Помоги проекту - поделись книгой:
2.
3.
4.
Один из самых распространенных вариантов ДТП: легковушка с лихачом за рулем обгоняет автопоезд и тут же принимается тормозить, чтобы вписаться в ближайший съезд с трассы. А ведь огромная фура обладает значительной инерцией: ее враз не остановишь. И хорошо еще, если торопыга отделается лишь помятой задней частью своей легковушки.
Предотвратить аварию призвана система адаптивного круиз-контроля XF, которая старается поддерживать дистанцию на дороге с запасом, ограничивая подачу топлива. Если этого недостаточно и легковушка все равно оказывается слишком близко перед грузовиком, система начнет автоматически притормаживать. Когда же и после этого дистанция продолжит сокращаться, на щитке приборов грузовика появится предупреждающий значок и прозвучит звуковой сигнал.
Обгон справа, как известно, запрещен правилами дорожного движения, но на практике случается довольно часто. В случае с тяжеловозом он особенно опасен. Специалисты концерна DAF подумали и об этом. Даже если легковушка «спрячется» в мертвой зоне по правому борту, специальная видеокамера ее «засечет» и покажет на бортовом телеэкране.
Кроме того, современный грузовоз может быть оснащен, например, системой ABS/EBS или
Наконец,
Ну а какие автопоезда предлагают российские конструкторы? По словам заведующего автомобильным отделом Центрального научно-исследовательского автомобильного и автомоторного института (НАМИ), кандидата технических наук Л. Е. Глинера, «портрет» покорителя дальних дорог нашим специалистам рисуется таким.
Автофургон с прицепом общей дайной около 20 м и суммарной массой порядка 50 т. Учитывая, что дороги в России оставляют желать лучшего, у тягача предусмотрены три ведущих моста. Три оси и у прицепа. В кабине водителей наряду с аппаратурой спутниковой связи есть система GPS, позволяющая диспетчеру и самому водителю с точностью до десятков метров определить, на каком участке трассы находится автопоезд.
Чтобы улучшить маневренность на погрузочно-разгрузочных площадках, которые, как правило, не очень просторны, сделаны управляемыми не только передние колеса, но и средние. Грузовик оборудован более эффективными дисковыми тормозами на все колеса, предпусковым подогревателем двигателя.
Таков автопоезд «Поиск» (он же — «Тайфун-1»), конструкция которого была разработана в 1988–1990 годах. Тогда же был изготовлен и опытный образец. Однако и этому автопоезду не суждено было поколесить по большим дорогам. Первоначальную программу пришлось скорректировать.
Усовершенствованную машину назвали «Русь». Ее тщательно доводили до кондиции. В НИИ шин по заказу НАМИ разработали для «Руси» широкопрофильные бескамерные с пробегом 100–120 тыс. км вместо обычных 60–70. Ярославские моторостроители создали для «Руси» дизель с регулируемым наддувом и микропроцессорной системой снижения подачи топлива, электронным выбором оптимальных режимов работы.
Конструкторы основательно переосмыслили и трансмиссию. Из нее полностью исключены фрикционные материалы, содержащие асбест, который, как стало известно, при истирании засоряет атмосферу микрочастицами, провоцирующими различные заболевания.
Однако денег у разработчиков мало. Их едва хватает, чтобы модернизированный узел обкатать на стенде. Об испытаниях на полигоне, а тем более — на трассе пока и не помышляют.
Но идеи у наших конструкторов есть. Так, например, среди победителей конкурса Michelin Challenge Design в Детройте был представлен макет городского грузовика будущего. Авторы проекта — выпускники Академии имени Строганова Александр Федотов и Андрей Хренов.
Модульная конструкция рамного шасси позволяет менять длину «тележки». Силовая установка — мотор-колеса и съемные аккумуляторы — расположена здесь же, в пределах рамы. По желанию водителя поворачиваются все четыре колеса. А потому автомобиль способен передвигаться даже «по-крабьи» — боком; иногда удобнее парковаться именно так.
Кабина чудо-грузовика сужается к передней части, а двери открываются против хода. Таким образом, открытая дверь почти не выходит за габариты грузовика и позволяет водителю выйти из машины даже в самом тесном переулке.
Для традиционной приборной доски места не предусмотрено. Зато в центре рулевого колеса установлен сенсорный дисплей, отображающий скорость, маршрут движения и другие параметры. Водитель может вызывать необходимую информацию, а также изменять размер и положение индикаторов по своему усмотрению.
