Помоги проекту - поделись книгой:
ЖУРНАЛ «ЮНЫЙ ТЕХНИК»
НАУКА ∙ ТЕХНИКА ∙ ФАНТАСТИКА ∙ САМОДЕЛКИ
№ 4 апрель 2014
Популярный детский и юношеский журнал.
Выходит один раз в месяц.
Издается с сентября 1956 года.
ВЫСТАВКИ
Международный форум по интеллектуальной собственности
Так довольно длинно называлось мероприятие, которое вот уже в пятый раз проводят Торгово-промышленная палата и ЦВК «Экспоцентр» на Красной Пресне. Среди множества экспонатов наш специальный корреспондент
— На Международной космической станции вентиляторы работают круглые сутки, — начал свой рассказ 7-классник из Екатеринбурга Антон Щербаков. — И хотя космонавты иногда жалуются на шум, они понимают: выключить вентиляторы нельзя. В невесомости законы конвекции не работают, теплый и холодный воздух не перемещается под воздействием сил тяжести, помещения не проветриваются. Так что хочешь не хочешь — шум работающих механизмов приходится терпеть…
И вот Антон вместе со своим научным руководителем, заведующим лабораторией робототехники и механотроники Института информатики и информационных технологий Уральского государственного политехнического университета, кандидатом физико-математических наук, доцентом Олегом Александровичем Горновым разработал конструкцию бесшумного электромотора, который может быть использован для перемешивания и электростатической очистки воздуха от пыли на орбитальных космических станциях.
— В основу нашего изобретения, на которое получен патент, положен эффект Бифельда — Брауна, — продолжал рассказывать Антон. — Суть его заключается в том, что в заряженном конденсаторе под высоким напряжением возникает сила, стремящаяся переместить его в сторону положительного электрода.
Впервые электрическое явление возникновения ионного ветра, который передает свой импульс окружающим нейтральным частицам, напомним, открыли независимо друг от друга немецкий исследователь Пауль Альфред Бифельд и его американский коллега Томас Таусенд Браун еще в 20-е годы прошлого века. С тех пор данный эффект не раз пытались использовать в самых различных целях, но дальше изготовления демонстрационных моделей дело обычно не двигалось.
Антон, исследовав этот эффект вместе со своим руководителем, разработал оригинальный электродвигатель, который работает при напряжении 15–30 кВ. Частота вращения ротора этого двигателя пропорциональна величине подаваемого напряжения. При работе мотора не возникают помехи, которые могли бы помешать работе оборудования станции. А применение в конструкции недорогих пластиков делает электродвигатель вполне доступным для использования не только в космосе, но и на земле.
Сегодня ведется много разговоров о создании скоростных поездов во всем мире. Не остались в стороне от этой темы и ребята из школы № 39 Юго-Восточной железной дороги ОАО «Российские железные дороги». Школьники 10-11-х классов продумали, сконструировали и построили действующую модель российского скоростного электропоезда. Об ее особенностях мне рассказал один из участников работы, Станислав Плевако.
— Все, наверное, слышали о скоростных поездах «Сапсан» и «Аллегро», которые начали курсировать на некоторых железнодорожных маршрутах страны, — начал свой рассказ Станислав. — Многие хвалят разработку немецких конструкторов. Однако нашим специалистам известны и недостатки этих моделей. Дело в том, что изначально эти поезда были рассчитаны на западную колею, которая не так широка, как российская, а также на более мягкий климат Западной Европы. Так что для условий нашей страны эти поезда пришлось приспосабливать — ставить их на другие колесные пары, учитывать сибирские морозы. Но все равно получилась довольно нежная конструкция…
Школьники под руководством российских специалистов постарались учесть не только наши природные и технические возможности, но и придумать что-то принципиально новое. Так, разработанный ими поезд предлагается сделать двухэтажным.
— В двухэтажных вагонах, которые ходят между Адлером и Москвой, на второй этаж трудно подниматься по узкой лестнице, особенно с багажом. Да и сами купе не очень просторные, — рассказывал Станислав. — Наша конструкция вагона на 70 пассажиров предполагает, что второй этаж, напротив, будет самым комфортабельным. Здесь размещаются спальные купе на 2 человек, а внизу — стандартные отделения на 4 пассажиров.
