Текст книги "Юный техник, 2007 № 02"

Автор книги: Юный техник Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 4 (всего у книги 5 страниц)

ПАТЕНТНОЕ БЮРО

В этом выпуске мы расскажем о проекте тоннельной транспортной системы большого города Романа Коротковаиз г. Кольчугина Владимирской области и о водородном самолете А.Амерхановаи Ю.Богословскогоиз Элисты.

Почетный диплом

ТОННЕЛЬ СПАСАЕТ ГОРОД

В американской энциклопедии автомобиль определяется как «средство реализации права на свободу перемещения». Когда-то так оно и было. Но сегодня число автомобилей на земле перевалило за миллиард и о свободе перемещения можно часами размышлять, сидя в пробке, которые в больших городах случаются по нескольку раз в неделю…

Добавим к этому, что автомобили негде ставить, сложно обслуживать и чинить. А еще – аварии. Там, где развит автотранспорт, число убитых и раненых на дорогах равно потерям в крупной войне.

Всех этих проблем, как полагает Роман Коротков из Кольчугина, можно избежать, если использовать для передвижения новый вид общественного транспорта – пневмотрубопроводный.

Пневмокапсула Р. Короткова

Представьте себе трубу, по которой движется легкая капсула на двух человек. Ее вес вместе с пассажирами не более 250 кг… Человек подходит к остановке и выбывает капсулу, как лифт в доме, садится и набирает код станции, компьютер выбирает оптимальный маршрут, и дальше поток воздуха несет капсулу по нужному маршруту без пробок, аварий и пересадок.

Надо сказать, что пневмотранспортные системы предлагались еще в XIX веке. В 1862 г. в Лондоне была построена «пневматичка» – шестисотметровая труба диаметром в один метр. В ней ходил поршень, плотно прилегавший к стенкам, а перед ним – состав вагончиков с пассажирами.

Появление таких дорог побудило даже французского художника-фантаста Альбера Робида изобразить мир будущего, в котором пневмотоннели опутывали предместья Парижа, пересылали людей через Гибралтар и даже Атлантику. Но из-за дороговизны пневмотоннели так и не получили распространения.

А. Робида.Пневмотоннели в предместьях Парижа.

Были и другие проекты. Так, в Голландии в 1970-е годы был разработан проект системы с двухместными электровагонами-капсулами, управляемыми компьютером. Первоначально предполагалось снабдить капсулы резиновыми колесами. Этим достигался достаточно тихий малошумный ход, но затруднялось получение больших скоростей и возрастал расход энергии.

В конце 1980-х годов в Германии для аналогичных транспортных систем стали разрабатывать вагоны-капсулы без колес, на магнитной подвеске. Тянуть их будет расположенный здесь же на капсуле линейный электродвигатель. Таким образом, пассажиры будут ехать в «экипаже» без колес и каких-либо других движущихся частей с огромной скоростью и бесшумно.

Капсула, предложенная Романом Коротковым, сочетает идеи двух веков: ее двигают одновременно и давление воздуха, и линейный электродвигатель. Решит это проблему дорожных пробок? Сомневаемся. Но за оригинальность мышления Патентное бюро «ЮТ» награждает его Почетным дипломом.

Разберемся не торопясь

РАКЕТУ С ВОДОРОДНО-КИСЛОРОДНЫМ РАКЕТНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ…

…предлагают Алексей Амерханов и Юрий Богословский из Элисты. Применение водородно-кислородного топлива позволяет значительно уменьшить вес и увеличить скорость ракеты. Но как хранить эти вещества на борту ракеты?

«Кислород и водород нужно хранить в связанном виде в металлах, которые способны накапливать газы в большом количестве, – пишут ребята. – Так, магний может накопить 500, а литий – 1000 л газа на кг. Стоит металлы, впитавшие в себя газы, подогреть, и они их отдадут». Как считают авторы, этого будет достаточно для работы двигателя ракеты или самолета.

К сожалению, их выводы основаны на неверных исходных данных. Магний и литий могут накапливать водород в своей кристаллической решетке, но в гораздо меньшем количестве. Так, например, магний способен накопить не 500 л водорода на 1 кг, а только 50.

По существу, с применением магния получился бы «бак», который на каждый килограмм сохранял бы всего 100 г водорода. Бак с жидким водородом, применяемый на современных ракетах, гораздо выгоднее. Он содержит на каждый кг до 9 кг водорода. Кислород ни магний, ни литий накапливать не могут. Но если бы эти металлы смогли накопить 500 – 1000 л кислорода на 1 кг, он превратился бы в отличное топливо, а предполагаемая ракета выглядела бы совсем иначе.

Надеемся, что новые предложения ребят будут гораздо удачнее!

ШКОЛА ПБ
Звезда Бориса Романенко

Согласитесь, не так уж часто бывает, чтоб человеку на день рождения дарили… планету или звезду. Но именно так недавно была отмечена подвижническая деятельность старейшего ветерана ракетостроения и космонавтики, ученого и философа Бориса Ивановича Романенко. Накануне его 94-летия Международный астрономический союз – высший орган всех астрономов мира – присвоил его имя малой планете.

Началось все с детской мечты… «Я родился в 1912 году в городе Ейске, около Азовского моря, – рассказал Борис Иванович. – Отец у меня был очень богомольный и меня заставил в церкви прислуживать. Я помогал батюшке кадило раздувать, думал, что и сам стану священником. Но однажды стал невольным свидетелем неприятной сцены: батюшка с церковным старостой поругались при дележе денег, что люди пожертвовали.

Они тоже заметили свидетеля и поспешили от него избавиться. Уже на следующий день священник сказал мне: «Церковный совет отказал тебе в доверии, больше сюда не ходи»…

Тогда у мальчика впервые возникло желание полететь на небо – к Богу пожаловаться на священника.

Потом грянула Гражданская война. Боря Романенко увидел своими глазами, как на улице одни люди убивали других. И подумал: как же Бог терпит, допускает такое? Почему не прекратит? Быть может, его и нет вовсе?..

И опять в голове у мальчика проскользнула мысль: слетать бы на небо – проверить. А если Бога нет – найти инопланетян, пусть помогут, научат людей уму-разуму, как правильно жить.

В существовании же инопланетян тогда никто не сомневался. В газетах писали про каналы на Марсе. Только вот как к ним добраться? На чем лететь? Из статьи в журнале Романенко узнал, что ученый Циолковский предлагает лететь в космос на ракете. Только вот где взять деньги на ее постройку?

Юноша начинает писать научно-фантастический роман о Луне и ее жителях. Одним из них, по мнению Романенко был… Христос. Он прилетел на Землю просить у людей помощи, а они – распяли его…

Начинающий писатель рассуждал так: издам роман, на вырученные деньги построю настоящую ракету и сам же на ней полечу… Но когда повествование было почти закончено, в душу Бориса закралось опасение: вдруг после выхода книги он станет знаменитым, от славы у него вскружится голова и ему не захочется никуда лететь? Роман был заброшен, его автор решил действовать иначе.

В январе 1932 года Борис Романенко написал письмо К.Э. Циолковскому. Рассказал о себе, о своей мечте, попросил взять его к себе в помощники. Соглашался работать даже бесплатно. Днем он будет помогать Циолковскому строить модели кораблей, а ночью разгружать вагоны. Юноша хотел научиться у великого ученого конструированию и управлению ракетами. Конечная цель будущей экспедиции – опять-таки полет за знаниями к инопланетянам.

1– Солнце, 2– Beнера, 3– Земля, 4– Марс, 5– 11015 Романенко, 6– Юпитер

Вскоре пришел ответ. Но не из Калуги, а из Москвы. Ему сообщали, что Циолковский работает один, помощников не имеет. Но вот в Москве есть группа его последователей; она называется ГИРД (группа изучения реактивного движения). «Пожалуйста, – говорилось в письме, – приезжайте к нам и работайте».

Однако Романенко только через два года сумел попасть в Москву. За это время он выучился в авиашколе на летчика. Мысль была все та же: научусь управлять самолетом, легче будет освоить управление ракетой.

В ГИРДе Романенко занимался космическим моделированием, руководил первым кружком авиамоделистов в СССР. А еще учился на физико-математическом отделении педагогического института. После его окончания работал в проектном институте под руководством знаменитого ТО. В. Кондратюка, участвовал в разработке аэродинамических систем.

Все эти занятия прервала война. Романенко записался в народное ополчение. «Нас сразу же маршевой ротой направили на фронт, четыреста километров шли пешком. Военному делу учили по дороге», – вспоминал он. Так он стал командиром артиллерийского взвода.

Но ненадолго: «В нервом же бою весь мой взвод, двадцать восемь человек, был уничтожен, меня тяжело ранили»…

На фронт по состоянию здоровья он уже не вернулся, стал преподавателем в артиллерийском училище.

Демобилизовавшись в 1944 году, Борис Иванович работал затем в КБ Лавочкина, сотрудничал с С.П. Королевым, с которым познакомился еще в ГИРДе. Со временем Борис Иванович Романенко стал ведущим конструктором по разработке авиационных и ракетных двигательных установок. Он конструировал и испытывал двигатели автоматических межпланетных станций: «Луна», «Марс», «Венера», участвовал в создании лунохода.

Параллельно он занимался и просветительской деятельностью. В частности, его заслугой является восстановление имени забытого уж было Ю.В. Кондратюка – ученого, самостоятельно пришедшего к тем же выводам, что и Циолковский, и во многом даже опередившего его. «Американцы открыто признали, что на Луну они летали не по Циолковскому, не по Цандеру, а по Кондратюку», – говорит Б.И. Романенко.

Кстати, имя Кондратюка было увековечено в названии одного из астероидов. Теперь рядом с ним появилась и планета Романенко.

С 1973 года Борис Иванович на пенсии. Но все никак не успокоится. Пишет книги, регулярно участвует в Циолковских чтениях, ежегодно проходящих в Калуге, стал одним из основателей Российской академии космонавтики имени К.Э. Циолковского.

В 2002 году, накануне своего 90-летия, Б.И. Романенко создал в своей квартире в Химках домашний музей. По его замыслу, он должен стать ядром будущего государственного музея, посвященного истории ГИРДа. Здесь представлено много уникальных экспонатов, собрано богатейшее собрание литературы по вопросам космонавтики.

Сначала в гости к Борису Ивановичу ходили лишь знакомые, потом сюда стали заглядывать и люди, интересующиеся историей развития ракетной техники. Сейчас на экскурсии в его музей ходят и химкинские школьники.

О своей жизни Борис Иванович говорит так: «Штурмовал небо и космос» (на двигателях, им разработанных, летают космические корабли), «достиг иных планет» (два раза вместе с коллегами грунт с Луны получал), «зажигал на небе звезды» (благодаря его стараниям именем Кондратюка-Шаргея назван астероид и кратер на Луне).

Согласитесь, не так уж мало для одной человеческой жизни.

И. КЕЦЕЛЬМАН

НАШ ДОМ
Чтобы не дуло и не текло…

Писатель Михаил Веллер как-то описывал такой случай из советских времен. Приехавшая в школу иностранная делегация никак не могла взять в толк, что делают учителя с окнами в актовом зале. Зачем совать в щели скомканную газетную бумагу и вату, а затем еще проклеивать щели полосами той же газетной бумаги, смазанной мылом? «Неужто нельзя сразу сделать окна без щелей?» – удивились иностранцы.

Ныне и мы кое-чему научились. Стеклопакеты не только надежно защищают квартиры от шума и сквозняков, но и не выпускают наружу тепло. Однако такие окна монтируют при строительстве лишь новых домов. А что делать со старыми? Конечно, семья может поднапрячься и поставить новые окна в свою старую квартиру. Однако не все могут найти на это десятки тысяч рублей. Поэтому мы предлагаем новый способ утепления старых окон.

Главное ноу-хау – между стеклами в рамах надо поставить специальную прозрачную теплоотражающую пленку, которую продают в хозяйственных магазинах. Она пропускает свет в комнату, но не дает выйти теплу наружу. Откажитесь и от старой замазки. Стыки стекол и рам надежнее промазать силиконовым герметиком, а на сами открывающиеся рамы поместить самоклеящийся уплотнитель и плотно закрыть их.

Кстати, герметики подойдут для эффективной и долговечной тепло-, водо– и шумоизоляции и во многих других случаях.

Самыми универсальными ныне являются силиконовые герметики. Они изготовляются на основе кремний-органического полимера и в отличие от другого популярного пенополиуретанового герметика (монтажной пены) более устойчивы к воздействию солнечного ультрафиолета, а потому и долговечнее.

Силиконовые герметики хороши еще и тем, что являются однокомпонентными, то есть сразу готовы к использованию. Их не надо, как, например, эпоксидку, предварительно смешивать с отвердителем. Кроме того, они хорошо прилипают к металлу, дереву, бетону, кирпичу и иному материалу, применяемому в современном строительстве, и сохраняют свои свойства в течение 15–20 лет. Они удобны еще и тем, что силикон, подобно резине, способен растягиваться, а стало быть, сохраняет герметичность даже подвижных стыков. Для помещений с повышенной влажностью – например, ванных и туалетов – разработаны специальные виды герметиков с антигрибковыми добавками, препятствующими образованию плесени. Причем ими молено не только заполнять щели, но и использовать для облицовки стен керамической плиткой. Существуют, наконец, и термостойкие герметики, которые можно применять, например, при ремонте систем горячего водоснабжения или отопления.

В справочниках указывается, что силиконовые герметики могут содержать разные типы растворителей, а потому делятся на кислотные, нейтральные и щелочные. Мы бы не рекомендовали использовать щелочные герметики, которые обладают запахом испорченной рыбы и их применяют лишь в особых, узкоспециализированных, целях.

Лучше использовать нейтральные или кислотные герметики. Кислотные, они же – ацетатные герметики содержат в маркировке на упаковке букву «А» (от английского слова acid– «кислота»). Они хорошо «прилипают» к деревянным поверхностям, стеклу, а также к не подверженным окислению металлам и керамике.

Учтите, что при отверждении состав обычно выделяет уксусную кислоту, которая, взаимодействуя с подверженными окислению металлами (железо, медь, цинк и другие), вызывает их коррозию. Поэтому кислотные герметики нельзя, например, использовать при ремонте аквариума с металлическим каркасом.

При покупке обратите внимание на цвет герметика и подберите его в тон к рабочей поверхности.

В общем, перед использованием кислотного герметика нелишне проверить его действие в малозаметном месте и посмотреть, не будет ли какой неблагоприятной реакции. Имейте также в виду, что уксус – довольно едкая жидкость, так что при работе с кислотными герметиками надо соблюдать осторожность.

Безопаснее вместо кислотных использовать нейтральные силиконовые составы. Их легко узнать по букве N на маркировке (по-английски «нейтральный» – neutral), цене 100–150 рублей за баллончик емкостью 320 мл (вместо 50–70 рублей стоимости кислотного герметика) и запаху спирта, который можно почувствовать, понюхав открытый картридж. (Только учтите, что спирт этот технический – кетоксим – и на вкус его лучше не пробовать.)

Диапазон применения нейтральных герметиков шире, чем кислотных, но и у них есть свои ограничения. Скажем, силиконом нельзя герметизировать изделия из полиакрилата и поликарбоната; они при этом разрушаются.

Возможный расход герметика определяют так. При глубине шва в один сантиметр картриджа емкостью 300–320 мл хватит примерно на 6 метров шва.

Кстати, при работе непременно понадобится монтажный (плунжерный) пистолет-аппликатор. Если у вас нет опыта обращения с подобным «оружием», при покупке его посоветуйтесь с продавцом-консультантом.

В. ЧЕТВЕРГОВ

КОЛЛЕКЦИЯ «ЮТ»

Самолет водного базирования Convair F2Y-1 Sea Dart( Sea Dart, переводится как «морская стрела») имел треугольное крыло, плавно сопряженное с корпусов и большой киль. Взлет и посадку осуществлял с помощью убирающихся гидролыж, которые развивали на разбеге гидродинамическую подъемную силу, достаточную для того, чтобы поднять корпус над водой.

В январе 1951 года ВМФ США финансировало постройку опытного образца XF2Y-1, а в 1952 году заказало 12 серийных истребителей F2Y-1. Летные характеристики самолета оказались ниже ожидаемых. Потребовались более мощные двигатели, нежели первоначально установленные Westinghouse J34-WE-32с тягой 1542 кг, и самолет оснастили двумя двигателями J46-WE-2,

Техническая характеристика:

Длина самолета… 16,036 м

Высота… 6,32 м

Размах крыльев…10,26 м

Площадь крыла… 52,3 м ³

Практический потолок… 16 705 м

Дальность полета… 826 км

Взлетная масса… 7495 кг

Максимальная скорость… 1118 км/ч

Скороподъемность… 10 км/мин

Фирму Paganiосновал в 1996 г. Хорасио Пагани – сын небогатых итальянских переселенцев из Аргентины. Автомобиль Pagani Zondaс кузовом из углепластика, продемонстрированный в 1999 г. на автосалоне в Женеве, привлек внимание любителей сверхдорогих суперкаров всего мира, и уже в первые месяцы молодая фирма получила свыше 50 заказов со 100-процентной предоплатой.

Учитывая цену машины – она превышает полмиллиона долларов, – можно сказать, что фирма продемонстрировала феноменальный успех. Сейчас Pagani Zondaизготавливаются я количестве 2 экземпляров в месяц и комплектуются всем необходимым для комфорта, включая… специальную обувь для езды. Очереди на получение автомобиля поклонникам моде пи приходится ждать по несколько лет.

Техническая характеристика:

Кузов… купе

Кол-во дверей… 2

Длина… 4,345 м

Ширина… 2,055 м

Высота… 1,150 м

База… 2,730 м

Объем двигателя… 7291 см ³

Мощность… 550 л.с.

Максимальная скорость… 340 км/ч

Снаряженная масса… 1250 кг

Разгон до 100 км/ч… 3,7 с

Расход топлива… от 10 до 20 л/100 км

ПОЛИГОН
Безопасный рельсотрон

В 1916 году, в разгар Первой мировой войны, французские инженеры Фашон и Виллепле показали своему президенту модель необычной пушки. Без пороха и дыма она стреляла почти бесшумно, а ее снаряды массой по 50 г летели со скоростью пистолетной пули – 200 м/с.

Когда изобретатели сказали, что основанное на новом принципе орудие будет стрелять на сотни и тысячи километров, им охотно поверили (рис. 1).

Строить ее, правда, не стали: общий уровень техники того времени не позволял в сжатые сроки, диктуемые потребностями войны, построить подобное орудие полномасштабных размеров. К тому же не были еще использованы для сверхдальней стрельбы все возможности пороховой артиллерии обычного типа. Правда, впереди всех здесь оказались немцы.

Всего лишь через два года они обстреляли Париж с расстояния 120 км… В начале Второй мировой они уже имели пушки, стрелявшие на 160 км. Но для орудий традиционной схемы это уже был почти предел.

О существовании такого предела артиллеристы давно и хорошо знали. Он был связан с ограниченной скоростью расширения пороховых газов в стволе, что в свою очередь объяснялось недостаточной для получения высоких скоростей температурой и энергией взрыва пороха.

Но в начале XX века сама идея стрельбы на сверхдальние расстояния была очень популярна. Потому Фашон и Виллепле и создали орудие, в котором снаряд ускоряется силой электрического тока.

В школе часто показывают такой опыт. На два оголенных провода, прикрепленных к доске, кладут легкую трубку и пропускают по ней сильный ток (лучше его взять от щелочного аккумулятора). Трубка быстро скатывается с доски (рис. 2).

Рис. 2

Чисто физически это можно объяснить так. По укрепленным на доске проводам, а также по трубке течет электрический ток, который создает общее для них магнитное поле. Но на любой проводник, находящийся в магнитном поле, действует сила Лоренца. Параллельные проводники, прочно закрепленные на доске, эта сила сдвинуть не может, но легко катит трубку.

На этом принципе и действовало орудие Фашона и Виллепле. Ствола в обычном представлении у него не было. Вместо него имелись четыре провода. По ним, как но рельсам, скользил снаряд с крестообразной формой поперечного сечения, который замыкал токи этих проводников (рис. 3).

Сегодня орудия, основанные на таком принципе, называются рельсотронами. Чаще всего их делают с двумя проводниками-рельсами. Они сегодня изучаются во многих странах мира.

К сожалению, сведений об эксперименте Фашона и Виллепле слишком мало, а все упоминания о нем в отечественной литературе опираются лишь на единственную ставшую библиографической редкостью работу Н.А.Рынина «Суперавиация и суперартиллерия», Ленинград, 1928 г.

Однако чисто расчетным путем, оставаясь в рамках школьного курса физики, мы можем очень многое в работе орудия Фашона и Виллепле прояснить. Допустим, ствол электрического орудия имел длину два метра. Приравняв работу, совершаемую электрическими силами при разгоне снаряда, к его кинетической энергии, можно найти среднее значение силы, толкавшей снаряд. Она равна 500 Н. Разделив эту силу на массу снаряда в килограммах, получим среднее значение ускорения, равное 10 000 м/с ². Через него находим время движения снаряда в стволе – 0,02 секунды – и среднюю мощность выстрела – 50 кВт.

Могло ли такое электрическое орудие найти практическое применение? Для ответа на этот вопрос сравним его с широко распространенным в то время французским пулеметом Гочкиса калибром 13,2 мм. Его пуля имела такую же массу, как и снаряд орудия Фашона и Виллепле (50 г). Но ствол его был длиной около метра, а вспышка 16 г пороха обеспечивала пуле скорость вчетверо большую – 800 м/с. Таких пуль он мог выпустить 450 штук в минуту. Орудие, полноценно заменяющее тот же пулемет Гочкиса, должно было бы без учета всевозможных потерь потреблять мощность 375 кВт, а с ними – все 750 кВт. Такую мощность можно в принципе брать от электрической сети.

На поле боя ее нет, а автономная электростанция весила в начале прошлого века около 10 тонн. Сегодня вес ее удалось бы сократить до тонны, но пулемет Гочкиса (рис. 4) образца 1914 г. весил всего 65 кг. Поэтому о повсеместной замене обычных орудий электрическими не может быть и речи.

Однако от электрических орудий можно добиться таких высоких начальных скоростей снаряда, которые не получить от орудий традиционного типа, потому можно примириться с самыми большими трудностями.

Так, например, американцы много говорят о возможности создания полностью электрического танка. Возможно, поэтому эксперименты с рельсотронами начинают делать даже любители. Учитель В.Никитин из Анадырской средней школы предложил накопитель энергии, пригодный для различных учебных опытов с токами большой мощности (рис. 5).

Рис. 5

Источник представляет собою выпрямитель для зарядки батареи большой емкости и устройства для подключения ее к нагрузке. Подключая накопитель В.Никитина, можно очень эффектно провести опыт, показанный на рисунке 2, который по сути описывает работу рельсотрона.

Помимо орудий рельсового типа предложены электромагнитные пушки с катушками-соленоидами. Они основаны на явлении втягивания железного стержня в катушку с током.

Здесь есть одна особенность. Возрастание скорости стержня, втягиваемого катушкой, происходит только до тех пор, пока он не достигнет ее середины. Если в этот момент ток, проходящий через катушку, выключить, то стержень вылетит из нее с большой скоростью.

Укрепите катушку на штативе и вложите в нее стальной шарик. После подачи импульса от накопителя шарик вылетит из катушки и пролетит пять-шесть метров. Дальность выстрела зависит от емкости конденсаторной батареи. Увеличивать ее нет смысла, поскольку это сделает опыты опасными.

В книге полковника В.А.Внукова «Физика и оборона страны», Москва, 1942 г., описана безопасная модель соленоидной пушки (рис. 6).

Рис. 6

Это стеклянная трубка, обмотанная внавал тремя слоями изолированного провода с поперечным сечением 1 мм ². «Пушка» стреляет железными вязальными спицами. Необходимый для безопасного выстрела на расстояние 3–4 мм импульс получается за счет быстрого замыкания звонковой кнопки через последовательно соединенную с нею лампу мощностью 100–150 Вт.

Все опыты с электрическим оружием следует производить только в присутствии учителя!

А. ИЛЬИН

Рисунки автора