Текст книги "Юный техник, 2000 № 04"

Автор книги: Юный техник Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 1 (всего у книги 6 страниц)

ЖУРНАЛ «ЮНЫЙ ТЕХНИК»
_{НАУКА ТЕХНИКА ФАНТАСТИКА САМОДЕЛКИ}
№ 4 апрель 2000

Популярный детский и юношеский журнал.

Выходит один раз в месяц.

Издается с сентября 1956 года.

СОЗДАНО В РОССИИ
…И даже самолет на борту!

Этот катамаран с круглой рубкой и двумя воздушными винтами неизменно вызывает интерес публики, где бы он ни появился. Надпись на борту «КБ «Термоплан» – «Авиастар» и самый настоящий одноместный самолетик на носовой «палубе» позволяют предположить, что катер-амфибия создан отечественными авиаторами.

И действительно, разработан он в Московском авиационном институте, а серийно выпускается в Ульяновске предприятием «Авиастар».

По словам главного конструктора Юрия Григорьевича Ишкова, это многоцелевое скоростное судно высокой проходимости предназначено для перевозки пассажиров, небольших партий груза и спецоборудования (например, самолета для поисковых работ) даже по мелководью. Людей можно комфортабельно разместить по каютам, а груз – в трюмах и на палубе.

Общий объем отсеков – 46 куб. м, что позволяет обеспечить комфортные условия пребывания на борту при различных вариантах назначения катера. Если необходимо многодневное проживание, оборудуются шесть спальных мест; в экскурсионном варианте на катер ставится до 20 удобных мягких сидений.

Естественно, по желанию заказчика осуществляется гибкая планировка помещений, соответствующий уровень оснащения бытовой техникой (камбуз, туалет, душевая, холодильник, кондиционер, аудио– и видеоаппаратура), шкафами-рундуками и прочим. Во всех случаях управляет катером один человек.

Судно достаточно мореходно. На малой скорости оно может ходить при волнении до 5 баллов; полную скорость развивает на волне до 2 баллов.

По требованию заказчика катер-катамаран без существенного изменения оснастки и конфигурации трансформируется в аэросани, способные двигаться с большой скоростью по льду и по снегу. Воздушные винты (диаметром 2,6 м) с изменяемым шагом позволяют обойтись без воздушных рулей, так как обеспечивают поворот за счет разницы в тяге правого и левого винтов. При движении по воде используются обычные рули; при выходе на лед на них ставятся диски из нержавеющей стали.

Использование воздушных винтов не только увеличивает ресурс силовой установки (исключается возможность ударов в воде о посторонние предметы, отсутствует кавитация), ее экономичность, но и повышает безопасность движения в зонах, где возможно появление купальщиков. Наличие убирающегося шасси существенно упрощает эксплуатацию аппарата, облегчая не только выход на берег и сход в воду, но и хранение катера ка берегу и даже его передвижение на малые расстояния без наземных тележек. Применена сборно-разборная конструкция аппарата из трех модулей (поплавки и каюта), что упрощает перевозку и хранение.

Особенностью аппарата является защищенная патентом дискообразная форма рубки-каюты с полным круговым остеклением. При диаметре около 5 м каюта довольно просторна, и в ней можно выпрямиться во весь рост. Обеспечены очень важные для туристов-экскурсантов круговой обзор и высокая освещенность. Благодаря скругленной сферической нижней части каюты удары о нее волн ощущаются гораздо меньше, чем при плоском днище.

Предполагается, что катер «И-1» могли бы использовать патрульные и муниципальные службы, подразделения МЧС. Первые несколько аппаратов уже сданы заказчикам и успешно эксплуатируются на Средиземном море.

Амфибия и ее создатели.

Собственный самолет на палубе – не роскошь, но необходимость.

