Текст книги "Юный техник, 2006 № 02"

Автор книги: Юный техник Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 1 (всего у книги 5 страниц)

ЖУРНАЛ «ЮНЫЙ ТЕХНИК»
_{НАУКА ТЕХНИКА ФАНТАСТИКА САМОДЕЛКИ}
№ 2 февраль 2006

Популярный детский и юношеский журнал.

Выходит один раз в месяц.

Издается с сентября 1956 года.

КУРЬЕР «ЮТ»
Всем на удивление наши предложения

Очередная, 11-я по счету, Международная специализированная выставка «Металл-Экспо-2005», как всегда, поражала своим размахом. Она была настолько велика, что каждый видел что-то свое, не сумев охватить глазом все разом. Не исключение и наш корреспондент Виктор ЧЕТВЕРГОВ. Ему данная выставка показалась миром контрастов и парадоксов.

Не разливайте «на глазок»

Казалось бы, невелика хитрость – разлить жидкость из большей емкости по меньшим. Но представьте, что «емкость побольше» – это металлургическая печь, в которой варят сталь или выплавляют алюминий. А «меньшие» – это многотонные ковши для транспортировки и разлива расплавленного металла.

Здесь уж «на глазок» отмерять не стоит – слишком велика цена ошибки. А потому инженеры, как рассказал журналистам директор по маркетингу канадской фирмы LMI TechnologiesУолт Пасториус, во всем мире стали разрабатывать автоматизированные системы разлива жидкого металла.

В выставке принимали участие 500 фирм.

Одним из главных узлов каждой такой системы являются датчики, определяющие уровень жидкого металла в ковше. Механические датчики с поплавками в данном случае не годятся: какой «поплавок» долго выдержит жар расплавленного металла? Бесконтактные датчики тоже годятся не всякие. Ультразвуковые, например, дают сбои из-за так называемых волн термической радиации. То есть, говоря проще, они зачастую не могут определить уровень жидкого металла в высокотемпературных парах, в дыму.

С лазерными датчиками дело тоже не сразу пошло на лад. Лазерный луч не всегда может пробиться сквозь задымленную атмосферу. Положение спасает тот факт, что можно подобрать лазеры узкого спектра волн, обладающие наибольшей «пробивной» силой. Кроме того, с помощью импульсного лазера можно производить замеры с большой частотой, а затем вычислять среднее значение, сводя таким образом ошибки к минимуму.

Схема управления уровнем жидкого металла в разливочном ковше.

Пластичность, как у пластика…

Из алюминия, как известно, производят не только кастрюли, но и множество других изделий. В последние годы алюминиевые сплавы все шире используют в машиностроении, в частности, при производстве автомобилей.

Профессор Роджер Гримес из департамента материалов Имперского колледжа в Лондоне рассказал собравшимся, что первым «алюминиевым» автомобилем был изготовленный еще в 1976 году Aston Martin Lagonda, на которой разъезжал в одном из фильмов сам агент 007 Джеймс Бонд. Однако чтобы алюминиевые сплавы можно было широко использовать на автомобильном конвейере, необходимо было наладить массовую штамповку и отливку алюминиевых деталей. А это оказалось не так-то легко сделать. Обычный алюминий при всех его достоинствах недостаточно пластичен – листы из него при обычной штамповке рвутся, множество изделий идет в брак.

Ученые-металлурги прежде всего предложили добавлять в алюминий различные добавки, повышающие пластичность. Наилучших результатов удалось добиться со сплавами, содержащими около 1 % циркония. Такой сплав при застывании образует сравнительно мелкие зерна. А вот легирующая добавка магния (до 4 %) обеспечивает высокую прочность, коррозионную стойкость и даже позволяет сваривать алюминиевые детали. Так что трещины в них можно теперь ремонтировать с помощью сварки.

В общем, как рассказал профессор, в мире появилось уже достаточное количество коммерческих алюминиевых сплавов, способных заменить многие сорта стального проката. А это, между прочим, позволяет сделать легковой автомобиль легче примерно на треть! И на столько же продлить срок его жизни.

Режет… вода!

Мы не раз уж рассказывали вам о том (см., например, «ЮТ» № 9 за 1997 г.), что тонкая струя воды под давлением в десятки, а то и сотни атмосфер становится тверже резца, сверла или фрезы. Она позволяет резать не только бумагу, картон, ткани, фетр, но кожу и резину, стекло и керамику, гранит и мрамор, железобетон и различные сплавы черных и цветных металлов, включая самые трудно поддающиеся. А если добавить в воду еще и абразивный порошок, то струе поддаются даже броня и титан.

Автомобили теперь делают из алюминия.

Некоторые изделия, полученные с помощью гидрорезания.

До недавнего времени такие станки и установки были лишь экспериментальными, выпускались в считаном количестве экземпляров. И вот теперь, похоже, пора опытов закончилась. Чешские инженеры компании РТУ совместно с нашими специалистами ОАО «Современная машиностроительная компания» наладили выпуск и продажу серийных установок гидроабразивной обработки материалов.

На выставке были представлены установки, позволяющие управлять водной струей высокого давления по 5 координатам, с диапазоном рабочих скоростей от 0,5 до 12 000 мм в минуту и точностью смещения линии реза не более 0,05 мм.

На глазах у изумленной публики режущая головка 3D CNC шутя справлялась с самыми трудно поддающимися обработке сплавами, вырезая всевозможные звезды, орлов, орнаменты и игрушечные автомобильчики.

Схема производства сверхпластичных материалов.

Класс определяют покрытия

Но вот та или иная деталь изготовлена. Можно поставить ее в машину. Но, как пояснил представитель петербургского ОЛО «Институт Гипроникель» В.Б. Старых, срок службы детали, узла, а то и целой машины во многом зависит от защитных покрытий и смазки. Никелированная деталь, например, может служить в 3–5 раз, а то и в 10 раз дольше, чем такая же без защитного покрытия.

До сих пор покрытия обычно наносились в специальных гальванических ваннах, требовавших немалых расходов энергии и чрезвычайно вредных для рабочих. Теперь же специалисты «Гипроникеля» предлагают вообще отказаться от ванн. Им на смену пришел «автономный модуль» – малогабаритная установка, позволяющая наносить покрытие с помощью газа или, если хотите, пара.

Причем синтез паров тетракарбонида никеля осуществляется в первом блоке установки при температуре всего 45 °C и атмосферном давлении. Затем полученная газовая смесь поступает во второй блок, где быстро осаждается на поверхности обрабатываемой детали. А вся хитрость – в разработанном питерскими учеными реакторе виброкипящего слоя, где осаждение никеля из карбонила происходит намного быстрее, чем обычно. При этом установка работает полностью в замкнутом цикле (см. схему). Отсутствие вредных выбросов и сравнительная компактность модуля позволяет поставить его практически в любом цехе, не требуя наладки специализированною производства.

Схема автономного модуля получения никелевых покрытий.

Кстати…

ЭКЗОТИКА МЕТАЛЛУРГИИ.Кроме разработок, так сказать, серьезных, металлурги время от времени демонстрируют изобретения неожиданные, но, тем не менее, весьма полезные. Вот тому несколько примеров…

ПО СЛЕДУ ПУЛИ.Оказывается, пуля, вылетев из ствола, оставляет за собой вихревой след, состоящий из микрочастиц пороховых газов и металла, из которого изготовлена. В итоге на земле или иной поверхности остается след из микрочастиц свинца, бария, сурьмы, меди. Выявив его, можно установить, откуда стреляли.

Правда, сам анализ – довольно трудоемкая операция. Эксперт должен наложить на обследуемую поверхность в районе предполагаемого полета пули полосу влажной фильтровальной бумаги, а затем поместить ее в… ядерный реактор. В нем бумагу подвергают бомбардировке нейтронами, а затем анализируют получившиеся радиоизотопы.

Таким образом, как уверяют эксперты, можно определить не только траекторию полета пули, но характеристики оружия, из которого она вылетела. Недостатком данного метода является то, что он сложный и дорогой, а также то, что следы пули на поверхности нужно зафиксировать очень быстро, иначе они выветрятся.

