Текст книги "Юный техник, 2002 № 01"

Автор книги: Юный техник Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 1 (всего у книги 6 страниц)

ЖУРНАЛ «ЮНЫЙ ТЕХНИК»
_{НАУКА ТЕХНИКА ФАНТАСТИКА САМОДЕЛКИ}
№ 1 январь 2002

Популярный детский и юношеский журнал.

Выходит один раз в месяц.

Издается с сентября 1956 года.

КАРТИНКИ С ВЫСТАВКИ
Все для Шерлока Холмса

Какая же техника помогает современным детективам? Чтобы узнать это, мы отправились на специализированную выставку с загадочным названием – «Интерполитех-2001».

Чтобы не копаться

Международная полицейская техника демонстрировалась в огромном зале одного из павильонов ВВЦ. Среди прочего обращаем внимание на огромный плакат с отпечатками пальцев. А рядом – вполне обыденный персональный компьютер, на дисплее которого те же отпечатки, но помеченные отметками красного, желтого и зеленого цветов.

– Эти значки показывают, в каких местах отпечаток совпадает с выбранным эталоном, – поясняет представитель НПО «Тодес» И.В. Полянский. – Это как светофор: зеленый цвет – полное совпадение, желтый – частичное, красный – несовпадение…

Так перебирая базу данных, эксперт сразу видит, какие отпечатки оставить для дальнейшей работы, а какие отсеять.

Эту же работу, выбрав допустимый уровень допуска, можно доверить и самому компьютеру. В итоге через пару минут эксперт уже знает, что данный отпечаток с известной степенью вероятности мог быть оставлен тем или иным человеком.

– Насколько удобнее работать с нашей автоматизированной системой, нежели вручную, вы можете судить по двум показателям, – заключил Игорь Владимирович. – Картотека областного управления МВД, содержащая около 100 000 дактилоскопических карт, весит порядка 450 кг. Наша же программа может быть размещена в портативном ноутбуке. Если даже тратить по минуте на просмотр каждой карты (а это практически невыполнимо), то вручную потребуется потратить около 70 суток. Компьютер же выдаст результат за 3–5 минут.

Система идентификации отпечатков пальцев АД ИС-2000.

Прибор для проверки подлинности документов, денежных знаков и ценных бумаг «Регула».

_{Цифрами обозначены: 1 – основной блок с верхним, нижним и УФ-осветителем; 2 – ТВ-камера со встроенным инфракрасным осветителем; 3 – оптическая система; 4 – магнитный сенсор. В качестве дополнительного оборудования к системе придается «видеомышь» (5), позволяющая сканировать объект непосредственно на месте его расположения, магнитный зонд (6) и источник «косой» подсветки для выявления подчисток (7).}

Сканирование «видеомышью» в различных спектральных зонах позволяет выявить залитые чернилами или даже счищенные надписи.

Паспорт, что всегда с тобой…

Автоматика, кстати, позволяет сравнивать не только отпечатки пальцев, но и образцы документов, денежных купюр, выявлять подчистки и подделки. «В скором времени никому из нас не нужны будут паспорта, – уверяют эксперты, – их заменят биометрические карты».

На такой карте не только напечатают имя и фамилию, поместят фотопортрет, но и укажут характерные личные черты – расстояния между зрачками глаз, длину носа, величину ушей… здесь же найдут место отпечатки пальцев и голограмма радужной оболочки глаза.

Сравнить все это даже с общепланетарной базой данных для компьютера – минутное дело. И подделать такой документ все равно, что радикально изменить свою внешность. Весьма и весьма затруднительно.

Американская корпорация «Эн-Си-Ар корпорейшн» уже заключила соглашение с ведущим производителем банкоматов – компанией «Сенсар». Два технологических гиганта, обслуживающие банки США, пришли к выводу, что уникальные характеристики радужной оболочки глаза являются более надежным сертификатом личности, чем кредитная карточка. К тому же «глазные отпечатки» с возрастом не меняются. А телекамера способна надежно идентифицировать их даже с метрового расстояния.