По воде аки посуху…

Основные данные катера-амфибии «И-1»

Длина габаритн./наиб., м 10,4/9,0

Ширина габаритн./наиб., м 5,9/5,2

Высота борта на миделе, м 1,4

Водоизмещение, штатное/макс., м 6,5/10

Осадка, м 0,5–0,8

Мощность, л. с 2x160

Скорость км/ч:

на воде крейс./макс 15/70

по снегу крейс./макс 60/110

Дальность плавания на крейс. скорости, км 800

Расход топлива на крейс. скорости, кг/ч 34 – 40

Ю.МАКАРОВ

Фото Ю.ЕГОРОВА

ИНФОРМАЦИЯ

КАК КЛИН ВЫШИБИТЬ… ВЗРЫВОМ. Сотрудники Российского федерального ядерного центра, что расположен в г. Снежинске, обратили внимание, что в 60 – 60-е годы сильные землетрясений на планете происходили реже, чем ныне. Почему?

Это можно объяснить, как полагают ученые, тем, что именно в этот период в СССР, США и других странах довольно регулярно проводились подземные ядерные испытания. В результате сильных взрывов по земной коре, многократно огибая земной шар, распространялись волны сжатия и растяжения. Не представляя опасности для населения, они как бы встряхивали земную кору, снимая накопившиеся в ее толще местные напряжения, которые могли со временем достичь критических значений и вызвать сильные землетрясения.

Ядерщики Снежинска полагают, что и ныне «лекарством» от землетрясения могут послужить взрывы, без которых, не обойтись, скажем, при возведении насыпных плотин, подземных хранилищ газа.

БАУМАН ТОЖЕ БЫЛ ФЕЛЬДШЕРОМ. Факультет биомедицинской техники открыт недавно в МГТУ им. Н.Э. Баумана. Здесь готовят теперь специалистов уникального профиля – инженеров с дополнительным фельдшерским образованием. «Закончив обучение, наши выпускники получат и инженерное, и медицинское образование. Это большой плюс при устройстве на работу, – считает один из ведущих профессоров факультета, доктор медицинских наук Г.И. Семикин – Более того, у них будет достаточно знаний и квалификации, чтобы открыть собственное дело – например. основать лечебный или диагностический центр».

Так или иначе, конкурс на новый факультет большой – от 3 до 5 человек на место. Однако и обучение поставлено на должном уровне. Уже с первых курсов студенты получают возможность попрактиковаться в научно-учебно-производственном центре, участвовать в международных проектах. Скажем, недавно вместе с известным ученым из Южной Кореи Кен Чун Лю, который, кстати, защищал свою докторскую диссертацию именно в МГТУ, здесь была разработана уникальная диетракционно-массажная установка для лечении заболеваний суставов и позвоночника.

Ну а тем скептикам, которые полагают, что преподаватели МГТУ стали заниматься «не своим делом», напоминают: сам Бауман, чье имя носит вуз, был по образованию фельдшером.

ВОДА ИЗ ВОЗДУХА. Мы уже неоднократно рассказывали, как древние получали влагу из воздуха, конденсируя ее, подобно росе, например, на кучах гальки, насыпанной по горным склонам. А недавно пришло известие: сотрудники Института катализа Сибирского отделения РАН модернизировали старую идею. Здесь получен селективный сорбент (так он называется), который способен по ночам, в период повышенной влажности воздуха, вбирать в себя воду, а потом выделять ее. В лабораторных условиях 11 кг сорбента «высасывают» из атмосферы 400 мл воды в сутки. А 11 т сорбента хватит, чтобы обеспечить питьевой водой небольшой поселок. И будем надеяться: где-нибудь в Казахстане, в Средней Азии, на побережье Крыма и Краснодарского края вскоре появятся новые водосборные установки.

Ученые полагают, что даже в морское путешествие морякам лучше брать с собой запас сорбента, а не заполнять танки пресной водой. Получится и дешевле, и надежней.

ВДОЛЬ РЕЛЬСОВ СО СКОРОСТЬЮ СВЕТА в скором времени будет передаваться информация по волоконным линиям связи. Министерство путей сообщения уже в этом году обещает выполнить работу по подвеске вдоль железных дорог России более 16 000 км волоконно-оптических линий связи. Причем для этой цели во многих местах используются уже существующие опоры, на которых ныне расположена контактная сеть электропоездов. Это позволит сэкономить значительные средства.

ЧТО НАМ СТОИТ ШКАФ ПОСТРОИТЬ. Ученые Института химии твердого тела и механохимии СО РАН создали новый компонент для производства экологически безопасных древесно-стружечных плит. Вместо нынешней формальдегидной смолы, выделяющей в воздух вредные вещества, химики предлагают мебельщикам пользоваться силикатной смесью, наподобие той, что используют для производства кирпичей. Она не только экологически безвредна, но и дешевле.

ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ ДАТЧИКИ системы автоматического пожаротушения разработаны в Иркутске сотрудниками местного предприятия «Абес». По словам генерального директора фирмы Сергея Виноградова, в данном случае разработчики пошли по пути создания комплексной системы, позволяющей отслеживать показания сразу трех десятков датчиков и устройств. При этом сам комплекс может быть запрограммирован на решение той или иной задачи. Иными словами, одну и ту же систему, чуть видоизменив ее датчики, можно использовать как охранную или в целях пожарной безопасности. Встроенные в систему микропроцессоры позволяют логически оценивать показания того или иного датчика, опрашивают его несколько раз и только затем поднимают тревогу. Таким образом, резко уменьшается количество ложных срабатываний. повышается надежность работы системы.

«БУРАН» СНОВА НА РАБОТЕ. Для того чтобы системы высокого напряжения в электроэнергетике работали надежно, их довольно часто помещают в минеральное масло, так называемый сортол. Плохо только, что отработанное масло очень трудно утилизировать – при сгорании оно выделяет очень большое количество вредных веществ. Недавно проблему совместными усилиями решили металлурги Череповца. где сортол используется в электроплавильном производстве, и специалисты Центра космической техники. Они создали установку, в которой сортол полностью сгорает при температуре свыше 2500 °C. Говоря попросту, сортол теперь сжигают в двигателе космического корабля «Буран». Вот так космическая разработка приобрела вторую, земную, жизнь.

ЧТОБЫ ПЛАТИНА НЕ ИСПАРЯЛАСЬ. Этот драгоценный металл довольно часто используется в качестве катализатора при производстве кислоты и некоторых других химических соединении. При этом зачастую получается, что часть платины попросту испаряется, исчезает безвозвратно. Чтобы уменьшить потери драгоценного металла, сотрудники Института катализа Сибирского отделения РАН предложили заменить четвертую часть платины иными соединениями, не нарушая технологии производства. Таким образом, химические предприятия могут ежегодно экономить до 200 кг платины каждое. Первая модифицированная установка уже начала работать на Невинномьюском химкомбинате, где производится азотная кислота.

РАССКАЖИТЕ, ОЧЕНЬ ИНТЕРЕСНО…

Корабль садится на планету

По радио передали сообщение о завершении испытания нового разгонного блока «Фрегат» для отечественных ракет-носителей. Самым интересным мне показалось упоминание о надувном тормозящем щите. Не могли бы вы рассказать о нем подробнее? Как вообще в будущем собираются конструкторы решать проблему посадки космических кораблей? Неужто так и будут спускать их на парашютах?..

Иван Веретенников,

г. Самара

Кончайте летать на «тряпках»!

Еще Генеральный конструктор первых советских спутников и космических кораблей типа «Восток», «Восход» и «Союз» С.П.Королев сердился: – Кончайте летать на «тряпках»!

Неужели нельзя придумать что-нибудь другое?..

«Тряпки», то есть парашюты, Королев не любил, пожалуй, оправданно.

Казалось бы, система отработанная, надежная, удобная – ведь парашюты в сложенном состоянии занимают весьма немного места. Однако она не лишена и недостатков. Начать хотя бы с того, что космонавт-испытатель В.М. Комаров погиб на первом «Союзе» именно из-за того, что при посадке парашютная система не сработала должным образом. Еще на орбите корабль волчком закрутило вокруг продольной оси, и парашюты при посадке так и не расправились…

Кроме того, парашюты довольно чувствительны к изменениям погоды – при сильном ветре капсулу с космонавтами может занести невесть куда и посадка может оказаться отнюдь не мягкой. Так, при посадке американского аппарата «Джемини-3» он врезался в воду со скоростью 30 км/ч.

Хорошо еще, что в воду! Но все равно астронавтам В.Гриссому и Дж. Янгу пришлось не сладко.

А наших космонавтов В.ГЛазарева и О.Г.Макарова на «Союзе-18-1» в апреле 1975 года едва не унесло за границу. При старте нештатно сработала третья ступень ракеты-носителя, и космонавтам пришлось приземляться в аварийном режиме. Аппарат приземлился в труднодоступной местности Горного Алтая, почти на самой границе с Китаем. И космонавтам пришлось померзнуть всю ночь, пока до них добиралась поисково-спасательная группа.

В.Д.Зудова и В.И.Рождественского парашюты при аварийной же посадке занесли в холодные воды озера Тенгиз. Дело было в октябре того же 1975 года, вода представляла собой ледяную кашу, и промокших космонавтов удалось лишь чудом вызволить из капсулы, опрокинувшейся вниз выходным люком.

В общем, примеров оказалось достаточно, чтобы понять: парашюты – не самая лучшая посадочная система.

Из космоса на надувном крыле

Впрочем, сегодня обычные парашюты стали другими. Большинство спортсменов, десантников пользуется ныне парашютами типа «летающее крыло», которые позволяют совершать управляемый спуск. Опытному парашютисту не составляет особого труда приземлиться даже на заранее выбранный «пятачок» не более метра в диаметре.

Хорошо бы такую точность обеспечить и космическим спускаемым аппаратам. Первый эксперимент такого рода уже проведен. В 1998 году свободный испытательный полет в атмосфере совершил бескрылый летательный аппарат Х-38, своего рода прототип аварийной спасательной шлюпки для международной космической станции «Альфа». Полет был беспилотным, поскольку его главной задачей была, по заявлению НАСА, проверка характеристик и работы парашюта-крыла, которым снабжен аппарат.

Х-38 был сброшен с бомбардировщика V-52 на высоте примерно 7000 м. Как и планировалось, парашют-крыло раскрылся через несколько секунд после отделения аппарата. Весь спуск занял около 9 минут и завершился на базе ВВС Эдвардс. Аппарат благополучно приземлился на свои специальные лыжи, которые используются на нем вместо колесного шасси.

Х-38 не имеет собственных двигателей и представляет собой летательный аппарат с несущим корпусом. Иными словами, его корпус за счет своей аэродинамической формы создает подъемную силу и позволяет планировать в атмосфере. Приземление нового аппарата будет проходить фактически так же, как и у нынешних американских кораблей многоразового использования. Надувное же крыло может быть использовано как запасной вариант приземления, когда поблизости не окажется полосы нужных размеров.

Готовый к эксплуатации спасательный аппарат планируется разместить на международной космической станции в 2003 году. Пристыкованный к ней снаружи, он будет использоваться для экстренной эвакуации экипажа при чрезвычайных ситуациях, когда не будет времени дожидаться прилета «Шаттла».

Роль Х-38, который может принять на борт до 7 человек, особенно возрастет с ростом размеров станции и численности ее экипажа. А на ранних этапах работ в качестве спасательной «шлюпки» будет выступать пристыкованный к ней российский космический корабль «Союз».

Наши же специалисты совместно с немецкими исследователями решили пойти несколько иным путем. В феврале 1999 года с космодрома Байконур была запущена ракета-носитель «Союз-У» с новым разгонным блоком «Фрегат» и макетом спутника, необходимым для проведения его летных испытаний.

Схемы приземления космических кораблей

Посадка спускаемого аппарата космического корабля «Союз».

