Текст книги "Юный техник, 2005 № 01"

Автор книги: Юный техник Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 4 (всего у книги 5 страниц)

ПАТЕНТНОЕ БЮРО

В этом выпуске Патентного бюро расскажем о том, как не потерять на прогулке любимую собаку, о новом использовании радиотрансляционной сети, зачем гарпун автомобилю и как автоматизировать пожарный кран.

Экспертный совет ПБ отметил Почетным дипломом предложение «Гарпун для автомобиля» москвича Анатолия Будаева.

МАЯЧОК ДЛЯ РЕКСА

«Выпущенные погулять в вечернее время собаки часто убегают в кусты и густую траву, и, не видя их, хозяева начинают беспокоиться», – пишет москвич Анатолий Будаев, приславший в редакцию сразу несколько предложений.

Чтобы не потерять животное, Анатолий предлагает закрепить на его ошейнике катафоты. Тогда свет от любых источников – фонарей, окон домов, фар проезжающих машин заставит ошейник светиться. Это свое предложение Анатолий адресует тем, «кто не знаком с радиоэлектроникой и не может собрать схему со светодиодами».

В чем-то с мнением Анатолия можно согласиться, тем более что предложенное им устройство, в отличие от электронного, не нуждается в источниках питания. Но…

Представьте себе заросшую кустами и высокой травой площадку для выгула собак, где чаще всего нет рядом ни фонарей, ни окон домов, и вам станет понятно, что уследить за животным не поможет даже такой ошейник.

Ошибка? Да, но поправить ее нетрудно. Для этого нужно всего лишь взять на прогулку карманный фонарик. С ним не только можно будет обнаружить своего любимца, но даже отличить его от соседского, если использовать на ошейнике световозвращатели разного цвета или выложить из них определенный рисунок.

АВАРИЙНЫЕ ОПОВЕЩЕНИЯ

Для оповещения населения об опасных ситуациях, требующих немедленных мер защиты, о техногенных катастрофах и природных явлениях, придумано не так уж и много средств – радио, телевидение и звуковые сигналы. Но наилучшим средством, по мнению Анатолия Будаева, может стать абонентская радиотрансляционная сеть, если ее несколько изменить.

Анатолий считает, что обычную двухпроводную трансляционную сеть следует дополнить третьим проводом и внести небольшие изменения в конструкцию громкоговорителя. На рисунке показана стандартная схема радиотрансляционной точки, как ее представляет себе Анатолий.

Задача, которую пытается решать Анатолий, и в самом деле может быть актуальна – не везде работает телевизор, не везде включен радиоприемник, но по укоренившейся привычке жилые дома оборудуются радиотрансляционной сетью.

Посмотрите на предлагаемую схему. В чем ее недостатки?

Во-первых, обычно трансляционная точка имеет выключатель, с помощью которого громкоговоритель отключают от сети.

Во-вторых, повсеместно радиотрансляционные сети используются для передачи трех программ проводного вещания, которые ведут на разных частотах, и поэтому входная цепь абонентского громкоговорителя далеко не так проста, как видит ее Анатолий.

Ну, и в-третьих, согласно предложению, аварийный сигнал поступает непосредственно на первичную обмотку понижающего трансформатора, хотя обычно сигнал идет сначала на резистор, и лишь затем напряжение – целиком или частично – попадает на первичную обмотку трансформатора.

Сопротивление этой первичной обмотки таково, что если подать сетевой сигнал на нее непосредственно, то громкость будет невелика из-за несогласованности сопротивлений цепи и самой обмотки. В этом вы можете убедиться сами, подав напряжение напрямую на трансформатор.

Приходится признать, что поставленную задачу Анатолию решить не удалось, но направление выбрано верное.

ГАРПУН ДЛЯ… АВТОМОБИЛЯ

Как пишет Анатолий Будаев, предложенное устройство предназначено для случаев, когда движущийся автомобиль не удается быстро остановить из-за неисправности тормозов или плохого сцепления колес с дорогой.

Предложенное устройство – это своего рода металлический гарпун, которым водитель стреляет с помощью пиропатрона в дорожное покрытие в случае опасности. Сам гарпун соединен с автомобилем прочным тросом, намотанным на подторможенный барабан, закрепленный на раме автомобиля. После выстрела гарпун застревает в дорожном покрытии, и трос начинает с барабана сматываться.

Для создания усилия прижима торца барабана к тормозным колодкам на оси барабана, по предложению Анатолия, нарезана резьба, и, вращаясь, барабан двигается по этой резьбе и сдвигается в сторону колодок.

Возвращаясь в историю, можно сказать, что идея использования якоря для остановки самодвижущегося экипажа появилась, скорее всего, одновременно с рождением автомобиля.

С помощью пиропатрона, как предлагает Анатолий, быстро и надежно вбить якорный штырь можно в почву любой прочности. Но процесс торможения переносится на барабан и его тормоз, а затормозить его плавно таким образом, как предлагает Анатолий, вряд ли возможно. Для торможения необходимо довольно большое усилие, зависящее от натяжения троса и мало зависящее от оборотов барабана. Потому схема торможения, предложенная изобретателем, требует детальной проработки.

Впрочем, технически эта проблема решаема, так что идея Анатолия вполне жизнеспособна.

АВТОМАТИЧЕСКИЙ ПОЖАРНЫЙ КРАН

Борьба с пожарами требует быстроты и оперативности: немного промедления – и пожар уже потушить трудно. Анатолий Будаев предлагает устройство пожарного крана, который срабатывает, как только появляется огонь.

Устройство крана очень просто (см. рис.). Конец пожарного трубопровода заглушен пробкой из легкоплавкого металла, например сплава Вуда, с температурой плавления 75 °C.

Огонь нагревает пробку, она плавится и открывает путь воде. В то же время датчик – два электрода, которые замыкает струя воды, – подает сигнал о срабатывании крана на центральный пульт.

Идея верная. Легкоплавкие материалы для тушения пожаров используют давно. Правда, применяемые системы устроены несколько иначе. Вставку, перекрывающую путь воде, не так просто расплавить: вода ведь ее охлаждает. Да и восстановить такую пробку затем непросто. Поэтому устройства с плавящимся клапаном – их называют дренчерами – применяют довольно редко, для одного случая возгорания. А для многократного использования применяют так называемые спринклеры, в которых мембрана клапана заблокирована пластинкой из легкоплавкого материала.

При нагреве пластинка теряет устойчивость и освобождает мембрану, мешающую выходить воде или пене. После того как пожар будет затушен, мембрану можно поставить на место и подпереть новой легкоплавкой пластинкой. В таком устройстве тепло затрачивается только на нагрев теплочувствительного элемента, минимально соприкасающегося с теплоотводящими элементами трубопровода.

А сама идея поручить детали из легкоплавкого металла сразу две роли – запора и датчика температуры – весьма плодотворна.

САМОДЕЛЬНЫЙ ЭСПАНДЕР

Это предложение прислали нам ученики знакомой уже школы № 97 из города Челябинска Д. Цыпин, А. Шевченко и А. Пашенцев. Ребята справедливо заметили, что импортные эластичные эспандеры в магазинах дороги, и решили обойтись своими силами. В результате раздумий удалось создать конструкцию из двух велосипедных камер, соединенных бинтом. Одна из камер накачивается воздухом, а другая – наполняется водой.

Получился эспандер, в котором сочетаются упругость заполненной водой камеры с упругостью камеры, надутой воздухом. Затраты, сами понимаете, невелики.

Выпуск ПБ подготовил М. МИХАЙЛОВ

НАШ ДОМ

Лежать!

Когда наступит время послеобеденного сна, кто же откажется вздремнуть на удобном ложе с мягким матрасом. Животные здесь не исключение. А потому предлагаем смастерить спальное место, так называемую «кушетку» для вашей собаки. Ну а поскольку все наши питомцы разных пород и соответственно разных размеров, прежде чем браться за работу, измерьте собаку от носа до основания хвоста. Если, к примеру, длина собаки составит 80 см, ей подойдет «кушетка» такой же длины.

Для работы понадобятся деревянные заготовки: задняя стенка – 16x150x800 мм, две боковые – 16x150x468 мм, передняя стенка – 2 заготовки 16x150x250 мм и пол – фанера толщиной 6 – 10 мм размером 500x800 мм. Все детали обработайте рашпилем, затем тщательно ошкурьте сначала крупно-, затем мелкозернистой наждачной бумагой.

Чтобы ваша собака не поцарапалась об острые углы каркаса, закруглите края двух передних торцов. Для этого положите заготовку на верстак и приложите к ее краю подходящую по размеру крышку от обычной банки. Закругленный край крышки должен соприкасаться с кромкой и с торцом в этом углу. Карандашом проведите кривую, обводя контур крышки на дереве. Ту же операцию проделайте и с другим торцом.

Все детали каркаса «кушетки» соедините между собой столярным клеем. Когда места соединений достаточно просохнут, зафиксируйте все четыре угла накладными уголками с помощью шурупов.

Итак, верхняя часть «кушетки» готова, осталось прикрепить к ней фанерный пол. Для этого переверните конструкцию вверх ногами, смажьте столярным клеем и осторожно наложите сверху дно. Убедившись, что все детали совпадают, мелкими гвоздиками скрепите по периметру всю конструкцию воедино.

Как лучше оформить собачье спальное место? Можно покрыть конструкцию снаружи двумя слоями прозрачного мебельного лака, а можно – масляной краской или нитроэмалью в цвет, который больше нравится вашему питомцу.

Матрасик для собаки должен быть не слишком мягким и не слишком жестким. Кроме того, его чехол должен без труда отстегиваться и легко стираться. Поэтому советуем набить его деревянными стружками. Они прекрасно пропускают воздух, экологически чисты, а если вам попадутся стружки от хвойных пород деревьев – сосны, ели, лиственницы, ваш пес застрахован от блох.

Для чехла подойдет прямоугольный отрезок прочной цветной ткани – парусина, мешковина, так называемая перьевая ткань и даже джинсовая (можно воспользоваться старыми джинсами, вырезав и сшив воедино подходящие куски).

Итак, возьмите прямоугольный кусок ткани шириной, равной двойной ширине «кушетки», сложите ткань пополам, сметайте, затем прострочите на швейной машинке. Наполните матрас стружками. Добавляйте их, пока толщина матраса не достигнет 100 мм. Не делайте его чересчур плотным. Зашейте оставшееся отверстие, положите на «кушетку» и дайте команду: «Лежать!»

К столу!

Вашему псу наверняка понравится обедать в таком ресторане! Заранее заказывать места не обязательно. Ну а если серьезно, деревянное ограждение для кормушек сэкономит массу времени – крошки от собачьего корма не будут разбросаны по всей кухне и вам не придется убирать за собакой после очередной еды. Кормушка не будет скользить по линолеуму, так как у нее предусмотрены 4 резиновые ножки.

Для работы понадобятся две деревянные заготовки для горизонтальной части каркаса: толщиной 16 мм, высотой 100 мм и длиной 464 мм, а также три заготовки 100x208 мм. Дно – фанера толщиной 3–5 мм, размером 240x464 мм. Все детали каркаса обработайте рашпилем и наждачной бумагой. Затем нанесите немного клея ПВЛ на места соединений и зафиксируйте. Укрепите конструкцию по всем углам мебельными стальными уголками с шурупами. Всего их потребуется 16 штук.

Закрепите кусок фанеры на верстаке и выпилите ножовкой дно кормушки по контуру. Переверните конструкцию и нанесите немного клея на все кромки. Положите основание кормушки на проклеенные кромки, совместив все края. Затем забейте гвоздики в торцы. Прикрепите резиновые ножки к дну каркаса. (При желании кормушку можете прикрепить к стене на петлях, как показано на рисунке, тогда в поднятом положении она не будет занимать много места, а мебельный магнит будет надежно ее держать.)

Несколько слов о дизайне. Можно попробовать нарисовать на передней панели каркаса косточку или написать имя своего любимца. Затем тонкой кисточкой раскрасьте надписи и картинки. Всю остальную поверхность кормушки покройте эмалевой краской любого поправившего цвета.

Осталось вложить мисочки для корма и воды в деревянные гнезда каркаса и пригласить своего друга на обед.

Материалы подготовила Н. АМБАРЦУМЯН

КОЛЛЕКЦИЯ «ЮТ»

Ка-62 создан на базе армейского вертолета Ка-60 и предназначен для перевозки пассажиров и грузов. Вертолет построен по одновинтовой схеме с многолопастным рулевым винтом в кольцевом канале вертикального хвостового оперения. Лопасти винтов и планер на 60 % по массе выполнены из полимерных композиционных материалов. Силовая установка включает двигатели модульной конструкции.

Вертолет можно использовать для перевозки пассажиров с надлежащим комфортом, транспортировки грузов внутри кабины и на внешней подвеске, оказания экстренной медицинской помощи, выполнения аварийно-спасательных работ, ведения ледовой разведки и различного рода патрульных операций, контроля водных границ и границ экономических зон, обслуживания шельфовых газо– и нефтепроводов. Безопасность пилота и пассажиров на случай грубой посадки гарантирует целый комплекс мер, в том числе энергопоглощающая конструкция шасси и кресел. Рулевой винт в киле защищен от случайных повреждений.

Техническая характеристика:

Диаметр винта… 13,5 м

Длина… 13,25 м

Высота… 4,1 м

Нормальная взлетная масса… 6,0 т

Мощность двигателя… 2x1550 л.с.

Максимальная скорость… 300 км/ч

Крейсерская скорость… 270 км/ч

Радиус действия… 720 км

Скороподъемность… 702 м/мин

Вместимость… 16 чел.

Максимальный потолок… 5500 м

Экипаж… 1–2 чел.

Kia Picanto– это первая самостоятельная разработка Kiaв A-классе. В процессе работы над машиной дизайнеры компании обобщили опыт своих европейских и японских коллег. Корейские маркетологи выбрали наиболее популярный и практичный вариант кузова – пятидверный хэтчбек, а чтобы не возникало проблем с парковкой, Picantoсделали недлинной. В то же время за счет использования индивидуальных кресел предлагаются два варианта исполнения салона – четырех– и пятиместный. Кроме большой площади остекления, внутреннее пространство визуально увеличивает использование светлых материалов. В салоне множество отделений для мелочей. Чтобы сэкономить место для багажа, конструкторы отказались от традиционной «запаски», вместо которой предлагается ремкомплект.

Техническая характеристика:

Длина… 3,495 м

Ширина… 1,595 м

Высота… 1,480 м

База… 2,370 м

Количество мест 5

Объем двигателя… 999 см ³

Мощность… 62 л.с.

Максимальная скорость… 154 км/ч

Снаряженный вес… 852 кг

Вместимость топливного бака… 35 л

Разгон до 100 км/ч… 15,1 с

Расход топлива в городе… 6,1 л/100 км

ФИЗИЧЕСКИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ
История с медной пуговицей

В 1839 году в России произошла денежная реформа. За короткое время вместо золотых и серебряных монет было выпущено огромное количество бумажных денежных знаков. В соответствии с уровнем техники того времени денежные купюры печатали методом глубокой печати (рис. 1).

Для этого художники высочайшей квалификации сначала их гравировали резцом на медных досках. Доски устанавливали затем на печатные станки. Штрихи от резца заполняли краской и, прижимая к ним лист бумаги, получали оттиск.

В процессе работы доски изнашивались. С каждой из них можно было получить не более 500 отпечатков такого качества, которое позволило бы надежно отличить подлинный денежный знак от талантливой подделки.

Поскольку количество денежных купюр исчислялось сотнями тысяч, то для их выпуска пришлось бы делать несколько сотен однотипных гравюр-дубликатов. Все они неизбежно, из-за ручной техники изготовления, имели бы различия. На фоне этих различий было бы крайне трудно отличить подлинную купюру от фальшивой.

Денежной реформе в 1836 году помогло одно открытие. Сделал его изобретатель, впоследствии академик, Б.С.Якоби, эмигрант, недавно приехавший в Россию и принявший русское подданство.

Суть открытия заключалась в возможности получать рельефные отпечатки гравюр при помощи электрического тока. А началось все с опытов по выделению меди из раствора ее солей при помощи тока.

Налейте в стеклянную банку раствор медного купороса и опустите в него два электрода. Один должен быть медным, другой – из любого материала, проводящего электрический ток, например, из графита. (В технике такое устройство называется гальванической ванной.)

Подключите к электродам источник постоянного тока напряжением примерно 3 В. «Минус» источника соедините с электродом из меди, а «плюс» – с другим электродом (рис. 2).

Вы увидите, как на катоде – так принято называть отрицательный электрод – начнется выделение меди. Отметим также, что поверхность положительного электрода – анода – посветлеет и начнет растворяться.

Вот что происходит в вашей гальванической ванне. На медном электроде образуются положительно заряженные ионы меди. Это атомы, потерявшие по два электрона со своей внешней оболочки. Их электроны не исчезли, а прошли через источник тока и выделились на катоде, зарядив его отрицательно.

Под действием электрического поля эти ионы движутся в сторону катода. Достигнув его поверхности, они захватывают находящиеся на ней электроны и, разряжаются, превращаясь в нейтральные атомы.

Так на катоде и образуется слой меди.

Б.С.Якоби заметил, что при этом медь покрывает все выступы и впадины катода. Если этот слой снять и рассмотреть, то окажется, что его поверхность является в точности обратным рельефом поверхности катода. Там, где на катоде были мельчайшие выступы, на слое меди образуются точно такие же впадины, а на месте впадин – выпуклости. (И все это – с точностью, которая подтверждается даже наблюдением под электронным микроскопом!)

Эта сторона явления особенно заинтересовала ученого. Он стал омеднять пуговицы, стараясь затем отделять от них слой металла с обратным рельефом. Долгое время это получалось плохо. Медь отделялась частично, в других же местах намертво соединялась с предметом.

Изобретатель менял состав раствора и напряжение на электродах, но решение пришло случайно. Он заметил, что медь отделяется в тех местах, к которым он прикасался руками. Тогда он смазал металлическую пуговицу тонким слоем жира и, подержав ее несколько часов на катоде гальванической ванны, легко отделил от нее слой меди с обратным рельефом. Его он тоже смазал – тонким слоем жира и вновь поместил на катод ванны.

Вскоре Б.С.Якоби получил на нем слой меди и снял его. У него в руках оказалась поразительно точная копия рельефа пуговицы.

Об этом открытии в 1838 году Якоби написал письмо в Академию наук. «Что не удалось многократным стараниям медно-граверного искусства… сумело совершить тихое творчество природы», – говорилось в нем.

Таким способом, как оказалось, можно получить и копию любого предмета.

Изобретение сразу же было использовано для точного воспроизведения денежных матриц. Так удалось изготовить несколько сотен совершенно неотличимых друг от друга медных досок для печатания кредитных билетов. Очень скоро метод нашел широчайшее применение в типографском деле и для других весьма важных целей.

Так, выяснилось, что медью можно покрывать даже предметы, сделанные из воска, пластилина, гипса – любого вещества, не проводящего электрический ток.

Для этого лишь нужно создать на их поверхности проводящий слой и подвести к нему отрицательный полюс источника тока.

Проводящий слой на таких материалах проще всего получить, нанося на них при помощи мягкой кисточки графитовый порошок. Таким способом удается копировать скульптуры и барельефы.

У тех, кто занимается лепкой, часто получаются очень удачные фигурки, но, увы, век пластилина недолог. Если такое изделие покрыть графитом и поместить на катод гальванической ванны с раствором медного купороса, то оно постепенно обрастет слоем меди. Однако поверхность его получится шероховатой. Поэтому копии медалей, барельефов и даже скульптур делают методом обратного рельефа.

Вот как, например, можно сделать копию одной из сторон старой монеты. Положите ее на чистое стекло и залейте воском, предварительно заложив в него медные проволочки, как это показано на рисунке 3.

Когда воск застынет, отделите его от монеты и образовавшийся в нем обратный рельеф «закрасьте» графитовым порошком (рис. 4).

Вы получите матрицу, которую нужно поместить в гальваническую ванну и нарастить медью. Та сторона слоя меди, которая обращена к воску, с большой точностью воспроизведет его рельеф. Поверхность наружной стороны медного слоя по-прежнему останется шероховатой. Но теперь для нас это уже не имеет значения.

Изготовление копий скульптур значительно сложнее. Для этого их заливают специальной желеобразной массой, проводящей электрический ток. Масса эта имеет множество рецептур. По одной из них, она содержит желатин, хромовые квасцы и графит. Когда масса застынет, ее разрезают на отдельные куски. Каждый кусок содержит точный обратный рельеф одной из частей скульптуры. После их омеднения получившиеся фрагменты соединяют при помощи пайки.

ПОДРОБНОСТИ ДЛЯ ЛЮБОЗНАТЕЛЬНЫХ…

Поначалу денежные купюры хоть и имели номера, но не это было главным в защите от фальшивомонетчиков.

Как это ни удивительно, она основывалась на абсолютной честности высших должностных лиц Российской империи того времени. Никому из них и в голову не пришло вынести из казначейства на час-другой медную доску и сделать с нее гальванокопию, чтобы развернуть массовое производство фальшивых денег и обогатиться. (Бумага и краска, применявшиеся для печатанья денег, в то время проблемы бы не составили. Они не отличались от материалов для печатанья книг и географических карт.)

Но фальшивые деньги все же появлялись. Правда, делали их путем ручного копирования купюр. Довольно долго процесс сравнения подозрительных купюр с эталонными был трудоемок. Их приходилось изучать буквально миллиметр за миллиметром. Но в 60-е годы XIX века нашли простой и остроумный способ. В стереоскоп вставляли две купюры – подозрительную и образцовую.

Стереоскоп устроен так, что каждый глаз видит только одну купюру. Если обе купюры были абсолютно одинаковы, наблюдатель видел плоское изображение. Но, если изучаемая купюра хоть чем-нибудь отличалась от другой, изображение получалось объемным.

Подозрительное место как бы отрывалось от ее плоскости. Дальше эксперт без особого труда подробно его изучал и делал заключение.

В конце 70-х годов XIX века появилась фотолитография – способ, позволяющий любую гравюру точно воспроизвести фотохимическим путем. Его начали широко применять в типографском деле для воспроизведения иллюстраций. Разумеется, им немедленно воспользовался и уголовный мир. Государство ответило на это применением многослойной бумаги, нумерацией купюр, водяными знаками и введением секретных охранных знаков. Банки повсеместно усилили проверку купюр, вызывавших малейшее подозрение.

Ремесло фальшивомонетчика усложнилось настолько, что «любители» перестали получать от него прибыль, которая бы стоила многолетнего заключения.

Однако далеко не всегда фальшивые деньги представляли собою самодеятельность отдельных граждан. Иногда их выпускали и государства. В конце XVIII века англичане изготовили и переправили большую партию фальшивых денег на север Франции. С их помощью было организовано мощное крестьянское восстание в провинции Вандея.

В первый год Великой Отечественной войны немцы сбрасывали на наши города фальшивые деньги с самолетов. Население этих городов скупало продукты, создавая дефицит и голод на остальной территории. Однако эти наскоро и небрежно сделанные купюры удалось быстро выявить и изъять.

Более серьезную атаку при помощи фальшивых денег немцы предприняли против Англии. Почти полгода бригада крупнейших специалистов изучала систему нумерации и секретных охранных знаков на фунтах стерлингов. Был точно определен состав бумаги и краски. После того как фальшивые купюры были напечатаны, немецкие мастера «состарили» бумагу. Затем немецкая разведка вбросила на английский рынок очень крупную сумму, которая могла бы полностью вывести из строя экономику страны. Англичане об этом узнали, но оказалось, что у них нет средства отличить фальшивые деньги от подлинных…

Тогда они через свою агентуру разузнали общую сумму направленных в страну фальшивых денег и… вывели такую же сумму из обращения. Хаос был предотвращен, а напечатанные ведомством Гиммлера деньги еще долго находились в обращении. Ведь купюры со временем портятся. Их нужно заменять другими, что стоит денег. Тут же сам рейхсфюрер СС «позаботился» освободить Англию от солидных затрат.

В наше время государство имеет возможность при производстве бумажных денег и проверке купюр опираться на компьютерные технологии. Это позволяет значительно усилить их защиту от подделок, введя огромное количество практически не повторяющихся секретных знаков. Кроме того, на купюрах печатают голограммы, содержащие секретные защитные рисунки, которые можно разглядеть лишь при помощи другой голограммы, хранящейся в казначействе. Наконец, как сообщалось в печати, на купюрах ставят еще изотопные метки. Это не означает, что должны применяться радиоактивные изотопы. Почти у всех химических элементов есть изотопы, не обладающие радиоактивностью. Однако их количественное соотношение, например, в бумаге может быть весьма различным в зависимости от способа производства.