В общей сложности ребята работали над своим проектом около полугода и представили на форум действующую модель поезда из двух вагонов. Модель была проверена в аэродинамической трубе и показала, что поезда такой конструкции вполне смогут развить скорость до 470 км/ч.
Школьницы из г. Ирбита Свердловской области — Анна Лукиных и Настя Шабалина — разработали и изготовили вещь, необходимую многим. Мы рассказывали в журнале о самодельных сумках-холодильниках, которые можно изготовить своими силами. Однако должны признать, что те сумки во многом уступают конструкции, которую разработали девушки.
— Мы специально сделали нашу сумку-трансформер большой, объемом 38 л, чтобы ее содержимого хватило на всю семью или компанию друзей, — рассказала мне Анна Лукиных. — Внутри сумка разделена передвижными перегородками на 4 отсека. Стенки сумки двойные, из изолона, чтобы холод внутри держался подольше. А съемная крышка сумки может при необходимости послужить своеобразной столешницей. Если ее поместить, скажем, на пенек, получится отличный столик для всей компании.
Внутри этой сумки помещается еще одна, поменьше, объемом 17 л. На ее дно кладется контейнер с хладагентами, а сверху — продукты, которые наиболее важно поддерживать в замороженном состоянии, — например, рыба, мясо, пельмени или, скажем, мороженое.
Сумка сшита из искусственной кожи и рассчитана, прежде всего, на перевозку в автомобиле или в туристическом автобусе. Можно, конечно, везти ее и в электричке, но тогда для переноски понадобятся два человека. Одному все-таки тяжело. На месте стоянки можно оставить саму сумку в багажнике, а с собой на прогулку взять отстегивающуюся термосумочку-карман объемом 2 л. На длинном ремне ее можно повесить на плечо, и, как показал опыт, 2 часа прохладительные напитки в такой сумке остаются холодными.
Кроме того, на стенках сумки еще множество многофункциональных карманов для столовых приборов, салфеток и прочих полезных предметов. Термосумки можно использовать как в комплекте, так и по отдельности, в зависимости от конкретной необходимости. Все детали выполнены очень аккуратно, так что у изделия уже сейчас вид фабричного. Однако девушки вместе со своей руководительницей Юлией Васильевной Шабалиной не успокаиваются на достигнутом. Они хотят, чтобы в стране было налажено массовое производство таких сумок, и делают все от них зависящее, чтобы запатентовать свое изделие и найти предприятие-изготовитель.
Так назвали своеобразный ансамбль из 5 кукол-роботов, которые умеют танцевать под свое собственное музыкальное сопровождение, ребята, представлявшие в Москве Центральную станцию юных техников из Санкт-Петербурга. Как рассказала мне руководитель делегации Галина Николаевна Кутузова, ребята решили создать такой ансамбль, поскольку на многих выставках и смотрах видели практически одно и то же — роботы-планетоходы, роботы-игрушки. Впрочем, это вовсе не значит, что юных техников совсем перестали интересовать и подобные конструкции. Из набора «Лего» они продолжают конструировать всевозможные варианты. Например, мне показали робота-исследователя, имеющего при себе перекидной мостик, благодаря которому он способен преодолевать трещины и даже пропасти. Создали ребята и искусственную руку, которая по команде может сгибаться и разгибаться, сжимать пальцы.
Разработали питерцы и демонстрационную коробку передач, наглядно показавшую, как действует этот механизм, без которого не поедет ни один автомобиль, и в устройстве которого должен разбираться каждый автолюбитель.
— Но все-таки сконструировать робота-ударника или робота-гитариста нам показалось более интересной творческой задачей, — сказала Галина Николаевна.
И под ритмичную мелодию или просто под барабанную дробь собратьев-музыкантов остальные роботы из ансамбля маршируют или танцуют. Причем чем сильнее звук, тем быстрее они движутся, соблюдая ритм.
На выставку Антон Щербаков предоставил действующий макет своей установки, изготовленный собственными силами.