Посадка «Бурана».

Так выглядит посадка Х-38.

Приземление космического корабля с помощью надувного экрана.

Посадка «на хвост» была опробована советскими авиаконструкторами еще до войны…

Так, возможно, будет выглядеть посадка космолета в XXI веке.

«Фрегат» – по существу четвертая дополнительная ступень, которая позволяет уже в ходе орбитального полета по командам с Земли с помощью своего собственного жидкостного реактивного двигателя переместить спутник, корабль или иную полезную нагрузку с одной орбиты на другую. Это и было продемонстрировано в ходе испытаний.

Выполнив программу полета и произведя необходимые маневры для выхода на траекторию снижения, аппарат вместе с макетом полезной нагрузки пошел на посадку. Она тоже была не совсем обычной. Российские инженеры из НПО имени Лавочкина и специалисты германского концерна «Даймлер-Крайслер азроспейс» впервые испытали в реальных условиях уникальную технологию защиты космических кораблей от сгорания в плотных слоях земной атмосферы.

В тот момент, когда корабль входит в плотные слои атмосферы и начинает разогреваться, его обволакивает надувной кокон из специальной термостойкой пленки. «Кокон» этот выполняет сразу две функции. Во-первых, прикрывает непосредственно сам корпус корабля, не позволяя ему перегреваться. Во-вторых, служит аэродинамическим тормозом, замедляя движение аппарата в атмосфере.

Винт вместо парашюта

И парашюты, и крылья, в том числе надувные, нужны для того, чтобы погасить при посадке скорость космолета. А для этого есть и другие способы.

В марте 1999 года американская компания «Ротари Рокет», которую возглавляет известный специалист по аэрокосмической технике Гарри Хадсон, продемонстрировала опытный образец оригинального 135-тонного двухместного космического корабля многоразового использования.

В отличие от традиционных «Шаттлов» новый корабль, получивший название «Ротон», не имеет узлов, отстреливаемых во время полета. Весьма оригинальна и двигательная установка аппарата. Ее основой служит 7-метровый вращающийся диск, по окружности которого размещено 96 ракетных двигателей, каждый из которых имеет камеру сгорания размером не больше… консервной банки.

Компоненты топлива – керосин и жидкий кислород – поступают в них под действием центробежной силы. Для этого перед взлетом диск с двигателями раскручивают от внешнего привода. Вращение диска в полете поддерживается благодаря тому, что каждое из сопел чуть отклонено в одну сторону. Возникающий гироскопический момент помогает кораблю устойчиво держаться на курсе.

Корпус нового аппарата почти целиком изготовлен из композитного материала на основе углеродных волокон и эпоксидных смол. Благодаря этому он получился очень легким и в то же время прочным.

После того, как экипаж выполнит полетное задание, он начинает готовиться к спуску. Для этого «Ротон» разворачивают задом наперед. Тяговые двигатели становятся теперь тормозными, и корабль постепенно начинает спускаться с орбиты по пологой спирали. Перед входом в плотные слои атмосферы экипаж раскрывает четыре складывающиеся 7-метровые вертолетные лопасти, расположенные на носу (который стал при спуске кормой). По мере того, как нарастает плотность окружающего воздуха, лопасти раскручиваются, тормозя падение аппарата. И он совершает плавный спуск в режиме авторотации (то есть лопасти вращаются свободно, без помощи двигателя).

Впрочем, в будущем Хадсон намерен увеличить длину каждой лопасти до 9,5 метра и установить на их концах небольшие реактивные двигатели. Экипаж аппарата получит возможность не только маневрировать при спуске, но взлетать по-вертолетному. И лишь на высоте около 5 километров астронавты запустят основные ракетные двигатели и поднимутся на орбиту.