«ПЛАЧУЩИЕ» БОЛТЫпридумал изобретатель из Великобритании Эрик Дональд. Ему удалось найти простой метод определения надежности креплений на глаз. Для этого он предложил просверлить по продольной оси болта отверстие и заполнять его яркой краской. Как только в болте образуется хотя бы мельчайшая трещин ка, краска выступит наружу, красноречиво свидетельствуя: крепеж пора менять.

ПУШКИ БАНИне боятся. Физики из английского города Портсмута разработали надежный способ реставрации археологических находок, покрытых ржавчиной, без риска их повредить. Для демонстрации метода металлурги-реставраторы поместили пушку, поднятую с английского фрегата «Мери Роуз», затонувшего еще в 1545 году, и обросшую толстым слоем ржавчины, в специальную камеру, наполненную водородом с небольшой примесью кислорода. Температуру в камере постепенно подняли до 1500 °C и таким образом «пропаривали» пушку в течение пяти суток. А когда затем выкатили ее из камеры, оказалось, что металл практически полностью очистился от ржавчины, которая восстановилась до железа. Пушке дали остыть и покрыли слоем прозрачного поливинилхлорида, чтобы она больше не ржавела.

ВЕЧНЫЙ НАЖДАКизобрели шведские инженеры из фирмы «Сандвик». Вместо обычной «шкурки» они предлагают использовать специальную фольгу из нержавеющей стали. Роль зерен коррунда при этом играют неровности, которые образуются на фольге при специальной электрохимической обработке. Как показали испытания, такой фольгой, наклеенной на державку любой формы, очень удобно обрабатывать самые различные детали из металла или дерева. «Облысение», как обычной наждачке, новому материалу не грозит, а «засаливание» легко устраняется промывкой в едком растворе.

КАРАНДАШ ДЛЯ СТАЛИсоздали венгерские инженеры. Им можно писать и рисовать на любом материале, будь то металл, керамика или пластик. А вся суть – в игле из твердого сплава, которая вибрирует под воздействием специального генератора. Устройство питается энергией от обычной электросети и позволяет плавно изменять глубину и ширину линии.

«Стальной человек» – на самом деле не робот, а искусно загримированная артистка.

* * *

Дорогие друзья!

Спешим поделиться приятным известием: все наши издания – «Юный техник», «Левша» и «А почему?» – были удостоены по итогам 2005 года Почетных дипломов престижного журналистского конкурса «Золотой Лотос».

Этот конкурс проводится ежегодно. Каждый месяц в течение года члены авторитетного жюри прочитывают тысячи публикаций, выбирают из них лучшие и присваивают им «золотые зернышки». Изданиям, набравшим больше всего таких «зернышек», присуждают затем награды. И тем приятнее, что в число немногих победителей вошли наши журналы.

Более того, «Юный техник» признан лауреатом Всероссийского творческого конкурса «Кентавр» на лучшее научно-популярное издание года.

Надеемся, что вы, дорогие читатели, разделите нашу радость.

У ВОИНА НА ВООРУЖЕНИИ
«Печора-2М»

Военная хитрость всегда была в почете. Причем в наши дни ее применение подчас требует не только особых навыков, но и оборудования. Вот, например, что рассказал нам об особенностях устройства и применения современного зенитно-ракетного комплекса «Печора-2М» генеральный директор ОАО «Оборонительные системы», где производится это вооружение, Андрей Борисович РОМАНОВ.

Этот зенитно-ракетный комплекс (сокращенно ЗРК) пришел на смену хорошо себя зарекомендовавшему в войсках комплексу С-125 «Печора». Прежде всего, здесь сменили электронную начинку. Элементная база теперь отвечает самым современным требованиям, в компьютерах самые мощные процессоры и цветные жидкокристаллические дисплеи.

Кроме того, пусковые установки зенитных ракет, кабины управления и антенный пост, составляющие основу комплекса (см. рис.), можно теперь разнести не на 70 м, как раньше, а на значительно большее расстояние. Это повышает «живучесть» комплекса. Сама же новая «Печора» теперь вдвое эффективнее, чем раньше, поскольку имеет теперь не 4 пусковые установки, а 8.

Также вдвое повысилась дальность обнаружения цели в условиях воздействия помех, и в 5 раз стала больше наработка на отказ – время гарантированной работы основных узлов.