ИНФОРМАЦИЯ
МОБИЛЬНАЯ АПТЕКА. Суть разработки Никиты Лоскутова, студента кафедры инженерной кибернетики Института информационных технологий и автоматизированных систем управления МИСиС — это создание персональной аптечки в формате мобильного приложения для смартфона.
Сервис позволяет формировать удобный график приема выписанных лекарств с возможностью напоминания (например, при прохождении курса лечения), а также оперативно приобретать необходимые лекарства с помощью платежных систем и наиболее известных и пользующихся доверием аптечных сетей.
Кроме этого, пользователи будут иметь доступ к широкой базе лекарств, среди которых смогут выбрать нужные, не тратя время на поход в аптеку, а также получат возможность настраивать
приложение полностью под себя, в том числе вводя фильтры на действующие вещества и отдельные компоненты препаратов, вызывающие индивидуальную аллергию.
НЕФТЬ И ЛАЗЕР. Российские ученые разработали новый метод добычи нефти и газа. Они предлагают вместо бура использовать лазер, который не дробит породу, а плавит ее.
По словам разработчиков, способ не имеет аналогов в мире и позволяет извлекать газ и нефть из пластов практически полностью. Сегодня же на многих месторождениях удается добыть не более 40 процентов углеводородов.
Бурение лазером позволяет также проходить породу под разными углами, что дает возможность проникать в труднодоступные места. Это позволит возродить уже закрытые месторождения, нефть из которых невозможно добыть старыми способами. Кроме того, лазерный метод позволит избежать загрязнения окружающей среды.
ЦЕНТР IТ-ТЕХНОЛОГИЙ вскоре будет создан в Новосибирском госуниверситете. Как сообщила пресс-служба вуза, работники центра будут заниматься новым программным обеспечением и биоинформатикой.
Новосибирский госуниверситет стал одним из 19 победителей конкурса Минобрнауки и Минкомсвязи РФ, которые могут претендовать на получение госфинансирования своих работ в первую очередь. Проект НГУ был отобран из 130 заявок вузов и научно-исследовательских институтов России.
«УМНЫЙ» ЛИФТ. Жители девятиэтажки на улице Алабяна в Москве вскоре смогут похвастаться экономией электричества и собственных денег. В этом им поможет «умный» лифт.
Подъемник самостоятельно вырабатывает энергию, которой, как выяснилось, хватает не только для его работы, но и для общедомовых нужд. Все дело в высокоточном модуле, установленном на самом верху 9-этажного дома.
«Конструкция лифта такова, что противовес намного тяжелее кабины. И когда незагруженная кабина идет вверх, электродвигатель, который управляет лебедкой, не потребляет энергию, а, наоборот, начинает ее генерировать, — объясняет Александр Волчков, начальник сервисной службы. — Сэкономленные киловатты не растворяются в воздухе, как это было раньше, а возвращаются в сеть. Эта электрическая энергия используется для освещения и кондиционирования домов».
ПОДРОБНОСТИ ДЛЯ ЛЮБОЗНАТЕЛЬНЫХ
«Планетопрыг» для Титана
Мы не раз писали о проблемах планетоходов в иных мирах (см., например, «ЮТ» № 5 за 2011 г.) Однако время идет, конструкторская мысль порождает все новые проекты. Сегодня мы хотим представить вам еще один.
Кроме обычных планетоходов — на колесах или на гусеницах — конструкторы в свое время предлагали еще и шагоходы. Однако испытания на наземных полигонах показали, что они не очень надежны.
Тогда свое внимание специалисты обратили на конструкции типа «перекати-поле». Они называются так потому, что используют принцип передвижения этого пустынного растения. Сначала оно растет, как обычно. А по мере роста его побеги смыкаются, образуя крону в виде шара. По осени они высыхают, отламываются от корня, и ветер гонит перекати-поле по пустыне. А растению только этого и надо — ведь таким образом оно распространяет свои семена по всей округе.
Подобную конструкцию в начале ХХ века пытались использовать для исследования Арктики и Антарктиды, где сильные ветры не редкость. Однако шар, внутри которого находились исследователь и научная аппаратура, очень часто становился игрушкой ветра: его несло куда попало, било о торосы. В общем, подобное путешествие оказалось настолько некомфортным, что от шарообразных конструкций при обследовании «макушек» Земли пришлось отказаться.
Зато подобная конструкция может пригодиться для Марса, решили инженеры. В 70-80-е годы ХХ века для обследований Красной планеты и ее спутника Фобоса разрабатывали проект планетохода-«ежа». Настоящий ежик в случае опасности, как известно, сворачивается в клубок, выставляя во все стороны свои иголки. Нечто подобное создали и конструкторы. Внутри «ежа», а точнее даже «колобка», были размещены 3 вращающихся диска и система противовесов. Раскручивание дисков на малых оборотах позволяло смещать центр тяжести всей системы таким образом, чтобы «колобок» катился в нужном направлении. Ну, а если еще и ветер поможет, тут уж «колобок-еж» помчится с немалой скоростью.
Так все выглядело на бумаге. Но «в железе» конструкция так и не появилась. Фобос показался ученым малоинтересным для исследования, а на Марсе, как оказалось, иной раз свирепствуют столь сильные бури, что такому планетоходу там не поздоровится. Пришлось ограничиться планетоходами на колесах. А недавно возникла проблема обследования спутника Юпитера — Титана. На нем вроде бы обнаружены некие признаки жизни. Туда собираются послать исследовательский зонд, для которого вполне пригодился бы некий «планетопрыг». Такое необычное название данному аппарату присвоили из-за того, что его собираются десантировать на поверхность Титана, просто сбросив с 20-километровой высоты.
Поскольку тяготение на Титане слабое, а атмосфера довольно плотная, можно не опасаться, что «планетопрыг» разобьется. Тем более что конструкция его, состоящая из тросов и труб, получается довольно эластичной и прочной. Но как будет передвигаться это сооружение по сыпучей поверхности, где есть озера, довольно часто идут дожди, предположительно, есть даже болота, скрытые под твердой на вид поверхностью? Обычный планетоход может застрять на первых же метрах пути. Спускаемый аппарат «Гюйгенс» при посадке едва не проломил поверхность, считавшуюся твердой, и сразу утонул бы в болоте, если бы не малое тяготение.
Так что же делать? Как двигаться? «Надо перекатываться, подобно перекати-полю», — предлагают Эдриан Агогино и Витас Санспирал из Исследовательского центра Эймса (США). Для будущих путешествий по этому небесному телу специалисты NASA хотят использовать тенсегрити. Под этим мудреным термином скрывается принцип построения конструкций, который основан на применении элементов, работающих только на сжатие или только на растяжение.
Эти конструкции редки даже в архитектуре, откуда они позаимствованы. Взгляните на иллюстрации. Как видите, этот набор элементов (трубок и тросов) похож на скульптуру перекати-поля в исполнении абстракциониста. Преимущество конструкции в том, что она позволяет после деформации возвращаться в исходное состояние без всяких усилий. Опять же, точек опоры множество, и сцепление оказывается достаточным в любой ситуации, в том числе после переворачивания. Даже если Super Ball Bot — так разработчики называют свой тенсегрити-планетоход для Титана — застрянет между парой камней, за счет деформаций собственной формы он всегда сможет выбраться.
Если же он попадет на топкое место, то, перебирая «конечностями», выкарабкается на твердую поверхность. «Он будет действовать, словно живое существо, — поясняет Эдриан Агогино. — Наши мускулы сокращаются и растягиваются. В определенном смысле в нашей конструкции использован тот же принцип»…
Все это хорошо, но как планетоход будет проводить исследования? Когда потребуется применить масс-спектрограф или иную технику для анализов поверхности, аппарат сложится, опустив находящиеся в центре научные модули на поверхность.
Пока разработка Super Ball Bot находится на стадии концепта. Однако NASA уже выделило средства на дальнейшее развитие проекта. Ведь полет в район Титана может состояться где-то к 2030 году, а проблем с отработкой конструкции еще много. Какова энергоэффективность такого перемещения? Насколько сильно придется модифицировать электродвигатели для условий Титана? Где провести испытания конструкции в условиях, приближенных к боевым, чтобы выбрать оптимальный вариант?..
Поделиться книгой: