Текст книги "Юный техник, 2011 № 09"

Автор книги: Юный техник Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 4 (всего у книги 5 страниц)

ПОЧЕТНЫЙ ДИПЛОМ

В этом выпуске пойдет речь о том, нужно ли знать своих предшественников по изобретениям, необходима ли стиральная машина для… людей, стоит ли ставить стол на потолке, а также, что надо изобрести в XXI веке.

Новая жизнь старых идей

КАК РАЗДРОБИТЬ ГРАНИТ?

«Недавно я узнал, что древние мастера обрабатывали камень, используя законы природы и физики. Например, в Египте откалывали плиты строго намеченных размеров для строительства пирамид следующим образом. По намеченной линии сверлили ряд отверстий и забивали в них деревянные колья. Затем эти колья поливали водой, дерево постепенно разбухало, увеличивалось в объеме и раскалывало, в конце концов, камень.

У нас же на Руси древним мастерам помогал зимний холод. В отверстия, просверленные в камне, зимой наливали воду. Она замерзала, превращаясь в лед, который, как известно, имеет больший объем. И опять-таки камень при этом раскалывался.

Конечно, в наши дни технологии совсем другие. Вот я и подумал: «А нельзя ли использовать в рамках старой технологии новые материалы?..» И дальше в своем довольно-таки длинном письме Данила Иванов из Воронежа подробно расписывает вот какую технологию.

Как известно, во второй половине XX века были изобретены нитинол и другие материалы с «памятью». Они отличаются тем, что при нагреве или, напротив, понижении температуры как бы вспоминают свою былую форму. И прямая проволока сворачивается, например, спиралью.

Вот Данила и предлагает использовать эти известные свойства нитинола в новом качестве. Нужно забить стержень из нитинола в пробуренное отверстие, а затем нагреть. Он «вспомнит», что когда-то был спиралью, начнет изгибаться и колоть камень по намеченной линии.

Согласитесь, замечательная идея. Но…

Инженер Минору Нисида из университета Кумамоту (Япония) запатентовал недавно изобретение для разрушения камня и бетона.

Устройство, разработанное Нисидой, представляет собой соединенные определенным образом стержни длиной в несколько сантиметров из материалов с памятью. При изготовлении эти стержни нагревают до определенной температуры, а после остывания сгибают. Пробурив небольшое отверстие в скале, стержни закладывают туда и нагревают. Они распрямляются с такой силой, что скала лопается. Одна из японских фирм уже приступила к выпуску этих несложных устройств.

Какова же мораль этой истории? Чтобы не изобретать велосипед и не открывать заново Америку, изобретатель XXI века должен лучше знакомиться с тем, что уже изобретено.

В итоге нам остается похвалить Данилу лишь за его пытливость – отыскал же он аналоги своего изобретения. Ну, а если бы он знал еще и о разработке Миноры Нисиды, то мог бы придумать нечто новое. Что мы ему и советуем сделать, опираясь на японский опыт.

Есть идея!

СТИРАЛЬНАЯ МАШИНА ДЛЯ… ЛЮДЕЙ

«Где-то мне довелось читать, будто на орбите большая проблема с мытьем. Вот я и подумала: надо для космонавтов создать особую стиральную машину. Человек влезает в ее барабан, намыливается, закрывает специальную крышку, через которую наружу торчит только его голова (ее придется мыть отдельно), и просит коллегу нажать кнопку «пуск». Внутрь барабана начнет поступать теплая вода, омывающая тело. А чтобы в невесомости она стекала куда надо, надо будет закрутить барабан с небольшой скоростью. При этом возникнет центробежная сила, которая и отгонит воду к стенкам, а затем, через фильтры, в сборный резервуар.

Конечно, у человека непривычного при таком способе мытья может закружиться голова. Но космонавты – люди тренированные, пять минут верчения как-нибудь выдюжат…»

Такое вот предложение прислала Антонина Воротникова из г. Ростова-на-Дону. Намерения, конечно, у нее благие, и сама по себе идея неплохая. Да только несвоевременная. Дело в том, что машину для «стирки» людей изобретатели компании Sanyo сконструировали еще 40 лет назад.

