Текст книги "Юный техник, 2001 № 05"

Автор книги: Юный техник Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 4 (всего у книги 5 страниц)

КОЛЛЕКЦИЯ «ЮТ»

В 1959 году концерн «МИТСУБИСИ» выпустил многоцелевой двухмоторный самолет, который сразу получил признание многих покупателей. В первую очередь его использовали в личных целях для путешествий, а также для исследований. Первый полет прототипа состоялся 13 сентября 1963 года. Затем совместно с США было разработано около десятка модификаций. До 1979 года выпущено 600 машин различных типов.

Техническая характеристика:

Пилоты… 1 – 2

Двигатели… 2 х PTL TA/R-A

Стартовая мощность… 415 кВт

Длина… 10 300 мм

Высота… 40 000 мм

Ширина… 10 100 мм

Полный стартовый вес… 3600 кг

Скорость… 523 км/ч

Дальность полета… 2830 км

Потолок… 11 000 м

Такие машины чрезвычайно популярны в Японии и других азиатских странах. Несмотря на небольшие размеры, они вполне могут разместить семью и перевезти немалые грузы. В зависимости от модификации кузов «Субару» имеет массу вариантов. При качественной отделке этот небольшой автобус вполне заменяет легковой автомобиль. Ведь благодаря своей длине (всего 3,5 м) для него легко найти место на стоянке.

Техническая характеристика:

Двигатель… 3 цилиндра

Степень сжатия… 9,1:1

Максимальная мощность… 54 л.с.

Объем топливного бака… 40 л

Сухой вес… 830 кг

Кол-во пассажиров… до 6 (включая водителя)

Длина… 3525 мм

РАЗБЕРЕМСЯ НЕ ТОРОПЯСЬ
Как заставить ветер освещать ваш дом

Последний год целые города остаются без света. Вообще-то сия проблема социальная. Но, не имея возможности влиять на общественные процессы, многие читатели хотят решить ее чисто техническим путем.

Письма с просьбой прислать чертежи ветроэлектростанции (ВЗС) поступают к нам каждый месяц.

Не следует думать, что достаточно насадить пропеллер на вал генератора – и ветряная электростанция готова! Скорость ветра очень непостоянна. Потому скорость вращения вала генератора будет меняться по многу раз на день. Вслед за ней станет изменяться и напряжение, частота тока.

Согласно стандартам напряжение подаваемого в наши дома переменного тока в 220 В выдерживается с точностью плюс десять – минус пятнадцать процентов. А точность частоты в 50 Гц и того выше – одна десятая процента. Получить от ВЭС ток такого качества крайне трудно. Однако всегда ли оно необходимо? Все зависит от подключаемого электроприбора. Например, для компьютера или телевизора строгое соблюдение всех параметров абсолютно необходимо.

Для электронагревательных приборов частота почти безразлична. При понижении напряжения в 1,5 раза некоторые из них, например утюг или электрокамин, сохраняют работоспособность. Лампа накаливания при уменьшении напряжения в 1,5 раза уменьшает свой световой поток в 4,3 раза. Но нет худа без добра, срок службы возрастает в 38 раз!

По сообщениям наших корреспондентов из «горячих точек», где отключение электроэнергии длилось месяцами, появились простейшие любительские ВЭС на основе пропеллера диаметром около двух метров, соединенного ременной передачей с велосипедным генератором. Нередко их устанавливали на балконах городских домов. Такие электростанции больше служили поднятию морального духа, чем каким-либо практическим целям. Цель данной статьи – изложить общие принципы, которые можно было бы положить в основу при самостоятельном изготовлении небольшой, достаточно эффективной ВЭС.

До революции Россия была на первом месте в мире по использованию энергии ветра. Общая мощность наших ветроэнергетических установок (в основном это были мельницы и насосные станции) достигала 1,2 миллиона кВт. В США к 1945 году общая мощность ветродвигателей достигла 6 миллионов кВт, причем среди них преобладали электростанции.

Но впоследствии цены на нефть резко снизились, и интерес к ветроэнергетике везде резко упал. Сегодня общая мощность ветросиловых установок всего мира ниже, чем в дореволюционной России.

Однако возросли цены на нефть. Катастрофических размеров достигло вызванное сжиганием топлива загрязнение среды, и вновь возник интерес к энергии ветра.

В нашей стране на территории Калмыкии создан комплекс ветроэлектростанций мощностью около 1000 кВт каждая. Это огромные сооружения с высокими башнями, увенчанные стометровыми роторами.

ВЭС, способная дать свет и тепло односемейному дому, скромнее. Это сооружение высотой 10–15 метров с ротором диаметром 5–7 метров и мощностью около 10 кВт. Она оснащена системами автоматического поддержания параметров тока, батареей аккумуляторов и резервной дизельной электростанцией на случай длительного бездействия. За рубежом такие установки выпускаются в массовом масштабе и стоят не дороже автомобиля.

Прекрасные ВЭС мощностью до 250 Вт были разработаны в нашей стране еще в довоенное время (рис. 3).

При массовом производстве они были бы не дороже мопеда и вполне доступны для самостоятельного изготовления. Чертежи одной из таких установок, ВИСХОМ Д-1,5 с максимальной мощностью 120 Вт, нам удалось найти в старой литературе. Она настолько проста, что ее можно сделать в школьных мастерских.

Во все времена стремились добиться постоянства скорости вращения ветряка. В начале XX века ветроэнергетика значительно продвинулась в своем развитии за счет идей, взятых из авиации.

Так, например, появился винт переменного шага с поворотом лопастей относительно продольной оси. На ветродвигателе Д-1,5 для поворота лопастей служили специальные грузики (рис. 1).

При вращении ротора на них возникал гироскопический эффект, стремящийся развернуть лопасть вдоль потока. Но на оси лопасти была еще и пружина, которая при этом закручивалась, препятствуя повороту. При определенном подборе массы грузиков за счет противоборства сил инерции и упругости пружины удавалось поддерживать скорость вращения ротора с точностью до 6 % при изменении скорости ветра от 4 до 12 м/с.

Однако винт переменного шага дорог и сложен. Его применение на маломощных ветродвигателях экономически не оправдывалось.

Наиболее дешевые ветряки оснащались деревянным винтом постоянного шага. Поддержание постоянства скорости осуществлялось при помощи «лопаты» (рис. 2).

Она стремилась развернуть плоскость вращения винта по ветру, что уменьшало скорость вращения. Хвост же ветродвигателя, напротив, ставил плоскость вращения винта перпендикулярно ветру, чем достигалось ее увеличение. Регулирование опять-таки достигалось в результате противоборства этих двух сил. Однако без введения дополнительных сложных устройств качество регулирования получалось невысоким.

Сегодня подобное регулирование осуществляется с помощью электроники.

Поддерживая постоянство скорости вращения, можно получать стабильное напряжение и частоту тока. Мощность же, развиваемая генератором, по-прежнему зависит от скорости ветра. Например, ветродвигатель Д-1,5 при скорости 4 м/с развивал мощность на клеммах генератора 2,5 Вт; при 5 м/с – 13 Вт; при 7 м/с – 60 и начиная с 8 и более м/с – 109 Вт. Поэтому без применения аккумуляторных батарей, сглаживающих эту неравномерность получаемой мощности, пользоваться ветряными электростанциями трудно.

Среднегодовая выработка энергии зависит от средней скорости ветра в данной местности. Там, где часто дуют сильные ветры, а значит, могут прекрасно работать ветряки, например в Калмыцких степях, людей не так уж много. В обжитых же местностях либо дуют слабые ветры, либо сильный ветер часто сменяет безветрие. Поэтому ветряная электростанция Д-1,5 в местности со средней скоростью ветра 4 м/с выдает за год 191 кВт/ч. А при среднегодовой скорости ветра 7 м/с – 548 кВт/ч в год.

Учтем, что КПД электрогенератора малой мощности в те годы не превышал 50 %. Таким же низким был и КПД зарядно-разрядного цикла тогдашних аккумуляторов. Таким образом, потребитель получал лишь четвертую часть энергии от лопастей ветродвигателя. Сегодня эффективность подобной электростанции была бы в два раза выше.

Есть смысл сравнить ее с небольшими бензиновыми электростанциями. Обычно они расходуют около 400 г бензина на кВт/ч. Получается, что крохотная ветроэлектрическая станция довоенного образца экономит от 100 до 300 л бензина в год, а ее современное исполнение в два раза больше.

Ветроэлектростанция Д-1,5 крепилась на верхушке обычного зарытого в землю деревянного столба, применяемого для прокладки сельских линий электропередачи. Она состояла из автомобильного электрогенератора постоянного тока с двухлопастным пропеллером на валу. Он вращался со скоростью 900 – 1200 об/мин.

Сам генератор был снабжен хвостом и мог свободно поворачиваться на оси под действием ветра. Общее представление о креплении головки ветродвигателя к оси дает рисунок 4.

Конструкция этого узла может быть и иной, более соответствующей вашим возможностям.

Важнейшая деталь двигателя – воздушный винт. От точности его изготовления зависит вся работа электростанции (рис. 5, 6).

Чертеж лопасти винта взят из старого пособия. Заготовка ее состоит из 2–3 слоев толстой фанеры, склеенных казеиновым клеем. Готовая лопасть должна быть тщательно отлакирована и отполирована.

На рисунке 7 втулка винта с механизмом изменения шага.

Его вам придется конструировать самостоятельно, приведя в соответствие с размерами современных шарикоподшипников и диаметром вала выбранного вами генератора. Поворот лопасти осуществлялся под действием инерционных сил, возникавших на поперечной стальной штанге (длина – 150, диаметр – 8 мм). На рисунке 8 – пружина регулирования, длина заготовки – 1175 мм, число витков – 14.

Рис. 8

Сегодня опыт создания ветродвигателей утерян. Людей, практически знакомых с ними, почти нет. Опыт вам придется нарабатывать с нуля. На наш взгляд, целесообразно вначале изготовить винт постоянного шага, регулировку производить при помощи лопаты. Ее размеры следует подобрать экспериментально.

Электрогенератор, систему регулирования и аккумуляторную батарею можно взять от легкового автомобиля. В этом случае освещение дома можно производить с помощью автомобильных ламп накаливания. Но более целесообразно применить люминесцентные лампы, питаемые от постоянного тока по специальной схеме.

Как видите, заставить ветер освещать дом не так уж просто. Бог вам в помощь!

А.ИЛЬИН

Рисунки автора

ВМЕСТЕ С ДРУЗЬЯМИ
«Батискаф», или аквариум наоборот

В жаркий летний день в зарослях камыша и осоки можно увидеть восхитительный спектакль рождения новой жизни. Выползают на воздух, просушивая свои радужные крылья, юные стрекозы, мечутся головастики, обремененные почти уже ненужными хвостами, маневрируют эскадры мальков, словно ими командует опытнейший адмирал. В каждом пруду – целый космос, неведомая нам планета!

И иной раз мелькнет фантазия: «Вот бы построить батискаф да окунуться в этот загадочный мир!» Но, к сожалению, дело это сложное. Не то что любитель, не каждая страна может его сделать.

Но, кажется, есть выход. Изобретатель Н.В. Безбородов предлагает подводный наблюдательный пункт, в чем-то похожий на гнездо водяного паука-серебрянки. Это прозрачная кабина из полиэтиленовой пленки, закрепленная на дне. Под кабину, а это, в сущности, водолазный колокол, насосом подается воздух. В образовавшемся пузыре располагается голова наблюдателя – по соображениям безопасности, да и трудно провести подобные работы под водой, глубина дна должна быть не более вашего роста.

Показанная на рисунке воздушная полость должна всплывать с силой около ста кг. Ее удерживает стальной обруч, прикрепленный болтами к четырем стальным полосам, заделанным в бетонное основание. Нижняя часть конструкции изготавливается на берегу. Все ее детали должны быть закруглены, не иметь острых граней и заусенцев во избежание порезов.

Трое крепких мужчин без особого труда установят конструкцию в воду. Затем подсоединяется обруч с пленкой, и колокол наполняется воздухом.

Обращаем особое внимание на то, что он должен быть чистым, без запаха машинного масла – иначе не избежать головной боли. А потому насос должен быть тщательно очищен, просушен на свежем воздухе и смазан, как это делали в старину, пищевыми жирами. Например, чистым прозрачным растительным маслом, свиным или бараньим салом.

И наконец, последнее. Конечно, вы опускаетесь, не в Марианскую впадину, но вода шуток не признает. Работайте только втроем. Двое на берегу у насоса и один под колоколом. Уходя домой, обязательно уносите свой «колокол». Иначе «непосвященные» могут попасть в беду.

НАШ ДОМ
Место смальты… яичная скорлупа

Искусную вещь можно делать из вполне обычных материалов. Хватило бы аккуратности да терпения. И мы предлагаем вам проверить себя, поработав с обычной яичной скорлупой. Пожалуй, лучшего материала для мозаики и не найдете. А предметом для украшения может послужить обыкновенная коробочка из картона. Очень красиво, к примеру, смотрится отделанная яичной скорлупой круглая коробочка из-под сыра «Виола».

Для начала яичную скорлупу надо тщательно промыть, удалить белые пленочки, высушить. Маленькие кусочки 2x2 см смазать слегка клеем и с помощью тонкого пинцета наложить на поверхность коробочки. Затем, размельчив, опять же с помощью пинцета распределить кусочки так, чтобы появились маленькие зазоры. Проступивший сквозь них клей время от времени надо удалять. Изобразительной же основой может послужить любой понравившийся рисунок или орнамент.

Как вы замечали, у куриных яиц скорлупа бывает разных цветов – от темно-коричневого до кипенно белого, да и оттенков масса. Кроме того, готовое изделие можно слегка подкрасить гуашью или акварельными красками.

С помощью яичной скорлупы можно выложить и красивое панно. Для этого плотный картон или натянутый холст покройте жидким маслом или акварелью определенной цветовой гаммы с характерными для этих красок потеками.

Закончив фон, дайте холсту высохнуть.

Подготовьте скорлупу и подумайте, что бы вы хотели изобразить. Если цветы – смастерите трафареты контура, наложите на фон и обведите карандашом все внутренние изгибы. Теперь можно выкладывать скорлупу. Клеем «Момент» прикрепите ее там, где следует. Готовую мозаику слегка подкрасьте акварелью или маникюрным лаком с модным сейчас добавлением серебряных, золотых и синих вкраплений.

Чем не подарок ко дню рождения?

* * *

Дорогие друзья!

Если в процессе работы вы придумали что-то свое, неповторимое – мы будем рады получить ваши письма и фотографии самоделок, а также ваши отзывы и пожелания.

ФОТОМАСТЕРСКАЯ

Хотите работать с оптографом?

В начале прошлого века еще не умели воспроизводить фотографии на страницах газет и журналов. Между тем они изобилуют множеством точнейших рисунков, оперативно сделанных с натуры. Фотография с механическим безразличием передает каждую деталь, доступную взгляду. Рисунок художника очеловечен. Он передает то, что предстает нашему внутреннему взору, то, что необходимо для осознания.

Вот почему редакторы многих солидных журналов с радостью передоверили художникам хоть часть иллюстраций, получаемых фотографическим путем. Но исполнителей, способных это сделать в сжатые сроки, сегодня почти нет.

Почему? Отчасти это объясняется тем, что художники прошлого часто применяли камеру-обскуру.

Чаще всего это была палатка, снабженная зеркалом и линзой вверху. Она проецировала изображение на столик с бумагой, перед которым сидел художник.

Конечно, в наши дни художник, ставящий палатку на пресс-конференции, покажется смешон. Однако этого и не нужно. Современные светосильные объективы от ставших ненужными фотоаппаратов позволяют создавать компактные приборы для быстрой зарисовки с натуры – оптографы.

Вот конструктивная схема одного из них (рис. 1).

Объектив и небольшое плоское зеркало, заключенные в жесткий корпус, образуют оптическую головку. Последняя с помощью наклонной стойки крепится к доске-столику, куда помещается рисовальная бумага.

Чтобы посторонний свет не снижал контрастность оптического изображения, рабочее пространство окружено ширмой из светоплотной ткани. Ее края можно пристегнуть к периметру столика резиновыми петлями, что обеспечит устойчивое положение полотнища при ветре и обеспечит некоторую свободу для рисующей руки.

Материалом для столика может служить ровный лист фанеры толщиной 4…6 мм.

Для стойки подойдет дюралевый уголок или достаточно жесткая алюминиевая полоса. Корпус оптической головки можно склеить из непрозрачной пластмассы либо собрать из фанерных пластинок. В передней стенке, обращенной к объекту, врезано круглое отверстие, в которое вклеена картонная направляющая для цилиндрической оправы объектива. У задней стенки корпуса, под углом 45° к оптической оси, крепится зеркало. Соединение стойки со столиком и оптической головкой лучше выполнить разъемным, посредством винтов и гаек-барашков. Это позволит иметь в походных условиях весьма компактную поклажу.

Важнейший элемент конструкции – объектив; наилучшим вариантом стал бы длиннофокусный объектив от крупноформатной (пластиночной) камеры, применяемой для «павильонной» фотосъемки, например, анастигмат «Индустар-13» от аппарата марки ФК, имеющий фокусное расстояние 300 мм. Этот показатель следует соотносить со своим ростом, поскольку наш оптико-рисовальный прибор ловит изображение натуры, находящейся у нас за спиной. Такая необычная компоновка диктуется необходимостью видеть изображение на экране-бумаге в привычном положении, а не вверх ногами.

Если подходящего «фирменного» объектива нет, можно использовать очковую линзу, помня, что ее фокусное расстояние F в сантиметрах связано с оптической силой D соотношением F = 100/D.

Лучшие результаты может дать несколько исправленная оптически ахроматическая линза с фокусным расстоянием 50 см, используемая в качестве насадки на фотообъективы при репродукционной съемке. Чтобы простейший самодельный объектив давал более равномерную резкость по полю изображения, перед ним можно установить диафрагму – кружок из светонепроницаемого материала с отверстием в центре. Чем меньше отверстие, тем лучше резкость и сильнее затемнение картинки. Для разных условий освещения можно заготовить несколько диафрагм в виде крышечек, надеваемых на оправу объектива. Самодельная конструкция последнего показана на рисунке 2.

Оправу склейте из картона, пользуясь подходящей цилиндрической болванкой. Внутренний диаметр оправы должен соответствовать наружному диаметру используемой линзы, а внешний диаметр оправы должен позволять ее осевое перемещение по направляющей оптической головки с некоторым трением – такое перемещение необходимо для наводки вашей оптики на резкость при различных удалениях изображаемой натуры. Напомним, что внутренние поверхности оправы объектива и корпуса оптической головки следует снабдить черным матовым покрытием, что улучшит четкость изображения.

Светопоглощающим покрытием для картона и дерева могут служить черная тушь либо акварельная краска; пластмассу и металл лучше оклеить черной бумагой. Такой же цвет должны иметь стойка и тканевая ширма. Последнюю можно дополнить белым покрывалом снаружи для уменьшения нагрева солнечным светом.

Ю.ГЕОРГИЕВ

Не поднимая трубки

Часто мы упускаем нужный звонок, не успев вовремя подбежать к телефону! Причины, конечно, разные. Одному нужно пробежать длинный коридор общежития, другой в это время чистит селедку. Вывод один: необходимо в помещении поставить несколько кнопок и соединить их с особым сигнальным устройством, которое, если вы даже не сняли трубки телефона, даст понять звонящему, что хозяин дома и сейчас подойдет.

Такая задача вполне решаема. Как это все получается, увидим на электрической схеме устройства.

Параллельно телефонному аппарату А1 присоединена цепь – эквивалент телефона, в которую входят микрофон (обязательно угольный!) ВМ1 и тиристор VS1.

В исходном состоянии тиристор заперт, и цепь никак не проявляет себя. Сигнал на включение тиристора и эквивалента в целом поступает при нажатии вынесенной в другое помещение кнопки SB2. Этот управляющий сигнал, благодаря конденсатору С1, имеет характер короткого импульса; его амплитуда понижена делителем напряжения R3, R4. Как только в цепи эквивалента и линии потек ток и связь установилась, абонент услышит радиопередачу, которую микрофон ВМ1 воспримет от «наушника» трансляции BF1. Подойдя затем к телефону, вы снимете трубку и отсоедините ненужный больше эквивалент, нажав кнопку выключателя SB1.

Однако вернемся к схеме эквивалента, где имеются детали, обойденные нашим вниманием. Задача диода VD1 не допустить в эквивалентную цепь довольно высокое напряжение полуволны обратной полярности, присутствующей в вызывном сигнале. Светодиод HL1 отчетливо светится, напоминая о включенном состоянии линии. Резистор R1 может понадобиться для ограничения тока нагрузки от эквивалента на уровне 20…25 мА. Наконец, кнопка SB1 с размыкающим контактом кратковременно прерывает ток и заставляет тиристор выключиться.

В устройстве дистанционного приема вызова используйте резисторы МЛТ-0,25, конденсатор МБМ с рабочим напряжением 250 В, угольный микрофон МК16-11. Капсюль от головного телефона должен быть высокоомным, типа ТОН-2М, ТА56-М. Кнопочные переключатели – малогабаритные, типа КМ1-1. При необходимости иметь несколько кнопок дистанционного приема вызова все они присоединяются к устройству параллельно. Устройство выполняется в виде приставки к телефонному аппарату; ее необходимо снабдить крышкой, которая защищала бы от пыли и соприкосновения с токоведущими цепями, где может появляться переменное напряжение до 120 В. Снаружи крышки находятся кнопочные толкатели выключателей, а также головка светодиода.

Устройство не требует налаживания, кроме подбора величины сопротивления резистора R1, обеспечивающего потребление тока не более 25 мА, при опущенной на аппарат трубке. Для соединения с кнопками, находящимися в других помещениях, лучше использовать стандартный двухжильный телефонный провод. Связь приставки с телефонной сетью можно выполнить и у телефонной розетки, и у ввода линейной цепи в аппарат. В целях безопасности соединения на розетке делаются при снятой трубке, а «привязка» к самому аппарату должна выполняться при его отсоединении от безобрывной розетки либо также со снятием трубки. Кстати, не забудьте предупредить ваших друзей о наличии в вашем телефоне хитроумного устройства.

Ю. ГЕОРГИЕВ