Текст книги "Юный техник, 2011 № 10"

Автор книги: Юный техник Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 2 (всего у книги 5 страниц)

С ПОЛКИ АРХИВАРИУСА
Линейка для Луны

В 70-е годы прошлого столетия почти у каждого старшеклассника, студента и инженера была логарифмическая линейка. До появления калькуляторов именно на линейке ловким движением рук умелый человек перемножал и делил любые числа и извлекал квадратные и кубические корни, вычислял синусы и тангенсы… Это был столь необходимый инструмент, что космонавты его даже брали с собой на Луну.

Складывать числа столбиком, а уж тем более перемножать и делить их вручную на бумаге довольно муторное дело. Причем не только для школьников. Сохранилось любопытное свидетельство друга Исаака Ньютона, президента Королевского общества Сэмюэля Пипса, который писал, что встал в пять утра только для того, чтобы упорядочить свои расчеты, провести операции умножения…

Спас всех от мучительного сидения над расчетами шотландский математик Джон Непер, о котором немецкий астроном Иоганн Кеплер, много лет потративший на астрономические вычисления, отозвался так: «Некий шотландский барон, имени которого я не запомнил, выступил с блестящим достижением: он каждую задачу на умножение и деление превращает в чистое сложение и вычитание»…

Джон Непер

Да и сам Непер отчетливо понимал важность своего труда. Изданный в 1614 году его «Канон о логарифмах» начинался так: «Осознав, что в математике нет ничего более скучного и утомительного, чем умножение, деление, извлечение квадратных и кубических корней, и что названные операции являются бесполезной тратой времени и неиссякаемым источником неуловимых ошибок, я решил найти простое и надежное средство, чтобы избавиться от них».

Отправляясь на Луну, американские астронавты брали с собой линейку Pickett N600-ES.

Круговая логарифмическая линейка была изобретена приблизительно в 1663 г.

Так что логарифмы – головная боль старшеклассников – были придуманы для того, чтобы облегчить нам жизнь. Непер полагал, что это именно так. Он советовал: «Отбросьте числа, произведение, частное или корень которых необходимо найти, и возьмите вместо них такие, которые дадут тот же результат после сложения, вычитания и деления на два и на три».

Иными словами, используя логарифмы, умножение удалось упростить до сложения, деление превратить в вычитание, а извлечение квадратного и кубического корней – в деление на два и на три соответственно. Например, чтобы перемножить числа 3,8 и 6,61, определим с помощью таблицы и сложим их логарифмы: 0,58 + 0,82 = 1,4. Теперь найдем в таблице число, логарифм которого равен полученной сумме, и получим почти точное значение искомого произведения: 25,12.

Используя логарифмы, тот же И. Кеплер в начале XVII века рассчитал орбиту Марса, а потом и других планет, выведя, в конце концов, законы движения небесных тел по своим орбитам. Непер и в самом деле упростил многие вычисления. Однако для решения приходилось всегда иметь под рукой таблицы логарифмов. И тогда в 1620 году лондонский математик Эдмунд Гюнтер нанес на линейку шкалу, на которой положение каждого числа было пропорционально его логарифму. С тех пор для перемножения двух чисел достаточно стало зафиксировать циркулем расстояние от начала шкалы до первого сомножителя, а затем установить одну его ножку на втором сомножителе и прочитать число, на которое укажет другая ножка.

В 1622 году англиканский священник Уильям Отред, выпускник Итонской школы и Кембриджского королевского колледжа, отказался и от циркуля. Он расположил рядом две подвижные логарифмические шкалы и создал первую в мире логарифмическую линейку. Позднее он изготовил и ее круговой аналог. Отред не придавал особого значения своим изобретениям, а своих многочисленных учеников учил совершенно бесплатно. Этими качествами характера Отреда воспользовался в 1630 году один из его учеников. Ричард Деламейн напечатал статью о круговой логарифмической линейке, в которой объявил себя автором изобретения. Тут уж Отред разгневался и обрушился на Деламейна, упрекая того в заимствовании чужой идеи. Скандал длился много лет и затих лишь после смерти Деламейна.

Так или иначе, с появлением линейки Отреда логарифмические таблицы стали ненужными: чтобы перемножить два числа, достаточно было просто совместить цифры на шкалах и прочитать ответ. И все же, несмотря на портативность и удобство, логарифмическая линейка получила всеобщее признание только спустя два столетия. В 1850 году английский математик Август де Морган все еще удивлялся консервативности своих коллег: «Многие до сих пор жалеют несколько шиллингов на приобретение карманного устройства, облегчающего сложнейшие вычисления в сотни раз!»

