Текст книги "Юный техник, 2009 № 01"

Автор книги: Юный техник Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 4 (всего у книги 5 страниц)

ПАТЕНТНОЕ БЮРО

В этом номере Патентного бюро мы расскажем об автобусе-гиганте для степей и пустынь Олега Лебедеваиз Смоленска, о подводном доме Егора Климоваиз Новороссийска и о предложении Дмитрия Васильеваиз Барнаула заменить в телевидении радиоволны на видимый свет.

АВТОРСКОЕ СВИДЕТЕЛЬСТВО № 1110

ПРОКЛАДЫВАТЬ ДОРОГИ ЧЕРЕЗ ПУСТЫНИ И СТЕПИ…

…достаточно дорого. Лучше создать гигантские автобусы-вездеходы, способные с полным комфортом везти по нескольку сотен человек», – полагает Олег Лебедев из Смоленска. Топливом для этих машин послужит жидкий природный газ метан, хранящийся в термосах сферической формы при температуре минус 162 °C. Необычен привод автобуса и сам способ использования в нем жидкого газа, обеспечивающий повышенный КПД двигателей на всех режимах. Но давайте по порядку.

Мощность, необходимая для движения автобуса-гиганта, составляет несколько тысяч киловатт. Для получения хорошей проходимости он должен быть полноприводным. Но распределить столь большую мощность на колеса такой машины традиционным способом при помощи валов затруднительно, трансмиссия получится очень тяжелой. Именно поэтому на мощных автомобилях применяют систему «мотор – колесо», когда в каждое колесо устанавливается отдельный электрический двигатель.

Электрический двигатель хорош тем, что никогда не глохнет, сам приспосабливается к сопротивлению дороги, автоматически, в силу присущих ему свойств, увеличивает или уменьшает скорость вращения, изменяет крутящий момент. Электроэнергию к нему легко подвести при помощи кабеля. Единственный недостаток электропривода – необходимость иметь на борту тяжелую и громоздкую электростанцию.

Однако есть двигатель, способный, подобно электромотору, автоматически приспосабливаться к условиям движения. Это двухконтурная газовая турбина (см. «ЮТ» № 9 за 1999 г.). Она эффективна только при больших мощностях и потому применяется в основном на тепловозах и боевых машинах. Но ведь автобусу-гиганту как раз и нужна большая мощность – до нескольких сотен киловатт на колесо.

«Поэтому следует в каждое колесо, – говорит Олег Лебедев, – встроить газовую турбину, и мы получим газотурбинное мотор-колесо. Размеры и вес турбины значительно меньше, чем у электромотора, да к тому же не нужна электростанция. Экономия веса, по сравнению с традиционными электроприводными большегрузными автомобилями, получается огромная».

А чтобы избавить пассажиров от тряски и качки, Олег предлагает применить уже оправдавшую себя на автомобилях высшего класса следящую подвеску, да еще и стабилизировать «палубу» автобуса при помощи гироскопов – успокоителей качки, как это делается на морских судах. Средняя скорость автобуса будет почти такой же, как у океанских лайнеров, до 100 км/ч. Поэтому и формой он будет напоминать корабль.

Экспертный совет единодушно присудил Олегу Лебедеву Авторское свидетельство ПБ.

Таким, по замыслу Олега Лебедева, будет автобус-гигант – корабль пустынь и степей. Для сравнения рядом обычный джип.

ПОЧЕТНЫЙ ДИПЛОМ

«УЧЕНЫЕ ДАВНО СОБИРАЮТСЯ…

…разрабатывать полезные ископаемые на дне океана. Их там достаточно много: есть уголь, газ, железная и марганцевая руда. Но для этого нужно строить подводные дома», – пишет Егор Климов из Новороссийска.

Экспериментальные подводные дома существуют давно. Каждый из них – это, по существу, обитаемый водолазный колокол, в котором люди могут жить неделями. Известен, например, подводный дом, построенный знаменитым французским исследователем Жаком Ивом Кусто (1910–1997) на глубине 100 м. Он с сотрудниками провел в нем на глубине целый месяц. Люди по многу раз в день надевали акваланги, выходили на дно и возвращались домой, не опасаясь кессонной болезни, поскольку в доме поддерживалось высокое давление. Со временем интерес к таким домам иссяк, зато началось строительство подводных отелей высшего класса на глубинах 15–20 м. Один из таких отелей строится в Персидском заливе близ Дубай.

