Текст книги "Юный техник, 2001 № 04"

Автор книги: Юный техник Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 4 (всего у книги 5 страниц)

НАШ ДОМ
Поющая глина

Когда в Россию стали завозить дорогие игрушки из Европы, интерес к глиняной русской игрушке убавился. И все же производство ее не прекратилось, а в начале XX века даже достигло расцвета. К примеру, в Архангельской области славятся каргопольские игрушки, в Кировской – дымковские, в Тульской – филимоновские, в Калужской – хлудневские.

Примечательно, что почти все хлудневские игрушки гремят и поют, за что и получили прозвище – громатушки.

Дымковские игрушки.

Каргопольские игрушки.

Из любой хорошо промытой глины слепите шар диаметром 9 см. Дайте глине просохнуть. Затем отрезком проволоки разделите шар пополам. Длинной палочкой, оканчивающейся маленькой ложечкой, удалите из половинок сердцевины. Затем взрыхлите вилкой поверхность разрезов обоих половинок. Разведите немного глины в блюдце с водой до густоты жидкой манной каши. Обмажьте ею обе половинки шара по линии разреза и соедините их. В одной из половинок шара прорежьте ножом прямоугольник 4x1,5 см и через него с помощью кисточки обмажьте шликером (жидкой глиной) внутренний шов.

Вылепите из глины прямоугольный мундштук 3x1 см. Сквозь него просуньте деревянный шпатель, как показано на рисунке, чтобы получилось сквозное отверстие. Для «язычка» понадобится форма – деревянный прямоугольник с одной стороной, скошенной примерно под 45°. Немного размятой глины наложите на скошенную сторону деревяшки и проследите, чтобы слой глины внизу прямоугольника был тоньше, чем вверху.

Смажьте внутреннюю поверхность «язычка» небольшим количеством жидкой глины и уложите тонким концом на отверстие в шаре так, чтобы «язычок» закрывал только четверть отверстия, а оставшуюся его часть слегка закруглите для прикрепления мундштука.

Вставляя его, постарайтесь оставить незаполненной часть отверстия диаметром в 1 см. И еще: шпатель, вставленный в мундштук, должен указывать одним концом на край язычка.

Теперь осторожно удалите шпатель и попробуйте дунуть в мундштук. Получилось?

Вязальной спицей проделайте отверстие в передней половине шара, еще три или четыре отверстия можно разместить в разных местах, чтобы птичка стала более голосистой. Затем из остатков глины вылепите птичке головку и хвостик. Обмажьте места прикрепления жидкой глиной и процарапайте деревянной палочкой по бокам крылья. Перед обжигом ваша птичка должна сохнуть не менее 3–4 дней.

Для росписи глиняных изделий составьте свою собственную палитру цветов, пользуясь акварельными красками или гуашью. Однако, прежде чем начинать роспись, подвяленную глиняную пластинку распишите акварелью или гуашью и поместите на час-другой в разогретую духовку кухонной плиты. Если роспись не потускнела, краска годится. Можно приступать к глазуровке, а затем и к святая святых– обжигу изделия.

Под глазурью росписи приобретают сочность цвета и блеск. Простейшей декоративной глазурью в домашних условиях может являться обычный конторский силикатный клей. Покройте им подвяленную птичку в несколько слоев.

Для обжига в любительских условиях подойдет кухонная плита. Чтобы получить чистый цвет при глазурном обжиге, изделие необходимо изолировать от открытого пламени. Для этого поместите птичку в так называемую капсулу – накройте обычной жестяной консервной банкой, а сверху обмажьте асбестом.

Будьте готовыми к тому, что первые обжиги птички окажутся неудачными. Поэтому советуем делать подробные записи своих наблюдений. Кстати говоря, если вы решили всерьез заняться гончарным ремеслом, советуем на пробу смастерить 5 или 6 одинаковых изделий. Тогда есть гарантия, что две-три из них уж точно окажутся хорошо обожженными.

