Текст книги "Юный техник, 2011 № 08"

Автор книги: Юный техник Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 4 (всего у книги 5 страниц)

ПАТЕНТНОЕ БЮРО

В этом выпуске ПБ мы поговорим об аэрозольной одежде, экономной стиральной машине, новом варианте «вечного двигателя» и еще одном способе экономить электричество…

Есть идея!

АЭРОЗОЛЬНАЯ ОДЕЖДА

«С той поры, как человек впервые стал делать себе одежду из звериных шкур, технология ее изготовления принципиально не меняется, – пишет нам из г. Иваново Екатерина Смирнова. – Отдельные детали одежды сшивают между собой с помощью иголки и нитки.

Правда, не так давно некоторые виды тканей стали сваривать лазером и ультразвуком, а также склеивать, но принципиально сути дела это не меняет. Сначала отдельные детали одежды кроят, а потом скрепляют между собой.

А что, если одежду по фигуре изготавливать прямо на самой фигуре? Напылять на тело специальный эластичный аэрозоль, который быстро застынет, – и вот уже одежда готова. Проходил в ней день, а вечером смываешь ее специальным раствором и под душ… Для начала таким способом можно было бы изготовлять хотя бы чулки и колготки, нательное белье».

Согласитесь, интересное предложение. Да только, к сожалению, несколько запоздалое. Катя, видимо, не знает, что первыми подобную идею выдвигали фантасты еще полвека назад. Но дело не двигалось по одной простой причине – химики никак не могли создать такой аэрозоль, который после застывания был бы не вреден коже, пропускал воздух, был эластичен, достаточно прочен и в то же время красив.

И лишь недавно инженер-химик, профессор Пол Лакхэм и ученый модельер Манель Торрес из Лондонского имперского колледжа сумели создать жидкую субстанцию, состоящую из хлопчатобумажных волокон, полимеров и растворителя. Будучи распыленной тонким слоем, она примерно через пять минут становится этакой «нетканой тканью».

Материал наносится в несколько слоев – пока вы не скажете «хватит», почувствовав, что вас устраивает толщина новой футболки. Поскольку материал эластичен, то вечером его можно снять, как и традиционную одежду, можно и постирать…

Впрочем, пока главное применение своему изобретению британские специалисты видят в медицине. Новый аэрозоль хорош для напыления хирургических перчаток и одноразовой стерильной спецодежды для медиков, а также повязок. «В стерилизованный материал, поступающий прямо из аэрозольного баллончика, всегда можно добавить необходимые лекарственные препараты, чтобы повязка помогла ране быстрее затянуться».

Кстати, идея создания подобного материала появилась у Манеля Торреса в 1995 году, когда он учился в Королевском колледже искусств в Лондоне и читал много фантастической литературы. А в 2001 году Манель защитил диссертацию но этой теме и запатентовал технологию Spray on Fabric; свои исследования он вел под руководством Пола Лакхэма.

В 2003 году Манель и профессор Лакхэм учредили компанию аэрозольной одежды Fabrican Ltd. А в этом году они впервые провели показ дизайнерской коллекции одежды, созданной из баллончика!

Разберемся, не торопясь…

ЭКОНОМНО И ЧИСТО

«В каждом доме приходится стирать чуть ли не ежедневно. И хотя автоматические стиральные машины все делают самостоятельно, сам процесс нельзя назвать идеальным. На каждую стирку расходуется немалое количество стирального порошка и воды. Кроме того, белье в барабане машины довольно быстро истирается, приходит в негодность.

Вот я и предлагаю заменить стирку электрической чисткой. В ванну с моющим раствором помещают два электрода, на которые подаются небольшие постоянные потенциалы. Положительный электрод подключается к грязному белью, помещенному в одном конце ванны, отрицательный электрод в виде пластины довольно большой площади – в противоположном конце ванны.

Процесс стирки будет происходить так. Моющий раствор уменьшает силы сцепления частиц грязи с волокнами ткани. И вот уже положительно заряженные частицы грязи покидают электрод и движутся к отрицательному электроду. Здесь грязь осаждается. И единственное, что от вас потребуется – очистить по окончании стирки загрязненный отрицательный электрод да прополоскать само белье.

Правда, такой процесс занимает довольно много времени, но поскольку он совершенно бесшумный, то вечером можно будет замочить белье в ванной, а утром лишь быстренько прополоскать его».

Такое вот предложение пришло к нам из г. Астрахани от Анастасии Калачевой. Видимо, Настя внимательно читала учебник физики, особенно в той его части, где говорится о гальванических процессах. И решила применить аналогичные процессы, широко используемые в промышленности, в домашнем производстве.

Рациональное зерно в ее предложении, безусловно, есть. Не случайно опытные домохозяйки, перед тем как пустить белье в стирку, нередко замачивают его в мыльном растворе, молекулы которого постепенно разрушают связи между въевшейся грязью и волокнами ткани.

Однако этого мало. Как показывает повседневный опыт, стирка – не только химический, но и физический процесс. А потому замоченное белье затем еще и прокручивают в стиральной машине, чтобы окончательно отделить грязь от ткани, перевести ее в раствор.

В последнее время это делают не только при помощи активаторов и барабанов, но и при помощи мириадов воздушных пузырьков, которые создает особый воздушно-пузырьковый генератор в пузырьковых стиральных машинах. Пузырьки проникают между волокнами ткани и лопаются, освобождая импульсную энергию, выделяя тепло и выбивая даже застарелые загрязнения из ткани. Таким образом можно стирать в холодной воде, как в кипятке.

В итоге нам, по существу, остается решить проблему экономии воды при полоскании. Но и здесь, кажется, налицо несомненный прогресс. Новую стиральную машину, которой при полной загрузке грязным бельем требуется всего стакан воды, разработали британские ученые. Столь колоссальная экономия воды и электроэнергии осуществляется за счет использования многоразовых пластиковых гранул.

Если в обычной стиральной машине на одну стирку в среднем уходит более 40 литров воды, то новинка британских ученых из университета Лидса расходует всего лишь 2 % воды и электроэнергии от прежнего количества. Это стало возможным благодаря небольшим пластиковым гранулам, которые загружаются в барабан вместе с бельем, водой и моющими средствами. Благодаря своей исключительной силе всасывания гранулы интенсивно удаляют грязный раствор из бака машины, оставляя в нем лишь чистое и как бы выжатое белье.

Вынув отстиранную вещь, остается лишь затем промыть сами гранулы, очищая их от грязи для повторного использования. Но на это требуется воды значительно меньше, чем на традиционное полоскание, сообщают исследователи.

Правда, пока новая технология стирки была опробована лишь в лаборатории. Независимые испытания метода еще впереди.

Рационализация

ПОЧТИ «ВЕЧНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ», ИЛИ КАК ОБОЙТИСЬ БЕЗ БАТАРЕЕК?

«Сегодня телевизоры, музыкальные центры и другая бытовая электроаппаратура управляется с помощью дистанционных пультов управления. А они время от времени отказываются работать, поскольку истощена энергия батареек, на которых они работают.

Но ведь есть фонарики, которые в батарейках не нуждаются. Чтобы получить свет, достаточно несколько раз нажать на специальный рычаг. При этом крутится динамо и вырабатывает электричество. Вот я и предлагаю оснастить подобными устройствами пульты дистанционного управления. Взял его в руки, нажал несколько раз – и можешь уже не беспокоиться о смене батареек».

Как вам нравится предложение Виктора Касьянова из Волгограда? Логика в нем, безусловно, есть, отметили наши эксперты. Но ту же задачу можно решить и более рациональным способом. Еще один вариант – использование в подобных пультах пьезокристаллов. При механическом нажатии на такой кристалл вырабатываются электрические импульсы. Этого может быть вполне достаточно, например, для переключения телеканалов.

Во всяком случае, именно таким путем пошли инженеры из компании NEC. Давление, которое возникает при нажатии на кнопки пульта, они с помощью пьезоэлектриков преобразовывают в энергию. Говорят, в 2012 году первые пульты без батареек уже появятся в продаже.

P.S. Кстати, на пульты можно поставить и солнечные батареи. Как вы думаете?..

Изобретателю на заметку

МЕТРО ЭКОНОМИТ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО

В г. Филадельфии (США) пустили экспериментальный поезд метрополитена, который должен сократить ежегодные расходы на электричество до 40 %. Суть технологии в использовании кинетической энергии тормозящего поезда для генерации электричества. Правда, сам по себе метод рекуперации известен довольно давно. Однако обычно тормозящий поезд отдает электроэнергию обратно в сеть, и если она в этот момент не востребована, то она пропадает впустую.

Теперь аккумулятор, установленный на одной из подстанций, будет хранить электроэнергию, вырабатываемую при торможении двигателями поезда. Накопленная энергия впоследствии используется на разгон того же состава.

Одна подстанция с аккумулятором сэкономит за год до 500 тыс. долларов, подсчитали инженеры. Согласитесь, не так уж мало…

НАШ ДОМ
Зеркала в интерьере

Любоваться собой люди любили еще в каменном веке. И первыми зеркалами, вероятно, служили дождевые лужи и зеркальная поверхность прочих водоемов. Однако такое зеркало домой не унесешь. Вот и пришлось людям что-то придумывать…

Если вы заглянете в справочник или энциклопедию, то обнаружите, что у зеркала длинная, славная, а местами даже страшная история. Исторически первыми зеркалами служили отполированные до зеркального блеска пластины бронзы. Глядя именно на поверхность своего блестящего щита, гласит греческий миф, легендарный Персей смог увидеть и убить страшную Горгону, которая превращала в камень каждого, кто посмел обратить на нее свой взгляд.

Впрочем, на практике воины редко начищали свои щиты и доспехи до зеркального блеска; им было не до любования своими отражениями в доспехах.

Небольшими зеркалами из полированного металла пользовались в античные времена в основном женщины. Однако металлические зеркала были тусклыми, и люди, в конце концов, додумались делать стеклянные. В некоторой степени тому способствовали находки вулканического стекла, осколки которого имели зеркальную поверхность.

Начиная с ХШ века в Голландии освоили кустарную технологию производства стеклянных зеркал. Затем зеркала стали делать во Фландрии и в немецком городе Нюрнберге, где в 1373 году возник первый зеркальный цех. При этом плоское стекло «смачивали» ртутью, и получавшаяся амальгама давала довольно четкое изображение.

Самые хорошие зеркала умели делать в Венеции, на острове Мурано. В начале XVI века венецианские мастера додумались разрезать вдоль еще горячий цилиндр из стекла и половинки его раскатывать на медной столешнице. Получилось листовое зеркальное полотно, отличавшееся блеском, хрустальной прозрачностью и чистотой.

Однако такие зеркала были невероятно дороги. Во Франции графиня де Фиеск рассталась с имением, чтобы купить понравившееся ей зеркало. Поэтому европейские монархи любыми средствами пытались выведать зеркальные тайны Венеции. Это удалось в XVII веке министру Людовика XIV – Кольберу. Обещаниями богатств и невиданных почестей он сманил троих мастеров из Мурано и тайно вывез их во Францию.

Но итальянцы недолго проработали во Франции – посланные им вслед из Венеции шпионы вскоре погубили мастеров. Но это уже не помогло. Французы оказались способными учениками и вскоре превзошли своих учителей. Усовершенствованная ими технология была такова: расплавленное стекло прямо из плавильного горшка выливали на ровную поверхность и раскатывали вальцом. Автором этого способа называют Луку де Негу.

Изобретение пришлось как нельзя кстати: в Версале строили Галерею зеркал. Она была длиной 73 м и нуждалась в зеркалах большого размера. В Сен-Габене изготовили свыше 300 таких зеркал, чтобы их сиянием ошеломить тех, кому посчастливится побывать в гостях у короля в Версале. Говорят, именно после этого за Людовиком XIV закрепилось прозвище «король-солнце».

А вот на Руси почти до конца XVII века любоваться собой в зеркало считалось грехом. Лишь при Петре Великом в Москве, на Воробьевых горах, возвели «амбар каменный и длинный в восемьдесят три фута, в вышину девять аршин, в нем плавильная печь сделана из кирпичу белой глины». Пришло время и в России делать свои зеркала.

В наше время зеркала уже давно не предмет роскоши. Они есть не только во всех домах и общественных зданиях, но и на дорогах. Поставленные перед крутым поворотом, они помогают водителям как бы заглядывать за угол. Стоят такие зеркала на всех станциях метро, чтобы машинистам было удобно видеть, закончена ли посадка пассажиров.

Используют зеркала и во множестве различных научных приборов и технических поделок (вспомните хотя бы солнечные жаровни, о которых мы рассказывали в «ЮТ» № 6 за 2011 г.). И уж, конечно, зеркальные поверхности продолжают применять современные дизайнеры. В немалой степени тому способствует и то, что в настоящее время промышленность освоила производство не только стеклянных, но и дешевых пластиковых зеркал.

Например, зеркальный акрил Fabback производства США – это полимерный листовой материал с высокой зеркальностью (он отражает до 92 % падающего на него света), отличным качеством поверхности и превосходными механическими свойствами, долговечностью, устойчивостью к большинству кислот и растворителей. Его можно использовать даже для наружных работ, поскольку он выдерживает температуры от -40 до +60 градусов. Кроме того, полимерные зеркала изготавливали из оргстекла и полистирола. Все эти материалы легко обрабатывать резкой, сверлением, фрезеровкой, термоформовкой.

Зеркала из полимера изготавливают по образу и подобию классических зеркал из силикатного стекла – амальгаму наносят на одну из сторон.

У разных производителей технология нанесения и состав отражающего слоя могут быть разными. Например, у австрийской фирмы SIBLJ – это краски на основе полиэстера, а у отечественного Zuroplast – алюминиевый сплав, осаждаемый на поверхность пластика в вакууме.

Правда, в отличие от акриловых зеркал покрытие полистирольных наносится на лицевую сторону. И в этом, пожалуй, их основной недостаток: прочность зеркальной поверхности не очень высока, поэтому полистирольные зеркала не рекомендуется применять в качестве столешниц, подоконников, напольных покрытий. Зато такие пластичные материалы выпускают в рулонах; как правило, они имеют липкую поверхность, поэтому монтаж их занимает минимум времени.

Кроме того, для декорирования зеркальных полотен применяют объемные фактуры, получаемые с помощью термопластической обработки: тисненую кожу, геометрические и растительные орнаменты. Например, в ассортименте торговой марки SIBU есть несколько серий разнообразной цветовой гаммы с объемными рисунками: «Милан» (серый, черный, красный), «Майами» (голубые тона), «Париж» (серовато-черные оттенки).

Гибкие зеркала на российском рынке представлены как отечественными (Zuroplast), так и зарубежными торговыми марками SIBU (Австрия) и Metzler (Германия).

Стоимость полотен зависит от производителя, размера и толщины листа, цвета зеркального слоя и колеблется от 1800 до 3900 руб. за кв. м. Размер рулонов зависит от фирмы-производителя. Например, полотна марки SIBU имеют размеры 2600x1400 и 2400x1220 мм и толщину 1–4 мм. Стандартный формат пластичных покрытий торговой марки Metzler – 2000x1000 мм при толщине 1–2 мм.

Тонкости монтажа таковы. Рулонному пластику перед наклеиванием дают сутки отлежаться в развернутом виде, чтобы его поверхность стала плоской. Если вы планируете использовать зеркальный пластик в ванной комнате, целесообразно применять специальные влагостойкие разновидности.

Еще один важный момент: полистирольные пластики – материал возгораемый, при температуре свыше 60 °C поверхность может деформироваться. Поэтому их нельзя располагать вблизи источников открытого огня и высоких температур – каминов, печей, мощных ламп.

Поверхность для наклеивания гибких зеркал должна быть ровной, слегка пористой. Гигроскопичные, хорошо впитывающие влагу материалы (ДСП, штукатурка) перед оклеиванием необходимо обработать грунтовкой глубокого проникновения на акриловой основе.

Работа по подготовке поверхности такова. Основу очищают от пыли и обезжиривают с помощью мыльного раствора и воды. Режут зеркальный пластик с лицевой стороны острым ножом; осколков и крошек не будет. Если пластик самоклеящийся, защитную пленку с тыльной стороны удаляют постепенно, по мере наклеивания, чтобы на клей не попадала пыль. Для монтажа прочих видов зеркальных пластиков используют клеи на водной основе (ПВА) или двусторонний скотч. В процессе наклеивания полотно следует плотно прижимать к поверхности, чтобы не было воздушных пузырей.

С появлением гибких зеркал расширилась сфера применения отражающих поверхностей в интерьере. С их помощью не только зрительно расширяют пространство помещений. Из них можно сделать, например, цветные витражи на раздвижных межкомнатных перегородках, «мозаичные» потолки или большие настенные панно.

КОЛЛЕКЦИЯ «ЮТ»

«Форт-12» – самозарядный нарезной пистолет с ударно-спусковым механизмом двойного действия, основанный на конструкциях чешских пистолетов CZ-75 и CZ-83. Работа пистолета основана на принципе свободного затвора с надежной системой предохранителей и возможностью блокировки курка как на боевом, так и на предохранительном взводе.

Пистолет может комплектоваться лазерным целеуказателем и устройством для снижения уровня звука выстрела. На вооружение органов внутренних дел и внутренних войск Украины был принят в связи с моральным и физическим устареванием пистолетов Макарова (ПМ).

«Форт-12», как показали испытания, превосходит ПМ эргономикой, повышенной точностью стрельбы, меньшей отдачей и большей скорострельностью. Убойная сила пули сохраняется до 350 м.

Стволы пистолетов «Форт-12» изготавливаются из специальной ствольной стали методом дорнования. Качество стволов очень высокое, что подтверждается и результатами стрельбы: кучность значительно выше, чем у пистолета Макарова.

Технические характеристики:

Длина пистолета… 180 мм

Длина ствола… 95 мм

Масса с пустым магазином… 830 г

Масса со снаряженным магазином… 950 г

Патрон… 9x18 пм

Калибр… 9 мм

Скорострельность… 40 выстрелов/мин.

Начальная скорость пули… 315 м/с

Прицельная дальность… 25 м

Боепитание… магазин

Емкость магазина… 12 патронов

Mazda MX-5 NA впервые была представлена на автосалоне в Чикаго в 1989 году и сразу же завоевала популярность внешним видом и легкостью управления. При этом конструкторам удалось создать легкий и в то же время безопасный автомобиль, применив монококовый кузов из высокопрочной стали. А хорошо сконструированное шасси, низкий центр масс и удачное распределение веса позволяли автомобилю прекрасно держаться на дороге.

В 1998 году на смену первой модели пришла более мощная и быстрая Mazda MX-5 NB, а в 2005-м покупатели увидели очередную версию – Mazda MX-5 NC в новом кузове и с двумя вариантами двигателя. В 2006 году вышла версия со складной жесткой крышей. Наконец, в 2008 году на Парижском автосалоне была представлена Mazda MX-5 facelift – «Обновленная» – с измененными кузовом, салоном и ходовой частью. Первые поставки этой модели в Европу начались в 2009 году.

Технические характеристики:

Тип… кабриолет

Количество дверей/мест… 2/2

Длина автомобиля… 4,020 м

Ширина… 1,720 м

Высота… 1,245 м

Дорожный просвет… 136 мм

Снаряженная масса… 1175 кг

Допустимая полная масса… 1375 кг

Объем двигателя 1999… см³

Мощность… 160 л.с.

Скорость… 194 км/ч

Диаметр разворота… 10,0 м

Разгон с места до 100 км/ч… 8,9 с

Расход топлива в городе… 10,9 л/100 км

На трассе… 6,1 л/100 км

НАУЧНЫЕ ЗАБАВЫ
Скрытые возможности обычных вещей

Когда изо дня в день пользуешься какой-то вещью, то привыкаешь к ней и уже не думаешь, что в ней могут быть скрыты какие-то неожиданные возможности. Между тем, зачастую любой предмет может открыться нам с неожиданной стороны. Судите сами…

КОЛУМБОВО ЯЙЦО

Для опыта вам понадобятся: сырое яйцо и стол, на котором и будут проходить дальнейшие действия.

Известен исторический анекдот. Знаменитый мореплаватель Христофор Колумб во время обеда у кардинала Мендосы рассказывал, как он открывал Америку. Один из присутствующих по этому поводу позволил себе замечание: дескать, что может быть проще, чем открыть новую землю? Плыви себе, пока на нее не наткнешься… Это мог бы сделать любой.

Обиженный Колумб в ответ на это попросил скептика решить более простую задачу: поставить яйцо вертикально. Но тот так и не смог этого сделать – яйцо все время опрокидывалось. Тогда за дело взялся сам Колумб. Он стукнул яйцо тупым концом о стол, надломил скорлупу и таким образом установил его, как хотел.

Когда присутствующие запротестовали, говоря, что таким образом могли решить задачу и они, Колумб сказал: «Разница, господа, в том, что вы могли бы, а я сделал…»

Вы же можете добиться желаемого результата, подобно Колумбу, не нарушая целостности скорлупы. Если яйцо вареное, достаточно просто раскрутить его, словно волчок. Если же оно сырое, сильно потрясите яйцо в руке. Затем поставьте его вертикально тупым концом вниз. Придержите его немного пальцами, а потом отпустите. К удивлению присутствующих, яйцо останется стоять вертикально.

Продолжим эксперимент и попробуем поставить яйцо вниз острым концом. Однако этот вариант почему-то не удается. В чем дело?

Если сильно потрясти яйцо, белок с желтком перемешиваются. Когда затем вы ставите яйцо вертикально тупым концом вниз, то более тяжелый желток постепенно стекает вниз, белок останется посредине, а вверху образуется воздушная камера (в скорлупе всегда имеется немного воздуха). В итоге яйцо получает устойчивое положение.

Поставить же яйцо острым концом не получается потому, что в таком положении лишь часть желтка смещается в самый низ – больше просто не помещается; центр тяжести все равно будет высоко, и яйцо обязательно повалится набок.

УДИВИТЕЛЬНАЯ ГАЗЕТА

Для опыта нужны: газета, длинная тонкая дощечка или линейка, стол.

Раскройте газету посередине и разложите ее на столе. Положите под газету дощечку или линейку так, чтобы она выглядывала примерно на 15 сантиметров за край стола. Быстро и сильно стукните рукой по линейке. Что случилось?

Продолжим эксперимент, проведя аналогичный опыт с мокрой газетой. Каков результат?

Порвите газету на кусочки разного размера и проведите эксперимент с каждым из них. Какого по размеру кусочка достаточно, чтобы опыт удался?

Объяснение тут таково. Развернутая газета имеет большую поверхность, на которую давит атмосферное давление воздуха. И требуется немалая сила, чтобы оторвать газету от стола, скорее сломается линейка. А вот мокрая газета порвется как раз вдоль линейки, потому что прочность размокшей бумаги гораздо меньше, чем сухой.

Если же вы берете небольшой кусок газеты, то его площадь не столь велика, чтобы с помощью атмосферного давления противостоять удару. И кусок газеты просто взлетит в воздух.

Совет: чтобы опыты прошли гладко, необходимо взять дощечку или линейку не менее 50 сантиметров длиной. Газета должна быть разглажена на поверхности стола.