Текст книги "Юный техник, 2009 № 07"

Автор книги: Юный техник Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 1 (всего у книги 5 страниц)

ЖУРНАЛ «ЮНЫЙ ТЕХНИК»
_{НАУКА ТЕХНИКА ФАНТАСТИКА САМОДЕЛКИ}
№ 7 июль 2009

Популярный детский и юношеский журнал.

Выходит один раз в месяц.

Издается с сентября 1956 года.

ВЫСТАВКИ
Вернисаж умельцев

На стендах очередного, XII по счету Московского международного салона промышленной собственности «Архимед-2009» около 3000 изобретателей из разных стран представили свои разработки. Среди них было и немало весьма остроумных, в чем убедился наш специальный корреспондент Станислав ЗИГУНЕНКО.

Представим некоторые из них…

Дорога над домами

Некогда на российском флоте существовало правило: прежде всего слово давали самым младшим. И мы решили ему последовать. Самым же юным участником нынешней экспозиции был первоклассник из прогимназии № 1773 г. Москвы Артем Дубенсков.

– Свой проект я придумал, когда однажды вечером ждал папу с работы, – рассказал он. – А он все не едет и не едет, потому что застрял в пробке. И тогда я подумал: надо создать транспорт, которому пробки будут нипочем…

Суть идеи Артема заключается в следующем. Во многих крупных городах дома строят сериями. Например, тянется вдоль проспекта вереница практически одинаковых 16-этажек. И транспортные пути, например, монорельс можно пустить над их крышами.

Проиллюстрировал свою идею Артем с помощью макета, изображающего два небоскреба, между которыми протянута кольцевая резинка, к которой прикреплены два вагончика. Включил электромотор, закрутились шкивы, на которые натянута резинка, тронулись в путь вагончики…

На самом же деле вместо резинки можно будет протянуть, например, струны, подобные тем, которые изобретатель А. Юницкий предлагал еще 20 лет тому назад протягивать между опорами где-нибудь на Крайнем Севере, где обычную дорогу из-за вечной мерзлоты и снежных заносов строить и эксплуатировать затруднительно.

А вот если пускать вагончики по натянутым тросам, то такая канатная дорога окажется весьма неплохим выходом из положения. Но даже маститый изобретатель не смог додуматься, что подобный транспорт вполне может пригодиться в мегаполисе. А Артем Дубенсков догадался. Вот вам и первоклассник!

Домино «Бионика»

Настя Авдеева чуть постарше Артема. Она учится уже в третьем классе все той же прогимназии № 1773 и интересуется проблемами бионики.

Настя Авдеевадемонстрирует домино «Бионика».

– Это такая наука, – пояснила она, – которая пытается использовать в науке и технике патенты природы. Например, когда ученые выяснили, что летучая мышь ориентируется в темноте с помощью ультразвука, то вскоре создали ультразвуковые сонары для подводных лодок. А чтобы люди чаще обращали внимание на изобретения природы и лучше их знали, Настя придумала особую игру – домино «Бионика».

– Как играют в обычное домино, всем известно, – продолжала она свой рассказ. – Игроки по очереди выкладывают на стол костяшки, причем к шестерке надо прикладывать шестерку, к пятерке – пятерку…

Примерно то же нужно делать и в моей игре. Только на лицевой стороне карточек изображены не цифры, а по два рисунка. Скажем, на одной половинке изображен «парашютик» отцветшего одуванчика, а на другой – рыцарь в латах. Это значит, что с данной карточкой с одной стороны может соседствовать изображение настоящего парашюта, а с другой…

– Например, рисунок черепахи или броненосца, – догадался я. – Эти животные тоже, словно рыцарь в латах, ходят.

– Правильно, – подтвердила Настя. И дальше рассказала, что самое трудное было подобрать соответствующие пары. А вы теперь попробуйте догадаться, какая связь между бобром и плотиной, осиным гнездом и бумагой, репейником и липучками на ботинках… И нарисуйте сами подобные карточки для игры.

Микрочистильщик

Так, пожалуй, можно назвать экоробот для уничтожения бактерий и вирусов, проект которого разработал молодой инженер из Республики Сербия Бориша Милекич.

– Этот робот предназначен для очистки систем климатизации в производственных и жилых помещениях, а также в больницах, гостиницах, аэропортах, спортзалах и других местах, где бывает много народа, – сказал он. – Практика показывает: несмотря на установленные фильтры, в вентиляционные каналы все же проникает самая мелкая пыль, а вместе с нею – мельчайшие вирусы и микробы.

Хорошо бы, конечно, вентиляционные каналы время от времени чистить, только вот как это сделать? Ведь многие из них настолько узки, что разве что кошка может по ним пролезть. И тогда Милекич предложил конструкцию самоходного робота-пылесоса, оснащенного всем необходимым оборудованием для очистки вентиляционных каналов.

Движется этот робот на четырех колесах и управляется автономно оператором. А чтобы тот видел, где скопилось больше пыли, робот оборудован двумя телекамерами, а также осветительным оборудованием.

Изобретатель получил на свою разработку патент. Еще она была удостоена ряда наград на различных выставках, а также премии Министерства науки и технологического развития Сербии в 2008 году.

Раз уж выставка зовется «Архимед», то на ней обязательно должно присутствовать нечто, напоминающее о древнегреческом мудреце. Именно так решили юные техники из лицея № 1575 г. Москвы Никита Шапошникови Александр Пятко. Они представили комплекс самоделок, иллюстрирующих принцип действия изобретений Архимеда. Это прежде всего знаменитый архимедов винт, использовавшийся для подъема воды, катапульта, полиспаст, рычаг…

Вездеход, которого еще нет…

Проект этой необычной машины – двухзвенного вездехода – создал ассистент кафедры дизайна МАМИ Илья Лепешкин.

– На Земле еще достаточно мест, где царит бездорожье, – рассказал он. – Вот я и подумал: а почему по бездорожью нельзя ездить с таким же комфортом, как и по шоссе? Современная технология вполне позволяет сделать это.

Начал Илья с выбора шасси. Перебрал несколько вариантов и понял, что надежнее и проходимее гусениц пока никто ничего не придумал. А если сделать их не металлическими, а резиновыми, то можно не беспокоиться и о том, что гусеничная машина нанесет своими траками большие повреждения тундре или, скажем, асфальтированному шоссе.

При этом, чтобы уменьшить нагрузку на почву, Илья решил сделать свой вездеход двухзвенным. Первый модуль – так сказать производственный, второй – бытовой.

– У нас часто можно услышать: дескать, в тесноте, да не в обиде, – продолжил пояснения Илья. – А почему, собственно, экипаж вездехода должен быть стеснен? Ведь в машине им придется провести не день и не два…

Иной раз на целые месяцы она становится их передвижным домом. Так почему бы и не обеспечить людям должный комфорт?

Поэтому в первом модуле Лепешкин предусмотрел комфортабельные кресла для четырех членов экипажа, а во втором – спальные места на откидных полках, а также стол, плиту, холодильник и все необходимое для работы и жизни.

Такой вездеход вполне может пригодиться пограничникам, геологам, нефтяникам, полярникам, ремонтникам ЛЭП и людям многих других специальностей, которым по долгу службы приходится преодолевать сотни километров бездорожья, подолгу находиться, что называется, в чистом поле.

Остров в океане

Даже самым большим кораблям время от времени приходится заходить на базы, чтобы пополнить запасы топлива, пресной воды и продовольствия. Чтобы не платить втридорога за устройство береговой базы где-нибудь вдали от родных берегов, студенты и сотрудники Государственного университета по землеустройству разработали концепцию и построили макет своего рода плавучего острова, пристав к которому корабль может получить все необходимое. «Изюминка» проекта – энергию для опреснения морской воды, бортовых оранжерей и прочего оборудования плавучая база получает за счет солнечных энергоустановок и турбин, использующих силу морских волн.

