Текст книги "Юный техник, 2009 № 08"

Автор книги: Юный техник Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 4 (всего у книги 5 страниц)

ПАТЕНТНОЕ БЮРО

В этом номере мы расскажем о проектах экраноплана на солнечной энергии Юрия Орловаиз Караганды, танка без смотровых щелей москвича Ивана Каткова, а также о способе передачи электроэнергии без проводов Вадима Крыловаиз Вологды.

АВТОРСКОЕ СВИДЕТЕЛЬСТВО № 1116

СОЛНЕЧНЫЙ ЭКРАНОПЛАН ДЛЯ СТЕПЕЙ, ПУСТЫНЬ…

…и океанских просторов предлагает Юрий Орлов. Как пишет Юрий, солнечные батареи – слабый источник энергии, с одного квадратного метра солнечных батарей, применяемых на МКС, удается получить не более 100 Вт. Так что очевидно, что самолету в воздухе энергии солнечных батарей маловато. Но у экраноплана – самолета, предназначенного для полетов на очень малой высоте, между крылом и поверхностью, над которой он летит, возникает воздушная подушка и мощность, необходимая для полета, снижается в несколько раз.

Поэтому Юрий предлагает установить на верхней поверхности крыла экраноплана солнечные батареи и получить аппарат, пригодный для полета в солнечную погоду над степями, пустынями или поверхностью воды. При этом часть энергии, получаемой от солнечных батарей, должна запасаться в аккумуляторах, чтобы аппарат мог летать в ночное время.

Юрий совершенно прав в своих расчетах. Экспериментальные самолеты летают на таких батареях со скоростью до 140 км/ч. Но это предельно облегченные одноместные машины, непригодные для практических целей. При той же площади крыльев экраноплан с солнечными батареями сможет не только летать, но и перевозить грузы.

Экспертный совет ПБ единодушно принял решение присудить Юрию Орлову Авторское свидетельство.

Французским солнечный самолет.

ПОЧЕТНЫЙ ДИПЛОМ

ТАНК БЕЗ СМОТРОВЫХ ЩЕЛЕЙ…

…предлагает Иван Катков. Его предложение мы даем почти без сокращения.

«Внутри танка установлены плоские телевизионные экраны, соединенные с телекамерами, которые располагаются снаружи в бронированных капсулах. Телекамеры дают на экранах объемное изображение, которое экипаж наблюдает при помощи специальных очков, обычно применяемых в системах объемного телевидения, – пишет Иван и поясняет: – Человек видит мир объемно и способен точно оценивать расстояние до предметов, если они не дальше 90 м. Этого хватает для обыденной жизни, но недостаточно для вождения машины с большой скоростью и тем более для ведения современного танкового боя, происходящего на дистанции в 2–3 км».

Предел дальности точного определения расстояния, добавим, объясняется небольшим (всего 5–7 см) расстоянием между глазами человека. Военные об этом недостатке зрения знают уже более ста лет и потому применяют стереотрубу – прибор, который при помощи линз и зеркал как бы увеличивает расстояние между глазами человека и позволяет ему на самых больших расстояниях точно определять, что ближе, а что дальше. Применяют этот принцип и в танковых прицелах.

Тот же эффект даст наблюдение через две разнесенные телекамеры. Одна из них будет создавать на экране изображение для правого глаза, другая – для левого. Надев очки, при помощи которых смотрят 3-D телевидение, экипаж сможет точно оценивать дальность и вести бой на больших дистанциях.

Танк без смотровых щелей:

_{1– водитель; 2– монитор; 3– двигатель; 4– лобовая броня и топливный бак.}

Далее Иван пишет, что в его танке, так же, как в израильском танке «Меркава», должно быть сделано все возможное для безопасности экипажа. Топливный бак располагается впереди за броневым щитом. За ним двигатель, далее за противопожарной перегородкой находится сидящий у экранов экипаж. Управление машиной производится при помощи джойстиков…

К слову сказать, танки «Меркава» показали себя как машины, защищающие экипаж, действительно хорошо. Всего в различных военных конфликтах было подбито 50 танков «Меркава», при этом погибло 9 человек. В танках же обычной компоновки, где экипаж впереди, а двигатель позади, число погибших было бы в несколько раз больше. В телеуправляемом танке, который описал Иван, люди будут защищены еще лучше.