Но вернемся к разговору о подводных домах для тех, кто должен осваивать богатства морского дна. Им придется жить на максимально больших глубинах. Сегодня нам неизвестны отдаленные последствия воздействия высокого давления на здоровье и генетический аппарат человека. «Поэтому, – пишет Егор, – под водой следует строить такие дома, давление в которых равнялось бы обычному атмосферному. Люди будут входить и выходить из них через шлюз, надев жесткий водолазный скафандр, подобный тому, что описан в научно-фантастическом романе Г. Адамова «Тайна двух океанов». В таком скафандре поддерживается нормальное атмосферное давление, а значит, работа в нем никак не вредит здоровью человека.

Чтобы подводный дом лучше сопротивлялся давлению воды, ему следует придать форму цилиндра с шаровидными торцами. Делать его лучше всего из бетона. Я читал в вашем журнале, что из бетона можно строить даже подводные лодки…»

Действительно, в «ЮТ» № 6 за 1999 г. был описан проект бетонной подводной лодки. Особенность этого материала в том, что он прекрасно сопротивляется сжатию. Форму и материал для подводных домов Егор выбрал очень удачно. В цилиндрических или шарообразных стенках домов давление воды будет создавать только сжимающие усилия, и бетон здесь будет прекрасно работать.

Теперь несколько слов про скафандр. Современный жесткий водолазный скафандр предназначен для работы на глубинах от 300 до 600 метров. Используется он в спасательных операциях и для работы на морских нефтепромыслах и нефтепроводах. Это очень сложное устройство, внешне похожее на рыцарские латы. В местах сгиба рук и ног стоят очень точно изготовленные шарниры, не затрудняющие движений, несмотря на высокое давление воды. Каждый жесткий скафандр делается под определенного человека (пилота) и на суше весит до 380 кг. Под водой, благодаря плавучести, вес его равен нулю. Человек в скафандре может ходить по дну и плавать при помощи подводного движителя. Стоит такой скафандр около 1 000 000 долларов.

Всего их на земном шаре не более 10 штук. Но, если будет осознана необходимость, то инженеры применят новые материалы, упростят конструкцию, и развернется массовое производство жестких скафандров по доступной цене.

Экспертный совет отмечает, что подводный дом Егора Климова позволяет человеку жить при нормальном атмосферном давлении, и в этом его превосходство над другими проектами. И, несмотря на то что в ближайшие годы проект вряд ли будет осуществлен, присуждает Егору Климову Почетный диплом.

Жесткий скафандр на суше без крана не поднять.

Разберемся не торопясь

ТЕЛЕВИЗИОННЫЕ СИГНАЛЫ…

…давно уже передают по волоконно-оптическим кабелям, в которых информацию о сигнале несет промодулированный световой луч множества крохотных лазеров.

«Предлагаю вместо всей этой системы установить на вершине высокой мачты один лазер, который будет испускать мощный промодулированный световой луч на целый город. А сигнал можно будет принимать на фотодиод, расположенный там, где сейчас располагаются телевизионные антенны», – пишет Дмитрий Васильев из Барнаула.

На первый взгляд, предложение Дмитрия вполне разумно. Вопрос о переводе телевидения с радиоволнового в оптический диапазон рассматривался еще в прошлом столетии. Тогда ученых поразила огромная полоса частот и колоссальный объем информации, который способен передать лазерный луч. Более того, располагая лазером со световой мощностью в несколько киловатт, можно передать сигнал к ближайшим звездам, на расстояние 10 световых лет! Однако это возможно лишь в идеально прозрачной среде космического пространства. В чистом воздухе больших высот успешно происходит обмен широкополосными цифровыми сигналами, в том числе и телевизионными, между ракетами, спутниками и самолетами.

Но городской воздух, как показали исследования, мало пригоден для оптических вещательных передач из-за большого поглощения и рассеяния света. В этих условиях можно передавать сигнал лишь на 10–15 км. Кроме того, представим себе, что оптический телевизор оказался где-то в тени от света лазера, установленного на передающем центре. В этом случае можно принять лишь ослабленный в сотни раз световой сигнал, отраженный от каких-либо строений. Картинка, сопровождающаяся помехами и шумами, вряд ли обрадует телезрителя.

