Юный техник, 2011 № 03

Любопытная деталь: начиная с 2007 года компания Honda ежемесячно проводит семинары для всех желающих, посвященные проблемам и преимуществам силовых установок на топливных элементах. Особенно приветствуется посещение этих занятий… детьми — будущими потребителями новых технологий. По окончании семинара каждый юный участник получает именной сертификат о прохождении курса обучения.

В экспозиции концерна можно было увидеть и 3R-C — трехколесный одноместный электрокар, прототип компактного городского автомобиля будущего. Он оснащен прозрачным пластиковым колпаком, который накрывает водительское место во время стоянки, а во время движения превращается в обтекаемый защитный экран и обеспечивает водителю высокий уровень комфорта. Прочные борта капсулы безопасности защищают водителя 3R-C от травм во время боковых столкновений.

Такая конструкция — не единственная в своем роде.

Компания Toyota тоже продемонстрировала публичное индивидуальное транспортное средство PM (Personal Mobility). Управление здесь осуществляется при помощи двух джойстиков, расположенных справа и слева от водителя. Передние колеса могут поворачиваться почти перпендикулярно, что обеспечивает машине высокую маневренность. Автомобиль способен разворачиваться буквально на одном месте. Электромоторы при этом вращают задние колеса в противоположных направлениях, а каждое переднее колесо поворачивается на наиболее подходящий угол для разворота с минимальным радиусом.

Еще одна «изюминка» — изменение колесной базы.

Для быстрой езды, когда требуется повышенная устойчивость, машина удлиняется до 2650 мм при высоте 1215 мм. Когда же требуется припарковаться в городской тесноте, РМ становится короче и выше; машина вытягивается в высоту до 1855 мм, что дает хозяину возможность проще выбраться из машины через единственную дверь, расположенную спереди.

Не собираются отставать от японцев и европейцы. Так, новинка от Volkswagen — L1 — предполагает, что в обтекаемой хромированной капсуле пассажир будет размещаться за спиной у водителя, словно в боевом самолете. Модель и по внешнему виду напоминает летательный аппарат; в нее даже влезать надо с помощью специального трапа.

Первоначальная модель была разработана еще в 2002 году на основе одноцилиндрового ДВС. Ныне дизельный двигатель и электромотор, имеющий батарейное питание, объединены в гибридную силовую установку, способную дать машине скорость 100 км/ч при расходе 1,38 л топлива на те же 100 км пути. Причем весит кар почти как мотоцикл — 380 кг.

1. Honda 3R-C.

2. Renault Twizy ZE Concept.

3. Renault-DeZir.

4. Toyota PM.

Новинка от Renault, показанная на ММАС-2010, — Twizy ZE Concept. Это футуристический мотобайк на четырех колесах. Обладая размерами 2,3 м в длину и 1,1 м в ширину, машина занимает на дороге столько же места, как и обычный скутер, но развивает скорость до 75 км/ч. Пассажир опять-таки сидит прямо за спиной у водителя, а стеклянная крыша защищает обоих от непогоды.

Еще одна интересная особенность современных электрокаров: конструкторы предполагают, что при дальних путешествиях их можно будет загружать в багажные вагоны скоростных поездов и выгружать на станции назначения. Очень удобно: твои колеса всегда при тебе.

В самом деле, к тому, что автомобилисты вместе со своими железными «конями» пересекают реки, проливы, а то и моря на паромах, мы уже привыкли. Вскоре, возможно, столь же привычными станут груженные легковушками поезда и большегрузные автовозы.

Это решение имеет смысл. Ведь многие города задыхаются от автомобильных пробок. И специалисты лихорадочно ищут выход из положения. Одни предлагают надстраивать трассы городских железных дорог вторым этажом, по которому и пускать дополнительно автомобильные потоки (подробности см. в «ЮТ» № 6 за 2010 г.). Другие предлагают грузить легковушки в поезда вместе с пассажирами и везти их таким образом из пригорода почти до центра, разгружая автомагистрали.