А главное – помните: не боги горшки обжигают.

Птичка-свистулька:

_{1 – формирование мундштука; 2 – формирование «язычка»: 3 – фрагмент прикрепления мундштука и «язычка» к будущей птичке.}

Капсула для глазурного обжига.

«Сейчас в большой моде мягкий, объемный материал, напоминающий бархат. На подиумах высокой моды осенне-зимней коллекции, промелькнувшей по телевизору, едва ли не каждая вторая модель демонстрирует верхнюю одежду, сшитую именно из этого материала. Пожалуйста, расскажите немного об этой удивительной ткани и посоветуйте, что лучше из нее сшить».

Катя и Марина,

г. Иваново, 15 лет

Если мы вас правильно поняли, речь идет об искусственном велюре – самой модной ныне и, кстати, сравнительно недорогой ткани. (Еще его называют «термофлиз» или просто «флиз».) Это объемный синтетический велюр на трикотажной основе с одно– или двухсторонним ворсом высотой 1 мм. Из самого названия ткани ясно, что она обладает теплоизоляционными свойствами и, несмотря на свою «объемность», почти невесома.

Самое главное ее достоинство – она хорошо носится, на ней не образуются катышки. Ткань мягка, приятна в носке и многофункциональна. Кроме того, не осыпается в процессе кройки, поэтому срезы не требуют специальной обработки. Стирать ткань можно при температуре 40°, но перед стиркой нужно выворачивать наизнанку, чтобы не повредился ворс. Ткань очень быстро сохнет и не требует утюжки.

Модели, представленные на рисунках, сшиты именно из этой ткани. Если вам что-то приглянулось – за машинку! Двухсторонняя удлиненная куртка, а еще лучше сказать – укороченное пальто, сшита из двулицевого – темно-голубого и желтого флиза.

Желтая парка, представленная на рисунке, выглядит не менее привлекательно. Броский нюанс – стежка по кокетке, рукавам и по низу. Удобный капюшон на молнии при необходимости превращается в воротник-стойку.

Длина парки – 87 см. Для работы понадобится флиз 185 х 150 см, шелковая подкладочная ткань 190 х 140 см, односторонний флизелин для прокладки 120 х 90 см, декоративный шнур диаметром 0,5 см, одна разъемная молния длиной 80 см, две металлические молнии длиной 18 см для карманов и, конечно, нитки.

При раскрое обратите внимание на то, чтобы все детали будущей парки имели одинаковое направление ворса. При разутюживании швов под ткань подложите махровое полотенце, чтобы не приминался ворс.

Далее рисунок мотоциклиста переведите на папиросную бумагу, приколите к ткани. Участок материала под рисунком укрепите, приметав с изнаночной стороны лоскут флизелина. По линиям рисунка проложите прямую машинную строчку нитью контрастного цвета. Затем бумагу удалите, флизелин срежьте по всему контуру мотоциклиста. Карманы парки расположены в боковых швах.

Надеемся, что сшитая своими руками нарядная парка порадует вас в холодные весенние дни комфортом и честно прослужит не один сезон.

План раскладки деталей парки:

_{1 – полочка, 2 дет.; 2 – спинка, 1 дет. со сгибом; 3 – кокетка, 2 дет.; 4 – рукав, 2 дет.; 1а – мешковины верхнего и нижнего карманов.}

Детали из шелковой подкладочной ткани:

_{1 – полочка; 2 – спинка, 1 дет. со сгибом; 3 – кокетка, 2 дет.; 4 – рукав.}

КОЛЛЕКЦИЯ «ЮТ»

Это судно-катамаран предназначено для научно-исследовательских работ в открытом море. Оно берет на борт до 44 человек – пассажиров и обслуживающего персонала. 25 из них непосредственно участвуют в исследованиях. Фактически катамаран представляет собой большую плавающую лабораторию, приборы и оборудование которой занимают площадь около 720 м². Судно оборудовано по последнему слову техники и навигации, имеет посадочную вертолетную площадку.

Техническая характеристика:

Длина… 75 100 мм

Ширина… 24 400 мм

Ширина каждого из корпусов… 7300 мм

Высота… 10 400 мм

Осадка… 574 мм

Водоизмещение… 3080 т

Скорость… 15 узлов

Мощность двигателей… 2 дизеля по 1765 кВт каждый

Фирма «Пежо», входящая в состав группы PSA, выпустила новейшую модель, призванную конкурировать с такими известными марками автомашин, как «Мерседес», «Ауди», «Фольксваген»…

Машина отличается повышенной комфортабельностью и буквально напичкана электроникой, она следит за давлением в шинах, сама включит дворники при дожде, зажигает габаритные огни, когда стемнеет… Словом, никаких забот – только гляди на дорогу.

Техническая характеристика:

Диапазон мощностей двигателей… от 136 до 210 л.с.

Привод… на передние колеса

Максимальная скорость… 240 км/ч

Надувные подушки… спереди и с боков, а также надувные шторки

Длина… 4870 мм

Ширина… 1826 мм

Высота… 1460 мм

ПОЛИГОН
Новые старты машущего крыла

Крохотная птичка весом в 30 г способна пролететь над океаном без отдыха 3500 км, затратив на это 10 г «топлива»– собственного жира. Однако самолет, потратив запас топлива, составляющий третью часть его массы, способен пролететь втрое дальше – 12–15 тыс. км. Поэтому работать над машущим крылом лишь ради его экономичности нет смысла.

Другое дело – его универсальность. Действительно, птица или насекомое, лишь меняя траекторию движения одного и того же крыла, могут вертикально взлетать, зависать в воздухе, переходить в горизонтальный полет. То же самое, казалось бы, может делать вертолет. Но у него расход энергии выше, чем у птицы и самолета. Еще менее экономичен истребитель вертикального взлета. Так что, возможно, махолет может занять место между самолетом и вертолетом. Экономичный и простой летательный аппарат мог бы взлетать и садиться вертикально, зависать в воздухе, а если надо – развивать сверхзвуковую скорость. Но…

Форма крыла самолета неизменна. Его поведение можно изучать при постоянной скорости. Это позволило создать хоть и довольно сложную, но достаточно точную теорию крыла.

Машущее же крыло непрерывно меняет профиль и форму. Все его точки движутся с переменными скоростями. Теория крыла самолета к нему почти неприменима. Аппаратура, позволяющая изучать мельчайшие подробности обтекания крыла самолета, абсолютно не пригодна для изучения работы крыла насекомых и птиц. А потому к созданию махолета ученые шли практически на ощупь.

Очень часто изобретатели создавали махолеты, похожие на стрекоз или птиц (рис. 1). (Возможно, это такая же ошибка, как паровоз с ногами или пароход с хвостом рыбы.) Поэтому сегодня мы уделим внимание конструкциям, в которых отсутствует слепое подражание живой природе.

В Московском авиационном институте им. С.Орджоникидзе махолетами занимаются давно. Еще в 1940 году старший инженер кафедры аэродинамики А.И. Болдырев испытал крыло. в котором колебалась лишь небольшая его часть – предкрылок (рис. 2).

Рис. 2

Оказалось, что подъемная сила крыла возрастала при этом в четыре раза да еще появлялась мощная горизонтальная тяга. Специалисты поначалу отнеслись к идее скептически. Но когда построенная инженером Б.С.Блиновым летающая модель с бензиновым мотором во время доклада взлетела прямо со стола и разбилась о потолок зала, в идею поверили. В 1946 году Болдырев построил самолет с предкрылком. (Размах крыльев – 6 м; взлетный вес – 290 кг; мощность мотора – 22 л.с.) Предкрылок на стенде создавал тягу – 90 кг, и этого было вполне достаточно для полета. Но произошла поломка пары шестерен, и больше испытания не возобновлялись.

Над махолетами работали не только в МАИ. На страницах «ЮТа» вы не раз читали о разработке в США микромахолетов размером со стрекозу или голубя. Судя по наличию патента России N? 2162428, такие работы ведутся и у нас. В этом патенте речь идет о крыле, которое представляет собой гибкий конденсатор, изгибающийся под действием электростатических сил. Но, если, судя по патентам, американские махолеты копируют движения крыльев стрекозы или мухи – крыло при ходе вниз закручивается вдоль продольной оси на некоторый угол, позволяющий создать значительную подъемную силу и некоторую горизонтальную тягу, а при ходе вверх подъемная сила не создается, а напротив, возникает толчок вниз, – крыло махолета, описанное в российском патенте, работает иначе. При движении вверх-вниз оно проходит через этапы свертывания в спираль, чем, по мнению авторов, достигается снижение отрицательной подъемной силы.

Нужно сказать, что новые патенты на летательные аппараты с машущими крыльями в нашей стране выдаются почти каждый год. Одно из таких изобретений, махолет «ПЧЕЛА» (патент РФ N? 2007337), очень любопытно.

Двенадцать створчатых крыльев аппарата расположены подобно лепесткам ромашки (рис. 3).

Каждый лепесток-крыло имеет легкий каркас, рационально пронизанный ребрами жесткости. На пересечении лепестков установлен гидроцилиндр, сообщающий ему возвратно-поступательное движение. У традиционного машущего крыла на шарнирной подвеске скорость различных точек разнится от нуля до максимальной. Значительная часть его почти не работает. У «Пчелы» все точки крыла имеют постоянную скорость, за счет чего эффективность его должна получиться в 3–4 раза выше. Есть в этом аппарате и еще одна тонкость. Крылья работают в паре с расположенными над ними неподвижными поверхностями, снабженными створками. В результате их совместного действия образуется некое подобие поршневого насоса. Крыло дает тягу как при ходе вниз, так и при ходе вверх. Аналогичным образом устроен и движитель горизонтальной тяги.

Любопытна силовая установка летательного аппарата. В основе ее свободнопоршневой двигатель внутреннего сгорания. Он состоит из цилиндра сгорания, передающего возникающую при сгорании топлива силу непосредственно через шток на поршень гидравлического насоса. За счет подачи им масла или другой рабочей жидкости и будут работать гидроцилиндры. Такая силовая установка должна в принципе получиться очень легкой и экономичной. К сожалению, несмотря на много попыток и десятки патентов, свободнопоршневой гидродвигатель пока не создан. Сочетание в одном изобретении двух трудноразрешимых проблем оставляет лишь незначительный шанс на успех. Впрочем, ничто не мешает на первых порах все силы сосредоточить на самом летательном аппарате, а гидропривод выполнить традиционно. В случае успеха будет получен летательный аппарат, превосходящий по скорости и экономичности вертолет.

Проблема машущего полета близка к разрешению. Мы надеемся, что наши юные читатели убедятся в этом воочию.

Рис. 4. Чтобы понять трудности, возникающие при создании махолета, полезно сделать его модель. Фюзеляж модели – сосновая рейка сечением 6х6 мм. Лонжерон крыла из бамбука. Поверхность – из трансформаторной бумаги либо лавсановой пленки. Задняя кромка крыла упрочнена соломинкой. Крылья приводятся в движение при помощи коленчатого вала и резиномотора. Но, обратите внимание, резиномотор состоит из двух пучков резиновых нитей, работающих не на скручивание, а на растяжение. Это увеличивает его КПД. Резинка наматывается на пластинки, приделанные с помощью ниток и клея к валу. Важно так выбрать угол их оси относительно вала, чтобы момент вращения, создаваемый резинкой, был максимальным, когда движение крыла требует наибольшей силы. Модель лучше запускать в спортивном зале. Длительность полета 30–40 секунд. За это время можно хорошо разглядеть все подробности движения крыльев.

СДЕЛАЙ ДЛЯ ШКОЛЫ
Соль как источник энергии

Еще в 1748 году французский физик Жак Нолле поместил обтянутый пленкой из свиного пузыря сосуд со спиртом в бак с водой (рис. 1). Через некоторое время пленка выгнулась наружу, а спирт в сосуде оказался разбавлен водой.

Рис. 1

Вот как объясняется это явление. Пленка имела мельчайшие поры, непроницаемые для сравнительно крупных молекул спирта, но достаточно большие для молекул воды. Под действием теплового движения они начали просачиваться через поры в сосуд со спиртом. Давление в нем выросло. Это явление получило название осмоса. Его можно наблюдать, когда раствор и растворитель разделены проницаемой для растворителя и не проницаемой для растворенного вещества пленкой-мембраной. При этом со стороны раствора возникает осмотическое давление.

Любопытна причина его возникновения. Оказывается, молекулы растворителя, попав в сосуд с растворенным веществом, ведут себя подобно газу в пустоте – разбегаются. Как показал в 1887 году знаменитый голландский химик Вант-Гофф, осмотическое давление численно равно тому давлению, которое создало бы растворенное вещество, находясь в газообразном состоянии. (И это при том, что порой растворенное вещество, например сахар, газообразной формы попросту не имеет!)

Осмотическое давление, как и давление газа, способно совершать работу. Разумеется, растворы спирта или сахара ввиду своей дороговизны как источники энергии не пригодны.

Морская и пресная вода – другое дело! Разделив их полупроницаемой мембраной, можно получить давление до… 24 атмосфер. Как от плотины высотой в 240 метров! Для более соленых вод, например Мертвого моря или залива Кара-Богаз-Гол, напор был бы в 8 – 10 раз выше.

Отсюда следует, что в устьях рек, впадающих в море, где пресная и соленая вода попросту смешивается, теряется громадная энергия.

Способы ее получения существуют. Вот один из них (рис. 2).

Рис. 2

Речная вода по трубам направляется к гидротурбине, лежащей на дне моря. Казалось бы, вода лишь заполнит трубу, но дальше течь не будет. Но ученые предлагают за турбиной поставить мембрану, проницаемую для пресной воды. В этом случае на ней возникнет осмотическое давление. Оно создаст поток пресной воды в сторону моря, и турбина начнет работать. Получится соляная ГЭС, имеющая множество преимуществ перед обычными. Ей не требуется плотина, ни к чему затопление земель.

Есть у соляной ГЭС и недостатки. Ее машинный зал и осмотические мембраны должны располагаться на дне моря, где-то на глубине 200–250 метров. Мембраны нужно периодически чистить и обновлять, а делать это на таких глубинах не просто. Следует подумать и о том, как подействует проникновение речной воды на обитателей морского дна. Пока ни одной соляной ГЭС еще не построено. Но есть и другой способ использования энергии осмотического давления.

В начале 90-х годов аргентинец М. Инвар предложил использовать его для движения морских судов. Представьте, на борту судна имеется бак с водой более соленой, чем морская, и запас морской соли. Бак снабжен полупроницаемой мембраной. Через нее просачивается морская вода, и возникает осмотическое давление. В самом простейшем случае вода из бака начнет бить струей, создавая реактивную тягу. По мере опустошения в бак доливается морская вода и подсыпается морская соль. Обратите внимание, сколь чист в экологическом отношении солеход Инвара. Ведь в качестве топлива он использует морскую соль, из моря взятую и в него же и возвращающуюся. Но для получения соли нужна энергия.

Где ее брать? В так называемых «соляных озерах» ее выделила из морской воды сама природа за счет солнечной энергии.

Сегодня местами целые города и поселки имеют мощные установки для опреснения морской воды. Там морская соль весьма обременительный побочный продукт, который может послужить «топливом» для солехода.

Отметим, что солеходы могут быть и подводными. Как показывают расчеты, подводная лодка с соляным осмотическим двигателем могла бы пройти, не всплывая, более тысячи километров. Однако при создании солеходов придется решить множество инженерных проблем. Прежде всего, нужна большая по площади и в то же время не мешающая движению мембрана. Использование реакции вытекающей под действием осмотического давления струи энергетически выгодно лишь в том случае, когда ее скорость невелика и близка к скорости солехода. Для этого придется прокачивать соленую воду через трубки с полупроницаемыми стенками. За счет просачивания через стенки забортной воды масса потока должна возрастать, а скорость остаться в пределах нормы. Но на пути к этому множество никем не решенных проблем и еще не сделанных открытий.

Как вы уже догадались, ни подводных, ни надводных солеходов пока нет. Но демонстрационная модель солехода вполне возможна. В очень интересной книге Н.В. Вершинского «Энергия океана» (М., «Наука», 1986) описано устройство, способное стать сердцем такой модели. Это металлический цилиндр, к торцам которого прижаты две полупроницаемые мембраны из ацетатной целлюлозы. В цилиндр заливалась соленая вода с концентрацией поваренной соли 35 г на литр. В стенке цилиндра есть отверстие диаметром 2 мм, плотно закрытое пробкой. Цилиндр помещают в бак с водопроводной водой. Через некоторое время пробку вынимают, и вода начинает бить фонтаном. По высоте фонтана определяли получаемую мощность. В пересчете на один квадратный метр мембраны она достигала 7,4 Вт при расходе воды 4,4 мл/с.

Такую реактивную тягу струйки соленой воды вполне можно использовать для движения модели солехода (рис. 4).

Рис. 4

При увеличении концентрации соли в растворе мощность устройства значительно возрастет. В качестве мембраны годится целлофан, применяемый для упаковки конфет. (Он отличается от других упаковочных пленок тем, что при разворачивании хрустит.)

Описанное в книге устройство пригодно для чисто демонстрационных целей, например, на уроках. Для модели солехода целесообразнее двигатель в форме цилиндрического окруженного капроновой сеткой пакета с расположенной внутри мембраной. Сетка воспринимает действующее на мембрану осмотическое давление, препятствуя ее разрыву (рис. 3).

Рис. 3. Схема соляного двигателя:

_{1 – сопло; 2 – сетки; 3 – мембрана из целлофана; 4 – соляной раствор.}

Эксперименты с моделью солехода поставят вас на один уровень с теми, кто создавал первые пароходы. Им на это понадобилось почти сто лет. У вас преимущество. Сегодня время летит быстрее.

Дорогие друзья!

Всероссийский выставочный центр проводит при поддержке Правительства Москвы, Международного движения научно-технического досуга (МИЛСЕТ) Фестиваль научно-технического творчества молодежи НТТМ-2001 Москвы и Московской области. Это первое этапное мероприятие в подготовке Международной выставки «ЭКСПО-НАУКА-2003» в Москве.

В программе Фестиваля – научно-технические и тематические проекты и разработки ВУЗов, Домов и Центров НИМ, детских научных клубов, презентации победителей международных, всероссийских и городских интеллектуальных олимпиад среди учащихся школ, лицеев и колледжей, работы призеров научно-технических конкурсов, проводимых популярными журналами.

В рамках фестиваля состоятся встречи с учеными и космонавтами, анимационные представления экспонатов; готовится обширная культурная программа.

По итогам фестиваля состоится награждение участников дипломами и знаками ВВЦ. Лучшие работы будут рекомендованы для участия в Международной выставке «Экспо-Наука-2001» в Гренобле (Франция).

Фестиваль состоится 24–27 мая 2001 г. в павильоне № 21 ВВЦ, часы работы выставки с 10–00 до 18–00.