Пробкой послужит винт с медной шайбой. Заливку водой производите при помощи шприца.

Выходящий из котла пар выносит капли воды, которые мешают работе машины. Чтобы их избежать, на выходе ставят колпачок-сухопарник. Его можно сделать из наперстка с припаянной к нему трубочкой. На нее потом наденется резиновый шланг для подачи пара в машину.

Сам двигатель проще всего сделать по схеме с качающимся цилиндром (рис. 2).

Шатун в нем отсутствует, его заменяет жестко соединенный с поршнем шток.

Цилиндр в процессе работы покачивается на специальной оси. При этом, в зависимости от положения, он подсоединяется то к паровому котлу (тогда поршень совершает рабочий ход), то дает поршню вытолкнуть отработанный пар в атмосферу.

Цилиндр машины можно сделать из латунной гильзы от охотничьего патрона.

Поршень выточите из чугуна или стали на токарном станке.

Парораспределение производится при помощи двух бронзовых или латунных золотниковых пластин. Одна из них имеет выпиленный при помощи напильника круглого сечения паз для припайки ее к цилиндру. Все остальные детали вы сможете рассмотреть на фотографии паровой машины, построенной юными техниками одной из московских школ.

Первое испытание готовой паровой машины лучше провести, подав к ней воздух от обычного автомобильного насоса. Если она сразу заработает, испытайте ее в работе от парового котла. Но на первых порах нагревайте котел не солнцем, а газовой горелкой.

Лишь после того, как паровая машина покажет свою работоспособность, можно в жаркий день установить ее паровой котел на заранее настроенный солнечный коллектор.

Работа крохотного двигателя от солнца интересна сама по себе. Но можно присоединить к его валу через ускоряющую передачу такой же насос с качающимся цилиндром (рис. 3). Тогда солнечный двигатель сможет перекачивать до 15 литров воды в час. Возможно, вам это пригодится в хозяйстве.

Д. ВАРГИН

Рисунки автора

ЗАОЧНАЯ ШКОЛА РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
Гравитация подает сигнал

Мы не раз публиковали охранные устройства, измеряющие различные поля: акустическое, электрическое или электромагнитное. А сегодня предлагаем электронный сторож, реагирующий на… гравитационное поле. Природа его мало изучена, тем не менее стоит «нарушителю» приблизиться к вашему прибору, и сразу зазвучит сигнал. А обмануть прибор можно только с помощью антигравитации.

Самое же интересное – поскольку гравитационное поле проникает через любые преграды, то датчик можно расположить даже внутри стального сейфа. При этом он очень прост. Посмотрите на рисунок.

Чувствительный датчик – ящик из оргстекла, наполненный водой, в которую погружены два капилляра, уровень воды в которых изменяется при приближении человека.

Поскольку вода является хорошим токопроводом, капилляры могут служить коммутаторами электрических цепей. Для этого в них нужно ввести тонкие металлические электроды. У того капилляра, где происходит подъем уровня жидкости, нижний край электрода установите на расстоянии порядка 1–2 мм выше уровня «невозбужденного» водяного столбика. У второго капилляра, наоборот, электрод на ту же величину погрузите в воду. Третий электрод будет постоянно находиться в воде общей емкости. Так у вас получатся коммутаторы, соответственно замыкающий и размыкающий электрические цепи.

На рисунке 1 показана конструктивная схема держателей электродов – это полые колпачки, надеваемые на верхушки трубочек-капилляров. Внутрь колпачка сквозь отверстие свободно проходит электрод. Его положение фиксирует боковой винт. К верхним концам электродов припаиваются провода, идущие к электронному сигнализатору, изображенному на схеме.

Источником «звуковых» электрических сигналов служит генератор на цифровой интегральной микросхеме DD1, с четырьмя логическими ячейками типа «2ИЛИ-НЕ». Ячейки DD1.1, DD1.2 совместно с времязадающими элементами C1, R5 являются собственно генератором, а включенные параллельно ячейки DD1.3, DD1.4 играют роль предварительного усилителя мощности.

В выходном каскаде устройства стоит транзистор VT1, нагруженный трансформатором Т1 с динамической головкой ВА1.

Трансформатор может быть взят выходной от портативного радиоприемника и должен быть рассчитан на головку с сопротивлением звуковой катушки 8 Ом. Поскольку не требуется музыкальное воспроизведение сигнала, подойдет и малогабаритный динамик-«пищик» типа 0,5ГДШ-26-8.

Чтобы звуковой сигнал был убедительнее, звучал прерывисто, в схему введен еще один генератор, действующий с частотой около 1 Гц. Он «запрятан» в светодиоде HL: кроме светоизлучающего элемента, HL содержит встроенный инфранизкочастотный генератор с прерывателем тока. Когда питание подведено к светодиоду, он сам себя периодически включает и выключает.

Слабые токи коммутаторов направляются на входы 3, 9микросхемы DA1, являющейся микросборкой из нескольких слаботочных транзисторов. Когда ток с замыкающегося датчика SA1 («Л» на рис. 1) поступает на вход 9, отпирается соответствующий транзистор сборки, с коллектором которого (вход 7) связан светодиод НL1 – последний начинает последовательно включаться и выключаться, запуская и останавливая звуковой генератор, управляя входом 2ячейки DD1.1.

Поскольку датчик «П» (SA2 на рис. 2) действует в противофазе с первым, для согласования с ним в сборке DA1 задействован еще один транзистор – его вывод 4также связан со светодиодом и дублирует каналы датчиков.

При желании работу сигнализации можно сделать более информативной, если ввести еще один звуковой генератор со своим акустическим выходом и своим мигающим светодиодом; в этом случае вместо сборки используйте для связи с датчиками одиночные транзисторы серии KT315, электроды датчиков установите, как у «Л» на рисунке 1, а в схеме второго звукового генератора измените емкость конденсатора С1 на 0,033 мкФ. Тогда при приближении человека к «гравитационному» датчику слева замкнувшийся коммутатор SA1 вызовет сигнал одной тональности; подход же справа замкнет SA2, что будет сопровождаться сигналом более высокой тональности.

Как видите, получается действенная охранная сигнализация, которая подсказывает, на каком направлении нас ждет вторжение на охраняемый объект.

Мы раскрыли все потенциальные возможности, заложенные в сигнальную систему. Но на первых порах можно отказаться от тонального генератора, усилительных каскадов и звукоизлучателя, ограничившись, например, световой сигнализацией. Включать мигающий светодиод сможет один транзистор, связанный с «мигалкой» своим коллектором, а базой – с датчиком «Л». Возможен и еще более упрощенный сигнализатор, где сравнительно дефицитный мигающий светодиод заменен на обычный, типа АЛ307Б.

Источником питания при этом могут стать два гальванических полуторавольтовых элемента типоразмера АА. Для более четкого срабатывания такого сигнализатора в цепи базы транзистора установите резистор с меньшим номиналом сопротивления.

Капилляры – их длина около 50 мм – можно найти в школьном кабинете химии или в медицинском кабинете. Можно изготовить их и самим. Для этого проведите острием резака по полоске оргстекла и наклейте на нее сверху такую же полоску.

Ю. ПРОКОПЦЕВ

ЧИТАТЕЛЬСКИЙ КЛУБ

Вопрос – ответ

Скажите, пожалуйста, изобретен ли наконец вечный двигатель?

Федор Палладий,

г. Ветка Гомельской обл.

За последние сто лет в этой области ничего не изменилось. Законы физики незыблемы, так что вечный двигатель в чистом виде создать все еще никому не удалось. Иное дело, что за прошедшие десятилетия придуманы многие хитроумные конструкции, которые как будто не требуют посторонних источников энергии. Например, существуют часы, которые заводятся сами собой при движении руки их хозяина или от перемены температур днем и ночью.

Видел по телевидению сюжет о крокодильей ферме. Так вот служители этой фермы настолько не боятся своих кровожадных питомцев, что один даже вложил свою голову в раскрытую пасть крокодила. Неужто крокодилов можно отучить от желания сомкнуть челюсти, когда в пасти есть добыча?

Андрей Чесноков,

г. Люберцы

Секрет подготовки такого трюка довольно прост, но оригинален. Люди, по долгу службы работающие с крокодилами, знают, что эти животные боятся громких, резких звуков. На этом и построен трюк. Молодому крокодилу для начала кладут в пасть надутый воздушный шарик. А когда тот сжимает челюсти, шарик, естественно, лопается, и крокодил получает сильный стресс. И так раз за разом, пока у пресмыкающегося не выработается устойчивый условный рефлекс: если в пасти что-то круглое, сжимать зубы – ни-ни!

Интересно, почему о врущем человеке иногда говорят, что он пули отливает?

Наташа Серебрянникова,

г. Рязань

Это выражение берет свое начало еще с XIV века. Когда колокольных дел мастера отливали новый колокол, они, согласно поверью, должны были распространять о нем самые невероятные слухи. Иначе, дескать, колокол не получится голосистый, его звон не будет ласкать слух. Потом этот обычай перекочевал и к оружейных дел мастерам, которые отливали пушки, а потом и пули. Так что «отливает пули» – это значит попросту врет.

Вы как-то уже рассказывали об опытах по созданию «шапки-невидимки». В каком состоянии они сейчас? Скоро ли можно будет становиться невидимым по своему желанию?

Андрей Коростелев,

г. Уфа

Два американца – Анреа Алу и Надер Ингета из Университета Пенсильвании – заявили недавно, что они теоретически разработали технологию, которая сможет делать невидимым практически любой предмет. Ученые надеются создать покрытие, которое как бы заставит световые волны огибать укрытый предмет, не преломляясь и не отражаясь от его поверхности. Таким образом, любой предмет можно будет сделать невидимым. Остается дождаться, когда американские ученые от теории перейдут к практике. Хотя, напомним, путь этот часто бывает весьма не быстрым.

Говорят, за рубежом в школах преподают школьникам азы оказания первой помощи потерпевшим бедствие – учат делать искусственное дыхание, накладывать повязки и даже хирургические швы. Что интересно, швы учатся накладывать прямо друг на друге?

Ира Колосова,

г. Омск

Для британских подростков, согласно сообщению ВВС, действительно специально разработана оригинальная методика обучения. Доктор Уильям Ноткатт и его коллеги учат школьников зашивать ткани. Но используют для этого… бананы. Кожура бананов сходна по своим прочностным качествам с кожей человека; на ней тоже надо делать швы аккуратно и не затягивать их чересчур сильно. А, закончив тренировку, «прооперированный» банан можно и съесть.