Текст книги "Юный техник, 2008 № 12"

Автор книги: Юный техник Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 4 (всего у книги 5 страниц)

– Папа, мама! – хотел крикнуть я…

Да уж!.. Все слова и сами мысли разом вылетели у меня из головы. Я стоял, разинув рот, и ничего больше сказать не мог. А вот папа на моем месте, пожалуй, сказал бы: «Дерево или куст? Вот в чем вопрос!»

ПАТЕНТНОЕ БЮРО

Сегодня наш выпуск посвящен итогам Московского открытого конкурса по изобретательству среди молодежи. Его провел Московский дом научно-технического и художественного творчества при поддержке множества организаций, в том числе Московской городской организации ВОИР и, конечно, журнала «Юный техник».

Участникам было предложено решить проблемы, с которыми сталкиваются большие города. Одна из них – общественный транспорт. С некоторых пор в троллейбусах, автобусах и трамваях страны появились турникеты.

Казалось бы, удобно: вставил магнитный билет в прорезь или приложил его к датчику – и путь открыт. Безбилетников стало меньше, денежные сборы автопарков возросли. Но в час «пик», чтобы войти в троллейбус или автобус, иногда приходится отстоять очередь. Графики движения сбиваются.

Самые юные участники конкурса Елена и Александр Зойкины из Оренбурга предлагают сделать «умные» двери, снабженные открывающим и закрывающим механизмом, чтобы они не пропускали человека, не заплатившего за проезд. И тогда вместо одного турникета, например, в автобусе их появятся сразу 2–3 – по числу дверей.

Егор Ульянов и Дмитрий Су мерин из Мурманского государственного педагогического университета предлагают увеличить число турникетов и ввести для оплаты специальные карточки – электронные деньги. Идея тоже весьма здравая, более того, в Москве такой способ оплаты транспорта уже внедряется.

Один из вопросов конкурса – как поймать карманника? Вопрос, казалось бы, странный для изобретательского конкурса, но проблему без технических средств не решить. А проблема действительно существует: только в Москве и Санкт-Петербурге в год совершается более полумиллиона карманных краж. Многие участники конкурса советуют ловить жулика «на живца». Выпустить сыщика, играющего роль рассеянного прохожего, и ждать, когда воришка проявит себя. Этот прием давно уже применяет полиция всех стран мира, но, во-первых, воры научились выявлять подставных лиц, а во-вторых, трудно даже подсчитать, сколько нужно сыщиков, чтоб обезвредить всех воров.

Елена и Александр Зойкины и здесь предлагают весьма современное решение – применение скрытых телекамер и видеодокументирование происходящего. А ввиду того, что в метро поток пассажиров огромен, Елена и Александр предлагают создать специальную компьютерную программу, выявляющую карманника по его особым нестандартным движениям.

А теперь мы обратимся еще к одной проблеме конкурса – автомобильной. Те, кто живет в крупном городе, знают: бывают часы, когда дороги настолько переполнены автомобилями, что движение почти невозможно.

Особенно, если где-то произошло столкновение и поврежденный автомобиль перекрывает движение. В таких случаях поток машин легко обгоняет человек, идущий шагом. Это и есть пробка.

Некоторые участники конкурса предлагают экзотические решения, например, высотные канатные и рельсовые дороги для транспортировки автомобилей над пробкой, специальные подъемные краны и даже вертолеты для эвакуации поврежденных автомобилей.

Но самое, пожалуй, интересное решение предложил Алексей Григорьев из Московского автомеханического колледжа № 55.

«Малая скорость автомобилей в пробке объясняется замедленной реакцией человека на изменение скорости автомобиля, – пишет Алексей. – В самом деле, когда число машин на трассе велико, а расстояние по ходу движения между соседними машинами порядка нескольких метров, машины вынуждены тянуться с минимальной скоростью. Если бы скорость всех машин в цепочке была выше, то при торможении одной из них водитель следующей машины не успел бы сбавить скорость, и это привело бы к столкновению».

То есть, как считает Алексей, кроме человеческого фактора, ничто не мешает машинам в пробке ехать с любой, даже очень высокой скоростью, при условии, что расстояние между ними минимально. Ведь цепочка вагонов, образующих поезд, перемещается с большой скоростью, а расстояние между вагонами меньше метра.

Дело в том, что вагоны связаны; при изменении скорости первого автоматически изменяются скорости всех последующих.

Автомобили в пробке можно организовать в такую же цепочку. На всех автомобилях можно установить датчик Д, он посылает электромагнитную волну 1и принимает отраженную волну 2от корпуса впереди идущей машины А. То есть датчик работает по принципу радиолокатора, измеряя расстояние до соседней машины.

При сближении машин до критического расстояния датчик автоматически включает систему торможения машины В. Итак, машина Асбавила скорость; расстояние между Аи Вчуть сократилось, и датчик почти мгновенно снижает скорость машины В. При разгоне машины Адатчик позволяет поднять скорость машины В, поддерживая расстояние больше критического. Таким образом, скорость всей цепочки определяется скоростью впереди идущей машины, а она может быть достаточно большой!

В целом предложение верно. Но следует уточнить.

Безопасная скорость цепочки автомобилей и расстояния между ними зависят не только от реакции водителя. (Его с успехом может заменить мгновенно действующий автомат.) Но очень важно, чтобы автомобиль был способен достаточно быстро тормозить и набирать скорость. Для реализации идеи юных изобретателей из колледжа № 55 предстоит создать автомобиль, способный переходить на полностью автоматическое управление не только от бортовых систем, предотвращающих столкновение, но и по сигналам от центра управления дорожным движением, подобно тому, так ныне происходит управление движением самолетов.

Этот автомобиль должен иметь очень совершенную систему торможения с большим замедлением на коротком пути и особую трансмиссию, быть может, с накоплением и рекуперацией энергии для быстрого сброса и увеличения скорости.

А теперь подведем итог. Алексей не нашел способ устранить пробки, но нашел способ создания быстрой пробки, которая позволит повысить скорость движения машин в городе.

Экспертный совет присуждает изобретателю Алексею Григорьеву из колледжа № 55 Авторское свидетельство № 1111 за способ управления многочисленным потоком автомобилей, движущихся с большой скоростью.

НАПОМИНАЕМ, КАК ПРАВИЛЬНО СОСТАВИТЬ ПИСЬМО-ЗАЯВКУ В ПБ

Пожеланий у Экспертного совета несколько.

1. Ответьте на вопросы:

К какой области деятельности относится ваше предложение? Какие решения подобной задачи вам известны и в чем их недостатки? Цель, которая должна быть достигнута предложением?

2. Изложите суть предложения и дайте чертежи.

В этой части надо дать описание чертежа и описание работы устройства. Напоминаем, что чертежи надо выполнять аккуратно, текст писать разборчиво. Каждую заявку оформляйте отдельным письмом, так как предложения на разные темы рассматриваются разными консультантами.

Если вы хотите сообщить дополнительные сведения по предложению, поданному раньше, обязательно напомните его суть, номер ответа и фамилию консультанта.

Обязательно напишите, в каком классе учитесь, занимаетесь или нет в техническом, научном кружке, секции.

НЕ ЗАБУДЬТЕ УКАЗАТЬ СВОЙ ПОЧТОВЫЙ ИНДЕКС, АДРЕС, ТЕЛЕФОН, АДРЕС ЭЛЕКТРОННОЙ ПОЧТЫ, ЕСЛИ ОН У ВАС ЕСТЬ, ИМЯ И ФАМИЛИЮ.

НАШ ДОМ
Молоток, молот, кувалда

Интересно, а почему мы говорим «молоток», а не «колоток»? Ведь гвозди мы заколачиваем, а не замолачиваем. Молотят-то зерно… Оказывается, и «молот», и «молоток» и «молоть» – все это слова, происходящие от одного корня. Славянское слово melti некогда означало прежде всего процесс измельчения зерна. И делалось это поначалу не в мельницах, а вручную, на каменных плитах, тяжелыми предметами, в которых нетрудно угадать прародителей современных молотов и молотков.

В общем, получается, первые кузнецы позаимствовали свой основной инструмент у хлеборобов. Ну а те пользовались поначалу камнями подходящей формы и лишь затем, много тысячелетий спустя, люди научились делать молотки металлические. Сейчас по широте распространения и применения молотку, пожалуй, нет равных. Он есть в каждом доме и квартире, в любой мастерской, не говоря уж о заводе.

Особыми молоточками пользуются ювелиры и часовщики, хирурги и жестянщики, столяры и чеканщики, сапожники и реставраторы…

Каков же он, инструмент современности, дошедший к нам из каменного века? Прежде всего, любой молоток состоит из ударной головки, рукоятки и клина. Сама же головка имеет боек и носок. И тут уж за всем разнообразием форм даже уследить трудно. Круглый, квадратный, сферический боек в сочетании с клиновидным или сферическим носком дает разное очертание ударных головок.

Так, клиновидным носком осуществляют местное расплющивание, вытягивание, высаживание металла, а сферическим – расклепку. Бойки не имеют острых углов и сделаны с фасками. Благодаря фаскам при сильных ударах не происходит откалывания кусочков металла от бойка, да и сам он не оставляет острых вмятин на поверхности изделия.

Не удивляйтесь, когда увидите, что ударная поверхность бойка сделана сферической. Таким молотком легче работать, центрировать удар. Выражаясь научным языком, «ввести в полное соприкосновение при ударе плоскую поверхность бойка с плоской торцевой поверхностью шляпки гвоздя» трудно даже опытному работнику. Потому и делают боек со сферической поверхностью.

Различаются молотки также по весу и размерам.

Скажем, слесарные молотки бывают весом от 0,05 до 1,0 кг. А вот масса молотов и кувалд доходит до 16 кг. Одной рукой такой инструмент поднять трудно. Никто, впрочем, и не требует размахивать кувалдой, ухватив ее одной рукой. Ею орудуют, взявшись двумя руками за длинную рукоятку. Кувалдами работают кузнецы, путейцы, строители-монтажники и многие другие.

А вот, скажем, столяры, литейщики, жестянщики в своей работе часто используют киянки. Так называют «деликатные» молотки с цилиндрической ударной головкой, сделанной из дерева.

Двойной уклон в овальном отверстии и клин позволяют надежно закрепить ударную головку молотка на рукоятке ( а).

Лучше гладкого клина ( б) клин с уступами ( в) или раздвижной ( г). Так крепится молоток на рукоятке ( д).

Вообще существует множество молотков с «мягкими» головками не только из дерева, но из меди, свинца, резины, пластмассы. Их применяют в случаях, когда недопустимо оставлять на поверхностях деталей, листов вмятины и прочие дефекты. Иными словами, «мягкий» молоток не должен повреждать поверхность, по которой наносится удар. Слесари-сборщики механизмов и машин, а также рихтовщики, жестянщики испытывают к таким молоткам особое почтение.

Из какого дерева рукоятка молотка – тоже имеет значение. Она должна быть прочной, не расслаиваться при ударе, но еще и амортизировать отдачу. Лучше всего рукоятки из ясеня. Но за неимением такового в дело идет береза и другие мелкослоистые породы дерева.

Молотки бывают разные:

_{а– с круглым бойком; б– с квадратным бойком; в– со сферическим бойком; г– с раздвоенным носком; д– молоток-кирочка; е, ж– кувалды; з– молот древности; и– кузнечное зубило; к– киянка; л– с резиновой ударной головкой; м– со сменными насадками.}

Изобрести можно не только велосипед, но и молоток:

_{а– с дополнительной насадкой: б– с плоской пружиной; в– с шариками; г, д– с самоустанавливающейся полусферой; е– со сменными насадками; ж– молоток-топор: з– молоток-ножницы XVII в.; и– молоток-ножницы XX в.; к– молоток-топор-ножовка-раздвижной ключ; л– молоток с линзой; м– молоток с линзой, линейкой, кернером и чертилкой в рукоятке.}

Рукоятку лучше делать переменной толщины – у головки она тоньше, чем на противоположном конце. В поперечном сечении она представляет собой овал; такую рукоятку удобнее всего держать в руке. Длина же рукоятки определяется конкретным применением данного молотка. Например, молотки с наиболее длинными рукоятками можно увидеть у путевых обходчиков и смазчиков. Длинная рукоятка позволяет постукивать по рельсам и колесным буксам, почти не нагибаясь.

Теперь о том, как крепят ударную головку на ручке.

Отверстие в головке на входе расширено, поэтому процесс забивания в него рукоятки облегчен. Головка уже держится на рукоятке и просто так уже не соскользнет.

Весь секрет в величине угла наклона стенок отверстия. Он выбран с таким расчетом, чтобы обеспечить самоторможение головки на рукоятке. Условие самоторможения известно: угол наклона а должен быть меньше или равен углу трения q. Между коэффициентом трения fи углом трения gсуществует простая зависимость: q= arctg f.

Впрочем, перестраховываясь, мастера обычно еще и расклинивают ручку в отверстии головки, забивая с торца специальную деталь – клин. Лучше всего применять клин с зазубринами в виде елочки. Тогда от обратного смещения он будет удерживаться не только силами трения, но и своими уступами.

Так что, как видите, простой молоток не так уж прост. Может быть, поэтому его и поныне продолжают совершенствовать. Вот лишь несколько тому примеров.

Всем известно, что молоток после удара отскакивает от поверхности. Уменьшить величину отскока, поглотить энергию отдачи можно путем применения молотка с подвижной дополнительной насадкой на оси. При рабочем движении металлическая насадка как бы отстает от основной головки, которая первая и совершает главный удар. В начальный же момент отскока основная головка молотка получает дополнительный удар от насадки, которая и гасит отдачу. Неприятно только, что такой молоток работает с пристуком.

Иногда вместо подвижной насадки в головку молотка можно заключить тяжелый стержень, а для того, чтобы уменьшить пристук, залить в полость масло. В результате удар от стержня будет демпфирован. Неплохо это делают и свинцовые шарики. И шума меньше, и эффект отскока отсутствует.

Кстати, именно такие молотки без отдачи используют на космических станциях, чтобы при каждом ударе сам космонавт не отскакивал от рабочего места.

Коэффициент полезного действия молотка, как и топора, зависит от положения его центра тяжести. И хорошо бы при рабочем ходе делать тяжелее головку, а при подъеме молотка – его рукоятку… Противоречивые требования иногда удовлетворяют, перемещая центр тяжести инструмента вдоль рукоятки. Рукоятку и даже головку в таком молотке делают полыми. В полость опять-таки помещают ртуть или свинцовую дробь. При подъеме молотка ртуть, например, переливается ближе к руке, а при ударе делает более тяжелой головку. Однако иметь дело с ртутью не так уж безопасно, поэтому подобные молотки используют лишь в исключительных случаях.

Станислав СЛАВИН

КОЛЛЕКЦИЯ «ЮТ»

Пистолет Desert Eagle– «Пустынный орел» – был разработан в 1983 году в США компанией Magnum Researchи доработан израильской компанией Israel Military Industries. Благодаря своей величине и грозному виду, пистолет был использован при съемках более чем 100 фильмов, включая «Стирателя», «Последнего героя боевика» с Арнольдом Шварценеггером, «Матрицу». Задействован он в компьютерных играх Jagged Alliance 2и Fallout 2.

Разрабатывали пистолет для охоты на среднюю или крупную дичь. С технической точки зрения, Desert Eagleпостроен по схеме, характерной не для пистолетов, а для более тяжелого оружия: в нем используется принцип газоотвода для перезарядки патрона (кроме Desert Eagle, по такому принципу работает только пистолет Wildey Magnum). Из-за этого пистолет получился таким массивным и длинным.

Всего было создано три модификации Desert Eagle: Mark I, Mark VIIи Mark XIX.

Основанный на модели  Mark VII, Desert Eagle Mark XIXвыпускается в модификациях для разных боеприпасов и со стволами различной длины.

Технические характеристики

Desert Eagle Mark XIX:

Патроны:

… 4 °Corbon

… 44 Magnum

… 50 Action Express

… 41 Magnum

…357 Magnum

Длина ствола:

… 6 дюймов (152 мм)

… 10 дюймов (254 мм)

… 14 дюймов (355 мм)

Длина со стволом 152 мм… 260 мм

Вес без патронов… 1,715 г

Шаг нарезов… 483 мм

Магазин… 9 (357)

Вес… до 2 кг

Можно сказать, что Fiat Cromaначал новую жизнь. Первый его вариант был выпущен в 1985 году и завоевал популярность своим удобством и высокой надежностью. Свидетельством любви к автомобилю можно считать тот факт, что модель выпускали 10 лет подряд и сняли с производства только в 1996 году.

Новый Fiat Croma, появившийся в 2005 году, построен на шасси, которое используется также для производства Opel Vectraи Saab 9–3. Выпускается с двигателями объемом 1,8 или 2,2 литра. Модель считается универсалом, но внешне напоминает и хэтчбек, и компакт-вэн. Компоновка салона обеспечивает водителю отличный обзор. Места в машине достаточно пассажирам и передних, и задних сидений, а объем багажника может варьироваться от 500 до 1610 л.

Технические характеристики:

Тип кузова… универсал

Длина автомобиля… 4,756 м

Ширина… 1,775 м

Высота… 1,597 м

Колесная база… 2,700 м

Снаряженная масса… 1530 кг

Объем двигателя… 2198 см ³

Мощность двигателя… 147 л.с.

Максимальная скорость… 205 км/ч

Диаметр разворота… 10,6 м

Время разгона до 100 км/ч… 10,7 с

Средний расход топлива… 9,7 л/100 км

Объем топливного бака… 62 л

НАУЧНЫЕ ЗАБАВЫ
Бумажные моторы

От двигателя, вы знаете, нужна максимальная мощность и возможно больший коэффициент полезного действия. Тем не менее, во всем мире люди с увлечением строят двигатели, пользы от которых нет.

Впрочем, мы погорячились. Бумажные двигатели, о которых идет речь, помогают понять работу настоящих, больших моторов и вдобавок радуют глаз. А это, согласитесь, совсем немало.

Какие же они, моторы из бумаги?

В свое время мы описывали двигатели Стирлинга, которым для работы достаточно тепла чашки чая (см. «ЮТ» № 8 за 2006 г.). Их делали из металла, по правилам точной механики и высоких технологий, словно двигатели подводных лодок. Но зачем металл в конструкции, которая работает чуть ли не при комнатной температуре?..

Словно в ответ на этот вопрос появился двигатель из бумаги. Механизм его имеет настолько легкий ход, что может работать не только от тепла чашки, но даже от солнечного зайчика. А далее конструктор стирлинга задал себе неожиданный, но в общем-то разумный вопрос: зачем этому двигателю тепло?

И действительно, для работы ему нужно не тепло, а разность температур. А создать ее можно, положив стирлинг на кусочек льда… Такие «игрушки» – неоценимая помощь учителю на уроке, посвященном основам термодинамики, циклу Карно.

Недавно инженер по фамилии Пускас из Будапешта сделал совсем простой двигатель. Главный его элемент – полоска двухслойной бумаги. При увлажнении в парах воды она изгибается, а при высыхании принимает прежнюю форму.

Вот как он устроен. Рычаг – отрезок пластиковой трубочки для сока – установлен на оси, а упомянутая уже полоска бумаги приклеена к его концу. Плечи рычага выбраны так, что изначально полоска находится вблизи влажного кусочка из плотной ткани, укрепленного на сосуде с водой – источнике паров.

Увлажняясь, бумажка, как сказано, изгибается, центр тяжести всей конструкции смещается, и рычаг, как детские качели, меняет свое положение. Через которое-то время бумажка высохнет, распрямится – и рычаг снова опустится.

Прежде чем делать двигатель, автор конструкции советует подобрать бумагу. Для этого к пластмассовой линейке при помощи скотча крепим ткань и смачиваем ее. Затем ставим ее на ребро и располагаем рядом на небольшом расстоянии полоску испытуемой бумаги. Если секунд через 20–30 она изогнется, то бумага пригодна.

Пускас советует применять бумагу, склеенную из двух слоев. Наш же опыт показывает, что хороший результат получается, если склеить резиновым клеем две полоски, вырезанные из одного листа чертежной бумаги в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

Описанный двигатель совершает колебательное движение с периодом 10–20 с.

На следующем рисунке – вращающийся двигатель того же автора. Он состоит из колеса с ободом, вырезанным из одного куска бумаги, которая хорошо искривляется от влаги. Рядом с ободом расположен фитиль-увлажнитель, сделанный из куска плотной ткани, опущенного в блюдце с водой.

Проходя рядом с увлажнителем, обод частично искривляется, происходит перемещение центра тяжести конструкции, и колесо поворачивается. Оба эти двигателя хорошо иллюстрируют суть превращения тепла в работу. Вообще, на эту тему написаны целые тома, но, если говорить вкратце, двигатели Пускаса в разности температур почти не нуждаются, но тепло все же используют. Это то тепло, которое было затрачено на испарение воды.

Уж не вечные ли это двигатели? – спросит вдумчивый читатель. Нет, как только воздух насытится влагой, двигатель остановится.

А. ИЛЬИН

Рисунки автора