Текст книги "Юный техник, 2008 № 07"

Автор книги: Юный техник Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 4 (всего у книги 5 страниц)

ПАТЕНТНОЕ БЮРО

В этом выпуске ПБ мы расскажем о безопасном способе дробления скал Тимофея Плиткинаиз подмосковного Звенигорода, о холодильном устройстве Степана Чепилкоиз Клуба юных изобретателей г. Сосновый Бор Ленинградской области и о самоочищающейся лопате Александры Волковойиз Красноярска.

АВТОРСКОЕ СВИДЕТЕЛЬСТВО № 1106

БЕСШУМНЫЙ ВЗРЫВ

Крупные камни, валуны и целые скалы иногда дробят при помощи взрыва. Но дело это не безопасное. Осколки разлетаются на десятки метров, образуется дым, огонь, ядовитые газы. Можно ли этого избежать? Для ответа на этот вопрос познакомимся с тем, как сегодня производятся взрывные работы.

Вначале в камне сверлят скважину (шпур), куда закладывают заряд взрывчатки и детонатор с длинным проводом. Оставшуюся свободной часть шпура забивают глиной. С безопасного расстояния по проводу посылают к детонатору импульс тока. Во взрывчатом веществе происходит химическая реакция, выделяется тепло, образуются газы. Давление их достигает сотен тысяч атмосфер. Порода такого давления не выдерживает, и каменная глыба превращается в кучу щебня.

Но процесс пошел, и остановить его невозможно. Газообразные продукты реакции продолжают расширяться, захватывая каменные обломки и унося их на десятки и сотни метров.

Как показали исследования, при дроблении горных пород с пользой расходуется лишь 0,2–0,6 % энергии взрывчатого вещества.

Тимофей Плиткин из Звенигорода предлагает дробить камни иначе. Представьте, сверлим шпур, заливаем в него воду. Но помещаем туда не заряд взрывчатки, а… батарею термоэлементов.

Если один из спаев батареи нагревать, а другой охлаждать, то она вырабатывает электрический ток. Если же через батарею термоэлементов пропускать электрический ток, то одни из ее спаев начнут охлаждаться, а другие нагреваться. Это явление называется эффектом Пельтье. Его-то юный изобретатель и предлагает использовать для дробления камней.

При пропускании тока через термобатарею вода в шпуре замерзнет, образуется лед. Объем его на 20 % больше, чем у воды. Поэтому при образовании льда возникает огромное давление, которое и расколет камень. Как только это произойдет, дальнейшее расширение льда прекратится. Процесс дробления камня пройдет вполне безопасно и даже почти бесшумно.

Способ Тимофея Плиткина в сотни раз дешевле обычного взрыва и не оказывает вредного воздействия на окружающую среду. А потому Экспертный совет ПБ присудил Тимофею Авторское свидетельство.

При обычном способе электрический импульс подрывает заряд, а при дроблении камня по способу Т. Плиткиназамораживает воду, и полученный лед ломает камень.

ПОЧЕТНЫЙ ДИПЛОМ

ВИХРЕВОЕ УСТРОЙСТВО

…для охлаждения воздуха предложил Степан Чепилко из Клуба юных изобретателей г. Сосновый Бор.

Обычно машины для получения холода очень сложны. Но есть исключение – вихревая труба, которую нередко вспоминают наши читатели. Так, недавно (см. «ЮТ» № 2 за 2008 г.) Иван Клюев предложил применить ее в автомобильном кондиционере. Но вихревая труба и сама нуждается в улучшении. Именно этим и занялся Степан.

Давайте вспомним, как устроена вихревая труба. С одного конца в нее направляется поток сжатого воздуха.

Здесь он, вращаясь с большой скоростью, движется по спирали к противоположному концу трубы. Дойдя до конуса, поток делится на две части – горячую и холодную. Горячая выходит наружу, а холодная часть потока поворачивает назад и, продолжая вращаться, движется внутри первого вихря к началу трубы. По пути температура ее еще больше снижается. Сильно охлажденный воздух выходит из отверстия, имеющегося в начале трубы, где удается получить температуру -60 °C и даже ниже.

Вихревая труба привлекает внимание своей простотой, отсутствием движущихся частей и надежностью. Такая труба, охлаждающая химическую установку в цехе, может иметь 10–20 м длины, а труба, охлаждающая микропроцессор в суперкомпьютере, может иметь размер со спичку.