Вряд ли Иван мог знать, что проект подобного танка лет десять назад обсуждался на страницах одного итальянского военно-технического журнала. Решение о его создании принято не было, и вот почему. Экипаж находится в танке, но управляет им, в сущности, дистанционно – глядя на экраны и работая джойстиком. Так какой же смысл ему сидеть в танке? Лучше соединить телекамеры и джойстик радиоканалом, а экипаж разместить в совершенно безопасном месте.

По этому пути пошли инженеры США и Германии. Уже есть образцы танков «Абрамс» и «Леопард», на борту которых нет экипажа. Пушки заряжает робот, а сигналы с командного пункта (КП) подаются по оптоволоконному кабелю. При этом сам КП с водителями танка может быть где угодно, хоть на другом берегу океана!

Тем же путем идут и у нас в России. На рисунке вы видите дистанционно управляемый танк, над созданием которого работают инженеры «Производственного объединения «Уралвагонзавод». Кстати, первые дистанционно управляемые танкетки были созданы в СССР в 1941 г. для боев с фашистами на улицах Москвы. В Москву гитлеровцам пробиться не удалось, и танкетки были забыты.

Экспертный совет присуждает Ивану Каткову Почетный диплом.

Современный российский дистанционно управляемый танк.

ПОЧЕТНЫЙ ДИПЛОМ

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ…

…без проводов предлагает Вадим Крылов.

«Энергию следует передавать при помощи пучка электронов…» – пишет Вадим. Вообще-то с этим процессом сталкивался каждый, сидя перед телевизором. Электронно-лучевой кинескоп содержит так называемую электронную пушку, которая посылает на экран тонкий пучок электронов, который, пробегая по экрану, заставляет его светиться.

Трудно спорить: энергия к элементам экрана передается при помощи пучка электронов. Но ведь внутри кинескопа вакуум, и электронам ничто не мешает. В воздухе же электронный пучок начнет рассеиваться в результате столкновения с молекулами, и его энергия превратится в тепло, пройдя всего лишь несколько метров.

Словом, передача энергии с помощью электронного пучка возможна, но на столь малое расстояние, что не имеет практической ценности. Вадим предлагает способ посылать электроны на большие расстояния, убрав с их пути воздух. Более того, Вадим считает, что электроны могут сделать это сами: если плотность тока в пучке будет достаточно велика, то под ударами электронов воздух нагреется, расширится и сам уйдет с пути электронов. Образуется пустой канал, по которому электроны будут проходить так же легко, как в вакууме кинескопа. А новые молекулы, пытающиеся заполнить образовавшуюся пустоту, поток электронов будет тотчас выметать.

Как это сделать? Вадим описывает устройство, способное создать достаточно мощный поток электронов. Оно состоит из раскаленной вольфрамовой нити, испускающей электроны, и двух магнитных линз. Одна из них сфокусирует электроны в одну точку, а другая создаст параллельный пучок. Вадим надеется, что путем увеличения напряжения и силы тока электронного пучка можно устранить действие воздуха и добиться передачи энергии электронов на очень большие расстояния.

Устройство для передачи электроэнергии пучком электронов:

_{1– нить накала; 2– собирающая магнитная линза; 3– рассеивающая магнитная линза.}

Однако Вадим, к сожалению, не учел так называемый пинч-эффект. Поток электронов можно представить себе как множество проводников, по которым в одном направлении течет ток. Они, как известно, притягиваются друг к другу. В результате поток электронов начинает сжиматься. Но это сжатие происходит неравномерно по длине потока. В результате поток скручивается и рвется на части.

Это должно произойти и в данном случае. К тому же эффект усилят оставшиеся в канале пучка и вокруг него молекулы воздуха, причем помешать передаче энергии может даже ветер. Но возможно, что при каких-то условиях (например, посылая ток отдельными импульсами, предельно увеличивая плотность) добиться передачи электроэнергии на большие расстояния все же удастся.

Экспертный совет награждает Вадима Крылова Почетным дипломом.

ДОРОГИЕ ДРУЗЬЯ!

Напоминаем: пишите, пожалуйста, ваши адреса и телефоны. Старайтесь снабжать ваши письма разборчивыми рисунками.

НАШ ДОМ
Нестареющая фанера

Трудно найти человека, который бы не имел понятия, что такое фанера. Однако не так уж много и людей, которые знают, когда появился этот материал, каких видов он бывает и как его использовать наилучшим способом.

Профессор Михаил Акимович Григорьев, еще в 70-е годы прошлого века написавший учебник «Материаловедение для столяров и плотников», вполне справедливо полагает, что к изобретению фанеры мастеров побудила практическая необходимость. Дело в том, что древесина – прекрасный материал, но обладает одним крупным недостатком. Он – слоистый, то есть расколоть древесину вдоль слоев намного легче, чем пилить или рубить поперек. А такое строение приводит к тому, что материал этот неравнопрочный.

С этим недостатком волей-неволей приходилось мириться до тех пор, пока древесину использовали лишь в наземном строительстве да для сооружения кораблей. А вот когда в небо взлетели первые аэропланы, оказалось, что для их создания нужен материал, который был бы одинаково прочен в любом направлении. И тогда древесину стали резать на тонкие пластины и склеивать так, чтобы направления ее волокон в слоях чередовались крест-накрест.

Дело пошло быстрее, когда были сконструированы специальные ножи, которые срезали тонкий слой древесины – шпона – сразу вдоль всего вращающегося бревна, постепенно «разматывая» его, словно рулон бумаги.

По числу слоев шпона сейчас различают трехслойную, пятислойную и многослойную фанеру. Число слоев в большинстве случаев нечетное. При четном числе слоев шпона два средних слоя должны иметь параллельное направление волокон.

Прочный, сравнительно дешевый и легкий материал нашел себе широкое применение в отечественной авиации. Дело дошло до того, что в начале Второй мировой войны немцы презрительно назвали наши самолеты У-2 «Рус-фанер». Но о скепсисе забыли, когда выяснилось, что эти неприхотливые самолетики прекрасно справляются с ролью легких ночных бомбардировщиков. Подобравшись к переднему краю противника, наши летчицы убирали газ и неслышно планировали вдоль траншей и окопов противника, точнехонько сбрасывая бомбы прямо на головы вражеских солдат.

Широко использовалась фанера, а также дельта-древесина со специальной пропиткой и для производства одного из самых массовых истребителей Второй мировой войны Лa-5. Именно на таком самолете воевал трижды Герой Советского Союза Иван Кожедуб.

Однако спустимся с небес на землю. И поговорим о том, как и где используется фанера в повседневном быту и какую фанеру лучше всего применять в том или ином случае.

Фанера ныне выпускается следующих марок: ФСФ– склеенная фенолоформальдегидными клеями; ФК– склеенная карбамидными клеями; ФБА– склеенная альбумино-казеиновыми клеями. При пропитке слоев бакелитовым лаком и последующем их склеивании получают бакелизированную фанеру марки ФБ.

Фанеру применяют в мебельной промышленности, судостроении, вагоностроении, автостроении, радиотехнической промышленности, в строительстве. По сравнению с пиломатериалами фанера обладает, как сказано, почти равной прочностью во всех направлениях; мало коробится и растрескивается; легко гнется и удобна для перевозки; сквозных трещин в ней не бывает; листы фанеры имеют большие размеры.

Отделывают фанеру синтетическими пленками, прозрачной бумагой, пропитанной клеями, жидкими прозрачными материалами.