Еще один дисплей расположен на потолке. На него выводится вспомогательная информация и изображения с камер бокового и заднего обзора.
ВЕСТИ ИЗ ЛАБОРАТОРИЙ
Странные материалы
В 1965 году на Международной химической выставке, проходившей в Москве, специалисты американской фирмы «Дженерал электрик» продемонстрировали вещество, внешне похожее на оконную замазку. Но стоило скатать из этой «замазки» шарик и бросить его на пол, он вместо того, чтобы прилипнуть, начинал прыгать чуть не до потолка. А когда шарик раскатывали в длинную ленту, словно жевательную резинку, потом резко дергали за концы, лента с треском рвалась. Когда обрывки ленты скатали снова в шарик и ударили по нему молотком — он разлетелся, как стеклянный, на множество осколков.
Впечатление было потрясающим: одно и то же вещество вело себя то как очень вязкая жидкость, то как упругая резина, то как стекло! Более того, оказалось, что некоторые сорта «прыгающей замазки» при комнатной температуре медленно растекаются по поверхности и даже способны проникать сквозь тончайшие отверстия.
«Безумная замазка» — как окрестили сотрудники лаборатории это странное дитя химии — доставило немало хлопот экспертам по сбыту готовой продукции. Наконец, они придумали: было решено продавать «замазку» как «игрушку для детей»…
Однако впоследствии этому «химическому курьезу» нашлись и другие, более практичные, применения. Из пластиков такого типа теперь делают, например, мячи для гольфа; ведь по упругим свойствам «безумная замазка» превосходит все известные резины. Этот материал применяют также в качестве специальных теплостойких клеев и замазок, звукопоглощающей изоляции, в демпферных (тормозящих) устройствах…
А недавно еще один материал с удивительными свойствами создан сотрудниками лаборатории полимерных материалов Института элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова (ИНЭОС) РАН. «У нас создан так называемый градиентный материал, — рассказал руководитель этого научного центра академик Юрий Бубнов. — Как он выглядит? Предположим, вы берете стержень. Один его конец прочен как сталь, а с другой — мягкий словно резина. Причем место перехода можно задать заранее».
Исследователи из ИНЭОС РАН предложили для получения материалов с регулируемыми свойствами синтезировать композиции из двух полимеров — высокоэластичного и стеклообразного. Причем простым совмещением двух полимеров, скажем, в одном расплаве или растворе таких свойств добиться невозможно. Приходится синтезировать два типа сетчатых полимерных структур, которые находятся в одном и том же материале в различных пропорциях.
Полимерные сетки ученые сконструировали сначала с помощью компьютерного моделирования. Были определены основные черты их химического строения и определены этапы синтеза. Затем весь процесс был осуществлен на практике. У полученных градиентных полимеров исследованы механические свойства, показавшие их реальную работоспособность. Так, полимеры на основе полиуретана могут работать, не размягчаясь и не разрушаясь, в интервале температур от -50 °C до +330 °C.
При этом материалы обладают высокой прочностью, эластичностью и износостойкостью.
Градиентные материалы можно использовать в медицине, обувной промышленности, бытовой технике, на промышленных предприятиях. Так совместно с Московским протезным заводом лаборатория уже провела первые опыты по созданию ортопедической обуви, в которой растягивающие нагрузки воспринимает эластичная часть градиентного полимера, а сжимающие — жесткая.
В медицине градиентные материалы могут быть использованы в качестве имплантатов. Есть также идея делать из такого материала шестеренки. На валу они будут жесткими, чтобы хорошо воспринять передающий момент, а зубья будут эластичными, чтобы передача была малошумной и не было опасности, что зубья раскрошатся при перегрузке.
ЗА СТРАНИЦАМИ УЧЕБНИКА
«Горох» Вселенной или годятся ли преоны на роль «первокирпичиков мироздания»?
Любой атом, как известно, состоит из электронов, протонов и нейтронов. А те, в свою очередь, из множества частиц, которые в XX веке опрометчиво назвали элементарными. Ведь вскоре выяснилось, что сами «элементарные» частицы состоят из множества составляющих, могут превращаться друг в друга. И на сегодня такие частицы исчисляют уж сотнями. Понятное дело, «первокирпичиками Вселенной» они уж быть никак не могут…
Тогда, в 1964 году, американский физик-теоретик, лауреат Нобелевской премии Мюррей Гелл-Ман предложил на эту роль гипотетические частицы, названные кварками. Однако и здесь вышла незадача: сначала теоретикам было достаточно всего трех кварков, потом их стало шесть, а ныне и того больше…
Пришлось физикам ввести в обиход так называемую Стандартную модель, согласно которой все вещество Вселенной состоит из шести кварков и шести легких частиц — лептонов, не участвующих в так называемом сильном взаимодействии. (Типичным представителем класса лептонов является, например, электрон.)