Казалось бы, вихревые трубы могут заменить все существующие холодильные устройства, но… Для получения одного и того же количества холода вихревой трубе нужно в 7 раз больше энергии, чем обычному холодильнику, к тому же ей необходим источник сжатого воздуха, обычно имеющий немалые размеры.

Степан Чепилко предложил объединить вихревую трубу с нагнетателем воздуха, работающим от электромотора. Лопасти вентилятора, установленного в самом начале трубы, захватывают наружный воздух и сразу посылают его в дело.

Обычно вихревые трубы получают воздух от компрессора по шлангам, где энергия теряется при трении воздуха о стенки. В устройстве Степана шлангов нет, и это, казалось бы, должно снизить расход энергии на получение холода.

Но лопасти вентилятора, сообщая воздуху скорость, неизбежно должны сжимать его, а это приведет к повышению температуры. Таким образом, вихревое устройство Степана будет питаться уже подогретым воздухом, что заметно ухудшит процесс охлаждения.

Тем не менее, учитывая новизну и тщательную проработку идеи, Экспертный совет присуждает Степану Чепилко Почетный диплом.

ПОЧЕТНЫЙ ДИПЛОМ

САМООЧИЩАЮЩАЯСЯ ЛОПАТА

Очень трудно копать, когда глина прилипает к лопате. Александра Волкова из Красноярска прислала нам схему самоочищающейся лопаты. Для этого к лезвию лопаты на пружинах крепится поперечная планка.

По замыслу автора, когда лопата входит в почву, пружины сжимаются. Стоит лопате выйти из почвы, пружины распрямятся, толкнут планку и она счистит слой прилипшей глины.

Казалось бы, все вполне разумно, но возьмите в руки какую-нибудь дощечку и попробуйте с ее помощью очистить лопату от налипшей грязи. Сразу же станет ясно, что для этого нужно приложить усилие не только вдоль лопаты, но еще и прижимать ее к ней. А вот это поперечное усилие пружины дать не способны. Можно придумать множество самых разных устройств, способных такое усилие создать. Среди них следует выбрать такое, которое имеет минимальный вес. Кроме того, лопатой приходится не только резать грунт, но и захватывать его. Поэтому очищающее устройство должно иметь минимальный объем, иначе на лопату много земли не наберешь. Далее. Придется учесть, что очищающее устройство может и само забиться грязью, кроме того, оно должно быть недорогим и надежным…

Очищающее устройство Александры Волковой.

Вот сколько вопросов возникает при попытке создать механическое устройство, очищающее лопату.

Устройство для натягивания пилок обычного лобзика, тренажер для твердости руки, игра в кегли…

Эти работы были отмечены в номинации «Юные Кулибины» на очередном форуме движения «Одаренные дети», который недавно подвел в Москве итоги своей работы.

Иван Петрович Кулибин вошел в историю России как изобретатель, идеи и конструкции которого зачастую опережали свое время. К сожалению, этого не скажешь о работах, которые в этот раз были представлены жюри организаторами форума. Оригинальными они были в середине прошлого века.

Может быть, оскудела Россия талантами?

К сожалению, в последние десятилетия система научно-технических кружков, станций юных техников была практически разрушена, и дефицит рабочих, техников, инженеров стал в наши дни поистине национальной проблемой. Но посмотрите выпуски «Патентного бюро». Почти в каждом встречаются работы ребят, достойные дальнейшего развития. Это, например, ветродвигатель нового типа Сергея Полозкова, бесплотинная ГЭС Ивана Двинянинова, спасательный плот Дениса Лекомцева… Перечень можно продолжать и продолжать.

Словом, талантливые ребята есть, их много и они могут стать со временем яркими инженерами и учеными.

Можно и нужно, конечно, выводить на сцену артистически одаренных мальчиков и девочек, как в основном это делают организаторы форума «Одаренные дети». Но ведь не танцы и не песни определяют экономическое могущество страны.

В последнее время наконец прозвучало вслух то, что должно было прозвучать гораздо раньше: Россия добьется успеха только в том случае, если твердо станет на инновационный путь развития. И в немалой степени будущее России зависит от заинтересованной и целенаправленной поддержки детского технического творчества.

НАШ ДОМ
Мусор и… искусство

Каждый день, когда я еду на работу, то вижу из окна автобуса… ракету, стоящую в чьем-то дворе. Как она туда попала?

В конце концов, любопытство заставило меня однажды подойти к дому с ракетой. Оказалось, что хозяин дома – не сотрудник космического КБ, а… жестянщик. И ракету он сделал из остатков жести в свободное время по просьбе своих детей, а также для украшения двора. «Кроме того, можете считать меня одним из последователей популярного сейчас экологического движения планеты – ресайклинга», – добавил он.

Это мудреное слово, говоря проще, означает всего лишь переработку промышленных отходов для последующего использования. Причем в данном случае речь идет не только о повторной переработке пластика или макулатуры. Многим удается украшать мир с помощью найденных на свалке предметов, превращая их, если хотите, в произведения искусства.

Такая идея – превращать вышедшие из строя вещи в объекты, украшающие город, возникла еще в середине прошлого столетия. Тогда же новое художественное направление и получило название джанкарт ( Junk Art, в переводе – «искусство из хлама»).

Его последователи поначалу творили свои шедевры из ржавых железок, старых шин и битого стекла, но постепенно арсенал средств расширялся. Сегодня данный стиль весьма популярен за границей.

Для работы в стиле джанк-арт вам понадобятся навыки слесаря, монтажника и сварщика.

Впрочем, если вы будете работать над созданием деревянных скульптур, то вполне обойдетесь плотницким и столярным инструментом.

Там проходят постоянные выставки Junk Arta. Есть даже комиссионные магазины, куда обыватели сдают ненужные предметы, а дизайнеры их выкупают и используют как заготовки для своих работ.

У нас подобный хлам предметом купли-продажи никто сделать пока не догадался. Так что вы сможете многое найти бесплатно на ближайшей свалке.

В. ЧЕТВЕРГОВ

КОЛЛЕКЦИЯ «ЮТ»

Самолет Sitaraбыл создан для замены устаревших тренировочных самолетов KiranВВС Индии. Разработка самолета была полностью компьютеризована – проектировщики использовали сразу 140 мощных компьютеров. От первоначальной идеи установить на машину французский двигатель разработчики отказались в пользу российского двигателя «Сатурн АЛ-55И».

В конечном итоге на базе HJT-З6 планируется создать следующие модификации: тренировочный самолет для базовой подготовки, тренировочный самолет для отработки боевого применения неуправляемого оружия, штурмовик с узлами подвески управляемых ракет, одноместный тактический истребитель с всепогодной РЛС и возможностью применения управляемого оружия, патрульный самолет с радаром и реактивный самолет для гражданских летчиков.

Самолет имеет пять подвесок для пушек, бомб и ракет с общей массой до 1000 кг.

Технические характеристики:

Длина самолета… 10,91 м

Размах крыла… 9,8 м

Высота… 4,13 м

Нормальная взлетная масса… 3500 кг

Максимальная взлетная масса… 4500 кг

Максимальная скорость… 825 км/ч

Практический потолок… 9000 м

Автономный полет… 3 часа

Экипаж… 2 чел.

Премьера первого в истории марки универсала BMW М5 Touringсостоялась на Женевском автосалоне в 2007 году и вызвала немалый интерес, хотя цена на него, как было объявлено, должна составить около 100 00 евро.

Машина, как видно из технических данных, мощная и быстрая, хотя автоматика не позволяет разогнать ее выше 250 км в час. Она укомплектована всеми самыми современными опциями, включая новейшую акустическую систему класса HiEndcмощностью ни много ни мало 825 Вт, и может быть дополнена сложнейшими коммуникационными и навигационными системами.

Технические характеристики:

Количество мест… 5

Длина автомобиля… 4,855 м

Ширина… 2,037 м

Высота… 1,469м

Объем двигателя… 5000 см ³

Мощность двигателя… 507 л.с.

Максимальная скорость… 320 км/ч

Снаряженная масса… 1955 кг

Разрешенная полная масса… 2500 кг

Время разгона до скорости 100 км/ч… 4,8 с

Минимальный диаметр разворота… 12,4 м

Объем багажного отделения… 500 л

ПОЛИГОН
Тарелка летела-летела и села…

«Летающую тарелку» традиционно изображают как диск с выпуклостью наверху и поясом иллюминаторов посередине. Может быть, потому уже в самом начале XX века начали конструировать странные самолеты с круговым крылом.

