Текст книги "Юный техник, 2001 № 06"

Автор книги: Юный техник Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 4 (всего у книги 5 страниц)

ПАТЕНТНОЕ БЮРО

В этом выпуске Патентного бюро рассказываем о восковой спичке, удобном кране для летнего душа, приспособлении для хранения шурупов и гвоздей, клапане из металла с памятью и других предложениях наших читателей.

Экспертный совет ПБ отметил Почетными дипломами идеи Артура Кузышина из Чебоксар и Алексея Воеводина из Перми.

Даю идею

СОЛНЦЕ В РОЛИ… СВАРЩИКА

Благодаря энергии Солнца дуют ветры, волнуются океанские воды, текут реки. Суммарный поток солнечного излучения на земную поверхность в среднем составляет около 160 Вт/м². Человечество пытается по-разному использовать этот вечный источник энергии: есть солнечные батареи, преобразующие солнечный свет в электричество, есть нагревательные водяные котлы.

Юрий Мочалов из подмосковного города Королева предлагает использовать энергию солнечного света для сварки металлов и других материалов.

Сварочный аппарат по идее Юрия состоит из параболического зеркала, фокусирующего солнечный свет на оптической системе, дающей параллельный пучок света. Этот пучок поступает по гибкому световоду к другой оптической системе, которая и фокусирует луч на месте сварки.

И пусть предложение использовать световую энергию Солнца для сварки не ново, сама по себе идея интересна. Стоит лишь при ее воплощении учитывать «подводные камни», которые подстерегают изобретателя.

С одной стороны использовать световоды для транспортировки световой энергии затруднительно, так как для передачи столь большой мощности – порядка кВт и более – понадобится световод диаметром не менее 2 см. Кроме того, плотность энергии в луче будет столь велика, что потери в фокусирующих линзах вызовут их перегрев. Именно поэтому на практике применение нашли другие лучевые сварочные установки – лазерные, где для фокусировки и управления лучом используются магнитные «линзы».

И все же повторим: идея использования энергии солнечного света для сварки заслуживает внимания, и мы благодарны Юрию Мочалову за напоминание.

Возможно, вскоре сваривать металл можно будет без электричества и газа.

Юрий Мочалов

Есть предложение

РАЗУМНЫЙ КЛАПАН

Наши читатели часто предлагают различные устройства, в которых используются сплавы с памятью формы, и мы неоднократно их публиковали. Степан Морозов из Рязани нашел новое применение этим сплавам, выдвинул интересную и практичную идею изготавливать краны для слива воды из различных водяных систем, в которых установлены клапаны из металла с памятью.

Для срабатывания такого крана достаточно понижения температуры системы до 0°, клапан откроется, и вода стечет из системы без постороннего вмешательства.

Очень полезное предложение. Такие краны можно устанавливать на охлаждающие системы автомобилей, квартирные водяные сети и различные трубопроводы, которым зимой грозит опасность размораживания. Молодец, Степан!

Аварийный спускной клапан из металла с памятью сбережет трубопроводы от размораживания.

Степан Морозов

Для доме, для дачи

КРАН-АВТОМАТ

Душ для дачи сделать не проблема. Бак для воды, легкая загородка и кран. Вот и все. Проблема лишь в том, что кран приходится ставить вверху, перед лейкой-распылителем, и пользоваться им неудобно.

Наш читатель из Пятигорска – к сожалению, он забыл подписать письмо, – предлагает конструкцию крана, которым можно управлять ногой. Стал под душ, наступил на рычаг – вода полилась, захотел прервать поток – отпустил рычаг. Руки все время остаются свободными, пользоваться удобно, да и экономия воды заметная.

Изготовить такой кран несложно, за основу можно взять двухходовой газовый или водяной кран. Чтобы открыть или закрыть его, нужно только повернуть ручку на 90°. Кран устанавливается наверху, как обычно, но его ручка длинной тягой связывается с ножным рычагом, который изготавливается из дощечки и шарнирно прикреплен к полу. Нормальное положение крана – закрытое. Ручку в таком положении удерживает пружина, которую можно приспособить как вверху, так и внизу, у ножного рычага.

Вот, пожалуй, и все хитрости. Пользуйтесь на здоровье!

Кран в душевой кабине удобнее открывать ножным рычагом.

Антон из Пятигорска

Сделай сам

ВОСКОВАЯ СПИЧКА

Приближается пора летних каникул, а это – веселые игры, походы в лес, на природу.

«Прошлым летом мы с приятелем устроили пикник в лесу, – пишет Дмитрий Чернявский из Москвы. – Мой друг взял с собой коробок спичек, но в нем оказалось всего шесть штук. Чтобы разжечь костер, нам этого оказалось мало, мы были новички в лесу. Потом, уже дома, я вспомнил, что в «ЮТ» № 11 за 1999 год сообщалось об уникальной спичке, длиной 20 сантиметров, которая горит целую минуту, и я решил попробовать сделать свою «долгоиграющую» спичку.

Вот мой рецепт. Надо взять кусочек парафиновой свечки, растопить парафин в жестяной коробочке, а затем каждую спичку окунуть в парафин. Можно и несколько раз «искупать» спички в парафине, наращивая слой потолще. Изготовленная по этой технологии спичка горит у меня от 1,5 до 3,5 минуты! Такой уж точно костер подожжешь.

Чтобы верхний слой парафина не осыпался, спички лучше заворачивать в фольгу и укладывать в коробки».

Дмитрий прислал нам образцы своих «долгоиграющих» спичек, они хорошо и долго горят.

Спички, покрытые парафином, пригодятся туристам и охотникам.

Дмитрий Чернявский

Подумаем вместе

АВАРИЯ! ОТСТЕГНИТЕ КРЫШУ!

При авариях двери автомобилей часто заклинивает и выбраться наружу – большая проблема, а ведь счет идет на секунды, если автомобиль может загореться или пострадавшим пассажирам требуется срочная помощь.

Если авария произошла в черте города или вблизи поста ГИБДД, покореженный автомобиль перекусывают специальными ножницами на части, и все дела. А как быть, если авария произошла вдали от населенных пунктов? Здесь и может оказаться полезным предложение Антона Крысанова из села Подклетное Воронежской области. Он предложил делать стойки, на которых держится крыша, не цельными, как сейчас, а разъемными, на специальных замках, чтобы при аварии замки можно было легко открыть и быстро снять крышу.

Эксперты Патентного бюро положительно оценили идею Антона. Правда, необходимо тщательно продумать конструкцию замков, чтобы они легко открывались в случае надобности и в то же время не открывались самопроизвольно от ударов и тряски, особенно на наших дорогах.

Отстегивающаяся крыша легкового авто облегчит эвакуацию пассажиров в случае аварии.

Антон Крысанов

В легком весе

ГДЕ ВЗЯТЬ ГВОЗДИ И ШУРУПЫ!

В Патентное бюро поступают самые разные предложения. Авторы некоторых идей – вполне сложившиеся изобретатели, другие только пробуют себя на этом поприще. Именно для начинающих изобретателей мы открываем новую рубрику – «В легком весе».

Артур Кузышин из Чебоксар пишет: «Мой папа любит мастерить, но часто при этом теряет гвозди. Я решился помочь ему и сделал специальную кассетницу для гвоздей – обмотал изолентой шесть пустых спичечных коробок, и получился один блок. В каждый отсек-коробочку я положил гвозди разной длины. Теперь, когда папа берется за работу, я достаю кассетницу.

Идея Артура не нова, радиолюбители давно уже в таких кассетницах хранят мелкие радиодетали, но важно, что Артур сам поставил себе задачу и сам ее удачно разрешил.

В продолжение темы – еще одно предложение. Прислал его Алексей Воеводин из Перми. Он любит столярничать и потому придумал простой способ держать гвозди и шурупы всегда под руками, да так, что руки при этом остаются свободны. Для этого Алексей пришил небольшой кольцевой магнит со старого громкоговорителя на рабочий комбинезон около грудного кармана. Горсть гвоздей надежно прилипает к магниту, искать не приходится.

