Текст книги "Юный техник, 2011 № 06"

Автор книги: Юный техник Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 4 (всего у книги 5 страниц)

ПАТЕНТНОЕ БЮРО

В этом выпуске «ПБ» мы поговорим о том, могут ли автомобили походить на верблюдов, нужна ли катапульта машинисту. Возможна ли «мобильная» одежда, как должно быть устроено «солнечное» шоссе и стоит ли совершенствовать ванну Архимеда.

Новая жизнь старых идей

АВТОМОБИЛИ КАК ВЕРБЛЮДЫ…

«Чтобы перевезти как можно больше грузов, транспортники придумали трейлеры с многоосными прицепами. А в Австралии, говорят, такие автопоезда имеют по два, три, а то и четыре прицепа. Предлагаю модернизировать эту идею, использовав на современном уровне идею каравана, где погонщик направляет движение только первого верблюда. А остальные идут за ним след в след, потому что связаны бечевой.

Мне кажется, так можно управлять и автокараваном, только автомобили должны быть связаны системой автоуправления. То есть системы управления последующих грузовиков должны копировать все движения переднего грузовика, которым управляет человек. Таким образом, 1–2 человека смогут вести караван из 5–6, а то и более грузовиков».

Такое вот письмо пришло к нам в ПБ от Максима Кирсанова из г. Вышний Волочек. Идея сама по себе неплохая. Жаль только, что Максим с ней несколько опоздал. В 2012 году должна завершиться разработка проекта, согласно которому автомобили, движущиеся по одному маршруту, будут способны передвигаться, словно караван верблюдов или железнодорожный состав.

Суть новинки такова. Головной грузовик автоколонны из 5, а в дальнейшим из 6–8 машин, оборудуется специальным устройством, которое следит за органами управления первой машины и передает соответствующие сигналы управления на все остальные. Дополнительно каждая из машин каравана оборудуется системой безопасности, датчики которой будут следить, чтобы данный автомобиль не «вывалился» из колонны. Впрочем, положение может исправить и человек, который в данный момент находится в кабине.

Система под названием TEU Sartre уже реализована концерном Volvo под руководством специалистов Шведского института технических исследований и сейчас проходит испытания.

Разберемся, не торопясь…

КАТАПУЛЬТА ДЛЯ… МАШИНИСТА?

Игорь Искусных из г. Воронежа прислал нам разработку, суть которой ясна из сделанного им рисунка. Представьте себе: мчится состав по железной дороге. Вдруг машинист видит, что путь впереди разрушен. Остановить состав он уже не успевает, крушение неизбежно. Что делать? Тогда машинист, пристегнутый в своем кресле ремнями, дергает рычаг и… катапультируется через специальный люк в крыше. Далее срабатывает ракетный заряд, который поднимает кресло с машинистом на высоту порядка 200 м. Затем открывается парашют – и человек благополучно спускается на землю.

Идея вполне работоспособна. Более того, она уже проверена на практике, поскольку так устроены системы спасения боевых и спортивных самолетов, а также космических кораблей.

Вот только Игорь почему-то не счел нужным пояснить, в каких случаях необходима такая система на железной дороге. Катапультироваться машинист пассажирского поезда не имеет права потому, что не может бросить на произвол судьбы людей, доверивших ему свои жизни. Грузовые же поезда, как правило, не развивают столь большие скорости, чтобы машинист с помощником не успели принять меры. Как правило, у них хватает времени, чтобы включить экстренное торможение, снизить скорость до минимума, а уж затем прыгать из кабины в самый последний момент.

Так что, пожалуй, единственное место на наземном транспорте, где может оказаться полезной катапульта, это кабина гоночного или рекордного автомобиля. Когда болид на гоночной трассе, а тем более на высохшем дне соляного озера развивает скорость свыше 1000 км/ч, в случае опасности катапультная система может спасти жизнь пилоту.

Есть идея!

«ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ» ОДЕЖДА

«Когда человек движется, неизбежно возникает трение между различными частями его одежды. И если она из синтетики или из шерсти, то накапливается электростатический заряд. Это хорошо видно, когда вечером снимаешь свитер и слышишь треск искр.

Вот я и предлагаю: давайте вмонтируем в одежду конденсаторы, которые будут накапливать этот заряд и использовать его затем, например, для подзарядки мобильников или иной электроники, которую многие сейчас носят с собой…»

Согласитесь, идея Марины Солодовниковой из Красноярска вполне логична. И, ознакомившись с нею, наши эксперты даже задумались: «Неужто никто не додумался до этого раньше?» И, представьте себе, патентный поиск показал, что, например, в Технологическом институте Джорджии, США, уже разрабатывается одежда, которая должна будет питать энергией мобильные телефоны и другие небольшие приборы. Для этого в футболки и джинсы внедрят специально разработанные микросуперконденсаторы.

Ожидается, что новому устройству, вмонтированному в ткань, достаточно будет самых легких движений, чтобы преобразовать их в электрический ток, пригодный для поддержания в рабочем состоянии подключенных к одежде тех же мобильников и прочих небольших девайсов.

Говорят, что первые «электрические» рубашки, в кармане которых любой мобильник будет подпитываться энергией, поступят в продажу уже через год-два.

Рационализация

«СОЛНЕЧНОЕ» ШОССЕ

«Как известно, широкому распространению электромобилей среди прочего мешает и тот факт, что для зарядки аккумуляторов используют энергию ТЭЦ, где приходится сжигать газ или уголь. Поэтому конструкторы сегодня стараются перенести источник электроэнергии на сам электромобиль. В машину ставят небольшой двигатель внутреннего сгорания, который вращает электрогенератор, питающий аккумуляторы. А еще лучше – поставить на крышу машины фотоэлементы, которые будут давать электричество. Однако места на машине не так уж много, а стало быть, мощность солнечной батареи ограничена. Вот я и подумал: «А что, если покрывать фотоэлементами не машины, а саму дорогу?..»

Такое вот письмо пришло к нам в «ПБ» из солнечной Астрахани, от Николая Кузнецова. Наш читатель творчески применил так называемый метод инверсии, известный из ТРИЗа – теории решения изобретательских задач.

Вот только, увы, и он запоздал. Исследователи из университета Род-Айленда уже несколько лет разрабатывают устройства, благодаря которым солнечная энергия смогла бы аккумулироваться на автострадах.

Один из вариантов – поставить светоотражающие панели по всей протяженности дороги. Вторая идея – использовать термоэлементы. И наконец, третья идея состоит в том, чтобы само покрытие дороги превратить в солнечную батарею.

То ли в шутку, то ли всерьез…

ВОТ БЫ АРХИМЕД ОБРАДОВАЛСЯ…

Помните легенду о том, как древнегреческий мудрец Архимед с помощью ванны решил задачу, данную ему правителем Сиракуз, а заодно и открыл закон, носящий ныне его имя?

Десятиклассник Владимир Левченко, который занимается в научно-исследовательской группе «Солярис» при Ульяновском государственном университете под руководством Ильи Петровича Иванова, решил усовершенствовать идею Архимеда, предложив ванну-весы.

Если у Архимеда излишняя вода из наполненной ванны просто вылилась на пол, то Володя придумал ванну с двумя стенками. Та, что внутри, сделана, например, из керамики, другая, внешняя, – из стекла. Стенки имеют между собой зазор в 5 см. И внутренняя стенка ниже внешней.

Керамическая ванна рассчитана на общий объем воды 100 л, что отмечено линией на стенке ванны. Когда человек опускается в ванну, то межстеночное пространство заполняется водой. «Вымывшись, человек смотрит, до какой линии (они отмечены с внешней стороны стенки из стекла и каждая следующая указывает на один килограмм больше предыдущей – снизу вверх) поднялась вода между стенками, – пишет Владимир. – После этого он от ста отнимает указанную массу и соотносит результат со своим весом, чтобы узнать, насколько он похудел или поправился…»

В принципе, согласитесь, идея правильная. Но не проще ли после ванны встать на напольные весы и узнать свой вес?.. И стоить это будет в 10–20 раз дешевле, чем ванна с двумя стенками.

НАШ ДОМ
Технологии трафарета

Конечно, не каждый человек рожден с талантом художника. Но природный дар иной раз можно заменить приобретенным умением. Весьма неплохие росписи вы можете сделать на полу, стенах или потолке вашей комнаты, используя трафареты.

Общие представления

Как свидетельствуют историки, наносить красочные рисунки по заранее заготовленным шаблонам умели еще древние китайцы, египтяне времен фараонов и представители цивилизации майя. И на сегодняшний день этот метод декорирования не теряет своей актуальности. А все дело в том, что при относительно простой технологии каждый может получить впечатляющие результаты.

Трафарет применяется в первую очередь – для создания серии одинаковых рисунков или повторяющегося орнамента. Это может быть обновление уже существующего облика комнаты или один из последних этапов очередного ремонта. Узоры в виде геометрического либо растительного бордюра или живописной композиции украсят даже невзрачную отделку и видавшую виды мебель. От вас при этом не требуется ни художественного образования, ни особых навыков выполнения отделочных работ. Нужна лишь аккуратность.

Сложность узора и его размеры определяются вашими пожеланиями и вкусом. Здесь можно экспериментировать и фантазировать, а в случае нехватки воображения просто скопировать понравившийся рисунок, например, из Интернета.

Простейший шаблон, который годится для тренировок или нанесения несложных геометрических рисунков, можно сделать самому из картона или листа ламинированной бумаги. Разметьте рисунок карандашом или переведите через копирку с оригинала, а затем аккуратно вырежьте фигурные отверстия в нужных местах острым ножом или лезвием безопасной бритвы. Более сложные трафареты лучше купить в магазине. Наконец, разработку эскизов и изготовление крупноформатных вариантов с большим количеством мелких деталей можно поручить дизайнерам-профессионалам из художественных ателье.

В домашних условиях без специального режущего аппарата – плоттера – качественно выполнить сложные заготовки очень трудно. Профессионалы чаще всего шаблоны делают из тонкого и гибкого полимера. Полимерные трафареты выдерживают многократное использование, они подходят для работы с любыми поверхностями, их легко мыть. К готовому трафарету обычно прилагается эскиз, благодаря которому нетрудно понять, что и как делается. А также, что должно получиться в итоге.

Тонкости технологии

Итак, суть работы такова: в выбранном месте к стене, полу или потолку прикладывается трафарет. Придерживая его одной рукой, другой наносят на прорези густую краску с помощью кисти или поролоновой губки. Если трафарет больших размеров, то его следует зафиксировать на декорируемой поверхности, чтобы он не сдвинулся во время работы. На обоях, ткани, тонком пластике или дереве трафарет обычно крепят кусочками скотча или резиновым клеем, к прочным глянцевым поверхностям – стеклу, плитке, эмали – аэрозольным клеем.

Для росписи стеклянных, металлических и других гладких поверхностей лучше использовать шаблоны из самоклеящейся полимерной пленки. Их легко фиксировать, а после завершения работы не останется следов клея.

Если задуман многоцветный рисунок, в первую очередь надо окрасить крупные однотонные поверхности, а затем переходить к мелким деталям.

Для закрашивания больших площадей можно использовать малярный валик (гладкий поролоновый или фактурный, с неровной поверхностью), а также аэрозольный баллончик. Для прорисовки мелких деталей применяют трафаретную кисть с коротким ворсом. Ее можно изготовить самостоятельно или приобрести в строительном или художественном магазине.

Основная проблема, с которой сталкивается неопытный трафаретчик, – затекание краски под шаблон.

Поэтому чем ее меньше на кисти, тампоне или валике, тем лучше. Губка или кисть должны быть почти сухими, и, чтобы краска перешла с них на стену, придется приложить некоторые усилия.

Для работы часто используют обычные акриловые краски на водной основе. Купить их можно на строительном рынке или в хозяйственном магазине. Правда, там краски продают сразу большими банками. Для создания небольших узоров вполне хватит красок в мелкой расфасовке – такие продают в магазинах художественных принадлежностей. Там же можно увидеть и специальные акриловые красители для трафаретной живописи на ткани и стекле, а также краски для витражей, которые становятся прозрачными после застывания.

Краска для трафаретной живописи сохнет примерно час, поэтому работать нужно быстро. При определенной сноровке на создание несложного изображения размером в человеческий рост уходит не более 30–40 минут.

Финансовые же затраты будут примерно такими. Цена готового шаблона в зависимости от размеров и сложности – от 300 до 700 рублей. Акриловая краска стоит 50–60 рублей за баночку объемом 100 мл; около 250 рублей стоит набор из 6 – 12 цветов. Специальная трафаретная кисть обойдется в 40–60 рублей, а баллончик с аэрозольным клеем – в 150–200 рублей.

Рисуем маки

Теперь проиллюстрируем общие рассуждения конкретным примером. Ныне модно рисовать крупные узоры, почти в рост человека – например, большие цветы. Для создания такой композиции, кроме трафарета, были использованы акриловые краски, аэрозольный клей и посудная губка.

Сначала наносим клей на оборотную сторону трафарета. Клей липкий, поэтому перед его распылением подложите под трафарет в несколько слоев старые газеты, чтобы не запачкать пол, который потом будет трудно отмыть. Приклеивая трафарет к стене, надо прижимать и разглаживать его через лист бумаги. Так он и приклеится хорошо, и не повредится. При этом помните: трафарет не нужно приклеивать «намертво»; все равно ведь придется потом снимать.

На обычную одноразовую тарелку кладем сначала красную краску, отрезаем кусок посудной губки и начинаем штамповать первый цвет. Помните, для трафарета чем меньше краски – тем лучше. Губка должна быть почти сухой!

Следующая краска – черная. Наливаем ее в ту же тарелку и даже губку менять не будем – красным черное не испортить. Черной краской мы не только рисуем середину цветка мака. Легкими взмахами почти сухой губки проходим по краям трафарета, по красной краске, чтобы добавить теней на лепестки мака.

Последняя краска – зеленая для стебля. Нальем ее в другую тарелку и возьмем чистую губку. Краски берем немного, обязательно промокаем ее почти до сухости, чтобы избежать подтеков под края трафарета.

Вот все части трафарета прорисованы. Со стороны – картина ужасающая – размазня цветов без внятных границ. Но так выглядит любой трафарет после разукрашивания. Теперь снимем трафарет со стены. Как по волшебству, бесформенная мешанина краски превращается в четкий рисунок, на создание которого потребовалось всего около 40 минут.

А. ПЕТРОВ

КОЛЛЕКЦИЯ «ЮТ»

Panavia Tornado (Панавиа Торнадо) – боевой реактивный самолет с крылом изменяемой стреловидности, разработанный в начале 1970-х годов специалистами немецкой фирмы Messerschmitt при участии английской фирмы British Aerospace и итальянской Alenia Aeronautica. Это первый в мире серийный самолет с электродистанционной системой управления, а также первый европейский серийный истребитель с крылом изменяемой стреловидности.

Сейчас Tornado – один из основных боевых самолетов НАТО. Этот самолет широко использовался во время боевых действий в Ираке и на Балканах, активно участвуя в боевых действиях в Ливии. У самолета 7 точек подвески. Оснащен пушками, ракетами, бомбами и прочим вооружением общей массой до 9 тыс. кг.

Технические характеристики:

Длина самолета… 16,72 м

Высота… 5,95 м

Размах крыла (зависит от угла стреловидности)… от 8,60 до 13,91 м

Грузоподъемность… 9000 кг

Площадь крыла при угле стреловидности 25°… 26,60 м²

Масса пустого самолета… 14,091 т

Максимальная взлетная масса… 27,950 т

Максимальная скорость… 1480 км/ч

Крейсерская скорость… 1112 км/ч

Боевой радиус… 1390 км

Практический потолок… 15 000 м

Скороподъемность… 75 м/с

Длина разбега… 900 м

Длина пробега… 370 м

Максимальная перегрузка… 7,5 g

Экипаж… 2 чел.

Подводная лодка Virgin Oceanic – новый проект британского миллиардера Ричарда Брэнсона (Richard Branson). Для исследования океанов Р. Брэнсон создал компанию Virgin Oceanic, которая представила недавно маневренный батискаф для погружения в самые глубоководные точки нашей планеты.

Представляя новую глубоководную субмарину Virgin Oceanic, Р. Брэнсон сказал:

«В истории человечества больше людей побывало на Луне, чем опустилось в океанскую пучину на глубину ниже шести километров». Используя подлодку Virgin Oceanic, Р. Брэнсон и его компаньон Крис Уэлш (Chris Welsh) опустятся в самые глубокие впадины Атлантики, Тихого океана, передавая собранные данные и видео компании Google, которая присоединит их к базам данных сервисов Google Earth и Maps.

Погружение на дно Марианской впадины в Тихом океане должно стать самым трудным и самым знаменательным. Глубина этого разлома в земной коре доходит до 11 034 метров, но до сих пор на дне впадины были только автоматические аппараты.

Также планируется погружение в Пуэрториканский разлом в Атлантическом океане (глубина 8605 метров), разлом Диамантина в Индийском океане (8047 метров), разлом возле Сандвичевых островов (7235 метров), а также впадина в Северном Ледовитом океане глубиной 5608 метров. Аппарат способен опускаться на глубину немногим больше 11 километров. Противостоять такому давлению субмарине позволяет титановый каркас обтянутый углеродным пластиком, и купол из кварцевого стекла.

Технические характеристики:

Длина… 5,38 м

Ширина… 3,94 м

Высота… 1,70 м

Вес… 3,629 т

Скорость подъема/погружения… 106,7 м/мин

Круизная скорость… 4 км/ч

Максимальная скорость… 5,55 км/ч

Время автономной работы… 24 часа

Экипаж… 1 чел.

НАУЧНЫЕ ЗАБАВЫ
Повседневные загадки

Домашние опыты с подручными средствами, тем не менее, позволят вам познать скрытые способности вполне, казалось бы, обыденных вещей.

ВОЛШЕБНАЯ РАСЧЕСКА

Для опыта вам понадобятся пластиковая расческа и водопроводный кран.

Быстро проведите несколько раз по волосам расческой. Поднесите расческу к тонкой струйке воды из крана. Понаблюдайте внимательно за поведением струи. Проведите опыт с двумя расческами и проследите, как изменится форма струи в этом случае.

Суть дела: от трения о волосы расческа заряжается электричеством. У воды из под крана отсутствует электрический заряд, то есть ее заряд равняется нулю. Поэтому заряженная расческа будет отталкивать струйку воды.

ЧТО ДЕЛАЕТ ХОЛОД?

Вам понадобятся: раскрошенный лед, соль, миска, небольшая пластиковая банка с крышкой, любой сок, молоток, полиэтиленовый пакет.

Положите на дно миски слой льда, а на него – толстый слой соли. Налейте в маленькую пластиковую банку сок и поставьте ее в миску. Крышка на банке должна быть плотно закручена, иначе банка всплывет. Посмотрите, что при этом произойдет.

Проведите опыт с разными видами поваренной соли – крупного и мелкого помола. Суть опыта такова. Когда соль и лед смешиваются, часть соли растворяется в той воде, которая находится на поверхности кристаллов льда. Этот процесс растворения потребляет часть тепла. Соль забирает тепло и от сока, который охлаждается намного быстрее, чем просто во льду. Соль крупного помола медленнее растворяется, а значит, потребляет больше тепла и быстрее охлаждает сок.

Чтобы охлаждение было заметнее, сначала заморозьте воду в морозильной камере в форме для льда. Затем положите кусок льда в пакет и побейте по нему молотком, чтобы раздробить его в крошку. Емкость для эксперимента лучше всего взять прозрачную.

ОДНИМ УДАРОМ ПРОБИВАЕМ ДЫРКУ

Для опыта понадобятся: игла, пробка, жестяная банка из-под кофе, молоток.

Воткните иглу в пробку так, чтобы она прошила насквозь и торчала с обеих сторон. Поставьте пробку на дно железной банки и ударьте по торчащему ушку иглы молотком, придерживая пробку руками. Так как игла окружена пробкой, она не может деформироваться, и большая часть силы удара распределится вдоль иглы. Поэтому игла легко проткнет металлическую банку. Острие иглы небольшого диаметра, а значит, тем больше будет сила давления в этой точке, и металл уступит простой игле.

А вот протолкнуть иглу сквозь пробку бывает тяжело. Поэтому сначала воткните иглу в пробку и надавите на пробку чем-нибудь прочным, постепенно углубляя острие иглы.

ИСЧЕЗАЮЩИЙ ВОЗДУХ

Приготовьте: свечу, стакан, тарелку, воду, хлопчатобумажную нить, скотч.

Наполните тарелку на 2 сантиметра водой. Зажгите свечу и поместите ее в тарелку. Накройте свечу перевернутым стаканом. Замерьте уровень воды внутри стакана через некоторое время. Что при этом произошло?

Продолжим эксперимент, увлажнив нить и прикрепив ее ко дну стакана скотчем. Переверните стакан и поставьте его вверх дном на тарелку с водой. Изменится ли уровень воды внутри стакана через час-другой?

Совет: чем уже и выше стакан, тем нагляднее опыт.

Суть же его такова. Основное вещество, из которого состоит свечной стеарин, – углеводород. При его горении образуется углекислый газ. Казалось бы, этот газ должен увеличиваться в объеме, однако внутри стакана образуется и водяной пар, который конденсируется на стенках стакана. В итоге объем газа уменьшается, в стакане возникает вакуум, и вода станет подниматься. В случае с хлопчатобумажной нитью происходит обратное: нить впитывает воду, и уровень воды понижается.