Агрегат под названием Ultrasonic Bath представляет собой «ванну-автомат». Все, что нужно сделать человеку, желающему помыться, – это залезть в кабинку машины, установить желаемую температуру воды, после чего начнется цикл «стирка». Ultrasonic Bath в течение 5 минут с напором обдает тело горячей водой, затем человека, находящегося в кабинке, ждет приятный 3-минутный массаж. В завершение процедуры – сушка теплым воздухом, так что полотенце пользователю не понадобится.

Однако за четыре десятилетия так и не нашлось достаточного количества желающих приобрести такой агрегат. А потому серийный выпуск его так и не наладили.

Лишь уменьшенный вариант стоит в токийском зоомаркете «Счастливая Хонда» и предназначен для мытья… собак. Стиральная машина для животных пользуется популярностью, так как стоимость мойки составляет всего 5,4 доллара, в то время как за ту же самую операцию в собачьих салонах красоты берут в 5 раз больше.

Что же касается мытья космонавтов, то для них уже разработана и завезена на орбиту специальная кабина из пластика. Она во многом похожа на те душевые кабины, что ныне используются на Земле. С той лишь разницей, что во время мытья через кабину в направление от головы к ногам прогоняется поток воздуха, увлекающий с собой водяные капли. Иначе ведь они будут просто висеть в невесомости и никакого душа не получится.

Разберемся, не торопясь…

СТОЛ НА… ПОТОЛКЕ

«На многих кухнях городских квартир места не так уж много. А ведь там необходимо разместить как минимум два стола – рабочий и обеденный. Вот я и предлагаю: давайте обеденный стол подвесим к потолку на тросах, подобно тому, как подвешивают люстры. И будем спускать его, только когда нужно. А все остальное время пусть стол висит под самым потолком, никому не мешая».

Согласитесь, предложение Евгения Коровина из Караганды довольно любопытное. Но, к сожалению, не новое. В Германии, например, еще во времена Средневековья подвешивали обеденные столы на цепях. А после окончания пиршества поднимали к потолку, освобождая место в зале для танцев.

Еще один вариант такого стола предлагает наш современник, изобретатель из Самары Г.Г. Тимченко. Его «подвесной стол» (патент РФ № 2218852) опускается и поднимается с помощью телескопических опор, которые крепятся к потолку.

Высота столешницы над полом легко меняется. Для столов в кафетерии, бистро или закусочной, где посетители едят стоя, длина опор может быть минимальной.

Для библиотеки, офиса и прочих мест, где за столом сидят, предпочтительно среднее положение. Для детского кафе, детсадовской группы, игротеки лучше выбрать самое нижнее.

Главное преимущество такого стола, по мнению изобретателя, оценят уборщицы. Ведь легче убирать помещение, когда в нем минимум мебели.

Однако есть в конструкции и свой недостаток. Такой стол нелегко переставить с места на место. Для этого придется переделывать весь крепеж на потолке. А это – целая история. Быть может, вы придумаете, как можно переставлять мебель на потолке без особых хлопот?..

Наша справка

Согласно данным опроса Всероссийского центра изучения общественного мнения (ВЦИОМ), самым важным достижением прошлого века россияне считают начало полетов в космос (19 % опрошенных). На второе место по значимости наши сограждане ставят изобретение персонального компьютера (14 %). По 8 % указали на мобильный телефон, Интернет, телевидение, еще 7 % – на достижения медицины, в частности касающиеся пересадки органов… Реже всего россияне упоминают атомную бомбу, генную инженерию, клонирование, вооружение (по 1 %). Еще 1 % полагает, что в XX веке не было сделано значимых изобретений. И, наконец, 36 % затруднились ответить.