Взлет и особенно посадка обычного самолета требуют от летчика особого искусства. Но у машин с круговым крылом эти операции отличались крайней простотой и безопасностью, что, несомненно, огромное преимущество. Но сопротивление кругового крыла в полете значительно выше, чем у крыла обычной формы. И поэтому самолеты-диски применения не нашли.

Сфероплан Уфимцева1910 г.

В 1910 году румынский изобретатель Анри М.Коандэ открыл эффект прилипания струи жидкости или газа к поверхности твердого тела. Наблюдать его несложно. Возьмите, например, чашку и осторожно поднесите ее к тонкой струйке воды. Как только чашка окажется достаточно близко, струйка воды изогнется и прилипнет к ее поверхности.

В 1938 году Анри Коандэ запатентовал летательный аппарат поистине инопланетного облика. Это был диск с выступом наверху. Из круговой щели под ним вырывалась струя воздуха, которая прилипала и растекалась по поверхности диска. По закону Бернулли, давление в движущемся газе всегда ниже, чем в неподвижном. Поэтому давление сверху диска, там, где течет воздух, меньше, чем снизу, где воздух неподвижен. За счет разности этих давлений образуется подъемная сила.

Анри М.Коандэ(1886–1972).

К сожалению, Коандэ не осуществил свой проект. Но после войны стало известно, что над подобными аппаратами в Германии успешно работал австрийский изобретатель Виктор Шаубергер (1885–1952). Его работы проходили под контролем войск СС. С приходом войск союзников все готовые образцы аппаратов и основная документация были уничтожены.

После войны изобретатель о своих достижениях предпочитал помалкивать, но кое-что о них все же стало известно. Оказалось, что В.Шаубергер создал свою аэродинамику. Он утверждал, что в вихревых потоках может выделяться энергия мирового эфира, и будто бы этого добился.

В аппаратах Шаубергера использовался эффект Коандэ, а кроме того, и ряд специфических эффектов, открытых им самим. К сожалению, многое из сделанного изобретателем осталось тайной, но кое-что хорошо известно и очень удивляет… В одном из ближайших номеров мы расскажем о работах В.Шаубергера подробнее.

Совсем недавно, в марте 2006 г., управляемая по радио летающая тарелка на основе эффекта Коандэ поднялась в воздух. Ее создал французский изобретатель Жан Луис Надин. На заставке вы видите ее в полете.

Рисунок из патента А.Коандэ.

Эффект Коандэувидеть несложно.

Каркас «летающей тарелки».

Корпус аппарата имеет форму купола церкви, что было продиктовано исключительно аэродинамикой. На его вершине установлен электромотор с пропеллером. Пропеллер заключен в кольцевой тоннель, заметно улучшающий его работу. От пропеллера поток воздуха растекается по поверхности корпуса, прилипает к ней, и возникает эффект Коандэ, создающий подъемную силу.

В нижней части корпуса установлены органы управления. Прежде всего это 16 полукруглых неподвижных щитков, предотвращающих вращение аппарата относительно вертикальной оси. Они изготовлены из пенопласта и укреплены каждый на неподвижных осях. Положение каждого на своей оси регулируется лишь однократно при испытаниях и фиксируется.

Под неподвижными щитками установлено четыре поворотных. Их положение регулируется посредством рулевых машинок. Электромотор работает от легкого аккумулятора.

Каркас аппарата облицован пенопластом.

На вершине купола аппарата электромотор с пропеллером.

Соединение щитков управления с рулевыми машинками.

Эти неподвижные щитки предотвращают вращение «тарелки».

В наших условиях можно взять блок управления по радио от игрушечного автомобиля, а аккумулятор на первых порах заменить подачей энергии по проводам. Электрические авиамодельные моторы пока дороги. Но их с успехом может заменить мотор, переделанный из двигателей от игрушек. Его описание будет дано в одном из последующих номеров журнала.

Корпус модели в поперечном сечении имеет форму профиля крыла самолета. Каркас выполнен из кольцевых лонжеронов и поперечных нервюр. Каркас вырезается при помощи раскаленной проволоки из упаковочного пенопласта толщиной 5–7 мм. Его детали соединяются при помощи резинового клея. На готовый каркас наклеивается обшивка – пластины тонкого 2 – 3-мм пенопласта или плотной бумаги. В любом случае важно, чтобы поверхность обшивки была ровной и гладкой.

Высотой полета можно управлять, включая и выключая мотор. На его валу укреплен обычный пропеллер диаметром около 160 мм, рассчитанный на вращение со скоростью 8 – 10 тыс. оборотов. Для увеличения создаваемой им тяги пропеллер заключен в кольцо.

В. СОЛОВЬЕВ

СДЕЛАЙ ДЛЯ МЛАДШЕГО
Пять кораблей за пять минут

Есть любители, способные потратить на копию старинного корабля месяцы и даже годы. Но для этого нужен особый характер. Мы поступим иначе: быстро построим две модели кораблей, прославившихся во время американской войны Севера и Юга.

Одно из последних решающих сражений произошло тогда возле Нового Орлеана. Южные штаты, надеясь на победу, применили чудо-оружие – броненосный пароход «Мерримак». На его палубе располагалась огневая точка со множеством пушек, а ее наклонные стены были изготовлены из тридцатисантиметровых дубовых брусьев, не пробиваемых тяжелыми орудиями того времени.

Северяне противопоставили им «Монитор» – боевой корабль принципиально новой конструкции. Он имел предельно низкую осадку (речные волны порою захлестывали его палубу) и всего одну пушку. Но она располагалась в поворотной бронированной башне. В бою «Мерримак» вынужден был развернуться к своему противнику боком и представлял собою отличную мишень. «Монитор», напротив, мог стрелять из любой позиции.

Решающая битва войны Севера и Юга: « Монитор» против « Мерримака».

Стволы пушек на «Мерримаке» установили в расчете на стрельбу с больших расстояний, с заметным наклоном вверх. Из-за этого вблизи него образовывалась непростреливаемая зона.

«Монитор», став к «Мерримаку» носом, превратился в цель ничтожных поперечных размеров и, прорвавшись через огонь пушек, вошел в «мертвую зону» и пошел на таран. Броненосец «Мерримак», последняя надежда южан, затонул. Гражданская война закончилась победой Севера.

На рисунках – схематические модели броненосцев «Монитор» и «Мерримак». Они легко и быстро получаются из упаковочного пенопласта. Пенопласт имеет зернистое строение, и если детали из него вырезать ножом, то получится грубо, а уточнять форму при помощи наждачной бумаги долго. Поэтому есть смысл сделать простейший тепловой резак из доски и упругой стальной рамки. К ней винтами крепится кусок нихромовой проволоки из старого кипятильника.

Упрощенные модели « Монитора» и « Мерримака». Корпус вырезан из пенопласта.

В зависимости от толщины ее накаляют электрическим током напряжением 6 – 12 В. (Его можно получить от трансформатора аппарата для выжигания по дереву или от тиристорного регулятора напряжения люстры.)

Обычно проволоку нагревают до температуры 150–200 °C. Такой температуры достаточно для быстрого и чистого плавления пенопласта. Имейте только в виду: нагреваясь, проволока удлиняется и начинает провисать. Поэтому, закрепляя в рамке, ее следует предварительно натянуть.

И еще одно дополнение, связанное опять-таки с быстротой работы. Двигателем для всех моделей будет подвесной лодочный электромотор для игрушек, который в принципе можно купить. Если же с этим будут проблемы, используйте моторчики от старых плееров или игрушек. Самая главная деталь подвесного мотора – угловая передача – выполнена из эластичной толстостенной трубочки от детских прыгалок.

Станок для резки пенопласта.

Мы обещали вам пять моделей. Уместен вопрос: «Где остальные?»

По такому же принципу можно быстро сделать три вполне современных крейсера или бронекатера. В качестве орудийных башен можно использовать подходящие по размерам башни от игрушечных танков. Броненосцы «Монитор» и «Мерримак» были уникальны. Их достаточно сделать всего два.

Но крейсеры и бронекатера можно делать в любом количестве, лишь бы хватило двигателей. В бою они будут действовать таранным ударом.

Бронекатер Второй мировой войны. Корпус из пенопласта, башни от игрушечных танков, мотор подвесной.

Добавив лафет и колеса из того же пенопласта, пистолет можно превратить в пушку.

С точки зрения истории сражение получится не очень точным, но вашего младшего брата оно займет надолго, особенно если вы еще сделаете береговую линию. На ней можно выложить из камней форты, а в них установить пушки из пружинных пистолетов, поставленных на лафеты из пенопласта.

А. ВАРГИН

Рисунки автора