В настоящее время опытный образец «Ротона» проходит всесторонние испытания. Прежде всего отрабатываются приемы мягкой посадки. С этой целью «Ротон» уже несколько раз спускался с самолета-носителя на вертолетных лопастях. Кроме того, в августе 1999 года на испытательном полигоне Мохаве, штат Калифорния, летчики включали основные двигатели, совершив 5-минутный полет на высоте около 3 метров.

К середине 2000 года компания «Ротари Рокет» планирует построить еще три «Ротона». Один из них послужит тренажером для подготовки экипажей, а два других готовят к полномасштабным полетам в космос.

Хадсон надеется, что каждый из таких аппаратов сможет совершить до 100 запусков на орбиту без капитального ремонта.

Приземление «Poтона» конструкторы видят таким..

Посадка на «подушку»

Слов нет, «Ротон» во многом близок к идеалу. По крайней мере, теоретически. На практике же многих инженеров беспокоит проблема прочности вертолетных лопастей, которым в довершение к традиционным перегрузкам придется испытать на себе еще и тепловой удар при погружении в плотные слои атмосферы. Будут ли они служить достаточно надежно?

Ведь и на обычных вертолетах ротор является наиболее уязвимым, ненадежным элементом всей конструкции…

Кроме того, не станем забывать, близок день, когда космический корабль с космонавтами на борту отправится в полет к другим небесным телам. На Луне атмосферы практически нет, на Марсе она весьма разрежена… Так что ротор годится далеко не всюду.

Наиболее универсальным средством как старта, так и приземления на сегодняшний день остаются реактивные двигатели… Они включаются перед самым приземлением и сводят скорость движения к нулю.

Ну а в дополнение к ним хорошо бы еще добавить некое посадочное устройство типа телескопических ног или, скажем, подушки. Не удивляйтесь, идея подушки тоже заимствована у парашютистов. Некоторые асы в старые добрые времена брали с собой в полет небольшие кожаные подушечки. При спуске они подсовывали их под ремень, чтобы было удобнее сидеть на подвеске. А перед самым приземлением бросали себе под ноги, смягчая толчок приземления.

Вот и ныне инженеры приходят к мысли, что снизить скорость и мягко посадить космический корабль с помощью ракетного тормозного двигателя технически сложно. Для этого величина тяги двигателя должна плавно изменяться в широком диапазоне.

Роль буфера при посадке могут выполнять гидравлические опоры, подобные стойкам шасси современного вертолета. Именно такая система была опробована при посадке «Орла» на Луну.

Есть еще одно посадочное средство, о котором стоит рассказать подробнее. Это надувные эластичные баллоны, прикрепленные к космическому кораблю. Именно на них он и садится. Такой способ был использован при посадке американского зонда на поверхность Марса.

Перегрузку аппарата при посадке на баллон действительно можно уменьшить до незначительных величин, если высота баллона будет велика, а площадь опоры мала. Но такой баллон неустойчив. Подобно тонкому стержню, он легко может прогнуться и опрокинуться. А короткий баллон с большой площадью опоры плохо гасит перегрузки. Конструкторы должны найти «золотую середину», чтобы баллон был устойчив, а перегрузки незначительны.

Однако это еще не все. Космическому кораблю грозит еще одна опасность: полностью погасив скорость, он может вновь подпрыгнуть как мячик. Нужно очень тщательно подобрать время, когда необходимо разорвать оболочку баллона и выпустить газ.

Несколько слое о форме баллонов. Во многом она зависит от способа посадки космического корабля. Если он опускается строго перпендикулярно поверхности планеты, лучше применить вертикальный цилиндрический баллон с постоянным давлением. Но вполне возможно, что космический корабль садится не строго вертикально, а с боковой скоростью. В этом случае, коснувшись поверхности планеты, вертикальный цилиндр изогнется, а его оболочка может порваться. Надежнее совершать посадку на баллон в виде полусферы. Объем же баллонов может быть сравнительно невелик.

Например, для мягкой посадки лунной кабины весом около трех тонн потребуется баллон с объемом менее трех кубических метров.

Станислав НИКОЛАЕВ, инженер

Художник В.КОЖИН