Для сравнения отметим, что при передаче в метровом и дециметровом диапазонах радиоволн туман и задымление воздуха не сказываются. Поскольку длина этих волн в сотни тысяч и миллионы раз больше, чем у световых, сказывается дифракция. Такие волны огибают преграды, и их можно принимать даже в узком «каменном мешке» двора старого дома.

Есть и еще одно возражение против вещательных передач мощными лазерами: лазерное излучение опасно для зрения. Так что предложение Дмитрия Васильева нельзя назвать удачным. Но, как говорят ученые, отрицательный результат тоже результат. И мы надеемся, что Дмитрий еще порадует нас своими идеями.

Напоминаем, что конкурс «Планета XXII» продолжается. Очень интересные письма уже приходят в редакцию.

НАШ ДОМ
Декоративные панели

Как бы ни выглядел снаружи ваш дом, в нем будет уютно, если приложить руки к отделке его интерьеров. Многое здесь можно сделать своими руками. Тем более что помимо привычных обоев, краски и художественной штукатурки дизайнеры советуют использовать еще один не менее интересный материал для декорирования – отделочные панели. Иначе они называются стеновыми, хотя их с успехом применяют и для покрытия потолков.

Вообще-то, если быть точным, отделывать стены кабинетов панелями из ценных пород дерева российские вельможи начали еще при Петре I. Но лишь с появлением в XX веке легких, быстро монтируемых панелей из пластика и других современных материалов этот способ изменять облик жилища получил широкое распространение. Сегодня сфера применения панелей – от офисов и приемных до спален и ванных комнат.

По типу конструкции современные панели разделяют на реечные, плиточные и листовые. В ванной, санузле и кладовой лучше всего использовать наборные реечные панели, которые внешне очень схожи с вагонкой. Современные дизайнеры также предлагают декорировать ими офисы и приемные.

Длина планок колеблется в пределах от 0,9 до 3 м, ширина – от 13,5 до 30 см, толщина – от 8 до 12 мм. Благодаря тому что на боковых поверхностях планок имеются выступы и углубления, элементы скрепляют между собой по принципу пазлов.

Для гостиной, спальни или детской лучше использовать плиточные варианты, состоящие из квадратов. По своим размерам плитки – от 30x30 до 98x98 см. С их помощью на стенах выкладывают шахматные узоры, тетрадную клетку и более сложные рисунки.

Листовые панели состоят из кусков, украшенных узором. Самым распространенным размером является 1,22x2,44 м, но у них толщина меньше, чем у предыдущей разновидности – от 3 до 6 мм.

Материалы, из которых выполнены «одежды» для стен, разнообразны: дерево, древесно-стружечные плиты (ДСП), древесно-волокнистые плиты (ДВП), плиты из гипсокартона, поливинилхлорид (ПВХ) и иные пластики.

Дерево – самый экологичный, красивый и самый дорогой материал. Для отделки чаще всего используются лакированные рейки – так называемая «вагонка»; панели из фанеры, покрытые шпоном ценных пород дерева, используют реже.

ДСП представляет собой спрессованную под высоким давлением стружку, пропитанную формальдегидными смолами и клеевыми добавками. Ее недостатки: легко крошится, а при горении выделяет ядовитые вещества. К тому же ДСП плохо выдерживает перепады температуры, повышенную влажность, так что использовать этот материал для отделки балкона, лоджии или ванной комнаты не стоит.

Плиты из гипсокартона.

Панели из ДСП.

Панели из ПВХ.

Монтаж настенной панели.

ДВП по сравнению с ДСП более экологичен. При изготовлении древесные стружки размалывают на отдельные волокна, пропаривают и прессуют. Достоинство этого материала – относительная влагостойкость, благодаря которой его обычно используют в таких помещениях, как ванная, закрытый бассейн и кухня.

Гипсовиниловые панели представляют собой плиты гипсокартона с виниловым покрытием. Обычно их выпускают в комплекте с алюминиевым профилем, который существенно помогает состыковать элементы при их монтаже.

Изделия из пластика отличаются от перечисленных выше материалов небольшим весом, отсутствием пор, где селятся бактерии, их можно мыть. Поэтому пластиковые плиты часто используют на кухне и в ванной, где важно поддерживать чистоту.

В последнее время появились и так называемые сэндвич-панели, состоящие из нескольких разнородных слоев. Сердцевина их изготовлена из полистирола или полиуретана, что придает готовому изделию легкость.

Внешнее покрытие из жесткого, вспененного ПВХ или слоистого пластика отличается большей твердостью, прочностью и устойчивостью к механическому воздействию. Такие блоки отличаются хорошей теплоизоляцией, а также влаго– и паростойкостью, что позволяет применять их в ванной или в бассейне.

И, наконец, зеркальные панели. Они намного легче обычного стекла, так что их можно клеить даже на потолок. А сама отражающая поверхность – полированная, матовая или даже искристая – может иметь разные цвета.

Прежде чем приобрести необходимые вам панели, необходимо рассчитать их количество. Для этого нужно определить общую площадь поверхности, которую вы собираетесь облицовывать, и разделить ее на размер панели. Приплюсуйте к этому еще 2–3 панели на всякий случай.

Цены тут примерно таковы. Панели из лиственницы могут стоить от 230 руб. до 1,3 тыс. руб. за 1 кв. м, из сосны – от 120 руб. до 1,4 тыс. руб., а вот кедровые еще дороже – свыше 2 тыс. руб. за кв. м. Стоимость зависит не только от породы, но и от качества изделия.

Разброс цен на сэндвич-панели – от 1,6 до 2,5 тыс. руб. за лист, в зависимости от формата. Причем на рынке можно приобрести имитации как под природный камень, так и под дерево.

Отделка из панелей придает помещению современный вид.

Довольно часто продавцы оценивают панели поштучно. Стоимость одного листа или рейки составляет от 100 до 150 руб. Поштучно продают также и стеновые, и потолочные плинтусы – 30–50 руб. за одну планку.

Листовые блоки приклеивают непосредственно к стене или потолку с помощью акрилового или нейтрального силиконового клея. Многие предпочитают использовать также так называемые «жидкие гвозди». Этот клеевой раствор наносится точками непосредственно на штукатурку стены или бетонное перекрытие потолка. В последнем случае обязательно смойте в местах нанесения клея побелку до бетонного основания и просушите данное место. Иначе «гвозди» держать панели не будут.

Если стены в вашем доме неровные и выровнять с помощью штукатурки их не удается, используйте обрешетку. Деревянные рейки фиксируют на стенах с помощью шурупов с интервалами в 40–60 см, а уже на них накладывают сами декоративные листы или рейки.

Большинство людей по привычке располагают пластик и ДСП вертикально или горизонтально, однако есть и другие интересные варианты. Дизайнеры все чаще предлагают своим клиентам применить крепление по диагонали, елочкой, а также комбинацию листов и плиток разных форматов. Однако учтите, что при этом вам придется приобрести исходный материал с некоторым запасом – ведь часть плиток придется резать при подгонке рисунка.

По окончании работ вы наверняка увидите неизбежные несостыковки, торчащие шурупы. Прикройте их уголками, плинтусами и карнизами того же тона. С их помощью можно не только прикрыть стык между стеной и потолком, но и спрятать электрические или телефонные провода, кабель Интернета.

В. ЧЕТВЕРГОВ

КОЛЛЕКЦИЯ «ЮТ»

«Гепард 3–9» был разработан Зеленодольским проектно-конструкторским бюро в начале 80-х годов прошлого века для борьбы с подводными лодками, кораблями и воздушными целями. В мирное время корабль предполагалось использовать для охраны морских границ.

В 1994 году строительство корабля было приостановлено и возобновлено в 1996 году. Спустя еще 6 лет корабль прошел испытания и успешно принял участие в маневрах по отражению террористического нападения.

Модернизированный «Гепард» построен по технологии «Стеле». На нем предусмотрено использование современного российского вооружения, разрешенного к экспорту. Это немаловажно, так как два «Гепарда» вскоре усилят военно-морские силы Вьетнама.

Сторожевик вооружен радиолокационной станцией «Позитив», зенитным комплексом «Пальма» с новой оптоэлектронной системой наведения и ракетным комплексом «Уран», оснащен палубными вертолетами Ка-28. Максимальную скорость в 28 узлов кораблю обеспечит газотурбинная дизельная установка. При этом в проекте закладываются возможности замены газовых турбин на более мощные для увеличения скорости фрегата.

Технические характеристики:

Длина судна… 102,2 м

Ширина… 13,6 м

Полное водоизмещение… ок. 2090 т

Скорость… 28 узлов

Дальность плавания… 5000 миль при скорости 10 узлов

Автономность… 20 суток

Экипаж… 103 человека

Новый В-класс фирмы Mercedes-Benz– это первая серийная версия нового проекта Sports Tourer(что можно условно перевести как «автомобиль для спортивного туризма»), объединившего в себе достоинства различных автомобильных концепций. В результате получился автомобиль, сочетающий большую вместимость (что важно для туристов, вынужденных везти с собой все необходимое) с исключительным комфортом и удобством управления.

Вместимостью, кстати, машина обязана новой технологии «сэндвич», позволившей разместить двигатель и коробку передач в пространстве перед салоном и под ним. Автомобиль можно в несколько приемов превратить из комфортабельного туристического автомобиля в практичный минивэн.

В зависимости от положения и количества установленных сидений объем багажного отделения может достигать 2245 л. В базовую комплектацию входят кондиционер, многофункциональное рулевое колесо, электронная система стабилизации движения ESP и новая вспомогательная система управления.

Технические характеристики:

Длина автомобиля… 4,270 м

Ширина… 1,975 м

Высота… 1,600 м

Полная масса… 1830 кг

Объем двигателя… 1699 м ³

Мощность… 116 л.с.

Максимальная скорость… 184 км/ч

Время разгона до 100 км/ч… 12 с

Расход топлива в смешанном цикле… 7,1 л/100 км

Объем бака… 54 л

ВМЕСТЕ С ДРУЗЬЯМИ
Самолеты-малютки

Сколь мал может быть самолет, способный поднять человека? Чтобы ответить на этот вопрос, нужно рассчитать подъемную силу крыла. Ее величина зависит от скорости, и многотонной крылатой ракете при скорости 200–300 м/с достаточно крохотных метровых крылышек. Самолет же должен взлетать и садиться на небольших скоростях, поэтому крылья ему нужны побольше. И все же для полета человека вполне достаточно совсем небольшого крыла площадью от 0,5 до 2–3 м ². И самолеты с крыльями столь малых размеров существуют.

Достань из шкафа… самолет

То, что держит в руках на фотографии инженер Виктор Дмитриев из Киргизии – самолет, на котором в 1982 г. летал он сам. Весила машина 45 кг, из них около половины приходилось на двигатель мощностью 42 л.с. Этот летательный аппарат можно было легко собрать и разобрать, а хранился он дома в обычном платяном шкафу…

В деле создания столь малых самолетов В. Дмитриев был не первым. Еще в 1961 г. участник Великой Отечественной войны летчик В. Богомолов из Грозного построил самый маленький самолет в мире не только по размаху крыла – всего 3,5 м, – но также по весу конструкции. Она весила 29 кг при мощности мотора в 6 л.с. Летчик размещался на самолете лежа. Богомолов совершил несколько удачных полетов на высоте 2 метра.

Важной особенностью самолета было многощелевое крыло, которое состояло как бы из нескольких отдельных узких крылышек, связанных в единое целое, как крыло парящей птицы. Многощелевое крыло создает большую подъемную силу при малых размерах, и при полете воздух оказывает такому крылу небольшое сопротивление.

«Жирная пчела-2»

Так называется самолет, построенный американцем Робертом Старром. Он имеет 3 пары крыльев с размахом по 2 метра, установленных одно за другим. Весит самолет 328 кг, имеет мотор мощностью 85 л. с и развивает скорость 333 км/ч. Сейчас он зарегистрирован в Книге рекордов Гиннесса как самый маленький самолет в мире. К сожалению, «Жирная пчела-2» очень неустойчива. Летать на ней мог лишь сам Р. Старр – военный летчик, имевший большой опыт управления истребителями.

Другой недостаток «Пчелы» – небольшое аэродинамическое качество. В 1988 г. во время полета на высоте 200 м отказал мотор, и самолет не смог плавно опуститься на землю, а пилот получил тяжелую травму. «Жирная пчела-2» была восстановлена и с тех пор находится в музее штата Аризона.