В первой половине XIX века логарифмическая линейка была усовершенствована. В 1814 г. Питер Роджет представил Королевскому научному обществу линейку с двойной логарифмической шкалой, которая позволяла без труда вычислять дробные степени и корни (например, возводить 30,6 в степень 2,7).

Широкую известность логарифмической линейке принес 19-летний французский артиллерист Амадей Манхейм. В 1850 г. он выбрал четыре самые полезные шкалы и добавил бегунок (подвижный указатель, помогающий совмещать числовые отметки).

В 1921 г. лондонский инженер Отис Кинг вспомнил об опыте Отреда, свернул полутораметровую логарифмическую шкалу в спираль и нанес ее на поверхность стержня диаметром в один дюйм. Устройство обеспечивало точность до четырех знаков. Еще на порядок точнее была линейка Фуллера: цилиндр высотой 30 см обвивала 12-метровая шкала.

Во время Второй мировой войны для военно-воздушных сил США была изобретена особая логарифмическая линейка: в алюминиевый корпус с пластиковым бегунком вставлялись специализированные целлулоидные шкалы для расчета высоты, дальности полета и расхода горючего.

В 60-х годах XX века учащемуся инженерного колледжа, технического вуза нужно было пройти обязательный курс по пользованию логарифмической линейкой. Таким образом, благодаря двум скользящим планкам на свет появились знаменитые нью-йоркские небоскребы и телебашни, огромные плотины ГЭС, подвесные и арочные мосты, гидравлическая коробка передач, транзисторное радио, телевидение и авиалайнеры…

Создатель немецкой ракеты «Фау-2» и американской лунной ракеты-носителя «Сатурн-5» Вернер фон Браун пользовался относительно простой логарифмической линейкой немецкой фирмы Nestler. Астронавты, летавшие на Луну, брали с собой линейки компании Pickett.

Наш знаменитый инженер-конструктор, основоположник практической космонавтики Сергей Павлович Королев и его коллеги использовали логарифмические линейки при проектировании первого в истории человечества искусственного спутника Земли и пилотируемого космического корабля «Восток-1».

Эра логарифмических линеек закончилась к концу 70-х годов XX века, когда в продажу поступили калькуляторы.

РАССКАЖИТЕ, ОЧЕНЬ ИНТЕРЕСНО…
Гипервинтовки суперснайперов

В книге Т. Грица «Меткие стрелки» рассказывается об истории снайперского искусства. Но поскольку книжка была издана в 1956 году, то рассказ в ней заканчивается по существу периодом Второй мировой войны. Что нового появилось с тех пор? Как изменилось с тех пор оружие снайперов?

Алексей Круглов, г. Самара

Бывшие «бронебойки»

После Второй мировой войны, с появлением ядерного оружия массового поражения и ракет, многим стало казаться, что снайперы больше не нужны. Однако практика вьетнамской войны, Афганистана, Чечни и других локальных конфликтов показала, что это далеко не так. Разница лишь в том, что ныне в войсках появилось большое количество бронежилетов, которые не пробивают пули из обычных винтовок, особенно при стрельбе с больших расстояний. Пришлось вспомнить, что во время Великой Отечественной войны довольно широко применялись «бронебойки» – винтовки большого калибра, предназначенные для стрельбы по бронированным целям. На их основе и было разработано новое поколение снайперских винтовок для стрельбы на большие расстояния (порядка 1,5–2 км) и поражения защищенных целей.

Появился также новый вид спортивной стрельбы на дальние расстояния – бенчрест, для которого тоже необходимо специальное оружие. Что это за оружие, каковы его возможности и как его делают, давайте посмотрим на примере уникальной компании «Царь-пушка», которая до недавнего времени базировалась в г. Тарусе, неподалеку от Москвы.

Организовал эту фирму Владислав Лобаев – человек, имя которого известно специалистам. Поначалу он был сам классным стрелком, не раз участвовал в мировых первенствах по стрельбе на дальние расстояния, судил такие соревнования. И на своем опыте вскоре понял, как важно для победы иметь хорошую винтовку. А такие делали только в США.

Тогда он поехал в Америку, сумел пройти стажировку у Спиди Гонсалеса и Клэя Спенсера – мировых корифеев-оружейников, специализирующихся именно на таком оружии. Потом вернулся в Россию, назанимал денег у своих друзей-стрелков, купил за рубежом станки, инструмент для производства высокоточного оружия и основал компанию «Царь-пушка». Он даже сумел получить в Федеральном агентстве по промышленности соответствующую лицензию – случай небывалый в отечественной практике.

В немалой степени тому способствовали его знакомые из службы охраны президента и национальной ассоциации стрелков. Один из них рассказал, что еще во время Второй мировой войны появилась новая специальность – охотники на снайперов. Эти асы, суперснайперы, и потребовали создания для них специализированного снаряжения.

Отличие работы охотника за снайперами от действий самих снайперов заключается вот в чем. Снайперы обычно работают парами – один находит цель, определяет расстояние до нее и выдает координаты напарнику, который стреляет. При этом напарники, как правило, вольны в выборе жертв для своей «охоты», могут выждать соответствующий момент – вот пролетел вертолет, и в грохоте его мотора выстрела и не слышно. Причем, выстрелив один раз, снайпер тут же меняет позицию. Таким образом, чтобы поразить его, охотник за снайпером должен в считаные мгновенья выяснить, откуда произведен выстрел, выстрелить самому и в то же время уберечься от огня с противоположной стороны.

Все это требует умения отлично маскироваться, вести наблюдение за местностью, определять присутствие огневой точки противника по малейшим признакам – например, зимой снайпера может выдать пар от дыхания, поэтому опытные стрелки, выдвигаясь на огневую позицию, задерживают дыхание и держат снег во рту. Охотник за снайперами должен уметь обращаться с приборами наблюдения, в том числе и ночного видения, вести минирование и разминирование, обладать стальными нервами, железным здоровьем и несокрушимым терпением – ведь появления потенциального противника порой приходится ожидать сутками. И уж, конечно, он должен уметь стрелять, что называется, навскидку, поражая цель с первого выстрела на расстоянии как минимум 300–500 м.

Стрелок такого класса уверенно – при любой погоде и освещенности – способен попасть на расстоянии в 1000 м первым выстрелом в мишень диаметром с суповую тарелку. А замаскированную цель таких размеров на столь большом расстоянии, между прочим, и не во всякий бинокль разглядишь…

Владислав Лобаев со своей авторской винтовкой.

Производство «Царь-пушки»

Что же касается оружия для стрельбы на дальние расстояния, то ныне многие стрелки подразделяют его на два класса – OBЛ (охотничья или опытная винтовка Лобаева) и СВЛ (снайперская или специальная винтовка Лобаева). Впрочем, сам Владислав аббревиатуры понимает так. Если на стволе обозначено «ОВЛ», значит, заказчик частное лицо, если «СВЛ» – спецструктуры. И вообще такое подразделение достаточно условно, поскольку подобные винтовки – товар штучный. А под индивидуальный заказ можно оговорить все: длину ствола, калибр, тип затвора, ложе, шаг нарезов, компенсатор, дульный тормоз и т. д.

Стволы делают из высоколегированной стали, она тверже традиционных ствольных сталей и требует более износостойкого инструмента. Сталь поступает со сталелитейного завода в виде шестиметровых прутков нужного диаметра, которые нарезают на куски необходимой длины. Поскольку изначально заготовки довольно неровные, их заказывают с припуском и на токарном станке обтачивают до нужного диаметра.

После этого начинается самое сложное – высверливание дула. Это целая наука, требующая специальных знаний, особого оборудования и инструмента – прежде всего сверл глубокого сверления. В «Царь-пушке» работали со всеми калибрами, начиная от самых малых и кончая.338 (8,6 мм) и даже.408 (10,3 мм). Раньше с ружьями такого калибра на слонов ходили, ныне используют для снайперской стрельбы на 2–3 км.

Основная проблема в данной операции – увод инструмента от оси сверления. Чтобы избежать этого, нужно правильно подобрать скорость подачи и число оборотов сверла, а самое главное – оптимально его заточить. Одно сверло без перезаточки, в зависимости от марки стали, выдерживает от 10 до 50 сверлений. Комплект из пары сверл стоит 1500–2000 долларов.

Вслед за тем делают развертку. Это как бы повторное прецизионное досверливание ствола. Следующая операция – хонингование. Под каждый ствол делается абразивный хон, который протягивается через канал, выполняя грубую полировку. Процесс нанесения нарезов в стволе – именно они обеспечивают вращение пули, а значит, и устойчивость ее полета – называется дорнованием. Станок, плавно вращая, протягивает через канал ствола твердосплавный дорн очень высокой твердости (70–80 единиц по шкале твердости Роквелла) с выступающими нарезами. Это однократная операция, которая буквально за десять секунд образует нарезы. Перед этим на внутренний канал ствола наносится специальная смазка, состав которой является профессиональной тайной каждого производителя.

И это еще не все. Следующая операция – притирание ствола. Для нее выплавляется свинцовый притир, имеющий форму соответствующего дорна, на него наносится специальный абразивный состав, который мастера готовят сами, и каждый ствол полируется вручную. При этом мастера могут обеспечить разную геометрию внутренней поверхности ствола, а стало быть, и личные характеристики того или иного оружия, которые окончательно выявятся лишь при его пристрелке.

Готовый ствол маркируется. Например, 338 – калибр, далее 323 – диаметр сверла, 330 – диаметр развертки, 3415 – дорн, 12 – шаг и 75 – технологический номер партии. По маркировке потом можно сделать ствол-близнец, если вдруг выяснится, что данная винтовка, скажем, замечательно стреляет в ветреную погоду. После этого к стволу крепится затвор и ложе. Дерево для этого давно уж не используют – оно слишком капризно к перемене погоды. Теперь чаще ложи изготовляют из стеклопластика, углепластика и кевлар-карбона.

Самый прочный – кевлар-карбон, но с ним, кроме Лобаева и его компаньонов, никто работать не хочет – материал трудно режется и фрезеруется. Но в итоге Лобаеву есть чем гордиться – на его ложах был выигран чемпионат Европы, его винтовки знают во всем мире.

Винтовки от Лобаева – прибор не дешевый (350–550 тыс. рублей), но лучше его нет, считают многие наши стрелки. «Если в соревнованиях по бенчресту участвует мастер с винтовкой Лобаева, остальные будут бороться лишь за второе место», – утверждают они. Между тем, спрос на хорошие снайперские винтовки год от года все растет. Количество горячих точек на планете, к сожалению, не уменьшается. Стреляют и в мирных городах. Нужны снайперы и первым лицам государства.

Публикацию подготовил В. ЧЕТВЕРГОВ

У СОРОКИ НА ХВОСТЕ

81-ЛЕТНИЙ МАГИСТР. «Учиться никогда не поздно» – именно эту поговорку взял на вооружение старейший студент Украины, 81-летний Феофил Дорошенко. Недавно он на четверку защитил магистерскую диссертацию в Гуманитарной теологической академии при Одесском Христианском гуманитарно-экономическом университете. По словам новоиспеченного магистра, он предпринял первую попытку получить высшее образование еще в 1981 году, однако тогда доучиться не смог по семейным обстоятельствам. Во второй раз он поступил учиться уже в 2003 году в возрасте 74 лет. И наконец-то добился своего.

ЗДОРОВЬЕ ЗАВИСИТ ОТ ГЕОМЕТРИИ. К такому неожиданному выводу пришли австрийские медики, сопоставив антропометрические данные большого количества пациентов с состоянием их здоровья. Они выявили, что люди с грушеобразной формой тела болеют намного реже, чем те, у кого фигура напоминает яблоко.

Чтобы понять, к какому фрукту ближе ваше тело, надо разделить окружность талии на окружность бедер. Если результат не превышает 0,8 (для мужчин – 0,95), значит, вы «груша». В ином случае вы – «яблоко».

Ну, а если серьезно, то давно ведь известно, что люди с излишним весом обычно имеют больше проблем со здоровьем, чем худощавые.

ПОДВОДНАЯ РЕКА. Именно такое «чудо» природы обнаружили недавно в Черном море, неподалеку от берегов Турции. Длина уникальной подводной реки – пока единственной в мире – 37 морских миль, ширина – более полумили, а скорость течения воды – 4 мили в час (около 7,4 км/ч). Желоб, образованный течением этой подводной реки, местами имеет глубину до 35 м. Если бы эта река находилась на суше, то по объему воды она была бы шестой в мире, отмечают исследователи из университета английского города Лидс, которые провели исследование этого природного объекта. Водный поток образован в результате проникновения через пролив Босфор более соленой воды Мраморного моря в менее соленую среду Черного. По этой причине вода в реке отличается более высокой плотностью и не поднимается к поверхности.

«ЗЕРКАЛО» ДЛЯ МЫШЦ. В японском центре разработки роботов IRT создано «зеркало», отражающее активность мышечной ткани человека. Внешне новая разработка действительно похожа на обычное зеркало, однако отличается от него наличием 16 датчиков, которые прикрепляются к телу человека, а также 10 видеокамер, снимающих его движения. Данные, полученные с помощью приборов, передаются на компьютер, а он, в свою очередь, выводит информацию на дисплей. При этом в «зеркале» человек видит красными те мышцы, которые напрягаются, а незадействованные отображаются желтым цветом.

Профессор Йосихико Накамура, руководитель научной группы, считает, что подобную технологию в будущем можно будет использовать в спортивных залах.

УДИВИТЕЛЬНО, НО ФАКТ!
Как летает… дом?

Многим людям приходится довольно часто перемещаться по миру. А жить все время в отелях, где все тебе чужое, как знают часто гастролирующие музыканты, певцы, много ездящие коммивояжеры, бизнесмены, – довольно утомительно. После трудового дня хотелось бы вернуться к себе домой, где все до мелочей знакомо, и отдохнуть как следует.

Теперь это желание вполне выполнимо. Состоятельные люди могут путешествовать вместе со своим жилищем. И не только по морю, на яхтах, превращенных в плавучие дворцы, или по дорогам, в передвижных домах-прицепах, но даже по воздуху.

Дом-капсула Living Roof capsule – легкий жилищный блок длиной около 10 м – предназначен для установки на плоских крышах зданий, которые есть в любом городе. Благодаря солнечным батареям, расположенным на поверхности Living Roof, и ветрогенераторам, этот блок в состоянии сам себя обеспечить достаточным количеством энергии. Система сбора дождевой воды и конденсата обеспечивает питьевую и хозяйственную воду, делая модуль практически независимым от любых внешних систем снабжения. Полная независимость модуля от местоположения делает процесс переноса максимально простым, достаточно только вызвать вертолет, и можно отправляться в путь.

Ну а чтобы в сравнительно небольшом доме жилось как можно комфортнее, внутренняя начинка Living Roof capsule использует множество уловок для того, чтобы обеспечить простор в сравнительно небольшом объеме. Так внутреннее убранство модуля можно трансформировать. К примеру, стол вечером превращается в кровать, а в случае необходимости может быть и убран совсем, освобождая место для физических упражнений.

ВЕСТИ ИЗ ЛАБОРАТОРИЙ
Чайка-робот

Уникальный махолет, который не только внешне похож на живую чайку, но и имитирует принцип ее полета, создали специалисты германской компании Festo под руководством главного инженера проекта Маркуса Фишера.

Устройство называется SmartBird и представляет собой птицелет, с размахом крыльев робота около 2 м и длиной корпуса 1 м. Несмотря на довольно крупные размеры, весит летающий робот всего 485 г. Этого удалось достичь благодаря использованию легких полимерных материалов. Скелет робота создан из углеволоконного композита, а оболочка – из пенопласта. Внутри, кроме навигационного оборудования и прочей электроники, установлен электродвигатель с трансмиссией, два литий-полимерных аккумулятора и четыре сервопривода для контроля головы, хвоста и крыльев. На все про все достаточно всего 23 Вт мощности.

Уникальность модели SmartBird заключается в том, что она не просто машет крыльями вверх-вниз, но, подобно птице, изгибает их под определенным углом – за это отвечает специальный торсионный механизм. Таким образом, достигается плавность и улучшенная аэродинамика. Хвост, как и у настоящих пернатых созданий, используется для стабилизации полета и маневрирования, а короткие вертикальные движения головой и частями тела заставляют искусственную чайку поддерживать заданное направление.

«Умная птица» способна взлетать и садиться самостоятельно. Благодаря совершенной механике крыльев, роботу не требуется дополнительный источник тяги ни для создания подъемной силы, ни для полета. Оператор с земли дает команды лишь на взлет, направление и высоту полета, посадку. Единственное ограничение – «чайка» хорошо летает лишь в тихую погоду. Любой порыв ветра может сбить ее с курса – ведь модель очень легкая. Какое-либо специфическое применение для SmartBird пока не придумано. Экспериментальная конструкция является частью проекта по отработке бионических технологий для дальнейшего создания еще более совершенных «летунов».

Кстати…

РОБОТ-ДРЕВОЛАЗ

А вот в Китайском университете Гонконга сразу же придумали для своего робота и подходящее занятие. Робот-древолаз Treebot, который отлично умеет лазить по деревьям, предназначен для того, чтобы спугнуть забравшегося на дерево котенка, которому не хватает смелости спуститься вниз самому. Основной инструмент робота – тактильные сенсоры, благодаря которым он может легко ориентироваться в пространстве и лезть по вертикальному стволу.

Все, казалось бы, хорошо. Да вот только как втолковать коту, что страшилище, которое лезет по стволу, ничего плохого ему не сделает? Иначе ведь животное может со страху просто упасть с высоты.