В XXI веке чаще всего россияне ожидают изобретения альтернативных видов топлива (34 %), технологий искусственного выращивания органов взамен утраченных или больных (33 %). Каждый пятый (21 %) прогнозирует открытие лекарства от всех болезней, 16 % – искусственного интеллекта, 14 % – доступных для всех полетов в космос, 13 % – летающих автомобилей, которым не страшны транспортные пробки, 11 % – средств передвижения со скоростью, превышающей скорость света.

В числе прочего россияне ожидают также изобретения способа читать чужие мысли (7 %), вечного двигателя, открытия секрета человеческого бессмертия, создания эликсира вечной молодости (по 6 %), машины времени (5 %) и телепортации (3 %).

НАШ ДОМ
Экономьте электричество

«Уж небо осенью дышало, уже реже солнышко блистало, короче становился день…» Александр Сергеевич Пушкин, хотя и не увлекался точными науками, приметы осени указал по-инженерному точно. И уж каждому, конечно, известно, какие проблемы нас ждут с наступлением холодов – придется утепляться, раньше включать свет в домах. А электроэнергия ныне стоит уж не 4 копейки, как когда-то, а рубли за киловатт. И за месяц в иной квартире набегает рублей 500, а то и 1,5–2 тысячи…

Как сократить траты? Об этом давайте и поговорим.

Начнем, с отопления

Электричество в нашей стране, с тех пор как был осуществлен план ГОЭРЛО, никогда особенно не экономили. Не экономят и ныне. Свидетельством тому могут послужить включенные почти круглые сутки телевизор с компьютером и привычка благополучно забывать лозунг «Уходя, гасите свет»… Между тем, например, в Европе давно уж придумано немало способов сократить расход энергии в 2–3 раза. Многие из них вполне пригодятся и нам.

Начнем, пожалуй, вот с чего. Хотя, как известно, лампочки накаливания лишь около 5 % электричества переводят в свет, а остальное в тепло – главные транжиры энергии вовсе не они, а… окна. Начните с того, что на зиму помойте окна – через чистые стекла в дом будет проникать больше света. А заодно осмотрите внимательно оконные проемы и переплеты: как показывает практика, щели в окнах «дарят» улице до 40 % электроэнергии; стекла отдают еще 15–30 %; стены – до 10 % (а в угловых квартирах и до 40 %); потолки и полы – от 5 до 7 %. А потому, чтобы не пришлось зимой включать электрические обогреватели, лучше с осени утеплить кровлю, потолки, полы и стены жилища, поставить герметичные пластиковые окна, заполнить пеной или иным герметиком все щели.

Теперь можно подумать и об отоплении. Большинство домов в нашей северной стране имеет централизованное водяное отопление. Но если ваше семейство вдруг собралось строить новый дом, то можно подумать и об устройстве в нем теплых полов. Подробно о них мы поговорим как-нибудь в следующий раз, а пока скажем, что они бывают двух типов – водяные и электрические.

При водяных в основание пола, в так называемую бетонную стяжку, укладывают трубки, по которым будет циркулировать горячая вода из системы отопления.

При элекрических – опять-таки в стяжку или за обои на стенах закладывают особые нагреватели. Особой популярностью ныне пользуется инфракрасная греющая пленка, которую расстилают на черновом полу прямо под ламинат.

В помещениях с высокими потолками системы типа «теплый пол» экономят до 50 % тепла, в обычных многоквартирных – до 30 %. При этом рекомендуется снабдить такую систему электронным терморегулятором, который круглосуточно поддерживает заданную температуру пола, периодически включая и выключая нагрев. Экономия при этом тоже получается немалая.

Так, при номинальной удельной мощности теплого пола 115 Вт/кв. м фактически он будет расходовать не более трети.

Если в доме нет централизованного отопления, экономнее обычных электрообогревателей использовать навесные потолочные и настенные инфракрасные панели.

