Помоги проекту - поделись книгой:
В состав средств управления входит ЦВК серии «Эльбрус». Архитектура комплекса основана на архитектуре его предшественника С-300.
Технические характеристики:
Максимальная скорость поражаемых целей… до 4800 м/с
Дальность поражения аэродинамических целей… до 600 км
Дальность поражения баллистических целей… до 60 км
Высота поражения целей… 10 м — 30 км
Время развертывания… до 10 мин.
Срок службы… до 20 лет
ЗА СТРАНИЦАМИ УЧЕБНИКА
Вариатор XXI века
Это может показаться странным, но всем известный автомобильный мотор именно для автомобиля-то, строго говоря, не пригоден. Дело в том, что при езде водителю постоянно приходится менять скорость, а необходимая для движения мощность пропорциональна ее квадрату.
Так, например, если нужно скорость увеличить в два раза, то мощность должна возрасти вчетверо. Но предельная мощность самого двигателя зависит лишь от количества вспышек топлива в цилиндрах. И если двигатель постоянно соединен с колесами, то при удвоении скорости вращения его вала мощность увеличится только вдвое. Роста скорости движения не получится. Поэтому автомобильный мотор соединяют с колесами через коробку передач (КП), которая позволяет увеличивать число оборотов колес. Иными словами, благодаря КП двигатель работает так, как может, а автомобиль движется так, как нужно нам.
Чаще всего КП делают четырехскоростными. Но вообще-то, чем больше в ней скоростей, тем лучше. Тогда двигатель всегда работает в самом экономичном режиме, расход топлива минимален.
И вот сравнительно недавно специалисты решили вспомнить о простом устройстве, равноценном коробке передач, но не с 4 и даже не с 24, а с числом скоростей бесконечно большим! Это механизмы под общим названием вариаторы, или бесступенчатые передачи.
Если входной вал вариатора вращать с постоянной скоростью, то скорость вращения выходного вала можно изменять в широких пределах непрерывно и плавно.
Его простейший вариант состоит из двух дисков, насаженных на взаимно перпендикулярные валы и прижатых друг к другу. Малый диск может перемещаться вдоль горизонтального вала. Благодаря наличию паза и шпонки, он всегда находится с ним в зацеплении и вместе с ним вращается. Соединим мысленно горизонтальный вал с двигателем, а малый диск начнем двигать вдоль вала. Между дисками действует трение, поэтому малый диск вращает большой. По мере его продвижения к центру большого диска, скорость того начинает расти.
Когда малый диск встанет строго по центру большого, передача мощности прекратится. А как только он продвинется дальше, большой диск начнет вращаться вновь, но уже в противоположном направлении. Таким образом мы получили устройство, состоящее в сущности из двух деталей и способное не только уменьшать или увеличивать скорость автомобиля, но и давать задний ход, а также выполнять функцию сцепления.
Такой фрикционный вариатор применялся в автомобилях 10 — 20-х годов прошлого века. Он состоял из чугунного диска, к которому прижимался небольшой ролик, обтянутый кожей. Водитель передвигал его рычагом, устанавливая нужную скорость движения. Вскоре появился автоматический вариатор. Малый (ведущий) диск насадили на вал двигателя свободно, а для того, чтобы он не проскальзывал, соединили его с валом спиральной пружиной. Ведомый же диск соединили с колесами автомобиля.
Когда сопротивление дороги возрастало и скорость автомобиля уменьшалась, ведомый диск тормозился, а пружина, соединявшая ведущий диск с валом, закручивалась, становилась короче и сдвигала его к краю. В результате крутящий момент на колесе увеличивался, а скорость автомобиля росла. Автоматический вариатор снижал расход топлива и обеспечивал максимально возможную скорость езды.
Однако на малый диск действовало большое давление, и он быстро изнашивался.
Дисковый вариатор заменили клиноременным — из двух шкивов (ведомого и ведущего), связанных клиновым ремнем. Ведущий шкив состоит из двух частей.
Одна из них соединена с валом жестко, а другая сидит на нем свободно и связана с ним пружиной. Когда сопротивление вращению возрастает, пружина закручивается и раздвигает половинки ведущего шкива. Ремень опускается вглубь и начинает вращаться на меньшем диаметре. За счет этого увеличивается крутящий момент, и скорость вращения возрастает.
