Текст книги "Юный техник, 2007 № 06"

Автор книги: Юный техник Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 1 (всего у книги 5 страниц)

ЖУРНАЛ «ЮНЫЙ ТЕХНИК»
_{НАУКА ТЕХНИКА ФАНТАСТИКА САМОДЕЛКИ}
№ 06 июнь 2007

Популярный детский и юношеский журнал.

Выходит один раз в месяц.

Издается с сентября 1956 года.

ВЫСТАВКИ
Экзотика металлообработки

Очередная, 12-я по счету Международная специализированная выставка «Металл-Экспо» потрясла своим размахом даже видавших виды посетителей. Экспозиция заняла три самых больших выставочных павильона ВВЦ, и не сказать, что в них было просторно…

Правда, большая часть экспозиции была посвящена традиционным технологиям и способам обработки металлов. Тем не менее, наши специальные корреспонденты Валерий Мельников и Виктор Четвергов смогли отыскать и нечто из ряда вон выходящее…

Солите… заготовки

С ржавчиной специалисты борются всеми возможными способами. А московская изобретательница, сотрудница Центрального научно-исследовательского института технологии и машиностроения Ариадна Дмитриевна Вершинская попыталась обратить вред на пользу.

Наблюдая за работой фрезерного станка, обрабатывающего детали из жаростойких высокопрочных сплавов, она как-то обратила внимание: чем заготовки чище, тем быстрее изнашивается инструмент. И, наоборот, покрытые коростой ржавчины и литейных пригаров детали обрабатывать легче.

А.Д.Вершинская провела специальные исследования и пришла к неожиданному выводу: стойкость инструмента повышается благодаря… ржавчине. Ведь при каждом обороте фрезы ее режущие кромки то входят в металл заготовки, то выходят наружу. Жаропрочный материал, обладая высокой вязкостью, крепко приваривается к режущим кромкам. Отрываясь, каждая стружка уносит с собой частицы хрупкого твердого сплава.

Так что ускоренный износ происходит не из-за трения, как обычно, а по причине выкрашивания. Если же заготовка ржавая, то пылинки окисла, попадая между стружкой и режущей кромкой, не дают им свариваться.

На выставке «Металлообработка» многолюдно.

Получается, ржавчина здесь приносит пользу, повышает стойкость инструмента. Более того, разъедая поверхностные слои заготовки, коррозия разупрочняет их, облегчает работу инструменту. На свойствах же будущей детали это не отражается: ведь растрескавшийся слой полностью удаляется в результате операции.

Таким образом, нагревая и охлаждая заготовки в агрессивных средах – в сернистых газах, в хлористом железе, хлористом барии, поваренной соли, чтобы получше заржавели, можно сделать проще их обработку.

Есть свисток – будет прочность

«Не свисти – денег не будет», – гласит известная поговорка. А вот главный технолог Центрального научно-исследовательского технологического института (ЦНИТИ) Игорь Михайлович Князев с этим не согласен: недавно специалистами института был получен патент на «Способ объемной термоакустической обработки алюминиевых сплавов».

Суть идеи проста. Деталь нагревают в печи, где по соседству с нагревателем стоит низкочастотный газовый излучатель мощностью 1,5 кВт, работающий на частотах 1600–3500 Гц.

Излучатель – это мощный ультразвуковой свисток. Излучаемые им акустические волны расшатывают размягченные нагревом атомы кристаллической решетки, заставляют их перестраиваться. В результате кристаллические зерна структуры становятся мельче вдвое, и это упрочняет металл. Причем, меняя параметры облучения, упрочнению можно подвергать как поверхностный слой, так и всю толщу детали. Легче всего такой обработке поддаются алюминиевые сплавы, широко распространенные в авиастроении и производстве автомобилей.

Дед Мороз – сантехник?!

Вообще-то металлисты холод не любят. И используют его в исключительных случаях, например, при обработке некоторых тонкостенных деталей сложной формы, которые трудно закрепить в обычных тисках, их просто… примораживают.

А теперь вот холодом заинтересовались сантехники. Помните, прошлой зимой в ряде регионов страны из-за мороза полопались трубы отопительных систем? Если хорошо подумать, всегда можно обратить вред на пользу. Представьте себе, в стояке, где проложены водопроводные трубы, одна из них проржавела и прохудилась. Что делать?

Обычно сантехники в таких случаях перекрывают весь стояк, сливают воду и лишь потом приступают к ремонту. Это занимает день, а то и два.

Современное металлургическое производство немыслимо без сложных механизмов.

А если перекрыть ток воды непосредственно в районе аварии, срок ремонта можно сократить. Сделать это можно с помощью пробок из… льда, а прибор для их производства выглядит как небольшой чемоданчик.

По принципу действия прибор – это холодильник. Клеммы-зажимы обхватывают участок водопроводной трубы, и вода в ней вскоре замерзает и образует пробку. А поскольку участок охлаждения небольшой, то можно не бояться, что трубу разорвет. Ремонтники оперативно заваривают прохудившуюся трубу и снимают клеммы охладителя. Вскоре вода сама растопит пробку и пойдет по квартирам.

Сварщик сваривает… дом

Сейчас около 200 различных видов и разновидностей сварки. Но обычно их используют для соединения металлов, реже – пластиков. А вот изобретатели К.Э. Горяйнов, Л.Н. Пицкель и А.М. Гофнер решили применить электрическую сварку для… камня и кирпичей.

Для этого ими разработана такая технология. Для образования дуги в зазор между металлическим электродом и камнем вводится сварочная проволока, железный или графитовый порошок. Дуга расплавляет камень в зоне шва, намертво соединяя блоки.

Такой способ соединения отдельных блоков в единое целое заметно дороже, чем, скажем, кладка на цементном растворе. Но экономически очень выгодна при монтаже или ремонте, футеровке сталеплавильных и доменных печей, возведении особо прочных сооружений специального назначения.

ИНФОРМАЦИЯ

ТОК ДРОБИТ РУДУ. Перспективный способ увеличения эффективности золотоносных месторождений предложили российские ученые. Об этом рассказал академик Юрий Гуляев. Запасы золотоносных песков уже истощились, и, чтобы добыть из породы крупинки драгоценного металла, ее приходится тщательно перемалывать.

При этом выявилась довольно интересная закономерность: чем мельче дробится руда, тем выше выход драгоценного металла. Например, если дробить руды до частиц диаметром 100 мкм, то выход золота составит порядка 25–30 % от возможного. А если получать частицы размеров 1 мкм, то выход золота приблизится к 100 %. Однако при этом расходы на дробление составляют примерно 50 долларов на тонну породы, в то время как золота из нее может быть получено всего на 30 долларов.

Поэтому наши специалисты и предлагают вместо традиционного измельчения породы в дробилках и шаровых мельницах использовать новый способ – сильнейшие импульсы тока. Они, как показал опыт, эффективно разрушают породу, причем зачастую как раз в том месте, где таится крупинка золота.

Таким образом удастся при минимуме затрат получать выход золота в 70–80 %, что позволяет ввести во вторичную переработку так называемые «хвосты» – те залежи дробленой породы, из которой однажды уже пытались извлечь часть имеющегося в ней золота.

ЧЕЛОВЕКА СКРЕСТИЛИ С… МОРКОВКОЙ. Морковь, содержащую белки человека, впервые в мире получили ученые сразу нескольких новосибирских институтов при содействии столичных генетиков. Это необычное растение, по мнению авторов разработки, окажется полезнее многих фармацевтических препаратов, поддерживающих иммунитет. Главное преимущество нового «лекарства» – оно гораздо ближе человеку, чем остальные, лучше усваивается и эффективнее действует.

Как показали опыты, при потреблении трансгенной моркови в качестве пищевой добавки стимулируется мощный иммунитет ко многим инфекциям. В теплице Института цитологии и генетики РАН уже вырастили опытную партию чудо-овоща.

МАМОНТ В ЗООПАРКЕ ПОТЕСНИТ СЛОНОВ. Так решили сотрудники Московского зоопарка. Речь идет, конечно, не о живом мамонте. Недавно в Сибири был найден череп старого самца, ростом больше 2,5 метра и весом около 6 тонн. Несмотря на то что череп расколот на 3 части, он прекрасно сохранился. Уцелели даже бивни, максимальный диаметр которых составляет 154 миллиметра. Отныне череп станет частью постоянной экспозиции в слоновнике.

РЕАКТОР ЧЕТВЕРТОГО ПОКОЛЕНИЯ, по словам главы «Росатома» Сергея Кириенко будет построен в 2023–2025 годах. Весь проект обойдется в 2 млрд. долларов, что не так много для реактора нового поколения, сказал С.Кириенко.

В его создании принимают участие российские и американские специалисты. Это будет газовый высокотемпературный реактор, который работает при температуре 920–950 градусов и способен уничтожать наиболее опасные изотопы.

РАССКАЗЫ О ПРОСТЫХ ВЕЩАХ
Засекреченный десерт

Не удивляйтесь, это – мороженое. Его родиной, как пороха, бумаги и еще многих полезных вещей, был Древний Китай. Там уже за три тысячелетия до нашей эры в богатых домах подавали к столу замороженные фруктовые соки.

В Европу этот продукт попал в XIII веке вместе с венецианцем Марко Поло. Изысканный десерт пришелся по вкусу многим коронованным особам, и способ его приготовления тут же засекретили. За выдачу секрета грозила смертная казнь.

Факты из истории

Лишь в 1660 году итальянец Франческо Прокопио открыл в Париже публичную продажу мороженого. Новое лакомство быстро завоевало всеобщее признание. Через шестнадцать лет во французской столице образовалась первая корпорация мороженщиков – их называли лимонадье. Они разработали рецепты мороженого, близкие к современным. Однако в связи со сложностью проблемы охлаждения мороженое еще долго оставалось дорогим лакомством, доступным далеко не каждому.

В России прародителем сегодняшнего мороженого, по мнению академика Международной академии холода А.Г. Кладия, очевидно, можно считать мелко наструганное замороженное молоко, исстари подававшееся к блинам на Масленицу.

Заморское же мороженое появилось сначала в меню царского двора и знати. В вышедшей в 1794 году в Санкт-Петербурге книге «Старинная русская хозяйка, ключница и стряпуха» можно было уже познакомиться с рецептом земляничного мороженого.

В 1845 году купец-умелец Иван Излер получил в России патент на машину для приготовления мороженого. Однако еще почти сотню лет мороженое делали кустарно, вручную и совсем понемножку.

Отцом советского промышленного мороженого стал нарком продовольствия А.И. Микоян. Он по заданию тогдашнего руководителя страны И.В. Сталина ездил в 1936 году на два месяца в США с делегацией специалистов изучать опыт работы в пищевой промышленности. Делегация привезла технологическую документацию, а также книгу Гуго Зоммера «Теория и практика производства мороженого». По ней учились потом многие поколения советских мороженщиков. А 4 ноября 1937 года, то есть 70 лет тому назад, на первой фабрике, позже получившей имя Микояна, была выпущена первая промышленная партия мороженого.

Перед Великой Отечественной войной в СССР ввели первый государственный стандарт на мороженое ГОСТ 119-41. Именно ему во многом мы обязаны тем, что наше мороженое долгое время считалось одним из лучших в мире.

Один из вариантов технологического процесса производства мороженого.

_{Цифрами обозначены: 1– плавитель жира; 2– емкость для сгущенного молока; 3– диспергатор; 4– подогреватель; 5– емкости для смешивания; 6– гомогенизатор; 7– пастеризатор.}

Что же такое мороженое?

Основой многочисленных его рецептов является замороженная смесь натурального молока, сливок, сгущенного или сухого молока и свекловичного сахара. К этой смеси, в зависимости от сорта, добавляют какао, миндаль, изюм, ванилин, орехи и другие добавки, например, агар-агар, желатин и… воздух. Название мороженое обычно получает по составу добавок. Например, молочное мороженое может быть молочно-ванильным или молочно-фруктовым, а пломбир – шоколадным, сливочным, с изюмом…

В состав мороженого входят жир, белки, сахар, витамины, различные соли и другие питательные вещества. В молочном мороженом, например, содержится 3,5 % жира, 15,5 % сахара и 29 % сухих веществ. В состав орехового или миндального мороженого добавляют еще поджаренные ядра орехов или миндаля (6 – 10 % к массе замороженной смеси).

Фруктово-ягодное мороженое – малиновое, клубничное, вишневое и другие – вырабатывают только из плодов и ягод или из натуральных плодово-ягодных соков и пюре; в нем содержится 27–30 % сахара и 20–30 % плодов и ягод.

Мороженое может быть также лечебным. Прежде всего, это обусловлено его высокой питательностью. По калорийности 1 кг мороженого соответствует 0,5 кг котлет из баранины, или 0,8 кг бифштекса из говядины, или 3 кг картофеля, или 7,5 кг капусты. Оно полезно больным, перенесшим тяжелые полостные операции, которым нельзя употреблять твердую пищу, при язвенной болезни, туберкулезе, истощении, малокровии.

Тонкости технологии

«Иногда полагают, что для получения хорошего мороженого достаточно знать его рецептуру, – рассказал нам академик Международной ассоциации холода О.А. Бахвалов. – Между тем качество мороженого зависит не только от его состава, но и от качества сырья, а также правильной технологии процессов замораживания, закаливания и хранения продукта»…

Все начинается с приготовления смеси. На первом этапе подготавливаются ее ингредиенты, очищаются, фильтруются от твердых загрязнений, подготавливаются жиры… Молочные жиры придают мороженому нежную консистенцию, повышают сопротивление мороженого к таянию и делают его пластичным.

Производство мороженого полностью автоматизировано.

Сливочное масло расплавляют на маслоплавителях. В специальную емкость поступает сгущенное молоко. Далее ингредиенты смешиваются. Затем происходит процесс гомогенизации мороженого – смесь интенсивно перемешивают под давлением до 250 бар, и мороженое становится очень пластичным. Далее следует пастеризация мороженого. Смесь выдерживают 25 секунд при температуре 85 °C, что убивает вредных микробов, а также способствует дополнительному смешиванию и растворению компонентов.

Так развозили мороженое в начале XX века…

…А так перевозят в наши дни.

После этого готовую смесь формуют, пакуют и отправляют на закаливание. Так называется операция выдержки мороженого при температуре -18 °C и ниже, чтобы оно подольше оставалось твердым. Наконец, готовую продукцию в специальных фургонах-рефрижераторах развозят по торговым точкам. Ешьте на здоровье!

PS.Изобретение мороженого, кстати, не закончилось и поныне. Каждый год появляются все новые сорта. Что, например, вы знаете о горячем мороженом, рыбном, грибном?.. Но о нем – как-нибудь в следующий раз.

По материалам специализированной выставки «Мир мороженого и холода-2007»

публикацию подготовил Г. МАЛЬЦЕВ

Кстати…

ДОМАШНЕЕ МОРОЖЕНОЕ

Для сливочного мороженого нужно 400 г сливок, 300 г молока, 250 г сахарного песка, 9 куриных яиц, две чайные ложки крахмала и ванильный сахар. Яичные желтки растирают с сахаром, смешивают с пастеризованным молоком и сливками. Кастрюлю со смесью нагревают на слабом огне, помешивая деревянной ложкой до легкого загустения, добавляют крахмал, нагревают до исчезновения пены, процеживают через мелкое сито, охлаждают на льду или в холодной воде и добавляют ванильный сахар. Охлажденную смесь оставляют для созревания на 2–3 ч при температуре 4 °C.

Для замораживания продукта можно использовать любых два сосуда с разными диаметрами. Скажем, в кастрюлю помещают приготовленную смесь и ставят ее в ведро. На дно ведра и между стенками сосудов насыпают кусочки льда, перемешанного с солью. Процедуру охлаждения можно проводить и в холодильнике. Периодически смесь перемешивают, пока она не приобретет густоту сметаны. После этого мороженое оставляют еще на 1–1,5 ч для закаливания.

НАШ КУРЬЕР
Школьный автобус

Национальная программа образования России предусматривает оснащение школ страны компьютерами и не только дополнительным инвентарем, но и специализированным автотранспортом. Разработка таких машин уже началась.

– Первый в нашей стране специальный школьный автобус разработан сотрудниками НАМИ с учетом всех международных норм безопасности, – сказал мне заведующий лабораторией автобусов В.В. Берберя. – За основу мы взяли шасси и двигатель автомобиля ГАЗ-33104 «Валдай», а кузов разработали и создали сами.

Получилась весьма удобная машина, в салоне которой мы с Владимиром Викторовичем и беседуем. Здесь установлено 11 детских кресел с привязными ремнями и два места для взрослых – сопровождающих группу учителей. Эти кресла немного побольше, ведь взрослые не дети. За сиденьями есть свободное пространство, куда вполне может поместиться, если понадобится, инвалидная коляска. Здесь же расположен багажный отсек, куда можно сложить свои рюкзаки и сумки. Легкие вещи – например, снятые куртки – можно положить на багажные полки над головами сидящих. Сзади же расположена широкая аварийная дверь.

Есть также аварийный люк на крыше. Кроме того, у каждого окна закреплен специальный молоток, которым в случае необходимости можно разбить окно, чтобы выбраться наружу.

Вообще проблемам безопасности здесь уделено первоочередное внимание. Например, водитель не может сдвинуть машину с места при открытой двери – специальная блокировка не позволит ему переключить рычаг скоростей.

– Вся конструкция кузова – жесткая, сварена из стальных труб, – пояснил Владимир Викторович. – Кроме того, дополнительные элементы усиления заложены в бортовые панели; так что автобус способен выдержать боковой удар и даже переворот на крышу.

Учитывая климатические особенности нашей страны, автобус имеет мощную отопительную систему и плотно закрывающиеся окна.

Ярко-желтая окраска автобуса издалека предупреждает других участников дорожного движения: «Осторожно, дети!»

Пока создан лишь макетный образец автобуса. Но Министерство образования РФ заказало первые 5 таких машин. Если опыт их эксплуатации окажется удачным, вскоре может быть развернуто серийное производство новых автобусов.

ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА:

Двигатель – дизель Д.245.7Е2.

Рабочий объем цилиндров – 4,75 л

Мощность – 117,2 л.с.

Скорость – 60 км/ч

Полная масса – 6000 кг

Габариты: 6184x2400x2860 мм

С. ЗИГУНЕНКО

СОЗДАНО В РОССИИ
Контролеры небоскребов

Небоскребы строят не только за рубежом, но и в наших городах. Они, как и здания фантастических форм, заставляют строителей и конструкторов решать проблемы, которых еще вчера не существовало.

«Мы вспомнили, что мелкие, не заметные для людей, землетрясения происходят даже в зонах, которые не назовешь сейсмоопасными. Такие периодические встряски оборачиваются обветшанием, трещинами для высотных зданий», – сказал мне сотрудник Научно-исследовательского института общих физических измерений (НИИОФИ) Алексей Пнев.

Чтобы со временем не столкнуться с неожиданными авариями, специалисты разработали новый способ прогнозов состояния зданий. Конечно, в наши дни немало всевозможных систем контроля за состоянием строений.

О некоторых из них мы уже писали (см., например, «ЮТ» № 11 за 2005 г.). Однако большинство из них требуют особого электропитания, линий передачи измерительной информации, дорогой и уязвимой системы обслуживания.

Гораздо проще системы контроля деформаций, работающие на основе волоконной оптики. Как они устроены? Понять это нам поможет аналогия с человеческим организмом.

Как мы с вами узнаем, все ли в порядке в нашем организме? Благодаря сигналам, поступающим в мозг по системе нервов от всевозможных датчиков тепла и холода, боли и температуры, расположенных по всему телу.

Подобная «нервная» система должна появиться и у высотных зданий. Еще во время проектирования и строительства в их стенах и прочих конструкциях предусматриваются специальные каналы для закладки оптоволоконных кабелей. Эти кабели одновременно являются и датчиками, и трансляторами получаемой информации в центральный компьютер.

Схема работы оптоволоконной измерительно-информационной системы такова.

Излучение от источника широким спектром подается на вход оптического волокна. При прохождении сигнала его характер меняется; в частности, меняется длина волны отраженного излучения. Спектроанализатор измеряет отклонения длин волн множества датчиков, и на основе этих измерений специалисты делают выводы о деформации конструкций. При измерении температуры, помимо теплового расширения решеток, изменяется еще показатель преломления световой волны.

«Главная хитрость – в последовательно соединяемых и размещаемых по периметру здания отрезков кабеля с волоконной решеткой, – пояснил Алексей. – Присутствие такой решетки в проводе нельзя зафиксировать глазом или на ощупь, поскольку речь идет о структурах с размерами порядка 500 нм. Однако о самочувствии своего объекта они готовы в любую минуту доложить с предельной объективностью».

Иначе говоря, каждый отрезок волоконного кабеля представляет собой некую структуру, своеобразный кристалл, сквозь который световой импульс проходит, отражаясь особым образом. Причем характер отражения, кроме всего прочего, зависит и от того, насколько данный отрезок кабеля натянут или искривлен, нагрет или охлажден.

Подобные структуры или решетки «прочерчиваются» в волокне во время изготовления оптоволоконного кабеля примерно так же, как изготовляются полупроводниковые структуры при производстве микрочипов. И производство это ничуть не сложнее, оно может быть налажено в помощью такого же оборудования…

Готовые изделия, как уже говорилось, монтируются в стеновые панели и служат потом весь срок существования самого здания. Как только запускается контрольный сигнал – по графику или в произвольно выбранное время, – получаемое из кабеля отражение говорит специалистам, все ли в порядке со зданием.

К преимуществам системы относится ее высокая точность – на датчики не влияют ни электромагнитные поля, ни солнечная радиация. Кроме того, оптоволоконные системы не требуют электропитания, постоянного надзора.

Интересно также, что решетки чувствительны не только к деформации, но и к температуре. А это очень важно. И не только потому, что при нагреве или охлаждении бетон, сталь или иной строительный материал деформируется. Оптоволоконная решетка может послужить и сигнализатором возникновения пожара.

В. ДУВИНСКИЙ, спецкор «ЮТ»