Текст книги "Юный техник, 2006 № 05"

Автор книги: Юный техник Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 4 (всего у книги 5 страниц)

КОЛЛЕКЦИЯ ЭРУДИТА
Рогатка Леонардо

Мало кому известен тот факт, что Леонардо да Винчи очень любил… пострелять из рогатки. Сделал он ее из дубовых прутьев но собственному же проекту. Стрелял же Леонардо мастерски. И когда в 1466 году он показал свое изобретение живописцу Сандро Боттичелли, тот был буквально потрясен.

Говорят, когда теплыми летними вечерами Леонардо часами стрелял из своей рогатки в сторону заходящего солнца, Боттичелли стоял рядом и тихо завидовал, лишь иногда робко спрашивая: «А мне-то пострелять можно?»…

Шутки шутками, но это изобретение пережило века. И в наши дни рогатка, как ни странно, состоит на вооружении спецназа некоторых стран. Есть даже мастера, которые способны метко послать стальной шарик из рогатки с титановой рукояткой на расстояние в сотню метров. Причем практически бесшумно…

Используют рогатку и в мирных целях. Например, изобретатели из семьи Захаровых запатентовали придуманное ими для спортсменов и любителей орудие ручного лова рыбы (а.с. № 1351555). Их удочка снабжена механизмом, в котором резиновые тяжи натягиваются, запасая энергию. Затем рыболов нажимает спусковой крючок, и блесна с грузилом летит в заданное место акватории.

А изобретатель Михаил Раев, человек со своеобразным юмором, придумал игрушку «Тапкомет» (патент № 2087175). Из названия понятно, что это устройство предназначено для метания домашних туфель и прочих бытовых предметов.

Что же касается самого Леонардо да Винчи, который, как известно, был не только великим математиком, механиком и инженером, но и придумал множество различных полезных поделок, то масштаб его фигуры растет по мере того, как исследователи углубляются в его бумаги и все более и более убеждаются в том, насколько он возвышался над уровнем современных ему знаний и в какой мере провидел тайны далекого будущего. Можно только удивляться, представляя себе, какое влияние оказал бы Леонардо на человеческую историю, реализуйся хоть малая часть тех работ, идей, открытий и изобретений, что были запечатлены на почти 9000 рукописных страниц его сочинений.

Важную область интересов Леонардо составляло орудие. Он изобрел множество разнообразных его видов, частью очень похожих на современные (например, танк с несколькими ружьями и башней, многоствольный пулемет). Правда, говорят, свой проект подводной лодки он уничтожил из опасения, что «злое начало в человеке» может превратить этот аппарат в уникальное средство уничтожения. Но это не помогло: субмарина вскоре была изобретена заново.

Некоторые изобретения Леонардо до сих пор не разгаданы. Отчасти потому, что, будучи левшой, он очень часто писал «зеркальным письмом» – справа налево. А отчасти и потому, что многие наброски весьма приблизительны.

Алексей РЕНКЕЛЬ, патентовед

ПАТЕНТНОЕ БЮРО

В этом выпуске Патентного бюро мы расскажем о кофейной машине Евгения Логуноваиз клуба «Юный изобретатель» г. Сосновый Бор, об устройстве для погрузки хрупких археологических находок Владимира Сайдаковаиз г. Лысьва Пермской области и о двигателе Аделя Азизоваиз г. Буинска Республики Татарстан. Экспертный совет ПБ отметил Авторскими свидетельствами предложения Е.Логунова и В.Сайдакова.

Авторское свидетельство № 1083

ВЗРЫВ И – ЧАШКА КОФЕ…

Всем любителям кофе прекрасно знаком аромат свежесмолотых кофейных зерен. Вот только при заварке в обычной турке или кофейнике он в значительной мере теряется. Придумано множество кофеварок, где процесс идет в закрытом объеме, да еще под давлением. Здесь качество напитка гораздо лучше. Однако важнейшая часть кофейного аромата создается веществами, которые улетучиваются еще в процессе помола.

Евгений Логунов из клуба «Юный изобретатель» г. Сосновый Бор выдвинул новый принцип заварки кофе: его зерна следует размалывать и заваривать при повышенном давлении в одном и том же замкнутом объеме. Тогда все летучие фракции кофейного аромата будут растворены в воде и попадут в чашку.

Первое, что приходит в голову, это «механически» совместить в одном объеме кофемолку и кофеварку. Но такой агрегат был бы крайне сложен. Поэтому, наверное, Евгений предлагает производить размол кофейных зерен с одновременной заваркой с помощью так называемого электрогидравлического эффекта (ЭГЭ) явления, ранее в этой области не применявшегося. ЭГЭ был открыт советским изобретателем Л.А.Юткиным в 1947 году и ныне широко применяется в технике.

Суть его в том, что искровой разряд порождает в жидкости микроскопический взрыв. В радиусе нескольких миллиметров от канала искры возникают ударные волны, способные дробить самые прочные материалы. Часть энергии при этом расходуется непосредственно на дробление вещества. Однако в основном энергия микровзрывов приводит к образованию ударных волн, которые, постепенно затухая, нагревают жидкость. Для большинства технических применений этот нагрев нежелателен, но в кофеварке Евгения Логунова он, напротив, даже необходим.

Вот как должна работать электрогидравлическая кофеварка Е. Логунова. В некий сосуд мы насыпаем кофейные зерна, заливаем воду и герметически закрываем крышку. После этого включаем ток и подаем импульсное напряжение на электроды, установленные в сосуде. Между ними возникают искры и как следствие ЭГЭ. Ударные волны дробят кофейные зерна и в то же время нагревают воду. Постепенно вода закипает, а находящиеся в ней мельчайшие частицы уже измельченных кофейных зерен отдают ей все находящиеся в них вещества.

На рисунке «генератор кофе» – так изобретатель назвал свое устройство. Оно содержит два электрода. Один из них – в откидной крышке. При ее открывании и закрывании электрод передвигают рукой вдоль оси. Другой электрод расположен в нижней части сосуда для кофе. Он же является и клапаном для слива напитка. По окончанию процесса заварки этот электрод также передвигается вдоль оси. (Делается это при помощи электромагнита.) После этого клапан открывается, и кофе течет в чашку.

Отметим, что идея сделать электроды подвижными, не совсем удачна. Прежде всего для них нужны гибкие провода. Однако для получения ЭГЭ необходимо напряжение 50 – 100 тыс. В, а для его подачи на электроды потребуется провод с надежной высоковольтной изоляцией, толщиной не менее сантиметра. О какой гибкости тут может идти речь?

Далее подумаем о клапане. Его наружная часть всегда будет влажной, и получить при столь высоком напряжении достаточно надежную его изоляцию трудно.

Как пишет изобретатель, нагрев, обычно продолжающийся несколько минут, «в предполагаемом изобретении заменен электрогидравлическим ударом, продолжающимся доли секунды». Однако, как можно подсчитать, в этом случае мощность высоковольтного импульсного электрогенератора кофеварки должна достигать нескольких десятков киловатт. Такое устройство должно иметь хороший отвод тепла, выделяющегося при работе, и очень надежную электроизоляцию. По размерам оно будет не меньше кирпича. Но Евгений отвел для него объем меньше половины спичечного коробка…

Разумеется, все эти недостатки можно устранить, а сам «генератор кофе» может иметь тысячи конструктивных решений. Важно, что предложен прибор, нужный сотням миллионов любителей кофе.

Авторское свидетельство № 1084

ПОДУШКА ДЛЯ ПЕРЕВОЗКИ ДРЕВНОСТЕЙ

Владимир Сайдаков из г. Лысьва Пермской области заинтересовался весьма необычным делом – проблемой перемещения хрупких археологических находок большого размера, например, керамических сосудов.

Для археологов это вопрос достаточно серьезный. Представьте себе покрытый прекрасной росписью сосуд, порою весящий сотни килограммов, который нужно вытащить без повреждения из котлована, где производятся раскопки. Частенько это не удается, и на восстановление находки уходят годы.

При строительстве домов бетонные блоки весом в сотни килограммов кладут в ковш обычного экскаватора, и он переносит их, как пушинку. Но в том и дело, что прочность древних находок бывает столь мала, что они готовы разрушиться под собственным весом. Чтобы нагрузки становились ниже, хрупкие предметы кладут на «подушки» из песка, соломы или древесных опилок. Но и это помогает далеко не всегда. Такая полушка, продавливаясь под весом предмета, частично (принимает его форму, это увеличивает площадь контакта, и давление снижается. В отдельных точках тела оно все же остается высоким, и бесценная редкость погибает.

Для таких случаев Владимир предлагает варианты подушки особой конструкции, которая практически полностью повторяет форму предмета. Это должно привести к значительному снижению давления и устранить возможность разрушения.

В первом варианте подушка должна состоять из множества мягких трубок с пружинами внутри. Под действием веса тела трубки сожмутся и примут его форму. Нагрузка рассредоточится. Однако в наиболее выпуклых его местах пружины будут сжаты сильнее, а значит, здесь давление все же остается достаточно значительным и риск разрушения предмета остается.

Есть и другой вариант подушки. Она состоит из тонкостенных резиновых трубок, закрытых с одного конца. Другой конец каждой из них соединен с источником сжатого воздуха. Под весом предмета, эти трубки сжимаются, как пружинные, образуя поверхность, повторяющего его фopмy. Однако давление в трубках не может превысить давления наполняющего их воздуха. И в наших силах сделать его достаточно малым. Таким образом, появляется возможность переносить самые хрупкие находки.

Вероятно, область применения подушек Владимира Сайдакова переноской археологических ценностей не ограничится. Они пригодятся для перевозки неразорвавшихся мин и снарядов, принесут облегчение людям с обширными ожогами кожи.

Разберемся не торопясь

НЕ СДЕЛАЕТ НИ ОДНОГО ОБОРОТА…

…вечный двигатель пятиклассника Аделя Азизова из г. Буинска Республики Татарстан. Вот как он устроен.

Представьте себе пенопластовый диск, закрепленный на оси в стенке сосуда, наполненного водой. Одна его половина находится в воздухе, другая – в воде. Чтобы вода из сосуда не вытекала, между диском и сосудом сделано уплотнение из резины, смазанной жиром.

Как полагает изобретатель, та половина диска, что находится в воде, будет постоянно тянуть его вверх. Диск начнет вращаться, и вращение это, как полагает Адель, может продолжаться вечно.

Это, к сожалению невозможно. Та самая выталкивающая сила (сила Архимеда), которая заставляет тело плавать, есть результат действия давления воды, вызванного ее весом. В данном случае все силы давления воды, приложенные к ободу диска, будут направлены в строну его оси. В результате их совместного действия появится сила, направленная вверх, но приложенная к оси диска. Эта сила будет стремиться поднять диск, но никакого вращающего момента создать не сможет.

Выпуск подготовил А. ИЛЬИН

КОЛЛЕКЦИЯ «ЮТ»

Автоматические пистолеты системы Джона Мозеса Браунинга (1355–1926) приобрели большую популярность в начале XX века и послужили прототипом для большинства самозарядных пистолетов, появившихся позже, а их название стало нарицательным – часто автоматические пистолеты других систем и фирм тоже называли браунингами.

Модель М1910 была самым компактным пистолетом того времени благодаря тому, что возвратная пружина была надета на ствол. При этом М1910 значительно выигрывала по тактико-техническим данным у оружия той же мощности.

В 1922 году Браунинг модернизировал пистолет модели 1910, удлинив ствол и рукоятку. В результате емкость магазина выросла на 2 патрона, а затвор пистолета М1910 был удлинен при помощи съемной втулки в дульной части, крепившейся при помощи защелки. Оба пистолета пользовались большой популярностью в Европе вплоть до конца Второй мировой войны и даже после, а их производство продолжалось до 1983 года.

Техническая характеристика:

Ударно-спусковой механизм… одинарного действия

Калибр… 7,65 или 9 мм

Вес без патронов… 590 г

Длина… 153 мм

Длина ствола… 88 мм

Емкость магазина… 7 патронов

калибра 7,65 мм или 6 9-мм патронов

Этот компактный малолитражный пятиместный автомобиль особо малого – В-класса впервые был представлен в 1998 году на парижском автосалоне. Выпускается в 3– и 5-дверном варианте и оснащается 1,0–1,3-л бензиновыми двигателями мощностью от 68 до 90 л.с., механической или автоматической коробкой передач. Автомобиль отвечает самым строгим стандартам безопасности для машин подобного класса. В стандартную комплектацию входит АБС, подушки безопасности водителя и переднего пассажира, защитные брусья в дверях. Также базовая комплектация включает гидроусилитель руля, регулируемую по углу наклона рулевую колонку, задний противотуманный фонарь, иммобилайзер, магнитолу, центральный замок, электростеклоподъемники передних дверей, кондиционер и складные задние сиденья.

Техническая характеристика:

Тип кузова… хэтчбек

Длина… 3,615 мм

Ширина… 1,660 мм

Высота… 1,500 мм

База… 2,370 мм

Объем двигателя… 998 см ³

Мощность… 68 л.с.

Максимальная скорость… 155 км/ч

Снаряженная масса… 830 кг

Вместимость топливного бака… 45 л

Разгон до 100 км/ч… 13,6 с

Расход топлива… от 5,1 до 6,9 л/100 км

ФИЗИЧЕСКИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ
Электрические опыты Якова Перельмана

Разобраться в тонкостях науки непросто. Рассказать же о сложном просто и интересно еще труднее. Этим даром обладал знаменитый популяризатор науки Яков Исидорович Перельман (1887–1942). Названия его книг, как правило, начинались со слова «Занимательная». Им были написаны «Занимательная физика, математика, алгебра, геометрия». Свою последнюю книгу «Занимательная астрономия» Я.И.Перельман писал в Ленинграде во время блокады…

Книги Перельмана многократно переиздавались. Их общий тираж приближается к ста миллионам экземпляров. Но одна из них, самая, пожалуй, интересная – «Физика на каждом шагу», – была издана крохотным для тех времен тиражом около 40 тыс. экземпляров и… забыта.

В этом году исполняется семьдесят лет со дня ее последнего издания. Так попробуем вспомнить одну из самых интересных ее глав, посвященную опытам со статистическим электричеством.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ОПЫТЫ С ГАЗЕТОЙ

– Решено! – объявил мне однажды старший брат. – Вечером мы проделываем с тобой электрические опыты. А сейчас я должен уйти.

– За машиной?

– Какой машиной?

– Электрической. Ведь для опытов нужна машина.

Брат вынул из портфеля большой газетный лист.

– Вот наша электрическая машина. Кто умеет смотреть, тот признает в газете физический прибор.

ИСКРЫ ИЗ ПАЛЬЦЕВ

Вечером брат взял в одну руку платяную щетку, другой рукой приложил газетный лист к натопленной печке и принялся растирать его щеткой, как обойщик, расправляющий на стене обои.

– Гляди! – сказал брат и убрал обе руки от газеты.

Я ожидал, что бумага соскользнет на пол. Однако этого не случилось: газета странным образом держалась на гладких изразцах, словно приклеенная.

– Газета наэлектризована и притягивается к печке, – пояснил брат. – Загаси-ка свет.

В темноте смутно рисовалась черная фигура брата и сероватое пятно на месте белой печки.

– Теперь следи за моей рукой.

Брат отслоил газету от печки и, держа одной рукой на весу, приблизил к ней растопыренные пальцы другой руки. И тогда – я едва верил своим глазам – из пальцев вылетели длинные голубовато-белые искры!

– Эти искры электрические, – объяснил брат. – Хочешь попробовать сам? Дай руку!

Я не успел опомниться, как из моих пальцев выскочили кисти голубоватых искр, и я почувствовал легкий укол.

Когда я насмотрелся искр досыта, брат объявил:

– Ну, достаточно. Теперь покажу тебе истечение электричества, то самое, которое некогда мореплаватели Колумб и Магеллан видели на верхушках мачт. Дайка ножницы!

Брат приблизил в темноте острия разомкнутых ножниц к газете, полуотделенной от печи. Я ожидал искр, но увидел нечто новое: острия ножниц увенчались светящимися пучками коротких сине-красных нитей. При этом раздавалось легкое протяжное шипение.

– Вот такие же огненные кисточки, только гораздо большие, морякам случается видеть на концах мачт и рей. Они называются Эльмовыми огнями.

– Откуда они там берутся?

– Конечно, газеты там нет, зато есть низко нависшее наэлектризованное облако; оно и заменяет газету.

– Этот огонь сильно жжет?

– Совсем не жжет. Ведь это не огонь, а холодное свечение. От него не зажигается даже спичка. Вот смотри: вместо ножниц беру спичку, и – видишь? – головка окружена электрическим свечением, однако не загорается.

– А по-моему, горит: пламя прямо из головки идет.

– Дай свет, рассмотрим спичку при лампе.

Я убедился, что спичка не только не обуглилась, но даже головка ее не обгорела.

– Печка нужна нам для того, чтобы высушить бумагу» – пояснил брат. – Эти опыты удаются лишь с совершенно сухой газетой. Не думай, что летом совсем нельзя делать наших опытов. Можно, они только удаются не так хорошо, как зимой. Зимой воздух в натопленной комнате суше, чем летом, – вот причина. Ну, достаточно на сегодня. Завтра проделаем новые опыты.

ПЛЯСКА БУМАЖНЫХ ЧЕЛОВЕЧКОВ

На другой день брат вновь начал опыты. Первым делом он «прилепил» к печке газету. Затем попросил у меня бумагу поплотнее газетной – писчую – и стал вырезать из нее смешные фигурки: человечков в разных позах.

– Эти бумажные человечки у нас сейчас запляшут. Принеси-ка булавки.

Скоро нога каждого человечка была проткнута булавкой. Брат отлепил от печки газету и, держа горизонтально двумя руками, приблизил сверху к подносу с фигурками.

– Встаньте! – скомандовал брат.

И представьте: фигурки встали и торчали вверх, пока брат не отодвинул газету подальше – тогда они опять легли. Но он не давал им долго отдыхать: приближая и отдаляя газету, он заставлял человечков то вставать, то вновь ложиться.

– Если бы я не приколол их булавками, они бы подскочили и прилипли к газете.

– Вот видишь, – брат вынул булавки из нескольких фигурок, – они притянулись к газете совсем. Это электрическое притяжение. А теперь проделаем опыт с отталкиванием. Где ножницы?

ЗМЕИ

Я подал ножницы, и брат, прилепив газету к печке, стал отрезать от ее края, снизу вверх, длинную тонкую полоску. Не дойдя до самого верха, он таким же образом надрезал вторую полоску, потом третью… Шестую или седьмую полоску он отрезал совсем. Получилась бумажная «борода», которая, однако, не соскользнула с печки, как я ожидал, а осталась на ней. Придерживая верхнюю часть рукой, брат провел по полоскам несколько раз щеткой и затем снял всю «бороду» с печки, держа ее вверху в вытянутой вперед руке.

Вместо того чтобы свободно свешиваться вниз, полоски растопырились колоколом, заметно отталкиваясь одна от другой.

– Они отталкиваются потому, – объяснил брат, – что все одинаково наэлектризованы. К вещам же, совсем не наэлектризованным, они притягиваются. Засунь руку снизу внутрь колокола – полоски притянутся к ней.

Я присел и ввел руку в пространство между полосками, то есть хотел ввести туда руку, но не мог этого сделать, потому что бумажные ленты обвились вокруг руки, как змеи.

МАЛЕНЬКАЯ МОЛНИЯ

В следующий вечер брат взял три стакана, погрел их возле печки, затем поставил на стол и накрыл сверху подносом, который тоже сначала погрел немного у печки.

– Что это будет? – любопытствовал я. – Ведь надо ставить стаканы на поднос, а не поднос на стаканы!

– Погоди! Будет опыт с маленькой молнией.

Брат пустил в дело нашу «электрическую машину», попросту говоря, стал растирать на печке газету. Натерев, он сложил газетный лист вдвое и снова начал растирать. Затем, отлепив его от печки, проворно положил на поднос.

– Потрогай-ка поднос – не очень холоден?

Не подозревая подвоха, я протянул к подносу руку – и отдернул назад: что-то щелкнуло и больно кольнуло мне палец. Брат рассмеялся.

Ну, каково? Тебя ударила молния. А треск слышал? Это ведь был маленький гром.

Брат загасил свет.

– Теперь молчание и внимание!

Треск – и яркая беловато-синяя искра в полспички длиною проскочила между краем подноса и ключом.

– Видел молнию? Слышал гром?

Брат передал мне ключ и, сняв газету, предложил извлечь «молнию» из подноса.

– Без газеты разве будет искра?

– Попробуй.

Не успел я донести ключ до края подноса, как увидел искру, яркую, широкую. Вторично положил брат газету на поднос, и я снова извлек искру, на этот раз уже послабее.

Десятки раз клал он на поднос и поднимал с подноса газету (не натирая ее вновь на печке), и всякий раз я извлекал искру, все более и более слабую.

– Искры длились бы дольше, если бы я брал газету не прямо руками, а за шелковые нити или ленточки. Тогда у нас получился бы настоящий физический прибор – «электрофор».

– Это самый интересный опыт! – воскликнул я…