Создание столь миниатюрных самолетов дело весьма увлекательное, но все же любители предпочитают самолеты с размахом крыльев около 5 метров. Их несложно строить и хранить дома или на даче.

Полетал – положи в шкаф!

Легчайший самолет в мире построил В. Богомоловв 1961

Анри Меньеи его «Небесная блоха», 1932 г.

«Жирная пчела» Роберта Старрасамый маленький самолет в мире.

«Блоха» и другие

Самолет «Небесная блоха» долгое время считался одним из самых маленьких в мире. Он имел размах крыльев 5,3 м и фюзеляж длиною 3,5 м. Построил его в 1932 г. влюбленный в авиацию французский парикмахер Анри Менье. Не зная теории и не имея опыта, руководствуясь одной лишь интуицией, он научился на своем самолете летать и… стал одним из самых известных авиаконструкторов.

Примерно так выглядел в 1903 году полет профессора Ленглина его самолете схемы «тандем».

«Блоха» имела своеобразную и очень редкую аэродинамическую схему «тандем»: два почти одинаковых крыла – переднее выше заднего и немного больше его. Переднее крыло могло изменять угол атаки и таким образом, изменяя подъемную силу, набирать высоту или снижаться.

Увлечение «Небесной блохой» охватило многие страны. Не обошло оно и нашу страну. В 1936 г. инженер П.Д. Грушин создал свой вариант «блохи». Он пришел к выводу, что в схеме «тандем» заднее крыло должно быть наравне с передним или несколько выше его. Тогда подъемная сила крыльев возрастает, а сопротивление уменьшается. По такой схеме он сделал бомбардировщик. Но ему, как и французам, где на базе «блохи» пытались построить истребитель, в работе помешала Вторая мировая война…

После войны за рубежом интерес к легким самолетам схемы «тандем» возрос с новой силой. Во Франции развернулось серийное производство «Небесной блохи» новых, облагороженных форм. Однако высокое расположение переднего крыла сохранилось. Это увеличило сопротивление и не позволило создать самолет с низким расходом топлива.

В Австралии схема «тандем» получила развитие в самолете Stratos ultralight. Его переднее крыло сделали стреловидным и присоединили к прямому заднему крылу посредством вертикальных перемычек. Таким способом конструкторы получили прочную и легкую конструкцию – вес пустого самолета составил всего лишь 78 кг. Аппарат оказался очень устойчив в полете. Стреловидное крыло в сочетании с вертикальными перемычками уменьшило образование вихрей, обычно сбегающих с концов крыльев, и это резко снизило сопротивление.

Stratos ultralight– самый совершенный ил сверхмалых.

На заднее крыло удалось поставить мотор с толкающим винтом, который имеет гораздо более высокий КПД, чем применяемый обычно тянущий. В результате дальность полета крохотного самолета с размахом крыльев всего 5,4 м превысила 5000 км.

Интересны летающие модели сверхмалых самолетов.

Если их делать в масштабе 1:2 или 1:5, то в полете они в значительной мере сохраняют устойчивость и способность к планированию, как и их оригиналы.

На рисунке представлена контурная планирующая модель самолета Stratos ultralight, имеющего самое большое аэродинамическое качество среди всех сверхмалых самолетов. Модель состоит из двух частей – стреловидного крыла с фюзеляжем и с вертикальным оперением, а также заднего прямого крыла. Первая часть модели вырезается из сложенного пополам листа ватмана.

Для соединения крыльев при помощи клея на вертикальном оперении вдоль пунктирных линий делаются отгибы. Такие же отгибы имеются и на концах прямого крыла. Они играют роль вертикальных перемычек, уменьшающих сопротивление.

Для придания модели поперечной жесткости, ее фюзеляж раскрыт в виде буквы «V» и сверху заклеен овальной перемычкой, на которой крепится груз, служащий для установки правильного положения центра тяжести модели. В нашем случае это сложенная пополам полоска кровельного железа размерами 10x120 мм. После несложной регулировки, модель начинает летать так хорошо, что ей не хватает места в обычной комнате.

А. ВАРГИН

Рисунки автора