Спецназ в спецснаряжении. Современное оборудование поможет выполнять задание с наименьшим риском и потерями.

Когда стены имеют уши…

– Вы «Аквариум» Суворова читали?

– Читал.

– Помните, готовятся к переговорам?..

Так с помощью нашего собеседника, Артема Николаевича Зубкова, начальника одного из отделов в группе компаний «РНТ», мы кое-что вспомнили.

В резидентуре ГРУ все секретные переговоры велись в специальной комнате. Мебель там была прозрачной, чтобы были сразу видны подслушивающие «жучки». А в окнах установлены тройные стекла, да еще с волнистой поверхностью, чтобы сквозь них снаружи не просматривались внутренности помещения, да и сами стекла не уподоблялись мембранам, фиксирующим звук человеческого голоса.

– Кроме стекол, такими мембранами могут служить даже сами стены, – подтвердил Зубков. – Можете провести дома эксперимент. Приставьте к стене обычную жестяную кружку или чашку, приложите к ней ухо, и вы услышите, о чем говорят за стеной. А еще лучше использовать для этой цели обычный медицинский стетоскоп…

А кроме того, звук очень хорошо передается по батареям и трубам центрального отопления, вентиляционным шахтам.

Его можно «снять» с помощью спецаппаратуры через телефоны, телевизоры, компьютеры, радиорепродукторы…

Словом, у шпиона достаточно возможностей разузнать чужие секреты. Чтобы затруднить ему работу, и приняты специальные правила. На предприятиях, в учреждениях и фирмах, где имеются коммерческие, технические, а тем более государственные секреты, все более-менее важные переговоры должны вестись в специальных помещениях.

Их оборудованием и занимаются А.Н. Зубков со своими коллегами. Ими разработан специальный комплекс аппаратуры для виброакустической защиты. Конкретные особенности приборов нам, конечно, никто не выдал, но вот о физических принципах такой защиты рассказали.

В двух словах один из них таков: «Глушите подобное подобным». В романах или фильмах вы замечали, как агенты при тайных переговорах иногда включают радио погромче или открывают кран, чтобы шумела вода… Примерно то же, но на технически более совершенном уровне осуществляют и создатели виброакустической защиты. На стекла окон, на батареи, вентиляционные ходы и даже на сами стены они крепят специальные пьезоэлектрические или вибрационные датчики. И как только в комнате начинаются переговоры, датчики начинают вибрировать, генерируя вокруг так называемый «белый шум». Акустические параметры его подобраны с таким расчетом, чтобы «утопить» в этом шуме происходящий разговор.

«Кто стрелял?» Вопроc к… лазеру

До сих пор по стреляным гильзам, найденным на месте преступления, удавалось определить лишь тип оружия, из которого стреляли. Обнаружить же на гильзах отпечатки пальцев стрелявшего никогда не удавалось. Считалось (и это подтверждалось лабораторной практикой), что отпечатки пальцев снаряжавшего обойму выгорают в момент выстрела, когда гильза раскаляется до высокой температуры.

Однако саратовские криминалисты в результате кропотливых исследований выяснили, что отпечатки пальцев можно-таки восстановить. С помощью лазерного луча. Технология, понятное дело, держится в секрете, но известно, что она успешно работает, уже удавалось установить точно, кто именно стрелял. Кроме того, ученые-криминалисты из Саратова предложили с помощью лазера наносить на кончик бойка заводской номер оружия. Тогда после каждого выстрела этот номер будет отпечатываться и на гильзе. Достаточно взглянуть в микроскоп – и заводской номер как на ладони.

По следу молекулы…

Метод этот называется по-научному длинно и скучно – полимеразная цепная реакция. Профессионалы придумали для него сокращение с английского – PCR: «Ты чем занимаешься? – «Писиарю» помаленьку…»

Название прибора, на котором эта реакция проводится, тоже маловразумительное – амплификатор. Но вот метод, который открыли 15 лет тому назад американцы, а усовершенствовали наши специалисты из ГНЦ «ГосНИИгенетика», достоин того, чтобы о нем рассказать особо.