В зависимости от качества древесины наружных (лицевого и оборотного) слоев и обработки шпона листы фанеры бывают пяти сортов (в порядке снижения качества): Е– элита, без видимых дефектов; 1сорт – возможно наличие небольшого количества сучков и прожилок; 2сорт – есть видимые дефекты, закрытые заплатами из шпона; 3и 4сорта годятся лишь в качестве всевозможных оснований, прикрываемых сверху декоративными покрытиями.

Длину листа определяют по направлению волокон древесины наружного слоя. По виду обработки поверхности фанера может быть нешлифованной или шлифованной с одной или двух сторон. При изготовлении фанеры используют древесину березы, сосны, ели, а также клена и бука. Если продавец говорит, что она произведена из одного из перечисленных пород дерева, то он имеет в виду материал прежде всего наружного слоя.

Основное же сырье для фанеры – береза и сосна. Нередко их комбинируют, но в России на первом месте стоит береза. А вот в Беларуси в ход идут и осина, и ольха…

Древесина березы имеет красивый естественный рисунок, податлива при обработке. Если фанеру отшлифовать и покрыть лаком, текстура заиграет еще больше. И все это при высокой прочности, обеспечиваемой специальными клеевыми смолами.

Фанерой средней влагостойкости из этой породы дерева лучше отделывать внутренние поверхности помещения. Материалу повышенной влагостойкости можно доверить уже большие нагрузки – например, при работе над фундаментом здания сделать из фанеры опалубку. При этом использовать одни и те же листы можно до 12 раз.

Для возведения некапитальных перегородок и стен хорошо подойдет фанера из хвойных пород (чаще всего в ход идет сосна). Естественное повышенное содержание смол делает ее влагостойкой даже без спецпропитки.

Сегодня заводы выпускают фанеру толщиной 2; 3; 6,5; 9; 12; 15; 18; 21; 24; 27 и 30 мм. Из тонкой фанеры делают тару, используют в мебельном производстве.

Листы толстой фанеры частенько кладут на пол, а поверх монтируют листы ламината или раскатывают рулоны линолеума. Различаются также фанерные листы и по размерам. Основными считаются четыре формата: 1525x3050, 1250x2500, 1220x2440 и 1525x1525 мм.

Марка ФСФ благодаря своей универсальности сегодня самая популярная: она имеет значительную прочность и износостойкость, обладает повышенной водостойкостью и легко поддается ламинированию, окраске, лакированию.

Фанеру ФК изготавливают только из березового шпона, она считается наиболее экологичной. Этот материал можно применять для отделки внутренних помещений, а также для изготовления мебели, в том числе детской.

Для таких работ часто используют декоративное шпонирование из дуба, бука и других пород. Встречаются и необычные виды покрытий, например из пробковой крошки, значительно повышающей звукоизоляционные свойства фанеры.

Ламинированную фанеру делают из березовой ФСФ, нанося на нее пленочное покрытие (бумагу, пропитанную фенольной синтетической смолой) с одной или двух сторон. Как правило, защита имеет темно-коричневый цвет.

Помимо красоты, покрытие может придавать ламинированному материалу также повышенную прочность, стойкость к огню. В последнем случае в ход идет асбестовая бумага, пропитанная антипиреном (средством, защищающим от пламени и высоких температур).

Если от материала требуется значительная устойчивость к истиранию, прочность при изгибе, невосприимчивость к атмосферным воздействиям и ударным нагрузкам, его покрывают тонкими листами металла либо пропитанным специальной смолой стеклотканевым материалом (так называемым препрегом). Последний вид фанеры толщиной от 10 до 18 мм имеет марку ФОП.

Некачественный шпон и плохая проклейка материала могут стать причиной деформации стен и потолков, рассыхания покрытий. Поэтому лучше покупать фанеру у тех фирм, которые не первый год на рынке, дорожат своей репутацией и делают все возможное, чтобы сохранить клиентуру.

Большое разнообразие видов фанеры, ее производителей предполагает и разные цены. Например, на ФК разброс цен в розничной торговле составляет 10–40 тыс. руб. за 1 куб. м, а на ФСФ – 12–50 тыс. руб. за 1 куб. м в зависимости от сорта, породы дерева и прочих нюансов.

Сегодня фанерные щиты все чаще монтируют по технологии «шип-паз», особенно когда ставят вертикальные перегородки и покрытия. Так работа движется быстрее и сборная конструкция надежнее. Кроме того, закрепляемые листы не проседают. Фиксирующим составом выступает резорциново-фенольный или паркетный клей. Если крепление кажется недостаточно надежным, можно использовать дополнительно небольшие гвозди или саморезы.

Пилить фанеру лучше пилами с относительно мелкими зубьями, рабочие части которых изготовлены из твердых сплавов. Дело в том, что смолы, применяемые для скрепления слоев фанеры, обладают свойством быстро затуплять металл. Кстати, в домашних условиях большие листы фанеры иногда бывает удобно раскраивать по размеру полотнами от слесарных ножовок по металлу.

Г. МАЛЬЦЕВ

КОЛЛЕКЦИЯ «ЮТ»

Многоцелевой турбореактивный вертолет средней дальности Ми-38 был спроектирован преимущественно для замены парка вертолетов Ми-8 и Ми-17 и впервые показан на Парижском авиасалоне 1989 г. в виде модели.

К 1999 г. проведено рабочее проектирование, завершена постройка опытных образцов для статических и динамических испытаний, а в 2003 году на Казанском вертолетном заводе была завершена постройка прототипа для начала Летных испытаний. В настоящее время разработано несколько вариантов Ми-38, включая военный вспомогательный и специальный пассажирский на 32 пассажира, специализированный грузовой с тросовой буксировкой, санитарный, а также вариант для воздушного наблюдения.

Технические характеристики:

Высота вертолета… 5,56 м

Длина… 25,22 м

Ширина… 4,50 м

Диаметр несущего винта… 21,1 м

Диаметр рулевого винта… 3,84 м

Масса пустого вертолета… 8,30 т

Нормальная взлетная масса… 14,20 т

Максимальная взлетная масса… 15,60 т

Мощность двигателей… 2x2 500 л.с.

Максимальная скорость… 285 км/ч

Радиус действия… 325 км

Практическая дальность… 820 км

Практический потолок… 5200 м

Экипаж… 2 чел.

Автомобиль впервые был представлен в Детройте, на автосалоне NAIAS 2008. Машина построена на платформе Theta, разработанной концерном General Motors(она была использована при создании компактного внедорожника Saturn Vueи машины Cadillac BRX). Так что автомобиль, как и его сородичи, обладает полным приводом, в том числе задним дифференциалом с повышенным внутренним трением.

Основная особенность Saab 9-4Х BioPowerв том, что он оснащен уникальным экологичным двухлитровым двигателем с турбонаддувом, способным работать на биотопливе. Такой двигатель может выдавать от 245 до 300 л.с. в зависимости от применяемого топлива.

Стоит сказать, что биотопливо имеет более высокое октановое число, чем бензин, и это позволяет повысить степень сжатия. Эффективность двигателя повышает также система непосредственного впрыска топлива и механизм изменения фаз газораспределения для впускных и выпускных клапанов. Специальная система впрыскивает топливо непосредственно в камеру сгорания, обеспечивая более полное сгорание топливовоздушной смеси, что повышает мощность и топливную экономичность двигателя. Пока серийный выпуск автомобиля отложен на 2010 год.

Технические характеристики:

Длина автомобиля… 4,476 м

Ширина… 2,080 м

Высота… 1,684 м

Колесная база… 2,814 м

Объем двигателя… 1998 см ³

Максимальная скорость… 235 км/ч

Время разгона до 100 км/ч… 8 с

НАУЧНЫЕ ЗАБАВЫ

МОНЕТА В ВОДЕ

Приготовь для опыта: тарелку, бокал, воду, монету, бумагу, спички, охотничью спичку и пластилин.

С помощью этого забавного опыта мы знакомимся с законом атмосферного давления, то есть того давления, которое оказывает на земной шар окружающая его атмосфера. Попробуй вынуть монету из тарелки с водой, не замочив при этом пальцев.