Как видите, предложения вполне простые, но в каждом есть своя изюминка.

Награждаем начинающих изобретателей Почетными дипломами за смекалку и сообразительность!

Магнит, пришитый к рабочему комбинезону, удержит гвозди и шурупы.

Алексей Воеводин из Перми и Артур Кузышин из Чебоксар

НЕ СКАФАНДР, НО С ОБДУВОМ

Какие только предложения по поводу усовершенствования обуви нам не присылают! И нужно отметить, иной раз предложения бывают очень интересными. Вот и в предложении Николая Шитаченко из поселка Излучинск Нижневартовского района Тюменской области описана весьма любопытная конструкция.

Николай предлагает использовать подошву обуви, например кроссовок, в качестве своеобразного воздушного насоса. Герметичная эластичная емкость размещается в подошве и оборудуется всасывающими и нагнетательными клапанами. При каждом шаге она засасывает воздух внутрь, а затем выдавливает его наружу.

Этот воздух, считает Николай, можно использовать для обдува тела пешехода в жаркую погоду – от обуви воздух по трубочкам подается под одежду и обдувает разгоряченное тело.

Конечно, воздуха такие насосы дадут не столь уж и много, но в жару и это может помочь идущим. Теперь дело за обувщиками.

Выпуск подготовили: В. БУКИН, И. МИТИН, В. ВЕВИОРОВСКИЙ

Рисунки В. КОЖИНА

НАШ ДОМ
А шкаф вы не стирали?

Эту остроумную конструкцию, разработанную скандинавскими дизайнерами, при желании легко переместить в любом уголке квартиры или дачи, сделать выше или ниже благодаря втулкам, входящим в опорные стойки каркаса. Можно в конце концов шкаф… постирать, когда придет время. Нейлоновые полки-ячейки слева служат для хранения белья, правая сторона – для носильных вещей. Она также снабжена четырьмя полками из водонепроницаемой ткани и к тому же закрывается на молнию.

Как видно из рисунка, нейлоновая внутренность шкафа подвешена на верхнюю перекладину каркаса на шести широких петлях, застегнутых с обратной стороны крупными кнопками. Достаточно их расстегнуть, и шкаф у вас в руках, полки укреплены фанерными прямоугольниками 35x55 мм. Высота каркаса – 120 мм. Основание конструкции – две изогнутых стальных трубы диаметром 32 мм. На основании укреплены стальные вертикальные стойки диаметром 27 мм, сверху них – горизонтальная планка. Чтобы каркас конструкции получился легким, советуем верхнюю горизонтальную планку смастерить из дюралевой трубы диаметром 32 мм. Все детали каркаса шкафа крепятся болтами М8 – М10. На рисунке видны места соединений.

Задняя часть шкафа – любая водонепроницаемая ткань – каландрированный нейлон, прорезиненный капрон, тентовая ткань (серебрянка), все виды болоньевой ткани.

В каждой колонке слева по 10 полок-ячеек. В дно каждой вставьте в специальные незастроченные щели фанерные прямоугольники. Для этого дно шьется или клеится двойным. Неплохо, если колонки с полками будут разных цветов, как на рисунке.

Правая сторона шкафа имеет пять полок, также укрепленных фанерой, как и боковая стенка и дверца.

Дверца к тому же снабжена молнией. Материал для шкафа раскроите, а затем сшейте на машинке или «сварите» паяльником или утюгом. Потренируйтесь для начала только на обрезках материала.

Далее соедините левую и правую половины шкафа.

Выкройте и сшейте шесть широких петель для подвешивания. На конце каждой поставьте крупную кнопку. Соответственно на заднюю часть шкафа пришейте гнезда для них. Подвесьте шкаф на горизонтальную рейку. Оснастите основание двумя стальными стяжками, а ножки – колесиками. Все, можно искать шкафу место в квартире.

Нейлоновая корзина для белья тоже пригодится. Состоит она из мешка, подвешенного на каркас.

Чтобы Х-образные ножки корзины не расходились, наложите сверху стальные узкие стяжки. Сам мешок сшит из четырех отрезков водонепроницаемой ткани. Поставьте готовый каркас на колесики, и корзина прекрасно будет сочетаться со шкафом.

Подвеской шкаф каркасе (вариант 1).

Подвесной шкаф (вариант 2):

_{высокий каркас 44x102x54 см; низкий каркас 44x70x54 см чехол 44x70 см; штанга для одежды 92 см; столешница 44x56 см; полка 95x51 см; корзина 42x53 см; колесики – 4 шт.}

ПИСАНЫЕ «КРАСАВИЦЫ»

Посмотрите на рисунок. Такие варианты раскраски ваз предлагает журнал «Бурда моден».

Использовать лучше краски для росписи фарфора. Если удастся их купить, обезжирьте вазу ацетоном, увеличьте рисунок и переведите на изделие. Дав краскам подсохнуть, поместите вазу в духовку.

Обжиг в течение 35 минут при температуре 150–160 °C закрепит краски.

Если специальных красок вы не достали, попробуйте использовать масляные.

КОЛЛЕКЦИЯ «ЮТ»

Первоначально этот вертолет разрабатывался для армии, которая и субсидировала проект. Машине отводилась роль наблюдения. Первый полет состоялся в 1963 году, но конкурсных испытаний вертолет не прошел. Наконец, после нескольких модернизаций был запущен в серию в 1966 году. Основными его покупателями стали военные Южной Америки и Юго-Восточной Азии. Сегодняшнее его назначение – недорогой многоцелевой вертолет, выполняющий функции штурмовика.

Техническая характеристика:

Диаметр несущего винта… 10 800 мм

Масса (пустого)… 633 кг

(с грузом)… 1406 кг

Двигатель... Аллисон 250-С18

Мощность… 236,5 кВт

Максимальная скорость… 204 км/ч

Потолок… ок. 2500 м

Дальность полета… 900 км

Экипаж… 1 чел.

Фургоны подобного типа чрезвычайно популярны в Европе. Славящиеся своей долговечностью и надежностью, автомобили «Фольксваген» этой серии нашли своего покупателя среди владельцев небольших транспортных фирм, магазинов и сети ремонтных предприятий. Количество кузовов и их модификаций у фургонов очень велико, так что каждый найдет себе подходящий вариант.

Техническая характеристика:

Двигатели:

бензиновые… 4-цилиндровые

дизели… 5-цилиндровые

Диапазон мощностей… от 90 до 143 л.с.

Максимальная скорость… 150 км/ч

Расход топлива… до 11,5 л на 100 км

Снаряженная масса… 1887 кг

Грузоподъемность… 703 кг

Внутренняя планировка… по желанию заказчика

ПОЛИГОН
С цилиндром по ветру

В 1931 году от берегов Германии отчалило необычное судно (рис. 1). На нем не было ни дымовых труб, ни парусов, а на палубе возвышались два громоздких цилиндра диаметром 2,8 м и высотой 15,6 м.

Подул ветер. Капитан подал команду. Цилиндры пришли во вращение, и странное судно рванулось с места и скрылось за горизонтом.

Это был первый рейс «Букау», судна, построенного по проекту немецкого инженера Флетнера. Цилиндры вращали электромоторы. Ветер при скорости 15 м/с, действуя на цилиндры, тянул судно, развивая мощность 730 л. с, а мощность моторов не превышала… 30 л.с. Таким образом расход топлива по сравнению с движением судна при помощи винта снижался как минимум в 24 раза, а с учетом низкого КПД винтов – и того больше.

Для обслуживания обычных парусов была бы нужна многочисленная команда, занятая трудным и опасным делом.

Цилиндрами же управлял один капитан. При помощи реостатов и контроллеров, почти как водитель троллейбуса, он менял скорость и направление вращения электромоторов, а судно меняло курс.

Флетнер использовал эффект, открытый в 1852 году Густавом Магнусом. Вот в чем он заключается. Давление воздуха на помещенный в поток неподвижный цилиндр симметрично.

Но стоит цилиндру начать вращаться, как картина изменится. На той стороне, где направления движения поверхности цилиндра и потока воздуха совпадают, давление понижается. Там, где они противоположны, – повышается. В итоге возникает сила, перпендикулярная потоку.

Она-то и двигала судно, когда дул ветер. Несмотря на полный успех, суда такого типа строят очень редко. А жаль, на основе эффекта Магнуса можно было бы делать лодки, катера, даже автомобили.

Почувствовать эффект можно на простых экспериментах.

В некоторых школах есть наборы для опытов по аэродинамике. Поставьте на рельсы легкую тележку с вертикальным цилиндром, вращаемым электромоторчиком, и направьте на нее сбоку поток от вентилятора. Тележка тотчас начнет двигаться по рельсам. Меняя направление потока относительно рельсов, можно заставить тележку двигаться против ветра даже под острым углом. Думаем, после этих экспериментов вас не удивит даже то, что «Букау» ходил против ветра.

Набравшись опыта, перейдем к модели судна (рис. 2).

На ней для простоты установлен только один ротор, сделанный из тонкостенной жестяной банки от кофе. Наличие дисков у основания цилиндра значительно увеличивает тягу. Диски делаются из фанеры, а в качестве вала ротора служит тонкая и прямая стальная спица.

Ротор вращается электродвигателем от игрушек через ременную передачу, собранную из деталей «конструктора». Корпус судна вырезается из пенопласта. Окончательную форму ему придайте шкуркой.

Рама для установки двигателя и ротора выполнена из буковых канцелярских линеек. Она должна быть легкой и прочной. Проще всего ее склеить эпоксидной смолой.

Эта модель является своего рода плавающей лабораторией. Она позволит вам выбрать размеры и скорость вращения ротора, мощность двигателя, оценить устойчивость системы. Следующий шаг – двухроторная, полностью управляемая модель. (Модель «Букау», кажется, никто еще не делал.) Она может дать информацию для создания быстроходной электрической лодки на роторах Флетнера. Еще вам могут быть полезны книги И. Аккерта «Парусник без парусов» и «Роторное судно», а также С. Дорожинского «Ротор Флетнера». Мы точно знаем, что они были изданы до 1933 года. Желаем успеха.

А. ИЛЬИН

СДЕЛАЙ ДЛЯ ШКОЛЫ
Урок среди молний

Так часто бывает в науке: развитие одной ее отрасли требует развития другой. Примером тому может послужить история развития ядерной физики.

В 1919 году знаменитый английский физик Резерфорд при помощи альфа-частиц, испускаемых препаратом радия, сумел впервые расщепить ядра азота. Радий и сейчас недешев, а в те годы был и вовсе дороже золота, потому логично казалось поискать ему замену, тем более что альфа-частицы не что иное, как положительные ионы гелия, атомы, лишенные электронов.

Положительные ионы ученые получать умели. Оставалось лишь придумать, как их разгонять до высоких скоростей, превращая в своего рода снаряды, способные разбивать атомные ядра. Для этого требовались источники тока, пусть небольшой мощности, но с очень высоким напряжением – миллионы вольт.

Ничего готового электроника того времени предложить не могла. Да, была электростатическая машина, трансформатор Тесла, но их напряжение было слишком мало. Проблему удалось решить с помощью генератора, который голландский физик Ван-де-Грааф разработал специально для ядерных исследований.

В основу идеи лег известный опыт.

Если в полый металлический шар ввести заряженный шарик на металлической ручке, он весь свой заряд отдаст сфере. Повторяя эту операцию, можно довести потенциал сферы до очень большой величины, предел которой определяется лишь утечкой электричества в результате коронного разряда.

Фактически генератор Ван-де-Граафа состоял из двух металлических сфер, укрепленных на изолирующих опорах. Внутри каждой сферы (рис. 1) на шкиве укреплялась шелковая или резиновая лента, проходящая сквозь опору вниз.

Рис. 1

Там она подвергалась электризации от источника постоянного тока сравнительно невысокого напряжения: 10–20 тысяч вольт. Шкивы вращались при помощи электромоторов, и заряженные участки ленты быстро перемещались вверх, в полость шара, где отдавали ему свой заряд. Потенциал шара быстро увеличивался.

В целях ослабления коронного разряда диаметры шаров увеличивали до трех метров. Это позволяло доводить их потенциал до десяти миллионов вольт.

Первый такой генератор был сооружен во Франции. Любопытно, что в полном соответствии с теорией даже при огромных напряжениях действия электрического поля внутри металлической сферы не наблюдалось. Поэтому в ней спокойно сидели люди, в то время как снаружи грохотали десятиметровые молнии. От таких генераторов работали затем линейные ускорители элементарных частиц, протонов, дейтронов, ядер гелия.

Уже первые ускорители давали больше заряженных частиц, чем весь имевшийся на земле радий! Поэтому всего за несколько лет работы удалось открыть новые ядерные реакции, радиоактивные изотопы, научиться получать сильные потоки нейтронов и вплотную подойти к ядерной энергетике.

Очень скоро генераторы Ван-де-Граафа потеряли свое значение для физики, но их продолжают применять для чисто технических целей, изучения прочности изоляторов и систем грозозащиты.

В начале семидесятых годов польский изобретатель Я.Войцеховский сделал генератор Ван-де-Граафа для школы.

Этот прибор может давать искру длиной до 600 мм. При наличии вакуумной трубки с источником протонов, взятого, например, от ионного микроскопа, можно было бы повторить опыты по расщеплению ядра лития, проведенные Кокрофтом и Уолтоном в 30-е годы. Первоначально эти опыты велись при напряжении 600 кВ, что соответствует напряжению предлагаемого генератора. (Впоследствии выяснилось, что реакция идет и при более низких, вплоть до 10 кВ, напряжениях.) Пучок протонов направлялся на мишень из лития, расположенную в камере Вильсона. Реакция отмечалась по характерному симметричному разбросу следов альфа-частиц (рис. 2).

Рис. 2

Однако Войцеховский видел основное предназначение генератора в более ярком, интенсивном проведении обычных опытов по электростатике. Это может быть программа-минимум и для тех, кто захочет сделать миниатюрный генератор Ван-де-Граафа самостоятельно (рис. 3).

Рис. 3

Главная его часть – полый электрод, установленный на стойке, сделанной из водопроводной пластмассовой трубы. Она закреплена на заземленном основании, где размещается электромотор и второй электрод. В генераторе Войцеховского роль источника для зарядки ленты выполняют пластмассовые шкивы. При этом верхний покрывается полиэтиленовой пленкой, нижний – алюминиевой фольгой. Электромотор приводит в движение через шкив резиновый ремень – носитель зарядов. Заряды же образуются в результате трения ленты о поверхность шкивов.

Их знак зависит от материала покрытия шкива. Если нужно, чтобы верхний электрод имел положительный заряд, а нижний – отрицательный, следует поменять покрытия шкивов. Внутри верхнего электрода укреплена щетка, снимающая заряд с ленты. Лучший материал для ленты – латексная резина, но годится любая резина, не содержащая частичек углерода, либо синтетическая ткань с лавсаном.

Один из самых серьезных вопросов – это изготовление электродов для генератора. Они должны быть максимально близки по форме к шару. Изготовить шар самостоятельно очень трудно, поэтому Войцеховский предложил воспользоваться металлической посудой, кастрюлями, котелками. В целях снижения утечки на коронный разряд поверхность электродов должна быть отполирована.

Электростатический генератор, так же как и воздух в помещении, должен быть сухим. Перед началом демонстрации генератор полезно просушить при помощи фена для волос.

С помощью такого генератора можно показывать интересные опыты, которые с помощью обычных электростатических машин получаются редко и с большим трудом. Они могут стать одной интереснейшей частью программы вечера занимательной науки. Тут окажется вполне уместно рассказать об истории физики, упомянув, что вот этот простой прибор, в сущности, способен расщеплять атомы.

И последнее. Хотя ток, развиваемый генератором, невелик, в работе с ним нужна осторожность. Основание генератора нужно тщательно заземлять. Учитель должен стоять на сухом полу, на резиновом коврике.

Ю. ПРОКОПЦЕВ