Представьте себе, на месте преступления криминалисты обнаружили крошечную частицу биоматериала. Это может быть засохшая капелька крови, волосок или даже просто чешуйка кожи. Этого достаточно, чтобы из полученных клеток специальными методами был выделен генетический материал – ДНК. Пробирку с микроскопическим следом ставят в амплификатор, и через пару часов количество ДНК в растворе возрастает в миллионы раз. Ведь молекулы ДНК, как и любые живые клетки, имеют свойство размножаться.

Теперь материала вполне достаточно, что точно установить «кто есть кто». Дело в том, что отдельные участки ДНК у разных людей разнятся так же, как. скажем, отпечатки пальцев. Кроме того, есть и идентичные участки, свойственные, скажем, данному роду. Поэтому, анализируя ДНК, можно с высокой степенью точности определить, кто именно оставил почти невидимую улику.

Этим же способом пользуются, чтобы установить кровное родство. Сказал свое веское слово амплификатор и в идентификации останков царской семьи.

С.НИКОЛАЕВ

ИНФОРМАЦИЯ

КОСМИЧЕСКИЙ ПРИБОР «АСКАНИЯ», применяемый для контроля нагрузок космических аппаратов в полете, может быть использован для анализа прочностных характеристик Останкинской телебашни. Об этом сообщила журналистам конструктор Таисия Пилипенко из Центра имени Хруничева. По ее словам, при раскачивании верхней части телебашни от ветра на ее конструкцию воздействуют динамические нагрузки. Прибор «Аскания» способен не только непрерывно производить замеры этих нагрузок, но и выделять для анализа те, которые опасны для башни. Кроме того, «Аскания» может зарегистрировать процессы возникновения нештатных ситуаций.

Пилипенко отметила, что при размещении нескольких таких приборов на разных высотах башни можно получить полную картину запаса ее прочности. «Сейчас подобные замеры проводятся на ряде участков железнодорожных полотен и сооружений, подвергающихся особо опасным динамическим воздействиям, зависящим от скорости локомотива», – сообщила Пилипенко.

«СКРЕСТИЛИ» РАКЕТУ С ПЛАНЕРОМ в космическом Центре имени Хруничева. Ракетоносители выводят в космос спутники, элементы орбитальных станций и прочее. Все, что от них остается, либо со свистом падает на землю, либо сгорает. И вот наши специалисты придумали возвращать ступени ракет, сделавшие свое дело, с помощью относительно легких складывающихся крыльев авиационного типа с последующим мягким приземлением в автоматическом режиме на заранее намеченную посадочную площадку-полосу.

ТЕЛЕКАМЕРА В ДВЕРНОМ «ГЛАЗКЕ». В наше неспокойное время редко кто рискует открыть дверь, не посмотрев в дверной «глазок». Правда, это тоже не всегда спасает. Значительно расширить информационные возможности дверного «глазка» позволяет разработка инженера Михаила Арсентьева. – «Видеоглазок» – устройство, которое совмещает в себе мини-телекамеру и обычный дверной «глазок» типа «рыбий глаз». Таким образом, вам уже не надо заглядывать в «глазок» самому, – рассказывал он. – Достаточно просто посмотреть на телеэкран. С другой стороны, повышается и защищенность самой телекамеры наблюдения. Во-первых, далеко не всякий догадается, что перед ним не обычный «глазок». Во-вторых, сама телекамера находится внутри квартиры, что повышает ее защищенность.

МИКРОБЫ С «МИРА» весьма полезны на Земле. К такому выводу пришли доктор биологических наук И.В. Улезлов и его коллеги из Института биохимии имени А. Н.Баха и биофака МГУ. Им пришло в голову проанализировать микробный состав того конденсата, который образовывался на панелях приборов орбитальной станции «Мир» в результате жизнедеятельности экипажа. В итоге им удалось обнаружить бактерию, которая способна усваивать даже такое токсичное для человека вещество, как этиленгликоль. Ну да, тот самый, что входит в состав антифризов, тормозных жидкостей, а потом, по использовании, просто сливается в канализацию.

Так вот, проведя опыты с бактериями-«космонавтами», исследователи обнаружили, что те обладают стопроцентной «пожирательной» способностью к вредному этиленгликолю, перерабатывая его в безвредные для природы вещества.

«КРОНОС-ЭХО» так называется уникальный космический аппарат, который в июле 2001 года отправился на орбиту для сбора информации о Солнце. Вот что об этом сообщил директор Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн РАН, научный руководитель проекта Виктор Раевский:

– Спутник представляет собой космическую лабораторию для изучения Солнца, его структуры и активности. По сравнению с аналогичными конструкциями прошлого новый аппарат имеет рекордный по своему количеству и качеству состав бортовой аппаратуры.

Проект стал результатом совместной деятельности российских и украинских специалистов. Его научная часть подготовлена под руководством сотрудников ИЗМИРАНа, а сам спутник изготовлен в конструкторском бюро «Южное», в Днепропетровске.

– Изучение структуры ядра Солнца, – отметил руководитель проекта, – представляет собой ныне одну из самых интересных и важных задач. Это связано с обнаруженным дефицитом солнечных нейтрино. Он свидетельствует, что стандартное представление о протекающих в глубине Солнца процессах, возможно, не соответствует действительности.

НЛО НАД ПЕТЕРБУРГОМ заснял на видеопленку 17 августа 2001 года школьник Глеб Кузнецов. Выйдя случайно с видеокамерой на балкон родительской квартиры, он вдруг увидел в ясном небе странный предмет. 50-секундную видеозапись уфологи сочли наиболее четким свидетельством пролета «летающей тарелки» над нашей страной в этом году. А вот эксперты из местного аэропорта полагают, что на пленке скорее всего зафиксирован полет грузового самолета. К общей точке зрения, как это обычно бывает, спорщики так и не пришли.

СОЗДАНО В РОССИИ
Двигатели XXI века

Российские изобретатели грозят совершить очередную революцию в мировом двигателестроении. И это самая что ни на есть прозаическая констатация действительного положения вещей. Однако…

Объемно-струйный двигатель Кузнецова может увеличить мощность современного танка в пять раз.

За те почти 250 лет, что человечество пользуется механическими двигателями, оно придумало их не так уж много. Во второй половине XVIII века англичанин Джеймс Уатт и россиянин Иван Ползунов изобрели паровую машину. Век спустя французский механик Этьен Ленуар разработал один из первых поршневых двигателей внутреннего сгорания. В самом конце XIX века швед Карл Густав Патрик Лаваль, совершенствуя молочный сепаратор, заодно сконструировал и паровую турбину. Наконец, век XX ознаменовался созданием жидкостного реактивного двигателя и атомного котла. Вот, пожалуй, и все, чем может похвастаться человечество на сегодняшний день.

Правда, ходят слухи, что американец Дик Кэмен готовится потрясти наше воображение неким двигателем принципиально нового типа, который он даже продемонстрировал в свое время под великим секретом экс-президенту США Биллу Клинтону (подробности см. в «ЮТ» № 2 за 2001 г.). Но выяснилось, что и у наших соотечественников есть чем похвастаться.

Один из них – инженер Михаил Кузнецов. Он разработал силовую установку «Перун», которая на языке специалистов называется объемно-струйным двигателем (ДОС). Предлагаемая им новинка, объединившая преимущества двигателей-предшественников, оказалась настолько удачной, что ею заинтересовались специалисты даже столь серьезных, известных во всем мире компаний, как «Даймлер-Крайслер», «Ман» и некоторых других.

Чем же заинтересовала их разработка? Несмотря на то, что нынешние двигатели внутреннего сгорания (ДВС) являются ныне наиболее распространенным классом тепловых машин – ежегодно в мире их выпускается более 40 млн., этим моторам свойственны и недостатки.

Конечно, современный поршневой ДВС конструктивно существенно отличается от своего прародителя, который жег 95 % топлива вхолостую, но в целом принцип работы остался тем же.

Поршневые ДВС любят за то, что они обеспечивают большой крутящий момент при различных скоростях вращения мотора. Однако не секрет, что в них низкий показатель выхода мощности на единицу веса – 0,8 кг/кВт, не очень высокий КПД – около 30 %, и сравнительно большой расход топлива – порядка 250 r/кВт∙ч. Кроме того, несмотря на все старания конструкторов, ДВС ныне являются одними из основных загрязнителей окружающей среды. Топливо в цилиндрах сгорает не полностью, образуется множество выхлопных газов, и этот недостаток не удается ликвидировать ни за счет компьютерного управления впрыском топливной смеси, ни за счет ее дожигания на выходе.

Попытки радикально улучшить характеристики ДВС предпринимались неоднократно. Скажем, немецкий конструктор Феликс Ванкель еще в 1936 году получил патент на роторный двигатель, в котором уже не было возвратно-поступательного движения поршня.

Возможность создания мощной, но легкой и малогабаритной силовой установки вызвала огромный интерес со стороны автомобилестроителей во всем мире. Однако и по сей день двигатели Ванкеля выпускаются небольшими партиями. Капризное и сложное производство, большой удельный расход топлива и малый ресурс работы так и не позволили этому мотору получить массовое распространение.

Из других попыток усовершенствования ДВС следует, пожалуй, отметить разработки американцев (в середине 50-х годов XX века) и японцев (в 70-е годы). И те, и другие пытались довести до ума принципиальную схему сферической роторной машины (СРМ), которая должна, по идее, объединить достоинства поршневого и газотурбинного двигателей. Но и эти усилия особым успехом не увенчались.

И вот в 1998 году Михаил Кузнецов решил наконец-таки заняться воплощением идеи, почерпнутой им из публикации в одном из журналов 60-х годов, где тогдашний студент авиационного техникума впервые увидел схему объемной сферической роторной машины. Однако за годы работы в военно-промышленном комплексе он так и не смог найти времени, чтоб довести свою разработку до конца. А когда вышел на пенсию, свободного времени появилось предостаточно. И в марте 1999 года его изобретение было зарегистрировано Российским агентством по патентам и товарным знакам.

Кузнецов нашел простое и изящное решение: вынес камеру сгорания, работающую по принципу жидкостного реактивного двигателя, за пределы СРМ. Это значительно повышает ресурс работы двигателя, позволяет достичь высоких – до 2900 °C – температур рабочего тела, при этом топливо будет выгорать полностью. К тому же, по мнению профессора МАИ, заведующего кафедрой теории авиационных двигателей В.Рыбакова, такое решение даст возможность совершенствовать камеру сгорания отдельно от других составляющих двигателя, что весьма удобно практически.

Роторный узел образует в корпусе СРМ два расширительных контура. Каждый из них состоит из двух камер переменного объема. За один оборот все они совершают полный рабочий цикл (сжатие и расширение). Смена рабочих циклов происходит автоматически за счет перекрытия впускных-выпускных каналов ротора.

При использовании в силовой установке СРМ контур А (см. рис.) работает как двигатель, а камеры контура В – как компрессор, задача которого подавать сжатый воздух в камеру сгорания. Еще одна особенность двигателя Кузнецова: возможны варианты, в которых можно использовать одновременно несколько роторных машин в одном моторе. А это позволяет создать довольно простую силовую установку переменной мощности.

Конструктивная схема одного из вариантов двигателя Кузнецова. В нем используется одна СРМ; две смежные камеры расширительного контура А работают в режиме двигателя, а смежные камеры контура В работают в режиме компрессора. Воздух через впускной канал 1 поступает в смежные камеры контура В. Сжатый в контуре В воздух по магистрали 2 без охлаждения поступает в камеру сгорания 3, в которую через форсунку 4 под давлением подается топливо. Из камеры сгорания образовавшиеся в результате сгорания топлива горячие газы поступают по магистрали 5 в расширительный контур А, где совершают полезную работу и выходят в выпускной канал 6. Выделенная механическая мощность снимается с вала 7.

Скажем, при использовании в авиации вся мощность будет задействована при взлете. В крейсерском же режиме часть роторов можно будет отключить. Это существенно увеличивает надежность и ресурс двигателя в целом.

Эксперты отмечают также, что роторная машина в двигателе Кузнецова при сопоставимых с газотурбинными устройствами мощностях имеет впятеро меньшее число оборотов, что значительно упрощает устройство редуктора. А когда в МВТУ имени Н.Э. Баумана был произведен математический расчет модели двигателя, оказалось, что если разместить его в моторном отсеке современного танка, он позволит в 5 раз увеличить суммарную мощность – с 2000 до 10 000 кВт!

Впрочем, не все технические проблемы здесь уже решены: велики потери продуктов сжигания топлива при переводе из камеры в камеру, дорого обходится необходимость точнейшей обработки деталей СРМ, вызывает сомнения прочность конструкции ротора при высоких оборотах… Но, как полагают эксперты, доводку конструкции можно осуществить уже при стендовых испытаниях первого опытного образца.

А вот с этим как раз загвоздка. Кузнецов подсчитал, что для доведения его проекта до ума понадобится 7 – 10 лет и не менее 100–200 млн. долларов. Однако российские моторостроительные концерны раскошелиться на новый двигатель не торопятся. Во-первых, ныне ни у кого нет таких денег. Во-вторых, многие из нынешних авторитетов защитили диссертации по доводке, модернизации традиционных конструкций и убеждены, что альтернатива им не нужна.

В общем, время идет, а новый двигатель существует лишь в виде макетного образца. Вокруг Кузнецова, как уже говорилось, ходят кругами лишь зарубежные фирмачи. И вряд ли стоит удивляться, если первые подобными двигатели появятся вовсе не на нашем рынке.

Кстати, «Перун» – не единственная революционная конструкция, которая никак не может пробить себе дорогу на производство. Еще один ДВС нового поколения сконструировал бывший профессор, а ныне смоленский пенсионер И.Ф. Ефимов.

Как известно, в существующем ныне поршневом двигателе внутреннего сгорания рабочий ход включает в себя 16 операций, из которых только 4 совершают полезную работу, а 12 – подготовительные. Ефимову удалось убрать подготовительные циклы рабочего хода, и конструкция мотора упростилась до минимума.

В новом двигателе нет ни поршней, ни цилиндров, ни клапанов. Нет коленчатого и распределительного валов. Мотор имеет небольшой вес и объем. Например, аналог «жигулевского» двигателя мощностью в 50 кВт весит 27 кг, а аналог мотора для грузовика ЗИЛ-130 мощностью в 100 кВт – всего 40 кг. К тому же мотор получился очень экономичным: расход бензина – всего 0,05 л/кВт∙ч.

Полагают, что перспективы у двигателя с такими характеристиками огромные. Он найдет себе применение не только в автомобильной промышленности, но и в авиации, вертолетостроении, в малой энергетике…

И опять-таки профессор Ефимов получает деловые предложения лишь от западных бизнесменов. К нему уже обращались специалисты из «Крайслера» и других известных автомобильных фирм с просьбами продать им патент на свое изобретение. Но Ефимов хочет сделать двигатель в России. А с этим у него проблемы – опять-таки нет денег на доводку двигателя, запуск его в серийное производство.

Между тем расчеты показывают, что если в России построить или переоборудовать 5 заводов для производства его двигателей, то чистая прибыль может составить 4,8 млрд. долларов в год.

Виктор ЧЕТВЕРГОВ, инженер