Именно такой проект предлагает швейцарец Франк Риндеркнехт. По его мнению, вскоре между многими городами будут курсировать примерно такие же поезда, как ходят по подводному туннелю через Ла-Манш. Ведь там они перевозят не только людей, но и автомобили. При этом на железнодорожном перегоне можно будет подзарядить свой электрокар через специальную розетку в вагоне. Для таких комбинированных путешествий Риндеркнехт сконструировал Ultimate Commuter (или UC?).

Не все, впрочем, так просто. В названии машины не случайно стоит вопросительный знак. Дизайнер понимает: чтобы в полной мере реализовать его выдумку, придется перестроить платформы на станциях, расширить турникеты, снабдить вагоны широкими сдвижными дверьми, организовать в них места для машин таким образом, чтобы любая могла выехать на любой станции. Либо повесить на вагоны таблички: этот от Москвы до Питера, а тот до Бологого…

Чтобы занять водителя, ставшего пассажиром, во время путешествия по железной дороге, каждый UC? оборудован широкополосным доступом в Интернет — работайте или развлекайтесь на здоровье.

Зарядить литиево-ионные батареи UC? на предстоящий пробег в 50 км можно за 20 минут с помощью 3-фазной сети. А при подключении к обычной домашней розетке на это потребуется около двух часов. Скоростные качества мобиля вполне пригодны для езды по городу: машина разгоняется до 50 км/ч за 4,1 с, а при желании на ней можно выжать и все 120 км/ч.

Пока разработаны две основные версии UC? — обычная Ultimate Commuter и специальная одноместная Unlimited Commuter, предназначенная для развозчиков пиццы, почтальонов и курьеров.

СОЗДАНО В РОССИИ

И назвали чудо поливизор

Изобретатели давно мечтают создать телевизор, который бы давал объемное изображение без помощи стереоочков. А идея, между тем, буквально носилась в воздухе…

Во всяком случае, в интерпретации воронежских инженеров-изобретателей Михаила Ильина и Константина Поликарпова это «чудо» выглядит так. Включают установку, напоминающую большой чемодан, и над ней возникают изображения различных объектов. Видеоролик демонстрирует автомобили, воздушный шар, велосипед, гитару, плывущих рыбок, распускающиеся цветы…

Все они возникают как бы прямо в воздухе, пустом пространстве. Но, приглядевшись, замечаешь, что над установкой заметен легкий, почти невидимый туман, в котором возникает изображение. Этот туман и служит экраном, на котором поливизор — так воронежцы назвали свое изобретение — демонстрирует 3D-изображение.

Вообще-то, подобные системы существуют (см. «Подробности для любознательных»). Проекционные системы для показа плоского, а также объемного голографического изображения уже не раз демонстрировали советские, американские и английские специалисты.

Однако те установки использовали в качестве экрана дым или пылевое облако. Инженеры К. Поликарпов и М. Ильин создают туман из очень мелких капель воды. Он вырабатывается внутри «чемодана» с помощью ультразвука из дистиллированной воды и поднимается на высоту 3 метра. Запаса в 20 литров хватает почти на сутки демонстрации.

Наши специалисты не скрывают, что шли по стопам зарубежных коллег. По словам К. Поликарпова, их разработка как раз и началась три с лишним года назад с того, что в Интернете они увидели американский видеоролик. Но свое «ноу-хау» американцы держат в секрете. Так что нашим инженерам пришлось до всего доходить своим умом. Два года ушло на эксперименты, которые они делали на свои собственные деньги — финансировать их разработку не взялся никто: ни государство, ни частные инвесторы.

Установка воронежских специалистов.

Тем не менее, в отечественной конструкции есть несколько технических решений, имеющих преимущества перед зарубежными. Например, у поливизора своя оригинальная схема подачи тумана, поэтому «водяной» экран стабильнее, изображение более четкое. Кроме того, по словам разработчиков, отечественное устройство намного дешевле иностранных аналогов. Там применяли даже космические технологии, а наши умельцы собрали поливизор из подручных материалов.

Использовать поливизор предполагается прежде всего на выставках, в музеях и театрах, на показах мод… Со временем, наверное, глядишь, дело дойдет и до домашнего применения.

В. ЧЕРНОВ

Подробности для любознательных

ТРЕХМЕРНЫЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ

Попытки создания объемных изображений начались в середине прошлого века с демонстрации стереоскопических изображений. Зрителям выдавали специальные очки, а на экран демонстрировали с помощью пары проекторов сразу два изображения — одно для левого глаза, другое, чуть отличавшееся ракурсом съемки, — для правого. Каждый глаз, благодаря очкам, видел свое изображение. В итоге мозг зрителя формировал стереоскопическое изображение.

Далее, в 70-х годах профессор В.Г. Комар из Научно-исследовательского кинофотоинститута создал одну из первых в мире голографических установок для демонстрации движущихся объемных изображений. Однако она не получила широкого распространения, поскольку одновременно видеть такое кино могли не более четырех человек — слишком узок был угол зрения.

В наши дни исследователи из университета города Санта-Барбара (США) разработали новый вариант создания трехмерных изображений, не требующих использования стереоскопических очков. Трехмерные образы как бы висят в воздухе, их можно обойти и осмотреть с разных сторон, даже пройти сквозь них.

Так выглядит изображение, создаваемое как бы «в воздухе» исследователями из Санта-Барбары.

Ученые использовали технологию FogScreens, с помощью которой на тонком слое капель жидкости создаются двухмерные изображения. Далее, с помощью двух устройств FogScreens и проектора, который управляет движением двухмерных изображений, можно создать два плоских изображения. Затем они трансформируются в трехмерное. Его-то и видит пользователь без всяких приспособлений.

Исследователи назвали свое устройство «бесплотным дисплеем» (Immaterial Display). Он может найти множество применений — в музеях и телемедицине, различных игровых и обучающих системах, электронных книгах с трехмерными иллюстрациями.

Еще одна разработка такого рода принадлежит сотрудникам японского национального института ИКТ. Технология цветной электронной голографии, созданная ими, позволяет продуцировать 3D-изображения движущихся объектов в условиях обычного освещения без использования лазерного луча.

Схема установки сотрудников японского института ИКТ.

Голограмма создается на основе интегральной фотографии, для чего объекты снимают при обычном освещении видеокамерой с объективом, имитирующим устройство фасеточного глаза насекомых, состоящего из множества микролинз. Такой же объектив используется и для демонстрации 3D-изображений.

Чтобы создать цветную голограмму обычным методом, необходимо осветить объект отдельно красным, зеленым и синим лазерными лучами, причем это нужно делать в темном помещении. Поэтому таким способом невозможно получить голографическое изображение движущихся объектов.

Новая технология позволяет снимать объект на видео при обычном освещении. Затем с помощью высокоскоростной обработки данных на компьютере из отснятого видео формируется голографическое изображение. Голограмма демонстрируется на трех LCD-панелях в красном, голубом и зеленом цветах. Затем голографические изображения одного и того же объекта проецируются лазерными лучами и синтезируются в трехмерное изображение, которое может быть показано в режиме реального времени.

Правда, пока размер воспроизводимого образа — всего 1 см, так как голография имеет маленький угол 3D-oбoзрения — не более 2 градусов. Но в ближайшие годы японцы намерены увеличить трехмерное изображение в несколько раз.

Автор еще одной работы — профессор Насер Пейхамбариан, из Аризонского университета. В основе его устройства — новый полимер, который позволяет записывать трехмерную графическую информацию, стирать ее и выводить на экран новый объемный кадр в считаные минуты.

Сейчас голографический дисплей, разработанный аризонскими специалистами, представляет собой пленку толщиной менее миллиметра и площадью около 10 кв. см. Трехмерное голографическое изображение может быть построено на таком экране менее чем за 3 минуты. Чтобы добиться такой эффективности, профессор поместил фотополимер между двумя стеклянными пластинами, к которым приложена разность потенциалов в 9000 вольт. Н. Пейхамбариан уверен, что в течение нескольких лет ему удастся довести скорость обновления графической информации на экране до уровня, достаточного для создания полноценного видеомонитора.

Голографический дисплей аризонских специалистов.

Голографическое изображение девочки, играющей на проезжей части.

РАССКАЖИТЕ, ОЧЕНЬ ИНТЕРЕСНО…

Что такое SWL?

Я знаю, что довольно много людей в России увлекаются любительской радиосвязью. Какой в этом смысл, если в наше время есть мобильная связь, электронная почта, скайп и различные социальные сервисы, которые помогают мгновенно обмениваться информацией?

Сергей Киселев, Нижний Новгород

Информация информацией, но… SWL (Short Wave Listening) дословно — прослушивание радиостанций на коротких волнах — это своего рода спорт. По сути — это «охота» за дальними радиостанциями. На языке радистов (кстати, международном) дальняя станция называется DX, а упомянутая «охота» — DX-ing. Она, впрочем, не ограничена короткими волнами (КВ). Ассы DX-инга принимают и навигационные маяки Северной Америки на длинных волнах (ДВ), и телевидение Италии на ультракоротких (УКВ). Но такое бывает редко и достигается с трудом.

Легче же всего принимать радиостанции всего мира именно на КВ. Все, что для этого нужно, — радиоприемник (можно портативный) с KB-диапазонами и немного терпения. Иностранные приемники с КВ обычно имеют надпись World Wide Radio. Замечательно, если приемник оснащен цифровой шкалой — тогда вы точно будете знать частоту принимаемой радиостанции или хотя бы знать, где ее найти. Но на первых порах можно обойтись и более дешевым приемником с обычной шкалой и стрелкой на веревочке.

Очень скоро вы познакомитесь с особенностями прохождения радиоволн разных диапазонов и убедитесь, что днем на СВ и длинноволновой (нижней) части КВ дальних станций нет, зато в радиовещательных участках КВ диапазона 25, 19, 16, а иногда и 13 м удается услышать хоть Новую Зеландию! Верхняя граница прохождения (ее называют МПЧ — максимально применимой частотой, или MUF — maximal usable frequency) полностью определяется концентрацией электронов в ионосфере Земли, в конечном итоге — солнечной активностью.

Вечером и ночью ситуация радикально меняется. На СВ слышны столицы всех европейских государств, Ближний и Средний Восток. А на КВ «оживают» радиовещательные диапазоны 75, 60, 49, 41 и 31 м. В то же время «верхние» диапазоны замирают, и станций на них почти нет, кроме разве что местных. Итак, первое, что вы откроете для себя — обширную и не до конца еще исследованную науку о распространении радиоволн. Но прежде научитесь быстро и в уме переводить длину волны в частоту и обратно!

По определению, длина волны — это путь, проходимый волной за период излучаемых колебаний, λ = сТ, ведь радиоволны распространяются со скоростью света с = 300 000 км/с. А период колебаний Т обратно пропорционален частоте f. Поэтому λ = c/f. Чтобы не запутаться с большими числами, пользуйтесь формулой λ(м) = З00/f (МГц). Или для более низких частот λ(км) = З00/f (кГц). Теперь вы легко сосчитаете, что участок КВ-диапазона 60 м соответствует частоте 5 МГц.

Далее, вы по необходимости будете осваивать иностранные языки, и в первую очередь английский, считающийся в радиосвязи и вещании международным. Но очень много станций вещают и на немецком, и на испанском, и на других языках всего мира.

А еще дальше — прямой путь в мир радиотехники, поскольку возникнет множество вопросов: как бороться с помехами; какие использовать антенны и как их расположить; как выбрать оптимальное место для радиоприема; что такое параметры радиоприемника: чувствительность, селективность, реальная селективность, как их улучшить, а может быть, и вообще отказаться от фабричных приемников и своими руками построить то, что нужно? По этим вопросом уже выпущена масса книг и журналов, много сведений в Интернете.

На вопрос читателя: «Зачем все это, когда есть Интернет?» — отвечу: даже в позапрошлом веке уже были и почта, и телеграф. Но, послав телеграмму, вы ничего не узнаете о том, как устроена и как работает телеграфная линия, а останетесь просто потребителем. Лишь протянув простейшую телеграфную или телефонную линию к приятелю, сделав оконечную аппаратуру, вы поймете хоть что-нибудь в электричестве и встанете на первую ступеньку мастерства. Так будьте мастерами, оно того стоит!

Принимая разные, в том числе и дальние станции, вы приобщаетесь к культуре других стран, узнаете их историю, слушаете их музыку и значительно расширяете свои знания и кругозор. Однако можете получить и что-то вещественное в подтверждение ваших достижений.