Однако около 30 лет назад некоторые теоретики решили, что даже дюжина разных «кирпичей» — это слишком много. То есть было выдвинуто предположение, что лептоны и кварки, в свою очередь, состоят из более мелких частиц, названных преонами. Причем выходило, что для создания всех-всех-всех частиц нашего мира достаточно комбинаций всего из трех преонов.
Однако до сих пор ни одна из многих преонных теорий не была подтверждена на практике. Слишком много энергии потребовалось бы, чтобы расколоть кварк на преоны, и такого уровня нельзя достичь ни на одном из современных ускорителей. А то, что невозможно проверить, нельзя считать доказанным.
Но если преоны нельзя получить в ускорителях и прочих экспериментальных установках, то, может быть, их можно увидеть где-то на просторах Вселенной?
Ведь согласно нынешней канонической теории Большого взрыва, после которого будто бы родилась наша Вселенная, сначала в пустом пространстве появились лептоны и кварки. Кварки, остывая, объединились в протоны и нейтроны, те, еще подостыв и объединившись с электронами, образовали атомы, и так далее. Но почему бы тогда не предположить, что еще до лептонов и кварков образовались сначала преоны, а из них все остальное?..
В 2006 году шведские теоретики решили посмотреть на компьютерной модели, что будет, если считать, что из преонов образовались некоторые звезды. Компьютер показал: да, вовсе не все поголовно преоны могли участвовать в синтезе материи. Часть из них от такой участи могла увильнуть и затем образовать чисто преонные звезды. Существуют же ныне модели нейтронных звезд и светил из кварков… Чем же преоны хуже?
Расчет показал, что масса и размеры преонных звезд должны быть значительно меньше, чем у обычных звезд, — не больше сотни земных масс, но плотность гораздо выше, чем у нейтронных звезд и даже звезд из кварков.
Нижнего предела массы вроде бы нет, а потому ученые решили, что преонные звезды могут быть размером с… горошину, имея при этом массу чуть меньше, чем у Луны. Понятное дело, такой «горох», рассеянный по мировому пространству, весьма трудно заметить. Зато, между прочим, он оказался прекрасным кандидатом на роль темной материи.
И эти умозаключения так бы и остались очередной теоретической сказкой, если бы теперь авторы не объяснили, как такой преонный горох обнаружить.
Оказывается, подобные объекты будут хорошо работать как гравитационные линзы и отклонять лучи света, проходящие мимо них. Но в данном конкретном случае есть нюанс: преонные звезды будут хорошо взаимодействовать не со светом, а с гамма-квантами, которые время от времени рождаются в различных вселенских катастрофах вроде взрывов сверхновых. Правда, преонный «горох» не усилит гамма-сигнал, как обычная гравитационная линза, зато оставит характерный след в его спектре.
Другой способ обнаружения преонных звезд заключается в регистрации гравитационных волн. Их будут эффективно излучать две горошины, если они образуют пару и, как двойные звезды, начнут вращаться вокруг общего центра масс. Если такая пара окажется вблизи Солнца, то ее гравитационные волны будут столь сильными и высокочастотными, что их сможет зарегистрировать даже настольный прибор. Между тем, сегодня для этой цели применяются гигантские подземные детекторы гравитационных волн, которые пока ничего и не поймали.
И наконец, если небольшая преонная звезда столкнется с Землей, это событие можно будет зарегистрировать сейсмодетекторами. Горошина так мала и массивна, что просто пройдет нашу Землю насквозь, не причинив больших разрушений. Но на сейсмодетекторах должен остаться характерный сигнал.
Таким образом, теоретики подсказали, каким образом организовать охоту за преонами. Теперь очередь за экспериментаторами. Возможно, если проанализировать уже накопленный массив астрономических и сейсмических данных, в нем найдутся следы преонных горошин?..
Так или иначе, но ныне физики из Технологического университета Лулео (Швеция) предлагают хорошенько поискать преоны в окружающем нас мире. Глядишь, да кому-то повезет и он станет наконец-таки первооткрывателем «кирпичиков» Вселенной.
Как устроен «Демон Максвелла»
Японским, физикам впервые удалось превратить информацию в энергию, реализовав таким образом на практике мысленный эксперимент, предложенный почти полтораста лет тому назад, пишет журнал Nature Physics.
Физики отмечают, что на создание данного эксперимента их вдохновил знаменитый «демон Максвелла». В 1867 году известный английский физик-теоретик Джеймс Максвелл предложил мысленный эксперимент, якобы опровергающий второе начало термодинамики.
Представьте себе, что имеются две емкости с газом, разделенные дверью, и некий демон-служитель, который способен открывать и закрывать эту самую дверь в нужные моменты. Предполагается, что демону известны скорости молекул — перед быстрыми он открывает дверь, а перед медленными, наоборот, закрывает. Таким образом, получается, что в одной емкости, например, правой, собирались быстрые молекулы и она нагревалась. А во второй — левой — накапливаются одни медленные молекулы, и она, соответственно, остывает.
В итоге выходит, что «демон Максвелла» позволяет нагреть один сосуд и охладить другой без дополнительного подвода энергии. В то же время Второе начало термодинамики утверждает, что самопроизвольный переход тепла от тела, менее нагретого, к телу, более нагретому, невозможен.
Парадокс разрешается, если рассмотреть замкнутую систему, включающую в себя «демона Максвелла» и оба сосуда. Ведь для того, чтобы сам «демон» действовал, ему тоже нужна какая-то энергия. За счет ее и происходит весь процесс. Стало быть, никакого парадокса не существует.
Но все-таки, как же японские исследователи осуществили свой эксперимент? В рамках работы ученые поместили две продолговатые бусинки из полистирола размером около 300 нанометров каждая в специальный раствор, который сами организаторы эксперимента назвали буферным.
Одна из бусин была прикреплена к стеклянной подложке, а вторая могла свободно вращаться вокруг первой — бусина двигалась под ударами молекул буферного раствора, в который была погружена вся система. Молекулы буфера приблизительно с равной частотой ударяли по бусине с разных сторон, заставляя вращаться то по часовой стрелке, то против.
Исследователи могли препятствовать вращению бусины в одном из направлений, прикладывая напряжение к электродам, расположенным на стеклянной подложке.
В создаваемом электромагнитном поле из диэлектрического материала бусине было энергетически выгоднее вращаться только в одном из возможных направлений. При этом ученые наблюдали за движением бусины при помощи микроскопа, оснащенного камерой для высокоскоростной съемки. Когда бусина вращалась против часовой стрелки, они прикладывали к электродам напряжение так, чтобы возникающее поле не давало ей совершить оборот в обратном направлении.
Сами авторы проводят аналогию между созданной ими системой и подъемом бусины по винтовой лестнице: каждый оборот против часовой стрелки соответствовал перемещению на одну ступеньку вверх. То есть спустя некоторое время после начала эксперимента бусина как бы поднималась до конца лестницы при том, что притока энергии в систему извне не было — ученые только меняли направление поля в зависимости от поступающей информации о системе. При этом сами физики не скрывают, что основой для эксперимента стали теоретические выкладки французского физика Лео Сциларда, опубликованные им в работе 1929 года, где он описал гипотетическую машину, которая позволяет превращать имеющуюся в системе информацию в энергию. Однако машина Сциларда не может быть использована для создания «вечного двигателя», способного, например, превращать в электричество пустопорожнюю болтовню.
Японские ученые подчеркивают, что закон сохранения энергии не нарушается в их эксперименте, поскольку для работы компьютеров и камер, а главное, для создания электромагнитного поля требуется электрическая энергия. Вместе с тем непосредственно передачи энергии самой бусинке не происходит; стало быть, в рамках эксперимента происходит превращение информации в энергию.
Исследователи даже подсчитали, что при комнатной температуре 1 бит информации в созданной ими машине Сциларда давал 3x1021 джоулей энергии. Казалось бы, очень немного. Однако исследователи полагают, что и этой энергии вполне достаточно, чтобы заставить двигаться, например, наноробота — переносчика лекарств.
Ведь КПД созданного ими устройства — около 28 %. Это не так уж мало — ведь КПД самых лучших двигателей внутреннего сгорания не превышает 40 %.
Ученые не исключают, что в будущем разработанный ими принцип позволит создать системы, в которых размеры и управляемого объекта (например, наномотора), и «демона» не будут превышать сотен нанометров.
Кстати, для того чтобы представить себя «демоном Максвелла», вовсе не обязательно мысленно сжиматься до размеров молекул. Любая живая система в некотором роде представляет собой такого «демона», ежесекундно пытаясь воссоздать порядок из окружающего ее хаоса.
Поделиться книгой: