Текст книги "Юный техник, 2010 № 04"

Автор книги: Юный техник Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 1 (всего у книги 5 страниц)

ЖУРНАЛ «ЮНЫЙ ТЕХНИК»
_{НАУКА ТЕХНИКА ФАНТАСТИКА САМОДЕЛКИ}
№ 4 апрель 2010

Популярный детский и юношеский журнал.

Выходит один раз в месяц.

Издается с сентября 1956 года.

ВЫСТАВКИ
Самоделкины на железной дороге

Моделью железной дороги никого не удивишь. Пошел да купил – были бы деньги. Но вот те модели, которые мне пришлось видеть недавно, в магазине не купишь. Потому что они от начала и до конца сделаны руками ребят из железнодорожных школ страны.

Почему эти ребята не строят модели кораблей, самолетов или ракет – понятно: прототипы их будущих работ у многих каждый день перед глазами. Кроме того, у них есть стимул. «Раз в два года лучшие из лучших приезжают в Москву, чтобы показать, что сделали сами, и оценить достижения других», – сказала мне Светлана Федоровна Федорова, начальник отдела развития корпоративной системы научно-технической информации и библиотек ОАО «РЖД».

В этот раз работы ребят из школы-интерната № 30 г. Комсомольска-на-Амуре привлекали тщательностью исполнения моделей. Например, жюри отметило модель ультрасовременного монорельсового поезда – работу Виктора Найденова, выполненную под руководством А.В. Сазонова. Удивила членов жюри и необычность выбора материалов для некоторых работ.

Например, одна из моделей дальневосточных ребят выполнена из деталей старого компьютера. Свой оригинальный подход к моделированию продемонстрировали представители Северо-Кавказской детской железной дороги имени Ю.А. Гагарина из Ростова-на-Дону. Андрей Сазонов, Алексей Славкин и их руководитель А.И. Медков привезли, например, модель первого локомотива, построенного в 1803 году английским механиком Ричардом Тревитиком. Причем это не просто макет – ребята встроили в него часовой механизм. Таким образом, теперь глядя на этот экспонат, можно не только получить наглядное представление, как выглядело изобретение английского механика, но и заодно узнать, который час.

Модель железнодорожного крана представили ребята из г. Читы.

Но самым интересным экспонатом оказалась все-таки не модель очередного локомотива или даже поезда на магнитной подушке, не действующий макет железнодорожной станции или железнодорожного крана, ловко наводящего порядок на путях, а устройство, на первый взгляд, ничем не примечательное.

«Перед вами модель установки для сушки и восстановления изоляции тяговых электромоторов на электровозах», – пояснил мне руководитель кружка железнодорожного моделирования школы № 39 г. Россошь Воронежской области Александр Андреевич Ливерко.

Компьютерный паровоз моделистов из г. Комсомольска-на-Амуре.

Модель паровоза Р. Тревитикас часовым механизмом.

Зачем нужна такая установка? Электровозы должны работать в любую погоду – ив летнюю жару, и в зимние морозы, и в осенние дожди… Однако электрическая изоляция имеет одну неприятную особенность: при осаждении на ней влаги ее свойства заметно ухудшаются. Дело может дойти и до пробоя изоляции в обмотках, тогда электромотор вообще выходит из строя.

Чтобы такое случалось как можно реже, при очередных осмотрах электровозов обмотки электродвигателей просушивают. Ранее для этого через мотор пропускали ток, обмотки нагревались, изоляция постепенно сохла. Однако такой подход требует не только дополнительного расхода электроэнергии, но и таит в себе принципиальную опасность. Если изоляция основательно подмокла, то при прохождении тока может случиться электрический пробой, короткое замыкание со всеми вытекающими последствиями…

Владислав Павленко, Андрей Татаринов и Никита Кудрин предложили сушить обмотки горячим потоком воздуха с помощью разработанной ими воздуходувки. Расход энергии здесь меньше; экономия, как показал расчет, – свыше 300 тысяч рублей в месяц только на одной установке. А время сушки сокращается на треть. Новшеством ребят уже заинтересовались взрослые специалисты. Мне показали пачку официальных документов, подтверждающих это. Так, в одной бумаге за подписью заместителя начальника Юго-Восточной железной дороги по ремонту Н.В. Шевцова сказано, что польза такой установки доказана на практике, производство воздуходувок по чертежам ребят ставится на поток; агрегаты будут внедрены во всех локомотивных депо дороги.

…Самые оригинальные разработки по окончанию выставки были отмечены почетными дипломами и весьма своеобразными призами – наборами инструментов, с помощью которых нынешние Самоделкины в следующий раз представят еще более оригинальные, тщательно исполненные модели.

Модель тепловой сушилки для электромоторов и ее авторы – ребята из г. Россошь вместе со своим руководителем.

Действующая модель железнодорожного узла, выполненная юными представителями Западно-Сибирской железной дороги.

Юные железнодорожники из Оренбурга В. Леонтьеви А. Емельянов.

Г. МАЛЬЦЕВ

ИНФОРМАЦИЯ

СТАРТ ОТЛОЖЕН. Пять команд за два дня должны были разработать проект космического корабля для полета на Марс. Такое задание было предложено старшеклассникам Ростова-на-Дону, которые недавно приняли участие в работе школы молодых новаторов «Юные Эйнштейны» при Южном федеральном университете.

Преподаватели и аспиранты университета предварительно провели с ребятами занятия, на которых объяснили, как правильно подготовить научный проект и толково объяснить его преимущества членам жюри. При подготовке же самого проекта члены каждой команды должны были не только решить все проблемы, связанные с выбором двигательной установки корабля, его конструкции, определением запасов топлива и прочих ресурсов для жизнедеятельности экипажа, но и продумать методику психологической адаптации, обеспечения здорового образа жизни всему экипажу.

Завершенный проект не удалось создать ни одной команде, зато все ребята получили огромное удовольствие от экскурсии в Музей космонавтики, где смогли поближе познакомиться с устройством спускаемого аппарата «Союз» ТМА-10.

НАГРАДЫ МОЛОДЫМ РОССИЯНКАМ. Престижные стипендии LOREAL-ЮНЕСКО были вручены 10 талантливым исследовательницам. Авторитетное жюри под председательством профессора, проректора и заведующего кафедрой физики полимеров и кристаллов МГУ, академика Алексея Хохлова внимательно рассмотрело более 400 заявок из 70 городов России и отобрало наиболее интересные и перспективные. Теперь их авторы получат гранты-стипендии, которые позволят им, не беспокоясь о материальной стороне дела, довести свои исследования до конца.

Интересно, что многие женщины, лауреаты Нобелевской премии, были когда-то стипендиатами этого международного фонда. В их числе, к примеру, Ада Йонат, получившая Нобелевскую премию по химии в 2009 году.

ИНТЕРЕС МОЛОДЕЖИ К ФИЛОСОФИИ. В российском обществе сохранился весьма высокий интерес к философской науке – считает директор Института философии РАН академик Абдусалам Гусейнов.

«Если взять интерес к философской литературе, – отметил А.Гусейнов, – то общие тиражи книг по естественным и гуманитарным наукам сильно упали, а по философии нет. Ежегодно появляются сотни новых названий. Только наш институт каждый год выпускает более 100 различных монографий».

«За последние 15–20 лет, – продолжил академик, – в стране резко увеличилось число философских факультетов. При советской власти они были только в Москве, Ленинграде, Ростове-на-Дону и Свердловске, а сейчас их более 20.

Массового спроса на философию раньше никогда не было. А сейчас молодежь охотно идет учиться на философов. Конкурсы на эти факультеты достаточно высоки». Причем философы даже в трудные времена оказались исключительно преданными своей науке. Из них практически никто не ушел в другие сферы деятельности. Причем люди оставались не потому, что больше ничего не умеют делать, а в силу того, что «вросли» в эту науку, увлечены ею.

ЮБИЛЕИ
Механик Академии наук

Высокий лоб, сосредоточенный взгляд умных, выразительных глаз и борода окладистая, седая. Таким донес облик гениального самородка – выдающегося механика, конструктора и изобретателя Ивана Петровича Кулибина(1735–1816) до наших дней рисунок художника-современника. Чем же прославился мастер, 275 лет со дня рождения которого мы отмечаем в этом году?

…В 1791 году по Санкт-Петербургу прокатился невероятный слух. Дескать, люди видели, как ночами по улицам города движется сам по себе «безлошадный экипаж». «Не иначе нечистая сила».

Ныне модель этого «чуда XVIII века» можно увидеть в автомобильном отделе Политехнического музея. Изобрел же самоходку Иван Петрович Кулибин – талантливый русский изобретатель-самоучка.

Созданный им предшественник современного автомобиля сделан с большим умом и тонким знанием дела. Двигателем этого экипажа и в самом деле была сила. Только не нечистая, а самая обыкновенная, мускульная. Двигали коляску два дюжих молодца, стоявших на запятках и нажимавших педали.

Впоследствии, говорят, И. П. Кулибин хотел поставить на коляску «вечный двигатель», над которым он работал по ночам. Но такой двигатель, понятно, не получился. А потому к коляске вскоре потеряли интерес. Ее заперли в сарае, и там она то ли сгорела при очередном пожаре, то ли попросту разрушилась от времени. К счастью, сохранились чертежи, по которым и была изготовлена масштабная действующая модель.

Экскурсовод включает ее, и фигурка, стоящая на запятках, имитирует работу человека, который, «вышагивая», приводил в действие механизм. С педалями соединены две тяги, вращающие ось с закрепленным на ней маховым колесом. Инерционное движение махового колеса обеспечивает равномерное движение коляски. Имелась здесь и коробка скоростей. Ее роль выполняли три зубчатых барабана разных диаметров, которые позволяли развивать тихий, средний и полный ход при одинаковой скорости движения педалей. Барабаны посажены на ведущую ось, которая передает вращение двум ведущим задним колесам.

Ведущая и направляющая оси для облегчения хода самокатки установлены на особых дисковых подшипниках качения. Дисковые подшипники качения – предки современных роликовых подшипников – тоже изобретение И. П. Кулибина.

За спинкой сиденья установлен вертлюг, подобный судовому штурвалу. С его поворотом начинает вращаться вал со шкивом, через тросы передавая движение на поворотный круг переднего направляющего колеса.

По свидетельству современников И. П. Кулибина, его самоходка бегала довольно быстро, причем под гору двигалась медленнее, чем в гору, из-за действия тормозного устройства.

Самоходка – не единственное изобретение талантливого самоучки. Еще в юности сын нижегородского торговца мукой Иван Кулибин прославился как часовых дел мастер. Перво-наперво он соорудил деревянные часы с кукушкою. Соседи дивились, однако сам Иван понимал, что для настоящих дел знаний у него маловато.

И он стал серьезно заниматься физикой, геометрией, математикой. Одновременно продолжал работу над часами. В дар императрице Екатерине II задумал часы невиданные. Сложный механизм, состоящий из многих сотен мельчайших деталей, был заключен в корпус яйцеобразной формы. Через каждый час в корпусе часов отворялись «дверцы», открывался золоченый «чертог» и разыгрывалась целая сценка с множеством «действующих лиц».

Часы были закончены в 1767 году и переданы в дар царице. Она была поражена мастерством молодого изобретателя и вызвала мастера в Петербург. Он был назначен заведующим мастерскими при Академии наук.

Занимаясь ремонтом различных приборов – астрономических, физических и других, – Кулибин продолжал изобретать.

Вскоре Иван Петрович разработал проект и создал модель арочного моста через Неву. И по сей день этот труд считается выдающимся с точки зрения инженерного исполнения. Мало кто верил в то время в расчеты Кулибина. Разве только великий Леонард Эйлер, один из членов комиссии по испытанию модели, с должным вниманием отнесся к трудам Кулибина, которого он уважал и ценил.

Модель выдержала все испытания, и комиссия Академии наук рекомендовала строить мост через Неву. Но его так и не построили, убоявшись необычности конструкции – ведь пролет нового моста должен был составить 298 м!

Рисунок однопролетного моста через Неву по проекту И.П. Кулибина.

Изобретатель остро переживал неудачу со строительством. Но своих занятий не оставил. И вскоре сконструировал «зеркальный фонарь» – прообраз прожектора. Малый источник света давал мощный поток световых лучей, мог с успехом освещать улицы, гавани, большие помещения. А еще через несколько лет представил семафорный оптический телеграф.

В Академии наук И.П. Кулибин проработал 30 с лишним лет – до 1801 года.

На склоне лет мастер поселился в Нижнем Новгороде, где стал работать над созданием «машинного водоходного судна». Оно, по мнению Кулибина, должно было облегчить труд бурлаков, тянувших баржи по великой русской реке. Судно было испытано в 1804 году.

Изобретатель остроумно использовал течение реки для движения судна наперекор нему же. Оно приводилось в движение давлением воды на лопасти колес. Колеса вращались, наматывая канат, прикрепленный другим концом к якорю, установленному где-то на берегу, и судно как бы «подтягивало» само себя на канате против течения.

Всего за свою жизнь И.П. Кулибин сделал 37 изобретений. Но до нашего времени дошли сведения лишь о единичных его работах. Только по нескольким чудом сохранившимся описаниям и чертежам мы можем себе представить изобретения мастера, опередившего свое время.

С. НИКОЛАЕВ

НОВАЯ ЖИЗНЬ СТАРЫХ ИДЕЙ
Пора изобретать ракетодром

Старт современного космического корабля – зрелище эффектное, но неэффективное. От рева двигателей дрожит земля, огненные струи бьют вниз, и вот огромная многоступенчатая ракета медленно, словно бы нехотя, отрывается от стартового стола, с трудом преодолевает земное тяготение…

До орбиты же добирается около 3 процентов(!) первоначальной массы – все остальное попросту сгорает. Получается, что КПД ракеты хуже, чем у паровоза. Потому и стоит доставка на орбиту 1 кг полезного груза порядка 20 000 долларов, а полет на орбиту космического туриста обходится ему около 20 млн. долларов. Нельзя ли подешевле?

Есть ли иные способы космических стартов? Есть!

Еще в 30-е годы XX века один из первых советских научно-фантастических фильмов «Космический рейс», научным консультантом которого был классик отечественной космонавтики К.Э. Циолковский, показывал старт, который сам Константин Эдуардович описывал так: «Поезд, положим, из пяти ракет скользит по дороге в несколько сот верст длиною, поднимаясь на 4–8 верст от уровня океана»… Еще более наглядно начало космического путешествия описано в научно-фантастическом романе «Звезда КЭЦ» Александра Беляева.

По склону горного пика проложена железнодорожная трасса. Берет свое начало она еще на равнине и, постепенно становясь все круче, обрывается на вершине горы едва ли не вертикально. На этот стальной путь и устанавливают ракетный поезд, состоящий из нескольких ступеней-вагонов. При этом классика пришлось поправить. Если Циолковский полагал, что первой должна начинать свою работу ракета, стоящая, подобно паровозу, во главе поезда, то логичнее ставить «толкача» в конец состава. Иначе куда ему деваться, когда топливо в данной ступени закончится? А тут отцепился – и порядок, состав пошел дальше…

Следующий шаг в развитии этой идеи предпринял изобретатель из Самары, специалист по ракетно-космической технике В.Н. Пикуль. В 1997 году он прислал нам описание своего проекта, над которым работал добрых три десятка лет.

В 70-е годы В.Н. Пикулю довелось принять участие в создании двигателей для знаменитой «лунной ракеты» Н-1. При этом конструктор обратил внимание на ряд ее недостатков. Для заправки ракеты жидким кислородом (а в последнее время и жидким водородом) необходимо строить не только заводы по получению топлива, но и специальные хранилища, дабы избежать испарения сниженных газов.

Кроме того, вертикально стартующая ракета обладает малой устойчивостью, особенно в первые секунды полета. Для создания компенсации неустойчивости приходится использовать связки из нескольких параллельно работающих двигателей, предусматривать системы регулирования и управления вектором тяги. А все это отрицательно сказывается на габаритах и обтекаемости ракеты. Да и надежность такой системы не очень велика, что и продемонстрировали первые испытания Н-1.

И тогда Валентин Николаевич предложил построить ракетодром в Антарктиде. Здесь, в царстве вечных льдов, довольно просто оборудовать криогенные хранилища для сжиженных газов. Упрощается и сама система запуска.

«Особенность моего способа состоит в медленном разгоне особой платформы с ракетой на борту по ширококолейному железнодорожному спуску, – писал Пикуль. – Когда же скорость возрастет, состав плавно переходит на горизонтальный путь, а потом начинает и подъем по гиперболе. Наконец, ракета стартует практически вертикально, используя мощь собственных двигателей…»

Перегрузки при этом, показывают расчеты, будут нарастать не столь резко, как при обычном вертикальном старте. Меньше и энергетические затраты на вывод ракеты на орбиту – начальный разгон ей придают силы гравитации.

Наконец, строительство подобного старта – а предстоит проплавить тоннель нужного профиля в многокилометровых льдах – обойдется дешевле, чем сооружение эстакады высотой в 2100 м, как это предлагают сейчас японские конструкторы, или прокладка трассы по склону горы, как то собираются сделать американцы.

Правда, американцы, опираясь на патент британского профессора Эрика Лейтвейта, собираются отказаться от колес, заменив их магнитной подвеской.

На это у нас есть своя заготовка. Если проплавить во льдах Антарктиды достаточно гладкий желоб, то поначалу ракетный поезд будет скользить по нему на полозьях, словно скоростные сани по трассе бобслея. А когда состав наберет достаточную скорость, то сможет продолжить путь на воздушной подушке. Идею такого поезда тоже высказывал когда-то К.Э. Циолковский.

После отрыва от Земли, на начальной фазе полета, такому кораблю, словно крылатой ракете, помогут складные крылья. Эти же крылья помогут кораблю приземлиться на обычном аэродроме. Причем на взлете и посадке не обязательно использовать ракетные двигатели. Экономичнее будет применять авиационные турбореактивные моторы, черпающие кислород из атмосферы, как наш космический самолет «Буран».

И наконец, совсем уж «безумную» идею развивает в своей книге «Введение в космонавтику» современник К.Э. Циолковского А.А. Штернфельд. В нашей стране он мало известен, поскольку долгие годы жил за границей. Однако в 1935 году Штернфельд переехал жить в СССР, стал сотрудником знаменитого РНИИ – Реактивного научно-исследовательского института. Здесь в 1937 году и было издано его «Введение».

В книге подробнейшим образом рассматриваются все мыслимые варианты космического старта. И знаете, к какому удивительному выводу пришел исследователь? По его мнению, с точки зрения экономичности лучше всего будет, если ракета будет стартовать вертикально не вверх, а… вниз!

«Допустим, что планета имеет проходящий через ее центр прямолинейный туннель», – пишет ученый. Перевернутая «вверх ногами» ракета будет сначала свободно падать, ускоряясь по закону свободного падения. Долетев до центра, ракета включит двигатели и, продолжая постепенно набирать скорость, выскочит, наконец, из противоположного конца туннеля. Причем для облегчения разгона, ученый предлагал выкачать из тоннеля воздух.

Понятно, пока такого туннеля у нас нет. Нет пока и технической возможности просверлить земной шар насквозь. Но идея ученого окончательно не забыта. Специалисты полагают, что разработка Штернфельда вполне может пригодиться при устройстве ракетодрома, например, на астероиде, мчащемся по своей орбите по просторам Солнечной системы.

Когда такой астероид пролетает мимо Земли, можно будет десантировать на его поверхность необходимое оборудование. Затем в недрах астероида можно будет оборудовать завод по производству и монтажу межпланетных кораблей. Ну, а потом, по мере готовности и при подлете астероида к тому или иному небесному телу, готовые межпланетные зонды стартуют к Сатурну, Нептуну, Плутону или вообще за пределы Солнечной системы.

Публикацию подготовил С. СЛАВИН

Кстати…

«ВАВИЛОНСКИЕ БАШНИ» XXI ВЕКА

Еще один способ доставлять грузы и людей на орбиту по цене примерно 200, а то и 20 долларов за килограмм – строительство космического лифта. Первым идею такого лифта выдвинул один из основоположников нашей космонавтики Ф.А. Цандер. Еще в 1910 году он придумал и рассчитал «космический лифт» – трос, протянутый с Луны в сторону Земли, должен был удерживаться в натянутом состоянии притяжением Земли.

В 1959 году доктор технических наук Г. Покровский опубликовал статью «Лифты в космос», в которой предлагал осуществлять запуски в космос с башни высотой около 100 км. Далее эту идею развил Ю. Арцутанов, напечатавший 31 июля 1960 года в газете «Комсомольская правда» статью «В космос на электровозе».

Внешне все выглядит вроде бы просто. Главный элемент подъемника – трос, один конец которого крепится на поверхности Земли, другой – поднят на высоту около 100 тыс. км (это примерно четверть расстояния до Луны). Причем, несмотря на то, что второй конец троса может быть попросту оставлен в пространстве, он будет натянут, как струна. Вся хитрость в том, что, подчиняясь законам физики, трос этот окажется под воздействием двух могучих разнонаправленных сил – центробежной и центростремительной. Чтобы сократить длину этого троса, эксперты НАСА предлагают сначала соорудить башню высотой в 25 км.

Кстати, с ее вершины полезную нагрузку можно было бы выводить в космос с помощью всего одноступенчатой ракеты, а не трехступенчатой, как ныне. Кроме того, со временем подобная башня может стать основой и для космического лифта, полагает эксперт центра НАСА в Кливленде Дэвид Смитерман.