Текст книги "Юный техник, 2006 № 07"

Автор книги: Юный техник Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 5 (всего у книги 5 страниц)

ВМЕСТЕ С ДРУЗЬЯМИ
Можно ли летать на пирамиде?

Летящие птицы, рыбы-пауки, крокодилы… Всего 788 фигур, 100 спиралей и около 3000 линий раскинулось на площади 500 квадратных километров, в долине Наска, располагающейся в южной части Перу. Удалось установить, что все эти громадные рисунки, охватить взглядом которые можно только с большой высоты, создавались в 300–900 годах нашей эры. Их линии строились при помощи координатных сеток и представляют собой неглубокие канавы, на дне которых виден темный слой почвы. Кто и зачем рисовал эти изображения, неизвестно. А главное – непонятно, как древние перуанцы, если рисунки – их рук дело – могли подняться высоко над землей.

Тщательно изучив материалы и технологию III–IX веков нашей эры, американец Дж. Вудмэн пришел к выводу, что древние перуанцы могли строить тепловые аэростаты. В подтверждение своей гипотезы в 1977 году он построил очень простой в изготовлении тепловой аэростат, имевший форму тетраэдра с ребром 25 м. Материалом для него послужила ткань, подобная той, что была найдена в местных захоронениях эпохи создания рисунков. К аэростату была привязана легкая плетеная лодка для двух пассажиров – самого Вудмэна и вице-президента Британского клуба воздухоплавания Джулиана Нотта. Кроме того, в лодку взяли 100 кг балласта.

Тетраэдр долго наполняли горячим дымом от огромного костра. Сначала дым выходил через поры ткани, но постепенно она прокоптилась и стала непроницаемой. Однако костер все же оказался маловат, и к нему добавили мощь двух газовых горелок. Аэростат взлетел. Дым в оболочке быстро остывал, но все же его тепла хватило для подъема на высоту 400 м. Нет сомнения, что на уровне древнеперуанской технологии можно было создать газодымонепроницаемую пропитку для ткани и построить специальную печь для наполнения таких аэростатов.

Дж. Вудмэн и Джулиан Нотт – опытные аэронавты XX века, привыкшие к надежным аэростатам с газовой горелкой на борту. Совершая полеты на аэростате древней конструкции, они постоянно находились на грани катастрофы.

Вполне возможно, что опасности заставили Вудмэна вспомнить предание о том, что все Верховные Правители инков, носившие высокий титул Сына Солнца, после смерти возвращались к солнцу. Не исключено, что тела скончавшихся правителей при соблюдении всех соответствующих обрядов погребальный воздушный экипаж уносил в небо. С наступлением ночи ветер уносил его в сторону Тихого океана, где он остывал, терял подъемную силу и исчезал в пучине вод за многие километры от берега…

Однако техника древних перуанцев вполне могла создать аэростат с горящей жаровней на борту, как это было на первом тепловом аэростате конструкции братьев Монгольфье. 21 ноября 1783 года он пролетел над Парижем с двумя пилотами на борту (это были Пилатр де Розье и маркиз Д.Арманд) и, пробыв в воздухе 45 минут, плавно опустился в городе.

Повторить эксперимент Вудмэна вы можете на модели. К сожалению, о его аэростате известно мало. Однако из опубликованных данных путем вычислений можно почерпнуть полезные сведения.

Аэростат имел объем 1800 м ². Допустим, что температура воздуха, наполняющего аэростат, не превышала 100 °C, а температура окружающего воздуха равнялась 15 °C. Тогда каждый кубический метр его должен создавать подъемную силу 0,28 кг, а весь воздух, наполняющий аэростат, – 524 кг. Лодка, два пассажира и балласт могли весить около 300 кг. Тогда на вес оболочки приходится не более 224 кг. Площадь оболочки аэростата (площадь поверхности тетраэдра с ребром 25 м) равна 1000 м ². Получается, что один квадратный метр ткани, из которой был сделан аппарат, весил не более 224 г. Столько весит прорезиненная ткань или клеенка. Поэтому, если вам не вздумается воспроизвести древнюю ткань перуанцев, то трудностей с материалами у вас не будет.

Далее Вудмэн придал своему аэростату форму тетраэдра. Некоторые комментаторы сравнивают ее с перевернутой пирамидой (а пирамиды, как известно, также встречаются в Перу). Однако аэростаты такой формы известны давно. Делают их такими лишь по соображениям простоты раскроя и изготовления. Но шар значительно выгоднее. Ведь эта геометрическая фигура имеет при том же объеме наименьшую площадь поверхности. Аэростат того же объема (1800 м ³) имел бы диаметр 15 м и площадь поверхности на 30 % меньше. При этом его оболочка только за счет выбора формы оказалась бы легче на 86 кг. (Можно было бы взять в полет еще одного человека!) Но шар в изготовлении сложнее и состоит обычно не менее чем из восьми криволинейных долей.

При постройке модели у нас появится специфическая проблема, вызванная ее масштабом. Чем меньше геометрическая фигура, тем больше площадь ее поверхности, отнесенная к единице объема. Так у описанного аэростата на 1 м ³объема приходилось 0,6 м ²поверхности.

Пластиковый пакет для мусора объемом 100 л, имеет толщину 0,022 мм и весит 20 г. Он должен взлетать, будучи наполнен воздухом при 100 °C. Получить воздух с нужной температурой можно от обычного фена для сушки волос.

Более совершенную модель, оснащенную макетом лодки с фигурками сидящих в ней древних аэронавтов, можно сделать из черного полиэтилена, выпускаемого в рулонах-рукавах шириною два метра. На рисунке дан раскрой аэростата-тетраэдра с ребром 1,5 м. Он состоит из деталей, образующих горловину для наполнения теплым воздухом, и верхней замыкающей, образующей «крышу» аэростата.

Раскрой аэростата-тетраэдра с ребром 1,5 м.

Все детали сшиваются между собою тонкими синтетическими нитками. Для повышения герметичности швы следует проварить с наружной стороны при помощи газовой горелки. Для этого материалы нужно зажать между двух металлических линеек, так чтобы наружу выступало не более 2–3 мм. После этого быстро провести по кромкам пламенем горелки, так чтобы получался четкий гладкий валик расплавленного материала.

Для крепления лодки пришейте, как это и должно быть на настоящем аэростате, «гусиные лапки».

Объем такой модели 0,94 м ³, площадь поверхности 7,9 м ². Вес оболочки около 220 г. На макет лодки и фигуры древних аэронавтов у вас остается еще 60 г.

У вашей модели на единицу объема приходится в семь раз большая площадь поверхности, чем у аппарата Вудмэна. Это заставляет уменьшать вес нагрузки, но приносит и некоторую пользу. В ясный солнечный день ваша модель будет получать от солнца столько же энергии, сколько дает сжигание 80 г бензина в час. Практически она будет держаться в воздухе столько, сколько на нее светит солнце.

Подробности для любознательных

В связи с воздухоплавателями древности можно вспомнить одну из рун, не включенных в окончательный вариант эпоса «Калевала».

Старый мудрый Вяйнямейнен, Вековечный прорицатель, Строил шар из кожи бычьей,/ Из китовой шил он шкуры./ Надувал тот шар он дымом,/ Газом наполнял болотным,/ Плел канаты с жил оленьих,/ Из (жил) лосиных вил веревки…

Далее описывается путешествие героев эпоса на построенном Вяйнямейненом воздушном шаре.

В последнее время карельским художником Анатолием Титовым найдено много документов, говорящих о том, что в Карелии было развито воздухоплавание задолго до того, как оно появилось в Западной Европе. Да и сам эпос «Калевала» насчитывает не одну тысячу лет. На прилагаемом рисунке модель воздушного корабля карелов, выполненная А.Титовым по книге шведского путешественника XVI века Олауса Магнуса. Модели древних карельских аэростатов – это особая тема.

А. ВАРГИН

ЗАОЧНАЯ ШКОЛА РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
Сигналы-ориентиры

Чтобы верно настроить радиоприемник или передатчик, к нему следует подвести радиосигналы, частота которых заранее известна, а для тракта усиления промежуточной частоты – сигнал со стандартной частотой 465 кГц. Необходимая для этого промышленная аппаратура – генераторы стандартных сигналов – сложна и дорога. Однако можно собрать очень простой сигнал-генератор, если использовать стабилитрон.

В токе, протекающем через этот полупроводниковый прибор, возникают хаотические тепловые колебания, спектр которых – так называемый «белый шум» – захватывает диапазон от 0,1 до 27 МГц. Если подать их на резонансный контур, тот выделит сигналы, совпадающие с его резонансной частотой.

На рисунке изображена принципиальная схема прибора, где источником широкополосных колебаний служит стабилитрон VD1. Питание на него подается от гальванической батарейки GB1 через переменный резистор R1. Чтобы стабилитрон не оказался замкнут по постоянному току через низкое сопротивление контурных катушек, между ними введен разделительный конденсатор С2, пропускающий радиочастотные колебания к резонансным контурам.

Последние образованы конденсатором переменной емкости С3 и катушками индуктивности L1…L5, подключаемыми по мере необходимости переключателем диапазонов SA2. Это позволяет получить плавную перестройку прибора в общем диапазоне от 100 кГц до 27 МГц, разбитом на поддиапазоны 100…300 кГц, 300 кГц…1 МГц, 1…3 МГц, 3…9 МГц и 9…27 МГц. Понятно, если любителя интересует ограниченный набор поддиапазонов, конструкцию и налаживание приборов можно несколько упростить. Катушки наматываются на каркас диаметром 7,5 мм с подстроечными сердечниками СЦР-1 (от усилителя ПЧ телевизоров) и имеют следующие намоточные данные: L1 – 270 + 270 витков провода ПЭЛШО 0,1; L2 – 260 витков провода ПЭЛШО 0,12; L3 – 80 витков того же провода; L4 – 30 витков ПЭВ-1 0,2; L5 – 10 витков ПЭВ-1 0,2. При этом катушки L1…L3 мотаются внавал, при ширине секции 7 мм, остальные – в один слой виток к витку.

Градуировку шкалы сигнал-генератора «по правилам» ведут с помощью эталонного генератора стандартных сигналов и высокоомного вольтметра. Но можно обойтись «всеволновым» радиоприемником с удобочитаемой шкалой настройки. Для этого приемник настраивают на необходимые частоты (ориентируясь по шкале и стрелке настройки), а ручку конденсатора СЗ включенного сигнал-генератора ставят в положение, когда приемник воспроизводит его сигнал в виде акустического «белого шума». Это положение стрелки конденсатора СЗ отмечается на шкале прибора. Всего определяется несколько ориентирующих частот, упоминавшихся выше. Заметим, что наш прибор с успехом может использоваться и для «прозвонки» цепей звукочастотных усилителей – достаточно снабдить его дополнительным выходом с разделительным конденсатором С1.

Ю. ПРОКОПЦЕВ

ЧИТАТЕЛЬСКИЙ КЛУБ

Вопрос – ответ

Хочется очень многое сделать, но времени постоянно не хватает. Как тут быть?

Наталья Середина,

г. Норильск

Четырнадцатилетний, тогда еще не академик, а просто школьник О. Ю.Шмидт составил программу своей жизни. По его собственным подсчетам, на ее выполнение было необходимо… 150 лет. Отто Юльевич прожил 64 года. Но к концу его жизни программа была практически выполнена. Человек сумел обогнать само время. Как ему это удалось?

А рецепт оказался довольно прост. Составив программу всей жизни, Шмидт затем стал делить ее на все более мелкие отрезки. Что нужно сделать в ближайшие 5 – 10 лет, что в следующем году, что в нынешнем. В текущем году он распределил дела по месяцам, а потом по неделям и дням. И в итоге пришел к мысли, что надо составлять себе расписание жизни на каждый день.

Вечером, накануне, записать столбиком дела, которые нужно сделать на следующий день, стараясь соблюдать их последовательность – что с утра, а что с обеда, а что можно отложить на вечер. При этом не вредно предусмотреть и сколько времени займет то или иное дело. А вечером на следующий день проверить, что выполнено, а что нет. И, если необходимо, перенести невыполненное на следующий день, вновь записав его в перечень. При этом специалисты советуют распределять свои дела так, чтобы в расписании оставался некий «воздух» – время для «ничегонеделанья». Этот резерв времени поможет вам и разрядку в течение дня получить, и не очень выбиться из графика, если какое-то дело вдруг займет больше времени, чем планировалось.

Будет неплохо, если в расписании отчетливо отмечено, какие дела важны, а какие не очень. Скажем, в перечне дел есть смысл отвести время и для выполнения уроков, и для просмотра любимой телепередачи, и на то, чтобы заняться спортом или сходить на дискотеку. Но при этом не стоит забывать, какое из дел важнее…

Я люблю смотреть фильмы о Джеймсе Бонде. А мой друг Денис надо мной смеется, говорит, что все это – сказки. И на самом деле, агент 007 провалился бы уже на пятнадцатой минуте фильма. Между тем, я где-то читал, что в свое время агентов КГБ и ГРУ специально отправляли в зарубежные командировки, чтобы они, посмотрев фильм, написали отчет, какие из новинок, показанных в нем, можно на самом деле использовать в арсенале спецагентов. Так где же правда?

Андрей К.,

г. Дубна

Истина, как обычно, посередине. Картины о Джеймсе Бонде продемонстрировали, с одной стороны, к примеру, такие новинки техники, как ракетный ранец, мини-автожир и самый маленький в мире реактивный самолет, а с другой стороны – это настоящий кладезь несуразиц.

Например, в одном из фильмов агент зажимает в зубах баллончик мини-акваланга, рассчитанный на 5 минут, и участвует в эпизоде подводной битвы, который длится около 10 минут. А пистолеты и автоматы в бондиане палят без остановки и перезарядки, словно у них нескончаемые магазины.

Впрочем, что касается ошибок, то будем справедливы: их немало и в других фильмах. Так что советуем всем быть внимательными зрителями; не только следить за сюжетом, но и отмечать ошибки создателей фильма. Что, кстати, неплохая тренировка для будущих спецагентов.

Дорогие, друзья!

В предыдущем номере журнала мы с опережением опубликовали итоги конкурса «Приз номера» «ЮТ» № 2 за 2006 г. Приносим свои извинения за ошибку и публикуем на 4-й странице обложки итоги январского конкурса.

ДАВНЫМ-ДАВНО

В ясный день Солнце посылает на каждый квадратный метр земной поверхности энергию равную 1 000 Дж в секунду. Пользоваться ею человек начал еще в доисторические времена, когда занялся растениеводством. Однако зеленый лист усваивает лишь 5–7 % энергии падающего на него света. При этом она превращается в химическую энергию, полезную для самого растения. Человек же для своих нужд – питание, обогрев жилья – может взять лишь десятые и сотые ее доли.

Переворот в этой области произошел, по историческим меркам, сравнительно недавно. На парижской Всемирной выставке 1878 г. учитель физики из Франции А. Пуще показал «солнечную машину», состоящую из конического зеркала площадью 20 м ², направлявшего свой свет на котел паровой машины. При хорошем солнце она развивала?5 л.с., или 92 Вт с каждого квадратного метра поперечного сечения зеркала. Главное, эту мощность можно было направить на вполне конкретные хозяйственные цели.

Изобретению, увы, не повезло. Начался рост производства угля и нефти. «Лошадиные силы», получаемые от сжигания топлива в паровых машинах, обходились в десятки раз дешевле, чем от Солнца. Правда, копоть и шлак засоряли природу, но об этом никто не думал…

Сегодня нефть дорожает, а энергия, получаемая от солнца, дешевеет. Ставку при этом делают на солнечные батареи. Кажется, что это дешевле и проще. Но батарея Международной космической станции, например, дает возле Земли всего лишь 80 Вт/м ². Это меньше, чем у установки Пуше… Правда, в лабораториях существуют батареи, имеющие отдачу в пять раз больше, но они дороги. Поэтому в Германии построили солнечную машину, оснащенную вогнутым зеркалом, в фокусе которого стоит двигатель Стирлинга, объединенный с электрогенератором. Установка имеет мощность 25 кВт и дает около 300 Вт/м ². Ее киловатты с учетом стоимости земли, которую она занимает, обходятся во много раз дешевле, чем получаемые от солнечных батарей.

* * *

_{А почему?Кто миллиард лет назад мог построить на Земле ядерный реактор? Давно ли люди возделывают яблоню? Почему первый в мире радиоприемник назывался «грозоотметчиком»? Кто послужил прообразом графа Монте-Крист о, знаменитого героя романа Александра Дюма? На эти и многие другие вопросы ответит очередной выпуск «А почему?».}

_{Школьник Тим и всезнайка из компьютера Бит продолжают свое путешествие в мир памятных дат. А читателей журнала приглашаем заглянуть в далекий город Порту на берегу Атлантического океана, давший название стране Португалии.}

_{Разумеется, будут в номере вести «Со всего света», «100 тысяч «почему?», встреча с Настенькой и Данилой, «Игротека» и другие наши рубрики.}

_{ЛЕВША– Вы сможете пополнить коллекцию «Музея на столе» моделью танка времен Первой мировой войны. Кроме того, вы найдете в «Левше» описание и чертежи движущейся модели первой российской подводной лодки, созданной еще в середине XIX века.}

_{– Владимир Красноухов предложит в рубрике «Игротека» очередную головоломку из гвоздей.}

_{– Любопытная модель – шар, движущийся сам по себе. Предлагаем вам собрать ее по нашим схемам.}

* * *