Даже если дом отапливается обычной печкой, ее тоже стоит модернизировать, встроив в нее теплонакопители – специальные кирпичи из магнезита, способные сохранять тепло долгое время, постепенно отдавая его в окружающее пространство.

Новые – экономнее

Ну а теперь давайте подумаем, как можно экономить электричество при непосредственном использовании электроприборов. Кроме обогревателей и кондиционеров, значительную часть электроэнергии в доме расходуют телевизоры, компьютеры, холодильники, СВЧ-печки, стиральные машины… Они потребляют электроэнергию даже в режиме stand-by, то есть в ждущем режиме, когда сами они не работают, но горят их точечные индикаторы, лампочки подсветки, работают электронные часы и таймеры. При этом многие удивляются, узнав, что, например, телевизор в 10 раз более «прожорлив», чем электрокипятильник или утюг, и вдвое расточительнее, чем «микроволновка». А все потому, что киловаттный кипятильник или 5-киловаттную СВЧ-печь включают даже не каждый день и на считаные минуты, а телевизор в режиме ожидания может находиться круглые сутки.

В таком же режиме у многих находится и компьютер, подключенный к Интернету.

Практически во всем мире ныне принято разделение бытовой техники по классам – от А до G. Самым экономичным по показателям энергопотребления считается оборудование класса А, в настоящее время появилась и более совершенная его разновидность – категории А+. А у нас во многих квартирах до сих пор стоят электроплиты и холодильники образца 70-х годов прошлого века, которые даже категории G уже не соответствуют.

И переплата за их использование может составлять порядка 1000–1500 рублей в год. За две пятилетки как раз набегает на новый холодильник или печь.

Экономить можно и соблюдением самых простых правил. Не придвигайте холодильник вплотную к стене, тогда теплообменник будет работать эффективнее.

И поставьте его по возможности подальше от электроплиты – тепло от нее заставляет холодильную автоматику включаться чаще…

Что касается стиральной машины, то стирка обойдется вам дешевле, если вы будете загружать машину всякий раз полностью, выбирать по возможности самый экономичный режим стирки и вести стирку ночью, когда действует экономный тариф. При этом, конечно, у вас должен стоять двухтарифный счетчик.

Светить всегда, светить везде?..

Ну а теперь, когда с главными «пожирателями» электричества разобрались, давайте обратим внимание и непосредственно на приборы освещения.

Электроосвещение, используемое в наших домах, как правило, состоит из общего, верхнего (люстра, встроенные в потолок точечные источники), и местного, нижнего (настольная лампа, торшер, бра). Не включайте все освещение сразу – чаще всего это пустое расточительство, а не жизненная необходимость. Поочередное включение источников света позволяет сберечь примерно 15–20 кВт в месяц.

При этом сами источники следует размещать так, чтобы их абажуры с отражателями направляли свет непосредственно туда, куда нужно, а не освещали все вокруг.

Тогда можно будет поставить лампочки меньшей мощности и получить достаточно света для работы, чтения, наведения красоты и т. д.

Наверное, стоит поменять и сами лампы накаливания на современные источники света. Так, энергосберегающая лампочка мощностью 15 Вт по отдаче света соответствует лампе накаливания в 75 Вт, дольше служит, ярче светит и в целом помогает снизить затраты, несмотря на то что стоит заметно дороже. Еще более экономичны светодиодные источники света. Их срок службы дольше, чем у энергосберегающих (около 100 тыс. и 3–4 тыс. ч соответственно). Еще поговаривают, что скоро в наших домах будут светиться сами обои или краска на потолках, но пока подобные системы освещения не вышли за пределы лабораторий.

И наконец, еще один способ снизить затраты на электроэнергию – поставить в квартире датчики движения, которые следят за передвижением хозяев по комнате (реагируют на звук, движение, тепло) и в нужный момент включают либо выключают лампы. Особенно они удобны в прихожей, кухне, ванной, туалете… Зашел человек, свет автоматически включился, вышел – выключился.

Несколько слов о счетчике

Существенно сэкономить на платежах, как уже говорилось, поможет также установка двухтарифного счетчика вместо обычного, универсального. Он позволяет производить оплату электроэнергии дифференцированно – с 7 до 23 ч по одному тарифу, а с 23 до 7 ч по более низкому.

При этом следует знать, что, во-первых, новый счетчик должен быть зарегистрирован в Государственном реестре средств измерений как прошедший сертификацию и разрешенный к эксплуатации на территории РФ.

Во-вторых, он должен пройти регистрацию в отделении Энергосбыта по месту жительства. И, в-третьих, демонтаж старого устройства и монтаж нового должен осуществить электрик Энергосбыта.

Самовольное нарушение пломбы автоматически разорвет договор с этой организацией, и в результате с вас возьмут за электричество по старым расценкам и по номинальной мощности приборов в вашей квартире за весь период с момента последнего снятия показаний старого счетчика. И может «нагореть» весьма немалая сумма.

КОЛЛЕКЦИЯ «ЮТ»

Вальтер ТРН (Taschenpistole mit Hahn – карманный пистолет с курком), появившийся в 1969 году, – это так называемый карманный пистолет.

Карманные пистолеты (иногда такие пистолеты называют салонными, жилетными или дамскими) – это по американской терминологии пистолеты небольших размеров, предназначенные для скрытого ношения. Такие пистолеты, как правило, дешевле полноразмерных, и в США такое оружие часто считается оружием криминальных элементов из различных этнических группировок.

Вальтер ТРН стреляет патронами АСР калибра,25, но годится и для патронов LR калибра,22. Работает по принципу использования энергии отдачи свободного затвора и не имеет механизма безопасного ношения оружия со взведенным курком. У него открытый курок и предохранитель с левой стороны. Прицельное устройство состоит из целика с квадратной прорезью и квадратной мушки.

Из-за своей чрезвычайной компактности Вальтер ТРН обладает серьезным недостатком: у стреляющего из него на руке довольно быстро появляются специфические синяки и ссадины. Тем не менее, пистолет с некоторыми модификациями производится и в наши дни.

Технические характеристики:

Материал… сталь/алюминий

Длина… 135 мм

Длина ствола… 71 мм

Ширина… 23 мм

Вес без патронов… 325 г

Начальная скорость пули… 1080 м/с

Прицельная дальность… 45 м

Система подачи… 6-зарядная обойма

В последнее время фирма Hyundai резко наращивает продажи, обгоняя производителей других моделей иномарок. Этим она во многом обязана новой модели Hyundai Solaris, обладающей лучшим на сегодня в своем классе соотношением цена – качество.

Мировая премьера Hyundai Solaris состоялась на Шанхайском автосалоне 2010 года, а в 2011 году в России на новом автозаводе Hyundai в Санкт-Петербурге началось его производство. Solaris снабжен энергопоглощающим кузовом с элементами из высокопрочной стали, а число подушек безопасности доходит до шести.

При разработке российского варианта автомобиля учитывалась местная специфика. Так, из-за долгих и морозных зим в Solaris стандартной комплектации установлен обогреватель заднего стекла, а для омывателя ветрового стекла – 4-литровый резервуар жидкости, предупреждающий водителя о ее расходе. Для эффективного холодного запуска мотора предусмотрен аккумулятор емкостью 60 А/ч.

Технические характеристики (двигатель 1,6 CWT):

Длина автомобиля… 4,370 м

Ширина… 1,700 м

Высота… 1,470 м

Дорожный просвет… 160 мм

Полная масса… 1565 кг

Объем двигателя… 1591 см³

Мощность…123 л.с.

Максимальная скорость… 190 км/ч

Объем бака… 43 л

Объем багажника… 465 л

Расход топлива:

в городе… ок. 8 л

на трассе… ок. 5 л

Разгон до 100 км/ч…10,2-11,2 с

НАУЧНЫЕ ЗАБАВЫ
Скрытые возможности обычных вещей

ЗАЖИГАЕМ ЛАМПУ РАСЧЕСКОЙ

Для опыта необходимы: люминесцентная лампа и пластмассовая расческа.

Быстро проведите расческой несколько раз по волосам, а затем дотроньтесь расческой до лампы. Вы увидите, как она вспыхнет на секунду-другую.

Попробуйте провести аналогичный опыт с металлической расческой. Каков результат?

Объяснение экспериментов таково. Лампа на внутренней стороне стекла оснащена специальным покрытием, которое реагирует на электрический заряд. Проведя расческой по волосам и тем самым зарядив пластик статическим электричеством, можно на короткое время заставить трубку светиться. А вот с металлической расческой такой «фокус» не удается, поскольку металл проводит электричество и накапливаемый заряд тут же стекает…

ПАРЯЩИЙ ШАРИК

Для опыта нужны: трубочка для коктейля, воздушный шарик, пробка от вина, пластмассовый шарик для пинг-понга, скотч.

Загните трубочку под прямым углом и закрепите скотчем, чтобы не разогнулся. Затем, дуя в трубочку, создайте восходящий воздушный поток. Поместите в него воздушный шарик, и вы увидите, как он подлетит вверх.

Впрочем, потренировавшись, можно заставить воздушный шарик парить неподвижно на одном месте.

Попробуйте удержать в воздухе пластмассовый шарик для пинг-понга и пробку от вина. Какой предмет держится в воздухе устойчивее?

Проще всего, как ни странно на первый взгляд удержать в воздухе шарик. Поток воздуха обтекает его, создавая вокруг воздушную воронку. Над шариком образуется низкое давление воздуха, которое помогает удерживать его в воздухе.

Пробка же слишком тяжела и не симметрична, а воздушный шарик слишком велик и легок, чтобы струя воздуха могла обтекать его равномерно.

КАКОВ БУДЕТ ОТСКОК?

Для эксперимента понадобятся: маленький и большой мячи (например, футбольный и теннисный).

Возьмите большой мяч в правую руку. Маленький мяч, держа в левой руке, поставьте на большой мяч. Одновременно уроните оба мяча на пол. Посмотрите, что при этом произойдет.

Повторите опыты с мячами разных размеров, например, баскетбольным и для настольного тенниса.

Уроните большой мяч и маленький так, чтобы между и и ми образовался промежуток. Изменился ли результат отскока?

Объяснение тут таково. Большой мяч имеет большую массу, а значит, и большую тяжесть по сравнению с маленьким. Когда футбольный мяч отскакивает от пола, часть импульса силы передается теннисному мячу, что заставляет последний отскакивать высоко. Если же между мячами есть пространство, часть импульса силы большого мяча передается в воздух и отскок малого мяча будет меньше.

ЗАГАДКА МОНЕТ

Возьмите несколько монет, например, 10-копеечных, разные по форме стаканы и моющее средство.

Аккуратно наполните один из стаканов водой из-под крана доверху. Поставьте его на стол и осторожно кладите монетки одну за другой в стакан так, чтобы вода не потекла. При этом лучше всего опускать монетки по стенке стакана, а не бросать их.

Попробуйте угадать, сколько монет может поместиться в стакан, чтобы вода не полилась через край. Совпал ли ваш прогноз с реальностью?

Повторите опыт с разными емкостями: широким и узким стаканами, бутылкой, банкой. Накапайте в воду несколько капель моющего средства и посмотрите, что изменится в этом случае.

Суть дела такова. Каждая монетка увеличивает объем воды в стакане. Но вода будет удерживаться, даже вздуваясь горбом над краем, силой своего поверхностного натяжения. Чем уже емкость, тем меньше монеток поместится в ней: меньшая площадь горлышка приводит к подъему воды на большую высоту, поэтому быстрее наступает момент, когда вода перельется через край.

Капля моющего средства растворяет поверхностную пленку на воде, так что вода проливается уже при помещении в стакан первых монет.