« Печора-2М» выполняет боевые стрельбы.

Для того чтобы быстрее обнаружить ту или иную цель, например, бомбардировщик противника, вычислить его координаты и нанести по нему удар прежде, чем он сбросит свои бомбы и ракеты, в «Печоре» есть радиолокатор, который засекает цель на максимальном удалении и передает ее координаты, скорость движения, высоту на пульт управления. Там полученная информация обрабатывается компьютером, который и выдает исходные данные для пуска зенитных ракет.

Пуск с самолета самонаводящейся ракеты.

Так выглядит все в идеале. Но реально те же бомбардировщики не беззащитны. Чтобы обмануть средства противовоздушной обороны (ПВО), с самолета сбрасывается множество станиолевых ленточек, которые создают на экране радара целое облако ложных целей, в которых «тонет» отметка настоящей. Чтобы отсечь эти, так называемые пассивные, помехи, локаторщики на земле проводят селекцию целей по скорости, то есть специальным способом отметают те метки, которые имеют малую скорость движения.

Зная об этом, кроме пассивных, противник может использовать и активные помехи – запустить несколько специальных ракет, которые имеют примерно такую же скорость, как и сам самолет. И наконец, на его борту, как правило, имеются специальные ракеты с головками самонаведения по радиолучу. Такая ракета летит по лучу, испускаемому радаром, и в конце концов попадает точнехонько в него.

В свою очередь, воины ПВО применяют свои хитрости. Например, стараются включать радар на минимально короткое время, чтобы ракета на успела навестись на цель.

Схема размещения комплекса на местности. Штриховая окружность показывает, где именно и каким образом могут размещаться блоки КРТ-125-2М– то есть ложные цели.

Так выглядит сам блок, дающий ложный радиосигнал.

Более того, в последнее время на вооружение наших войск поступил новый комплекс радиотехнической защиты КРТЗ-125-2М. Это своеобразная ловушка для ракет с головками самонаведения. Представляет же она собой небольшой компактный блок с радиопередатчиком, который по команде с пульта управления выдает в точности такой же радиосигнал, как и антенна настоящего радара. А поскольку таких блоков неподалеку от настоящей станции может быть с полдюжины, а то и более, то в головке самонаведения ракета теряет настоящую цель. И как правило, в конце концов, атакует ложную, которая специально подставляется ей под удар. Сам же комплекс может продолжать эффективную боевую работу.

Эта новинка настолько заинтересовала специалистов зарубежных стран, что и сам комплекс «Печора-2М», и дополнительное оборудование к нему охотно ими закупаются. Ну, а мы столь же охотно продаем, поскольку имеем в перспективе еще более интересные разработки. Но они пока засекречены.

Публикацию подготовил В. ЧЕРНОВ

А вот как может выглядеть радиолокатор, если не принять надлежащих мер. Ракета с головкой самонаведения попала прямо в его кабину.

ПОДРОБНОСТИ ДЛЯ ЛЮБОЗНАТЕЛЬНЫХ
Вызываю огонь на себя

Вообще-то идея замаскироваться, обмануть нападающего противника далеко не нова. Еще в античных мифах описывается, как воины прячутся в овечьем стаде, накинув на себя шкуры. А чтобы скрыть от вражеских глаз артиллерийские позиции, севастопольские моряки в Крымскую войну стали применять рыбачьи сети с навешанной на них растительностью. С их легкой руки маскировочные сети разошлись по армиям всего мира. На переднем крае стали также вырастать искусственные леса, фальшивые холмы и сугробы.

Особенно важность маскировки возросла с появлением авиации. Это только кажется, что «сверху видно все». В Первую мировую войну маскировщики понастроили великое множество ложных огневых позиций, аэродромов, а то и целых лжегородов. Так, чтобы ввести в заблуждение немецкие бомбардировщики, французы проделали титаническую работу. На местности, напоминающей рельефом французскую столицу, был сооружен еще один, фальшивый, Париж, с точным подобием рек и каналов, железной дорогой и городскими кварталами. А по ночам светом имитировалось движение городского транспорта и поездов. Конец этой на редкость масштабной и дорогостоящей мистификации положило лишь заключение мира.