Плавучая база обеспечит корабли всем необходимым.

Гибрид вертолета с… подлодкой

Еще Жюль Верн мечтал о создании транспортного средства, которое могло бы. с одинаковым успехом ездить по суше, летать по воздуху, плавать под водой.

Московский изобретатель Олег Комарницкий за лаврами фантаста не гонится. Но соединить в одной конструкции достоинства вертолета и подлодки он считает вполне возможным. Натолкнула на такую идею авиатора Комарницкого публикация, из которой он узнал, что субмарины становятся весьма плохо управляемыми на малом ходу. А если подлодка застопорит двигатели, то станет вообще беспомощной.

Вот тогда Комарницкого, занимавшегося вместе с коллегами из МАИ радиоуправляемыми беспилотными вертолетами, что называется, осенило.

– Вертолет может неподвижно зависнуть в воздухе и при этом менять как высоту, так и направление своего движения. В этой схеме есть нечто, что может пригодиться и подводникам, – рассудил он. – Тем более что в законах гидро– и аэродинамики есть немало общего…

Перейдя от слов к делу, О. Комарницкий создал гибрид геликоптера с субмариной. Ход мысли Комарницкого был примерно таков. Хвостовой винт подлодки, как обычно, обеспечивает поступательное движение. А расположенный на месте ходовой рубки вертолетный ротор имеет двоякую функцию. Во время поступательного движения его лопасти не вращаются, а исполняют в статическом состоянии роль рулей глубины. Когда же подлодка останавливается, ротор этот можно привести во вращение, и тогда он превращается в подруливающее устройство, позволяющее маневрировать на малом ходу.

В итоге получился уникальный, не имеющий аналогов в мировой практике аппарат – подводный вертолет…

Гибрид вертолета с подлодкой.

ИНФОРМАЦИЯ

РАСПОЗНАТЬ КАЧЕСТВО ПО ЗАПАХУпозволяет устройство, созданное учеными Воронежской государственной технологической академии во главе с доктором химических наук Т.А. Кучменко. Важнейшая его часть – несколько сенсоров, в которых находятся тончайшие кварцевые пластины, покрытые специальным веществом. Его состав ученые подбирают так, чтобы он распознавал те молекулы, из которых состоит данный аромат.

Как удалось выяснить ученым, аромат синтетических ароматизаторов принципиально отличается от природных эталонов. Прибор эту разницу «чувствует» и позволяет выяснить, какие именно – природные или синтетические – ароматы источают йогурты, творожки и другие молочные продукты для детского питания.

Более того, с помощью аналогичного прибора, также разработанного воронежскими учеными, можно определять степень свежести молочных продуктов. При хранении происходит целый ряд химических превращений, и это неизбежно отражается не только на составе продукта, но и на его запахе.

Прибор для контроля качества молочных продуктов предназначен для массового выпуска и будет стоить не дорого. Так что каждый потребитель сможет узнать, покупает ли он качественный продукт или нет.

ПРОГНОЗЫ ТАЙФУНОВ. Новую эффективную методику прогнозирования тихоокеанских тайфунов разработал ученый из Приморского края, профессор Валерий Тунеголовец. Она показала результаты на уровне мировых стандартов.

Доктор географических наук вот уже около 25 лет занимается вопросом прогнозирования тропических и южных циклонов. По его словам, метод позволяет провести расчет положения и интенсивности тропических циклонов северо-западной части Тихого океана с заблаговременностью до 72 часов, а южных циклонов – с заблаговременностью до 48 часов.

Прогноз поведения циклонов и тайфунов имеет огромное значение для российского Дальнего Востока. По данным метеонаблюдений, акватория Японского моря и прилегающие территории с 1951 по 2008 год подвергалась воздействию тропических циклонов 141 раз. Общее же число тропических циклонов, зародившихся в Тихом океане в районе Филиппинских островов, за этот период составляет свыше 1500. Таким образом, около 10 процентов всех тайфунов выходят на Приморье и способны причинить колоссальный ущерб.

ЭЛЕКТРОННЫЙ НОС СО СТАНЦИИ «МИР»решили установить в стокгольмском метро. Этот прибор, чутко реагирующий на посторонние запахи и прежде всего на дым, настолько понравился специалистам Европейского космического агентства, что они рекомендовали его в качестве идеального детектора для системы противопожарной безопасности в метрополитене.

«Электронный нос» был разработан в 90-е годы XX века и по своему устройству копирует нашу систему обоняния. Сенсоры выполняют функцию обонятельных луковиц, улавливающих запахи. Полученные данные в виде электрических сигналов передаются в микропроцессор, который и принимает решение: поднимать пожарную тревогу или нет.

ВЕСТИ ИЗ ЛАБОРАТОРИЙ
Вихри на крыльях

На воде за каждым движущимся судном отчетливо видна пенная струя – так называемый кильватерный след. Оставляют за собой подобный след и самолеты. И это очень мешает авиаторам.

Так называемая спутная струя, которая тянется за каждым летящим самолетом, невидима. Но от этого ее воздействие еще коварнее. Ведь струя возмущенного, перебаламученного воздуха тянется за самолетом на многие километры. И если в нее попадет другой летательный аппарат, это чревато катастрофой. Так, согласно одной из версий, именно спутная струя стала причиной гибели самолета, в котором летели космонавт Ю. Гагарин и его инструктор В. Серегин.

Особенно опасно влияние спутной струи при взлете и посадке самолетов. Именно здесь, вблизи аэродромов, согласно статистике, и происходит большинство аварий. А потому, согласно существующим нормам безопасности, между взлетающими и садящимися самолетами должно поддерживаться расстояние в 8 – 12 км, чтобы воздух успел успокоиться. Более того, если на одну из близко расположенных посадочных полос сел самолет, вторую некоторое время держат закрытой.

Дело здесь не только в расстоянии между полосами, но и во влиянии бокового ветра, переносящего вихри с одной ВПП на другую. И чем больше и тяжелее был предыдущий самолет, тем дольше приходится ждать, пока атмосфера успокоится.

Из-за этого средний аэропорт недополучает прибыли 10–20 млн. евро ежегодно. В крупном же аэропорту, таком, как лондонский Хитроу, например, сокращение дистанции между самолетами хотя бы на 1 км даст прибавку от 59 до 84 взлетов-посадок в сутки, что составит почти 26 000 рейсов в год. А это может принести дополнительно сотни миллионов фунтов стерлингов…

Однако деньги деньгами, но безопасность пассажиров превыше всего. Как же уменьшить дистанцию между самолетами, не увеличивая риск для пассажиров?

Именно эту задачу вот уже который год решают лучшие умы авиационной индустрии. Согласно координируемой Евроконтролем программе CREDOS – Crosswindreduced separations for departure operations– работы идут сразу в нескольких направлениях.

Во-первых, специалисты стараются сделать так, чтобы сами самолеты меньше беспокоили атмосферу. Именно с этой целью на концах плоскостей многих самолетов появились отогнутые вверх крылышки, которые заметно снижают вихреобразование. Кроме того, если при взлете и посадке открывать закрылки, расположенные по всей длине крыла, на разные углы, это тоже способствует оптимизации распределения вихрей по крылу.

Можно также учесть, что, чем меньше самолет, тем меньшие вихри он генерирует. Значит, при наличии бокового ветра можно пускать самолеты на посадку попарно, так чтобы на наветренную полосу садилась более легкая машина, а на подветренную – тяжелая, которая меньше чувствует турбулентность.

Другая идея заключается в учете самого бокового ветра. Чем он сильнее, тем быстрее исчезает спутный след, и логично предположить, что, если удастся определить, какое конкретно время при данной силе и направлении ветра потребуется на снос вихрей с полосы, то можно уменьшить интервалы между рейсами.

Далее нужно провести работы по исследованию самих вихрей, их поведения и структуры. Но вихревое движение, к сожалению, пока остается в науке своеобразным белым пятном из-за трудностей его моделирования. А ведь требуется еще и рассчитать влияние на эти вихри ветра, атмосферной турбулентности и нагрева взлетной полосы, научиться предсказывать их поведение при тех или иных метеорологических условиях…

Предварительные работы, рассчитанные на 3 года, направлены на наблюдение и моделирование перемещения спутного следа. На следующем этапе наблюдения будут перенесены непосредственно в аэропорты. В качестве первоочередных выбраны английский Хитроу, немецкий Франкфурт и французский имени Шарля де Голля. Там будут анализировать зависимость перемещения вихрей от особенностей топографии и погодных условий.

В лаборатории, чтобы наглядно видеть воздушные струи, добавляют в них цветной дым. В аэропорту единственным эффективным средством для наблюдения за спутным следом взлетающих самолетов является импульсный лидар – специализированный лазер-дальномер. Это устройство позволяет следить за движением пыли, которая всегда есть в воздухе. А на мониторе суперкомпьютера можно будет увидеть картину распределения вихрей.

По зарубежным источникам публикацию подготовил Г. МАЛЬЦЕВ

Кстати…

ПОЛЕТЫ В… ВОДЕ

В гидробассейне технического университета, что расположен в немецком городе Ахене, можно увидеть странную картину – на буксире под водой раз за разом тянут модель… самолета!

Суть этого занятия, как пояснил один из экспериментаторов, инженер Роберт Шёль, состоит в том, чтобы получше проанализировать поведение самолета в воздушной среде. А поскольку законы аэро– и гидродинамики во многом схожи, удобнее проводить эксперименты не в огромной аэродинамической трубе, а в 60-метровом бассейне.

Для лучшей визуализации потоков исследователи добавили в воду крохотные нейлоновые шарики. Нейлон по плотности близок к воде, и крохотные шарики диаметром всего в 50 мкм не искажают общей картины, зато позволяют хорошо видеть все завихрения в свете лазерных вспышек. После эксперимента полученные данные обрабатываются компьютером, который и выдает необходимые рекомендации для последующих испытаний.

НАД ЧЕМ РАБОТАЮТ УЧЕНЫЕ
Укрощение лунной пыли

Недалек тот день, когда человек снова ступит на поверхность Луны, И уже сейчас специалисты готовятся к решению проблем, которые встретятся космонавтам. Одна из них известна. Это – лунная пыль. Она поистине вездесуща. Принесенная на скафандрах в кабину, пыль вызывает першение и жжение в горле, аллергию, может стать причиной и более серьезных заболеваний. Как с ней бороться?

Электрическая Луна

Еще в 60-е годы XX века, во время полетов к Луне американских космических аппаратов «Сервейор», которые исследовали поверхность Луны, выбирая место для посадок пилотируемых кораблей «Аполлон», ученые обратили внимание на один странный феномен. На фотографиях, переданных из космоса, иногда были заметны пылевые облака, застывшие примерно в метре от лунного грунта.

Позднее свидетелями того же феномена стали астронавты, побывавшие на Луне. Что же заставило подняться клубы пыли? Ведь на Луне нет атмосферы и потому не может быть ветра.

Вскоре возникла догадка, что причина кроется в электростатике. Частицы пыли электризуются на поверхности Луны, а поскольку одинаковые заряды отталкиваются, то пылинки взлетают. Недавно группа физиков из Колорадского университета во главе с Амандой Сикафус подтвердила эту гипотезу в лабораторных условиях. Ученые поместили смесь мельчайших пылинок в небольшую вакуумную камеру. Все было спокойно, пока камеру не облучили жесткими ультрафиолетовыми лучами, и пылинки поднялись вверх. На Земле эти лучи задерживает атмосфера. На Луне же они легко проникают к самой поверхности. Под их действием меняется заряд пылинок. Крупицы цинка, меди или графита – все их можно найти на Луне – теряют в среднем около 50 000 электронов.

Этот результат вполне отвечает теоретическому выводу. Согласно ему, пылинки и твердый грунт под действием ультрафиолетовых лучей приобретают положительный заряд. Между ними возникает отталкивающая сила. Если она превышает силу тяжести, пылинка взлетает. Со временем частички пыли теряют заряд и, став нейтральными, опускаются на поверхность Луны. Подобный пылевой дождь постоянно идет на Луне.

Это открытие имеет практическое значение. Например, в будущем, во время экспедиций на Селену, а также на Марс, астероиды или спутники планет, придется подумать о защите от пыли объективов видеокамер, фотоаппаратов и других приборов.

Готовится генеральная уборка

И все-таки, как уже говорилось, главная проблема не в этом. Лунная пыль ухитряется забиваться повсюду. И специалистам, участвовавшим в обеспечении экспедиции «Аполлон», пришлось даже изобретать специальный малогабаритный пылесос для чистки лунных скафандров.

Более того, ныне НАСА вынуждено организовать специальный отдел, который уже сегодня, до нового полета людей на Луну (а он, напомним, по плану может состояться в 2020 году), должен найти способ провести «генеральную уборку» на Луне.

Занимаются этой проблемой прежде всего Эрик Кардифф и его ассистент Брендон Холл. «Стартовые платформы и места посадки спускаемых аппаратов должны быть чистыми, – рассуждает Кардифф. – В противном случае взлетающие и приземляющиеся капсулы будут поднимать клубы пыли. А из-за того, что на Луне нет атмосферы, эта пыль будет оседать неделями и даже месяцами. Кроме того, мелкие частицы могут повредить ядерный реактор, который мы хотим доставить на Луну для получения там электроэнергии».

Осознав серьезность проблемы, Кардифф и его коллеги из Центра космических полетов НАСА имени Годдарда в штате Мэриленд стали думать, как ее решить. В конце концов, они сконструировали транспортное средство, которое должно будет уничтожать лунную пыль.

Dust Mitigation Vehicle(DMV) – «транспортное средство для снижения запыленности» – сможет расплавлять пыль с помощью солнечного света.

Так выглядит крупинка лунной пыли под микроскопом.

Солнечные лучи будут собираться в пучок с помощью линзы, в фокусе которой пыль будет плавиться, объясняет Кардифф. Покрытием из расплавленной пыли исследователи намерены «замостить» площадки для посадки лунных модулей, дорожки между пунктом посадки модулей и будущей станцией, а также подготовить основания, на которых будут поставлены купола самой станции.

В ходе этих работ устройство будет дистанционно управляться с Земли. Сейчас уже построен опытный экземпляр агрегата, который обрабатывает 13 кв. см поверхности в минуту. Конечно, это очень медленно. Однако не будем забывать, что солнечный свет на лунной поверхности более интенсивен, чем на Земле, – его не ослабляет атмосфера. Кроме того, за оставшиеся до новых лунных стартов 10 лет специалисты надеются существенно улучшить свой агрегат.

Для этого, кстати, им пришлось решить еще одну проблему. «Количество лунного грунта – реголита – на нашей планете довольно ограниченно, – рассказал Кардифф. – Нам же для экспериментов нужны, по крайней мере, центнеры лунной пыли. Так что пришлось синтезировать ее искусственно, используя в качестве эталона те образцы, которые некогда были привезены с Луны».

В. ЧЕТВЕРГОВ