Вот как это делается. Возьми бокал и держи его за ножку. Потом зажги кусочек бумаги, немного подержи его внутри бокала и быстро опрокинь бокал на тарелку около монеты, но не прикрывай ее. Тотчас же вода, как по волшебству, поднимется в бокал, и монета останется на пустой тарелке. Все это происходит оттого, что воздух в бокале расширяется, согретый горящей бумагой. Когда же бокал ставят в воду, стекло резко остывает и внутри его образуется пустота, позволяющая давлению воздуха оттеснить воду внутрь бокала.

Можно проделать тот же фокус более красивым способом. Вместо бумаги возьми охотничью спичку и воткни ее в кусок пластилина. Зажги спичку, поставь ее с пластилиновой подставкой на тарелку с водой и накрой сверху бокалом. Вода немедленно полезет кверху, словно притянутая насосом.

МАСЛО И ВОДА

Приготовь для опыта: банку, крышку, стакан, шило, 2 тонкие соломинки, пластилин, сверло, 2 скорлупки грецкого ореха, 1 широкую соломинку или трубочку, бутылку темного стекла, пробку, воду и растительное масло.

Налей воды в банку на три четверти и сделай в крышке две дырки для двух соломинок, каждая из которых имеет длину около 15 см. Одна соломинка погружена глубоко в воду, как это показано на рисунке, другая не достает до воды. Закрепи соломинки пластилином, чтобы они не болтались. Герметично закупорь банку, залепив все щели пластилином.

К верхним концам соломинок приладь ореховые скорлупки с просверленными дырочками. Если ты станешь лить воду в верхнюю скорлупку, то она будет стекать в банку и выгонять такое же количество воды из банки через другую соломинку в нижнюю скорлупку. К этой второй скорлупке приладь широкую соломинку или трубку, чтобы вода вытекала через нее в стакан.

После таких несложных приготовлений можно показать поразительный фокус.

Возьми вместо банки бутылку темного стекла, чтобы не видно было, что в ней происходит, и объяви зрителям, что сейчас превратишь масло в воду. Лей в верхнюю скорлупку масло, например, подсолнечное. Оно будет плавать в бутылке на поверхности воды, между тем как из нижней скорлупки потечет в стакан чистая вода.

Не забудь только, что бутылка должна быть закупорена герметично: все щели залепи пластилином.

КАК ПОГАСИТЬ СВЕЧУ, НЕ ПРИКАСАЯСЬ К НЕЙ И НЕ ДУЯ НА НЕЕ

Приготовь для опыта: линейку, клей, бумагу, бутылку, широкую банку, воду, уксус, соду, 3 свечи разной высоты, пластилин и резиновую грушу.

Оберни четырехугольную линейку несколько раз бумагой, сильно пропитанной клеем, вынь осторожно из бумаги линейку и высуши получившуюся трубку. Затем сделай в ней два косых выреза и, согнув ее под углом, тщательно заклей отверстия. У тебя получится сифон, одна часть которого втрое больше другой. С помощью изогнутой трубки-сифона мы можем переливать газ из одного сосуда в другой.

Наполни бутылку до половины водой с уксусом (одна часть уксуса на две части воды) и брось в нее немного соды. Ты сразу заметишь, что из воды выделяется газ. Это углекислота. В противоположность кислороду углекислота гасит пламя.

На дно широкой банки поставь несколько зажженных свечей разной высоты. Всунь короткий конец сифона в горлышко бутылки, а длинный установи на край банки. Герметично, то есть очень плотно, залепи горлышко бутылки пластилином и с помощью резиновой груши вытяни воздух из трубки.

Углекислота начнет подниматься по трубке и переливаться невидимо для нас (так она прозрачна) в банку. Углекислоты набирается в банке все больше и больше, она достигает сначала самой маленькой свечки. Пламя бледнеет и гаснет. Затем гаснет вторая и третья свеча.

Из этого опыта мы видим, что удельный вес углекислого газа больше, чем удельный вес воздуха, потому-то он и ложится на дно сосуда, а воздух оказывается сверху.