Крыши домов, разрисованные так, чтобы сбить с толку штурманов авиации противника, фальшивые надстройки на кораблях, строительство ложных батарей и аэродромов – все это широко применялось и во время Второй мировой войны. Кто видел фильм «Беспокойное хозяйство», тот помнит, насколько хлопотной и небезопасной была эта работа – вызывать огонь противника на себя. Зато под прикрытием фальшивого аэродрома настоящий мог функционировать без особых помех.

С развитием радиолокаторов, позволяющих противникам видеть друг друга за многие сотни километров в любую погоду и даже в кромешной темноте, появились и новые методы, средства маскировки.

Отметку цели на экране радиолокационной аппаратуры либо стараются сделать как можно менее заметной, либо прячут ее среди множества подобных, но ложных отметок.

Первое удается осуществить с помощью специальных поглощающих радиоволны покрытий, таких, например, как каучук, угольная пыль, некоторые пластмассы, которые поглощают до 94 % падающих на них радиоволн. Ну а спрятать цель удается постановкой разного рода ложных целей и радиопомех. При устройстве радиозавес специальные радиопередатчики помех выбрасывают в эфир такое количество сигналов, что среди них совершенно теряются отметки цели.

В ответ на это локаторщики стали применять перестройку рабочей частоты радаров в широких пределах, электрические селекторы целей, когерентно-импульсные методы обнаружения, которые дают возможность достаточно четко отделить истинную цель от ложной по длительности отметки, ее форме, скорости перемещения и другим особенностям, известным лишь специалистам.

Однако и нападающая сторона не дремлет. Одной из самых интересных разработок последних лет является противолокационная станция. Она представляет собой гибрид локатора и вычислительного устройства. Как только самолетный приемник обнаруживает сигналы наземного радара, вычислительное устройство сразу же определяет рабочую частоту, длительность и иные параметры импульса. Через мгновение на землю в заданном направлении летит сигнал – двойник принятого, только гораздо большей мощности. А поскольку приемник на земле ждет прихода слабого отраженного импульса, приходящий в сотни раз более сильный серьезно нарушает работу наземной станции. Еще хуже, если по лучу, как уже говорилось, будет послана специальная ракета с головкой самонаведения.

Так что пришлось маскироваться и наземным радиолокаторам. Если раньше для достоверного определения параметров цели радару было необходимо принять не менее 16 импульсов, то современные станции всего одним импульсом определяют все характеристики цели… Подавить такую станцию значительно труднее, каждый следующий импульс может следовать уже на другой частоте. И попробуй угадать, не какой именно… Свою роль играют и датчики ложных импульсов, о которых рассказано выше. И что еще придумают мастера маскировки, нам с вами только предстоит узнать.

ИНФОРМАЦИЯ

ШКОЛЬНИК РЕШИЛ ЗАДАЧУ, КОТОРУЮ НЕ ОСИЛИЛО ЖЮРИ.Произошло это на 1-й Всероссийской олимпиаде школьников по геометрии памяти И.Ф. Шарыгина – математика, автора многих учебников и задачников, которого коллеги уважительно называли рыцарем геометрии. Всесоюзная олимпиада, которую подготовили и провели Департамент образования Москвы, Математический институт имени В.А. Стеклова РАН, Московский центр непрерывного математического образования, Открытый лицей ВЗМШ и Московский институт открытого образования, прошла в два тура. В ходе заочных соревнований сотни школьников из России, ближнего и дальнего зарубежья решали геометрические задачи. Для участия же в финале в Москву приехали 57 лучших юных геометров со всей страны, из Украины и даже Монголии.

Продолжая традиции решения геометрических задач в Древней Греции, финал олимпиады сделали устным – участники второго тура поясняли ход решения, делая чертеж прямо на классной доске. Обладателем одного из трех дипломов первой степени стал 11-классник лицея «Вторая школа» Слава Девятов. Он также награжден специальном призом имени Игоря Шарыгина за самое красивое решение задачи.

Эту сложнейшую геометрическую задачу три года не могли осилить даже члены жюри. Дело в том, что в геометрии ценится наглядное графическое решение: нужно дать изящное построение, а не исписывать многие листы уравнениями. Именно такое решение и нашел Слава Девятов.