Такие автоматические клиноременные вариаторы прекрасно вписываются в колесо скутера, мотоцикла, небольшого трактора. Но для автомобиля, где мощность достигает десятков и сотен киловатт, они недостаточно надежны (пробег около 20 тыс. км) и, главное, неэкономичны: потери на трение у них раз в пять больше.
Поэтому от клиноременных вариаторов отказались еще 70 лет назад. Однако изобретатели продолжали над ними думать. Самый главный их недостаток — потери на трение, — как показывает теория, сильно уменьшить нельзя. Каждый, даже самый малый, участок клинового ремня в процессе работы немного поворачивается, проскальзывает относительно шкива. На это расходуется мощность. Она не может быть меньше 10 % от передаваемой, а из-за несовершенства материалов и формы ремня дополнительно возрастает еще в 2–3 раза. Казалось бы, путь тупиковый. Но…
Голландские инженеры, братья Хубер и Вим ван Дорны, понимая, что причина проскальзывания кроется в натяжении и изгибе ремня, предложили вариатор, в котором заменили тянущий ремень толкающим. В нем проскальзывания нет, а значит, и нет связанных с ним потерь.
Ремень, изобретенный братьями Ван Дорн, состоит из гибкой ленты, на которую нанизаны фигурные стальные пластины. От ведущего шкива до ведомого пластины движутся плотной сплошной стопой. Затем, дойдя до ведомого шкива, пластины рассыпаются по ленте и свободно возвращаются назад.
Проскальзывания у пластин почти нет. КПД вариатора братьев Ван Дорн может достигать 99 %. Потери в 10 раз меньше, чем у клиноременного вариатора, и втрое меньше, чем у коробок передач. Ресурс нового вариатора равен сроку службы автомобиля.
Все ведущие автомобильные фирмы уже приобрели у наследников братьев патенты и развернули массовый выпуск легковых автомобилей с бесступенчатыми автоматическими вариаторами. Их ставят за отдельную плату, составляющую около 10 % стоимости автомобиля, на модели, обычно оснащаемые автоматическими коробками передач.
Простейший дисковый вариатор можно собрать из деталей конструктора «Юниор». На ведущий диск наденьте резиновое кольцо, отрезав колечко от соски. Вращая ведущий вал рукой и двигая его вдоль, можно увидеть, как вариатор сначала увеличивает свою скорость, затем, дойдя до середины, перестает ее передавать, а далее начинает вращаться в обратную сторону.
Казалось бы, все примитивно просто, но попробуйте представить себе любое другое устройство, способное делать то же самое при таких же размерах. Насколько оно будет сложнее!
Теперь сделаем вариатор автоматический. Все элементы его располагаются на жестяной станине. В этом вариаторе в качестве ведущего диска использован старый лазерный диск. В центре его вклеим шайбу и через нее гайкой привернем его к рукоятке. Роль ведомого диска выполнит колесо от игрушечного автомобиля. Он должен легко, но без зазора скользить по ведомому валу. На том же валу поставим опорную шайбу и закрепим ее двухсторонним скотчем. Опорную шайбу и ведомый диск соединим пружиной.
Покрутите рукоятку, и ведомый вал начнет быстро вращаться. Попробуйте затормозить его — он замедлит вращение, но ведомый диск передвинется к центру диска ведущего, и крутящий момент возрастет. Это свойство очень важно. На таком принципе можно сделать, например, «умную» дрель.
Вы знаете, наверное, что под конец, когда сверло начинает проходить сквозь материал, возникают заусенцы, на которых сверла ломаются. Автоматический вариатор позволяет создать дрель, которая начинает сверлить с максимально большой скоростью, постепенно замедляет ее по мере углубления в материал и резко уменьшает в момент, когда сверло выходит наружу, исключая тем самым поломку сверла.
На рисунке общий вид ручной дрели с автоматическим вариатором. В качестве ведущего диска в ней применен абразивный диск от шлифмашины. Он имеет прочную стеклопластиковую основу, идеально ровен, вся поверхность его равномерно покрыта наждаком.
В контакте с ней — ведомый диск. Это металлический ролик, на который надет предварительно нагретый на зажигалке кусок винилового поливочного шланга, соединенный со сверлильным патроном, станиной и рукояткой от старой дрели.
1 — ведущий диск (жесткий стеклопластиковый диск от шлифовальной машины); 2 — ведомый диск; 3 — регулировочная пружина.
ФИЗИЧЕСКИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ
Электростатическая машина
Не будет преувеличением сказать, что наука во многом обязана своим развитием царствующим особам. Это можно отнести и к науке об электричестве. Хрестоматийным стал опыт, поставленный при дворе короля Людовика XV в XVIII веке. Вот как его описал один из очевидцев: «Семьсот монахов парижского монастыря в присутствии короля Людовика XV взялись за руки и подскочили все разом, подобно вороху желтых листьев…»
Эти монахи, добровольно решившие испытать на себе действие электрического разряда, получили ощутимый удар. Какое же напряжение могло так подействовать на всю цепочку из 700 взрослых людей?
Расчет прост: чтобы вызвать достаточно сильное ощущение, на каждого монаха должно было действовать не менее 100 В. Нетрудно подсчитать: к цепочке могло быть приложено 70 000 В. Это напряжение дала простенькая электрическая машина, создававшая электричество при помощи трения вращающегося стеклянного цилиндра о кожаную подушечку.
В наши дни подобные машины стали довольно распространенным увлечением любителей стиля «ретро». При тщательном исполнении они служат прекрасным украшением любой комнаты, но при этом позволяют показывать гостям занимательные опыты и вести школьные уроки. Самые простые из таких устройств воспроизводят машину трения, изобретенную в 1755 г. немецким физиком Мартином Планте. Важнейшая ее часть — стеклянный диск, к которому прижимались две кожаные подушки. При вращении они заряжались отрицательно, а поверхность стеклянного диска — положительно.
Машину создавали ради того, чтобы получать электрические заряды, а для этого их нужно было научиться снимать со стекла и кожи. В те времена это было сложной задачей: кожа электричество не проводит, поэтому снять с нее образовавшийся заряд казалось невозможно. Но безвестный изобретатель додумался сделать ее электропроводной, пропитав цинковой амальгамой.
Это жидкое вещество, получавшееся путем растворения цинка в ртути, по своей природе склонно к распаду, поэтому ртуть постепенно испарялась. Людей того времени это не беспокоило, поскольку ртуть считали тогда чуть ли не лекарством.
Сегодня мы знаем об огромном вреде, который приносят пары ртути, поэтому кожаные подушечки пропитывают безвредными веществами.
Поначалу снятый с подушечек отрицательный заряд поступал на шаровой электрод, а в 1766 г. немецкий изобретатель Д. Рамсден додумался поставить по обе стороны диска медные кольца, и машина стала значительно эффективнее.
Как же сделать подобную машину? Она в принципе проста, но начинать с изготовления точной копии старинного образца не следует. На рисунке изображен любительский вариант электростатической машины, который можно повторить. При? аккуратном и правильном исполнении он выглядит как вполне «старинный».
Изготовление начните с самой сложной части — стеклянного круга. Вырезать его из обычного силикатного стекла, не имея опыта работы с этим материалом, очень трудно. Гораздо проще сделать его из органического стекла, которое, кстати, электризуется гораздо сильнее обычного.
Вырезать его можно специальным инструментом — линейкой с резцом. Для этого в деревянной линейке просверлите отверстие, вставьте в него болт диаметром 3–4 мм и прочно закрепите его гайкой. После этого на наждаке заточите конец болта так, чтобы получился резец. Далее просверлите в куске оргстекла подходящих размеров отверстие, прибейте его гвоздем к листу фанеры или ДСП и начинайте резку. Через 15–20 минут ваш круг будет готов. Для ускорения работы линию реза можно поливать водой.
Далее приступаем к изготовлению подушечки. Она состоит из куска кожи, наклеенного на тонкую алюминиевую пластину, которую после высыхания клея вы сложите пополам. При этом клей мы используем не простой, а электропроводный.
В продаже есть множество таких клеев. Рекомендуем недорогой электропроводный клей Т-412, который применяют для наклейки синтетического ковролина. Этот материал легко электризуется, и в сухую погоду, если приклеить ковролин обычным клеем, вы, сами того не подозревая, можете стать электростатической машиной, вырабатывающей напряжение до 35 000 В.
Если не достанете нужный клей, сделайте его сами из двух частей медного порошка и одной части порошка графита по весу. Смешайте их с масляным лаком и добавьте скипидар так, чтобы получилась масса с густотой сливок. Порошок меди делается путем опиливания толстой медной проволоки напильником. Порошок графита — толченый грифель простого карандаша.
Когда все готово, намажьте кожу электропроводным клеем с гладкой стороны, прижмите ее к металлической подкладке и просушите под прессом. После высыхания клея полезно измерить сопротивление кожи в поперечном направлении. Если оно не превышает 50 МОм, то ваша машина будет работать.
Как уже говорилось, для снятия отрицательного заряда с диска служат кольца Рамсдена. Они выгнуты на круглой болванке диаметром 50–70 мм из медной проволоки диаметром 4–6 мм. Предварительно ее необходимо выправить, протянув вокруг деревянного стержня, а затем отполировать при помощи тонкой шкурки. Кольца соединены со вторым разрядным шариком.
Шары и шарики при изготовлении высоковольтных электрических машин — это непростой вопрос. Промышленность их почти не выпускает, а сделать самостоятельно нелегко.
Кое-какие шарики можно найти среди школьных наборов к электроскопам и электрометрам. Но вполне пригодные для наших целей шары и шарики можно сделать из… детских мячиков. Для этого следует выбрать детский мячик без шва и оклеить его алюминиевой фольгой с помощью остатков того же клея. Мячики предварительно проколите, чтобы выпустить из них воздух. Форму от этого они не потеряют, но через эти отверстия их можно потом насадить на металлические стойки.
Полученные таким способом сферы по своим электрическим параметрам почти равноценны металлическим полированным. Машина М. Планте при быстром вращении диска диаметром 300 мм дает искры до 7 см длиной (это примерно то же напряжение, что заставило подпрыгнуть цепь из 700 монахов). Если скорость вращения диска увеличить, длина искр возрастет, но начнет перегреваться и коробиться сам диск.
Для получения более высоких напряжений хороша машина Вомельсдорфа, основанная на иных принципах. Ее мы опишем в одном из последующих номеров журнала. Там же мы расскажем, как делать полированные металлические шары любого размера.
ЗАОЧНАЯ ШКОЛА РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
Детекторный прием в полевых условиях
Для применения в полевых условиях схему можно и еще упростить. В большинстве случаев после тщательной настройки по максимальной громкости приема изменения емкости и С2 конденсатора оказывались минимальными, следовательно, он вообще не нужен. Настраиваться же на разные станции можно, изменяя индуктивность катушки. Следующее упрощение: вряд ли в походе вам удастся развесить длинную антенну, тогда и конденсатор С1 излишен.
Однако пределов изменения индуктивности ферритовым стержнем недостаточно для перекрытия радиовещательных диапазонов и средних, и длинных волн (СВ и ДВ). Если в вашей местности всего одна мощная радиостанция, неважно, СВ или ДВ, можно подобрать число витков катушки так, чтобы она принималась в среднем положении ферритового стержня настройки. Если же есть желание принимать в обоих диапазонах (например, дальние станции по ночам), то конструкцию катушки надо изменить и добавить переключатель (рис. 1).
Намотку ведут сложенными вместе двумя проводами, образующими тесно связанные катушки L1 и L2. Намотать следует 100… 150 витков. Начала проводов обозначены точками. Переключатель соединяет катушки либо параллельно, как показано на рисунке, либо последовательно, тогда общая индуктивность возрастает вчетверо. Условно первое положение можно назвать «СВ», а второе — «ДВ». Переключатель может быть любого типа, двухсекционный, на два положения.
Не менее важное — антенна и заземление. Если вы находитесь недалеко от передающей станции, километров, скажем, в 30…40, то антенной послужит любой, но лучше изолированный провод 2…3 метра длиной. Забросьте его на ветку дерева, куст или поднимите на сухой палке, привязав к концу провода подходящий грузик.
В старом журнале «Радиофронт» за 20-е годы прошлого века один любитель рекомендовал гирьку, привязанную к бечевке. Перекинув через ветки и подергивая бечевку, гирьку опускали до земли, привязывали вместо нее провод антенны и, выбирая бечевку, поднимали провод на дерево. Современный американский радиолюбитель рекомендует вместо груза пластиковые бутылочки. Наливая в них воду, легко подобрать оптимальный вес бутылочки, а бросают ее, как гранату.
Поделиться книгой: