Текст книги "Юный техник, 2008 № 09"

Автор книги: Юный техник Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 5 (всего у книги 5 страниц)

ВМЕСТЕ С ДРУЗЬЯМИ
Дирижабль-призрак

Этот небольшой беспилотный дирижабль-разведчик может маневрировать среди деревьев, облететь футбольное поле. Сделав «мертвую петлю», он способен устремиться к земле и ползти, прижавшись к траве. А затем, дав задний ход, взмыть в небо.

Казалось бы, зачем нужен разведчик-дирижабль, когда есть всевозможные беспилотные вертолеты – от огромных до тех, что умещаются на ладони?

При работе винт вертолета рассекает воздух, а значит, неизбежно создает шум, который может зафиксировать электронный звукоуловитель. Дирижабль же в атмосфере всплывает неслышно, а энергию тратит только для маневров. В этом отношении он превосходит любые летательные аппараты и с солнечной батареей, при необходимости, мог бы облететь земной шар.

При всем при том дирижабль, о котором идет речь, прозрачен и практически невидим, как призрак. А если нанести на него интерференционное просветляющее покрытие, то самое, что играет радугой на стеклах фотографических объективов, дирижабль станет невидим совершенно.

Нам с вами разведывать нечего. Если только расположение войск условного противника в военно-спортивной игре. Но можно построить его и просто для собственного развлечения.

Сведения о дирижабле-разведчике мы собирали буквально по крупицам, и вот что получилось. Диаметр дирижабля равен 0,95 м, длина – 12. Объем оболочки около 8,8 м ³, вес – 1,7 кг. Если наполнить его гелием, «чистая» подъемная сила составит 8,49 кг. Получается, что дирижабль может, кроме собственного винта, нести двигатель, системы управления и телекамеры с радиопередатчиком или фотоаппарат.

Схема дирижабля-призрака:

1– соосные винты; 2– стабилизатор; 3– электромотор; 4– оболочка аэростата; 5– антенна телепередатчика; 6– беспроводная телекамера; 7– солнечные батареи.

В одном из полетов на дирижабле применялась солнечная батарея шириной 0,4 м и длиной около 8 м. Она помещалась внутри, поэтому не менее 20 % падающего света отражалось оболочкой дирижабля. Если использовались солнечные элементы высокого качества, то от батареи, находящейся в оболочке аэростата, могла быть получена мощность не более 480 Вт. Это соответствует мощности двигателей большинства моделей вертолетов.

Подобный дирижабль, но меньших размеров, можно сделать самим. Сварить в любительских условиях шов, непроницаемый для таких газов с повышенной текучестью, как водород и гелий, почти невозможно. Поэтому лучше использовать цельный отрезок полиэтиленового рукава толщиной 0,05 мм, применяемого для изготовления парников. Это будет завязанная с двух концов «сарделька» длиной 1,5 м и объемом 2 м ³. Выберем рукав, который продается в сложенном виде, намотанным на рулонах длиною 1,5 м. Весит такая оболочка 300 г.

При наполнении гелием она создаст подъемную силу, достаточную для подъема 1,6 кг груза. Недорогая модель одновинтового вертолета весит вместе с батареями примерно 1 кг. От нее нам нужен несущий винт с двигателем, батареями, рулевыми машинками и радиоприемником.

Для компенсации реактивного момента несущего винта, который стремится заставить модель вращаться относительно вертикальной оси, на конце его хвостовой балки установлен реактивный винт. Если ограничить полет модели только горизонтальной плоскостью и отказаться от выполнения мертвой петли, то сможем применить весовую компенсацию реактивного момента. Для этого следует укрепить батареи внизу, в специальном кармане, с наружной стороны оболочки. Под действием момента вращения винта батарея будет отклоняться вбок и создавать противодействующий момент.

Если вы захотите выполнять на модели полный комплекс фигур высшего пилотажа, то придется взять соосные винты, например, от модели вертолета «Стрекоза» или «Черная акула». Однако к этому следует приступить, лишь приобретя некоторый опыт работы с простейшей моделью дирижабля.

Но вернемся к оболочке. Пленку для парников до наполнения гелием следует тщательно проверить. Для этого на рукаве, подготовленном для вашего дирижабля, при помощи карандашей-маркеров отметьте две линии на расстоянии по 0,2 м от краев. Один из краев сожмите и туго завяжите мягкой бельевой веревкой. Через другой надуйте рукав с помощью автомобильного компрессора.

Модель дирижабля:

_{1 – носовой обтекатель из пленки; 2– винтомоторная группа от модели вертолета; 3– провод питания; 4– гайдроп; 5– аккумуляторная батарея; 6– карман.}

Наполнив оболочку воздухом, завяжите ее и оставьте. Если наполненная воздухом оболочка потеряет свою упругость через 3 дня, то при наполнении ее гелием это произойдет через день.

Силовая установка дирижабля, мотор и винт с системой управления лопастями должна размещаться в отдельном полузакрытом корпусе, который герметично соединен с оболочкой. Провода, по которым получают питание мотор, приемник и рулевые машинки, в целях повышения герметичности на первой модели целесообразно провести снаружи оболочки.

Испытание модели дирижабля на управляемость следует произвести еще до наполнения оболочки гелием. Для этого наполненную воздухом модель дирижабля подвесьте к потолку спортивного зала. Так вы сможете проверить пределы изменения вектора тяги винта и устойчивость модели при движении по кругу. Это позволит вам избежать многих ошибок пилотирования при свободном полете.

После наполнения гелием модель следует нагрузить так, чтобы она имела некоторый избыточный вес и не могла улететь. При первых испытаниях это лучше всего сделать при помощи гайдропа, шнура длиной 10–15 м и весом 500–600 г. Часть гайдропа должна лежать на земле. Аэростат поднимется на такую высоту, при которой вес поднятой части гайдропа в точности равен избыточной подъемной силе аэростата.

Схема автомата перекоса винта простейшего вертолета.

Если в ваших краях негде наполнить аэростат гелием, то можно, соблюдая строжайшие меры предосторожности и только с помощью взрослых, использовать водород. Запуск дирижабля в этом случае допустим исключительно на открытой местности, вдали от линий электропередачи и строений!

А. ВАРГИН

НАУЧНЫЕ ЗАБАВЫ

ПОСЛУШНОЕ И НЕПОСЛУШНОЕ ЯЙЦО

Приготовь для опыта: 2 яичных скорлупы, гипс, клей, мел, песок, кусочки свинца, воск.

Проткни в яйце дырочку поменьше и опорожни через нее яйцо. Высуши хорошенько скорлупу. Потом насыпь в скорлупу мелкого песка, примерно на четверть, и залепи отверстие гипсом, клеем с мелом так, чтобы дырочка не была заметна.

Это будет послушное яйцо. Ты сможешь поставить его в любом положении. Для этого нужно только слегка встряхнуть яйцо, держа его в том положении, которое оно должно занять на подставке. Песчинки переместятся, и яйцо будет сохранять на своей подставке устойчивое равновесие.

Чтобы сделать непослушное яйцо, нужно вместо песка насыпать в него через дырочку мелких кусочков свинца и воска; потом нужно поставить яйцо на острый конец и подогреть. Воск растопится; когда остынет, он будет прочно держать кусочки свинца. Это будет яйцо «ванька-встанька».

НЕУЛОВИМЫЙ МЯЧИК

Приготовь для опыта: резиновый мячик, ведро, воду.

В эту игру частенько играли ребята на сельских праздниках. Поставят посреди двора бадью с водой, пустят в нее плавать свечу и объявят: кто достанет свечу из воды ртом, без рук, тот получит приз. Кажется, это дело нетрудное. Попытайся сам. Бадью замени ведром, а свечу – маленьким резиновым мячиком.

Весь измокнешь, а не достанешь мяча. Вот секрет, как справиться с неуловимым ныряльщиком: приблизь к нему губы и втяни в себя воздух, прикасаясь к мячу. Между губами и мячом на мгновение образуется разрежение, и этого достаточно, чтобы удержать мяч на поверхности, пока его не схватишь.

ЗАОЧНАЯ ШКОЛА РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
Получи звучание Hi-End!

Конечная цель создания любого радиоприемника, проигрывателя – получение хорошего и приятного, качественного звука. Достижение ее зависит, главным образом, от трех параметров электроакустической системы: диапазона воспроизводимых частот, уровня нелинейных искажений и отдачи – громкости звука при заданной подводимой мощности.

Первые два параметра общеизвестны, и именно на них в первую очередь обращают внимание и разработчики аппаратуры, и потребители. Третий параметр – отдача – остался в забвении. Более того, им часто пренебрегают и даже жертвуют, улучшая первые два параметра. Рассмотрим эти вопросы подробнее.

Громкость звука измеряется в децибелах. Вообще говоря, децибел – это 1/10 Бел, логарифмической единицы, предложенной для измерения усиления, ослабления, затухания, и тому подобных относительных величин. Названа единица в честь изобретателя телефона А. Г. Белла, вероятно, в связи с тем, что затухания и уровни сигналов в телефонных линиях очень удобно измерять именно в децибелах. В них же можно выразить отношение двух однородных величин, например, напряжений или мощностей: L, дБ = 20lg(U ₁/U ₂)= 10lg(P ₁/P ₂).

Например, если отношение напряжений равно 2, т. е. U ₁ = 2U ₂, то отношение мощностей составит 4 (мощность пропорциональна квадрату напряжения), и в этом случае L= 6 дБ. Если же отношение напряжений равно 1/2 и мощностей 1/4, то L= –6 дБ. Ослабления и усиления в децибелах просто складываются, тогда как при обычных расчетах пришлось бы умножать и делить. В этом и состоит удобство.

При звуковых измерениях децибелы удобны еще в одном отношении. Субъективное восприятие громкости подчиняется логарифмическому закону, то есть громкость пропорциональна не звуковому давлению и не мощности звуковой волны, а логарифму этих величин – уровню звука, выраженному в децибелах.

Кстати, такому же закону подчиняются и многие другие субъективные ощущения. За нулевой уровень громкости принят порог слышимости звука неким «усредненным» человеком. Звук представляет собой волны, распространяющиеся в воздушной среде – колебания давления воздуха. Как известно, единица измерения давления – Паскаль, в этих единицах и измеряется звуковое давление, соответствующее амплитуде звуковой волны. Звуковые волны переносят энергию и могут характеризоваться потоком мощности – энергией, переносимой звуковой волной через единичную площадку, перпендикулярную направлению распространения, в единицу времени.

Как же связать все эти величины?

Ответ можно найти в старинной литературе. Результаты сведены в таблицу 1. Таблица составлена по данным «Справочника по радиотехнике» 1947 г.

Таблица 1. Громкость, звуковое давление и поток акустической мощности

Заметим, что увеличение громкости на каждые 10 дБ (одинаковое субъективное увеличение) вызывается увеличением потока мощности в 10 раз, поэтому при больших громкостях требуемая мощность растет очень быстро.

Если принять расстояние до громкоговорителя, равным 1 м, как обычно делается при акустических измерениях, и предположить, что излучение ненаправленное, можно вычислить и акустическую мощность, излучаемую громкоговорителем, умножив поток мощности на площадь сферы радиусом 1 м (вспомните, что точно так же рассчитывается поток мощности для радиоволн).

Необходимую электрическую мощность можно найти, разделив акустическую мощность на КПД громкоговорителя.

Здесь начинаются слезы! Для обычных бытовых динамиков малой мощности он составляет около 1 %. Тогда получаем электрическую мощность порядка единиц милливатт. Электромагнитные громкоговорители, конструкция которых напоминает устройство телефона, широко распространенные в ранние годы, теперь вышли из употребления из-за плохих характеристик и заменены головками электродинамической системы с постоянными магнитами. Их отдача прямо зависит от магнитной индукции в зазоре, где размещена звуковая катушка.

Большую отдачу имеют головки с малым зазором и сильным магнитом.

В справочных данных на динамические головки часто указывается среднее стандартное звуковое давление (отдача). Оно измеряется на расстоянии 1 м при подведении электрической мощности 100 мВт и колеблется для большинства типов громкоговорителей в пределах от 0,1 до 0,4 Па. Имеются сообщения о головках, отдающих до 0,6 Па. Любопытно сосчитать, какая электрическая мощность нужна при этом для получения комфортной громкости 60 дБ. Результаты приведены в таблице 2.

Таблица 2. Отдача широко распространенных громкоговорителей

Наглядно видно даже по этой небольшой подборке, что для наших целей нужны громкоговорители с большой отдачей, что у мощных динамиков отдача больше, а менее всего подходят малогабаритные динамики от карманных и портативных приемников.

Огромное влияние на отдачу имеет акустическое оформление динамика. Высококачественные АС с обилием поглощающего материала имеют отдачу от 0,08 Па (25АС16, 25АС416) до 0,11 Па (35АС2), следовательно, малопригодны.

Для импортных акустических систем часто указывают чувствительность – уровень громкости на расстоянии 1 м при подведении электрической мощности в 1 Вт. Она обычно колеблется от 84 до 100 дБ, чаще же от 87 до 92 дБ.

Если мы на сколько-то децибел уменьшим громкость, то на столько же децибел уменьшится и требуемая электрическая мощность. Очень легко сосчитать, что для получения громкости 60 дБ требуемая мощность сигнала ЗЧ должна составить на 27…32 дБ меньше, то есть от 2 мВт до 0,63 мВт.

Больший КПД и соответственно отдачу имеют рупорные громкоговорители, во-первых, за счет лучшего согласования электромеханической системы со средой и, во-вторых, за счет некоторой направленности излучения. Это подтверждает и радиолюбительский опыт, начиная с 20-х годов, когда в журналах было немало сообщений о том, что наушник, помещенный в стакан или на дно кастрюльки, звучит громче, и описаний всевозможных рупоров из бумаги, картона и фанеры.

В. ПОЛЯКОВ, профессор

(Окончание следует)

ЧИТАТЕЛЬСКИЙ КЛУБ

Вопрос – ответ

Правда, что космическая среда существенно влияет на земные формы жизни? Что при этом происходит?

Татьяна Огородникова,

г. Курск

Да, космическое излучение и невесомость влияют на земные культуры. Например, по свидетельству китайских исследователей, побывавшие на орбите семена дали более дружные всходы и более высокие урожаи.

А вот земные бактерии становятся в космосе агрессивнее и опасней. К такому выводу пришли исследователи США и Германии, вырастившие культуру сальмонеллы на борту орбитального «челнока». После возвращения бактерий из космоса на Землю выяснилось, что они втрое превосходят по вредоносности своих земных собратьев. Это следствие влияния космических лучей, которые изменили у бактерий-космонавтов уровень активности 167 генов.

Это открытие, как полагают специалисты, следует обязательно иметь в виду при отправке на орбиту космических туристов.

«Контроль за их здоровьем, как до, так и после полета, должен быть столь же строгим, как и у астронавтов-профессионалов, – отмечают специалисты. – Никто ведь не знает, какие «гостинцы» они могут привезти на Землю»…

Доводилось слышать, что на вещевых рынках работают продавцы-гипнотизеры, которые могут заставить человека купить совершенно не нужную ему вещь. А как можно проверить, поддаешься ты гипнозу или нет?

Анастасия Крылова,

г. Сочи

Настя совершенно права: гипнотизеры встречаются не только в клиниках и цирках. По статистике на 1000 обычных жителей приходится 2 человека, способные внушать свою волю другим. И некоторые из них находят применение своим способностям отнюдь не в медицине, на сцене или на арене.

Проверить же себя на внушаемость довольно просто при помощи самостоятельных тестов. Один из них, например, таков. Поместите в полуметре от себя на уровне переносицы небольшой блестящий предмет (например, столовую ложку). Пристально смотрите на этот предмет, не отводя глаз, минут десять. Если при этом вы почувствует сонливость, значит, ваша внушаемость выше средней.

Второй тест и того проще. Станьте прямо, закройте глаза, откиньте голову назад, прогнув спину и опираясь на пятки. Попробуйте представить себе, что вы падаете назад в некую пропасть. Если при этом вы потеряли равновесие, знайте: вас довольно легко подвергнуть гипнозу.

Если оба теста дали положительные результаты, возьмите себе в привычку никогда не заговаривать с цыганками и вообще старайтесь не вступать в разговоры с незнакомыми людьми на улице. Не ходите также в одиночку за крупными покупками, старайтесь не держать при себе сразу много денег или ценных вещей, а то они «уплывут» и сами не заметите как…

Верить ли информации, что так называемая зарядка, упражнения для которой раньше даже передавали по радио и телевидению, оказалась полностью бесполезной и даже может быть вредной?

Ирина Котелевцева,

г. Мурманск

Тех 10–15 минут, которые отводились на такие физические упражнения, нашему организму явно недостаточно. Если вы хотите поддерживать себя в форме, заниматься упражнениями нужно не менее получаса, доводя себя до пота. Плюс к тому необходимы ежедневные пробежки и пешие прогулки. В общем, на физические упражнения каждый день необходимо отводить не менее 1,5–2 часов. Тогда от этого будет толк. А насчет вреда…

Врачи не советуют делать зарядку с утра. Лучше выбрать время, когда организм полностью проснулся.

ДАВНЫМ-ДАВНО

Наши прапрапрабабушки на выход надевали сразу не менее 4 юбок. Да таких, что из каждой можно было сшить десяток современных. Паровая машина Уатта решила проблему производства тканей, но осталась проблема – шить.

Изобретатели долго пытались создать машину, повторяющую движение рук швеи. Но без робототехники – а до ее появления оставалось два столетия – это не удавалось.

Талантливый американец Элиас Гоу первым предложил способ шитья, на котором работают почти все современные швейные машины. Получив патент, Гоу уехал в Англию для продвижения своего изобретения. Вернувшись ни с чем в Америку, он обнаружил, что Исаак Мерит Зингер уже продает швейные машины, действующие на его принципе.

Суд встал на сторону Э. Гоу и присудил компании «Зингер» выплатить ему приличную сумму компенсации.

А Зингер нашел необъятный рынок, создав домашнюю швейную машину. Это необычайно сложное для своего времени изделие отличалось высокой надежностью и делалось из высокоточных взаимозаменяемых деталей. Машины Зингера удавалось ремонтировать и по мере появления новых деталей даже совершенствовать в домашних условиях.

Современные швейные машины оснащены «электронным мозгом» и стали способны выполнять сотни сложнейших операций.

Элиас Гоу(1819–1867) и его швейная машина (внизу).

ПРИЗ НОМЕРА!

Наши традиционные три вопроса:

1. Какой режим для вертолета экономичнее – режим полета или зависания на месте?

2. Как, не выходя в космос, создать невесомость для тренировки космонавтов?

3. Как лучше сажать картофель – семенами или клубнями? Почему?

ПРАВИЛЬНЫЕ ОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ

«ЮТ» № 4 – 2008 г.

1. С какой высоты ни прыгай, скорость падения парашютиста из-за сопротивления воздуха не превысит 60 м/сек. Поэтому в принципе затяжной прыжок с высоты 6 км не опаснее, чем с высоты 3 км.

2. Летать птицам легче на Земле, хотя сила тяжести меньше на Красной планете.

3. Рост мощности электромотора ограничен температурой обмоток. При очень большом напряжении они попросту сгорят.

* * *

К сожалению, на все три вопроса правильно не ответил никто.

Ближе всех к победе была Анастасия НИКИТСКАЯиз г. Прохладного.

* * *

_{А почему?Бывают ли живые… камни? На каких тракторах обрабатывали землю прадедушки? Когда и где появились первые визитные карточки? Грозит ли нашей планете небывалое нашествие… муравьев? На эти и многие другие вопросы ответит очередной выпуск «А почему?».}

_{Школьник Тим и всезнайка из компьютера Бит продолжают свое путешествие в мир памятных дат. А читателей журнала приглашаем заглянуть во французский город Марсель, на родину знаменитого литературного героя графа Монте-Кристо.}

_{Разумеется, будут в номере вести «Со всего света», «100 тысяч «почему?», встреча с Настенькой и Данилой, «Игротека» и другие наши рубрики.}

_{ЛЕВША – В годы Отечественной войны самолет Ли-2 нес службу как десантный и как ночной бомбардировщик. После войны приобрел еще несколько профессий – работал на внутренних пассажирских и грузовых авиалиниях почти сорок лет. Журнал расскажет об этом легендарном самолете и предоставит развертки бумажной модели для вашего «Музея на столе».}

_{– Юные электронщики изучат новую технологию изготовления монтажных печатных плат, а любители механики построят действующую модель с совершенно новым принципом движения.}

_{– Также в номере вас ждут новые головоломки В.Красноухова, итоги конкурса «Хотите стать изобретателем?» и несколько полезных советов.}

* * *