Юный техник, 2014 № 07

В этом выпуске «ПБ» мы поговорим о всеядных машинах, о том, что стоит печатать водой, как работает робот-спасатель и об оригинальном способе извлечения музыки из воздуха движениями рук, ног или даже всего тела.

ПОЧЕТНЫИ ДИПЛОМ

ВСЕЯДНЫЕ МАШИНЫ

«Животные, как известно, большую часть года находятся на подножном корму. Тех же коров и овец лишь зимой, когда пастбища заносит снегом, кормят сеном и другими кормами в стойлах, а летом они с утра до ночи щиплют траву. Эту привычку животных попытались использовать даже в декоративных целях. Говорят, что в некоторых поместьях Британии на газоны специально выпускают овец и гусей, чтобы они их «постригли». И газонокосилку не надо запускать, и тем же животным с птицами польза.

Вот я и предлагаю перевести на подножный корм еще и сельскохозяйственную технику, — пишет нам Марина Иванова из г. Краснодара. — Тот же комбайн по осени не только молотит зерно, но и скашивает стебли пшеницы или ржи, превращая их в солому. Солома же, как известно, отлично горит. Можно перерабатывать органику в топливо и иными способами — например, получать метан в метатенках. Тогда сельскохозяйственная техника перестанет нуждаться в соляре и бензине, которые иной раз бывают в дефиците и стоят недешево».

Отличная идея! И самое главное, весьма своевременная. Первые опыты по переводу техники на биотопливо уже ведутся. Например, американская компания EcoMow, основанная инженерами и студентами Университета Джорджа Мейсона, создала робот-газонокосилку, способный самостоятельно производить для своих нужд топливо из травы.

Основной задачей своего проекта основатели EcoMow называют создание системы производства топлива, которую можно было бы устанавливать на уже существующие газонокосилки различных типов. Как сообщает Phys.org, в роботе-газонокосилке вместо вращающихся лезвий используется узел, щиплющий траву. Позади него установлен травосборник с гранулятором. Он спрессовывает скошенную траву в шарики, которые затем поступают в систему выработки топлива. Технические подробности технологии пока не сообщаются. Видимо, идет процесс патентования.

Ну, а мы пока награждаем Марину Иванову почетным дипломом «ПБ».

Разберемся, не торопясь…

ПЕЧАТАЕМ… ВОДОЙ!

«К каждому празднику, в начале очередной выборной кампании по городам и селам обычно развешивают плакаты, перетяжки, печатают и распространяют листовки. А когда мероприятие заканчивается, все эти агитационные материалы, как правило, отправляются в мусор, — пишет нам Алевтина Кандаурова из г. Барнаула. — В итоге пропадает множество денег и ресурсов. Предлагаю навести в этом деле экономию. Подобные лозунги, призывы, сообщения, которые актуальны ограниченное время, надо писать прямо на стенах и заборах особыми красками, которые затем будут выцветать на солнце, смываться дождями и вскоре сами собой исчезнут. А на освободившихся местах можно затем помещать новые лозунги и призывы».

Согласитесь, неплохая идея! Тем более что под нее уже есть и соответствующая технология. Ее придумал китайский профессор химии из Университета Джилиня Сэань Сяо-Ан Чжан. Правда, его в первую очередь интересовал нерациональный расход бумаги в офисах. По данным около 40 процентов документов и деловых отправляются в мусорную корзину после единственного прочтения. Тогда зачем их печатать так, словно будут храниться, по крайней мере, сто лет?

Изобретение профессора заключается в бумаге, на наносится слой невидимых красителей, проявляющихся под воздействием воды, а затем исчезающих примерно за 22 часа при температуре ниже 35 °C и быстрее, если бумагу выставить на солнце.

Аппарат, созданный китайскими исследователями, как вы поняли, заправляют водой. В течение суток влага высыхает полностью, сообщение исчезает, и бумагу можно использовать заново.

Технология Чжана основана на использовании малоизученного прежде состава под названием оксазолидин, который под воздействием влаги дает четкий синий оттиск меньше чем за секунду. Исследователям удалось создать красители четырех цветов — синий, мадженту, золотой и фиолетовый. Теперь ученые работают над проблемой сохранения изображения на определенный срок, который можно было бы задавать заранее.

Есть идея!

РОБОТ-СПАСАТЕЛЬ

«Во всем мире, в том числе и в нашей стране, создают рыб-роботов, которые должны следить за своими сородичами. Внедряют такую киберрыбину в косяк и следят, куда он плывет.

Я предлагаю использовать подобных рыб-роботов в качестве спасателей. Ведь известно, что иногда дельфины спасают тонущих людей, позволяя им держаться за себя, а то и подталкивают тонущих к берегу, на мелкое место».

Такое вот предложение содержится в письме Виктора Сорокина из г. Севастополя. В нем есть рациональная мысль, не правда ли? Только не один Виктор задумался над этой проблемой. Учащийся морского лицея из г. Новороссийска Михаил Вульф, например, придумал автоматизированное устройство для спасения тонущих.

Говоря проще, Михаил разработал концепцию робота-спасателя. Система состоит из трех главных частей. Во-первых, городской пляж или иное место, где купаются люди, надо оборудовать системой видеокамер, которые будут вести наблюдения за тем, что происходит в округе.

Вся информация стекается на мониторы местного центра МЧС. И когда происходит чрезвычайная ситуация, оператор дает команду спасателям. Спасатели же должны иметь в своем распоряжении, кроме прочего оборудования, и устройство, которое предлагает Михаил.

Оно представляет собой нечто вроде мини-катера. Управляемый по радио, он быстро домчится к тонущему, затормозит возле него и позволит уцепиться за страховочный фал или попросту взобраться на борт.

Если же на месте происшествия выясняется, что горе-пловец уже успел наглотаться воды и ушел на дно морское, катер превращается в мини-подлодку. Его балластные цистерны заполняются водой, он ныряет и с помощью ультразвуковых сканеров отыскивает пострадавшего. Далее две кибернетические руки переносят его на борт спасательного средства, и подлодка-катер поднимается на поверхность, тут же радируя спасателям о своем местонахождении с указанием GPS-координат.

Аналогичное устройство РУСС — радиоуправляемый спасательный снаряд — изобретено и заместителем директора Института физико-технических проблем Севера В. М. Ефимовым. Он создал агрегат, который напоминает своеобразную торпеду длиной 900 мм, диаметром 300 мм и массой 3,5 кг. «Торпеда» движется с помощью гребного винта в кольце, вращаемого электродвигателем. Когда она, управляемая по радио, подходит к тонущему, тому остается лишь ухватиться за фал, свисающий с борта, и ждать, когда вслед за снарядом прибудут спасатели на своем катере.

Наверное, подобные роботы, оперативно доставляемые на место ЧП с помощью вертолетов или самолетов, могут быть полезны и при спасении людей при кораблекрушениях и падениях самолетов в море.

Рационализация

ИДЕТ ВОЛНА, ПОЕТ СТРУНА.

«Я читал, что еще в начале ХХ века наш соотечественник Лев Термен придумал терменвокс — аппарат, позволявший извлекать звуки из воздуха. Точнее, электронная музыка получалась в результате изменения емкости контура, состоящего из натянутой струны и собственной руки музыканта. Приближая и удаляя ее, исполнитель повышал или понижал частоту, издаваемую звуковым генератором.

Агрегат пользовался популярностью в первой половине прошлого столетия, но постепенно о нем забыли. И, по-моему, зря. При современной технике такое устройство могло бы пригодиться, например, танцорам, которые бы танцевали под музыку движений собственного тела».

Такое предложение содержится в письме Алексея Коровина из г. Хабаровска. Согласитесь, предложение интересное. Не случайно нечто подобное пытаются создать и австралийские изобретатели. Придуманный ими гаджет представляет собой систему из трех основных компонентов.

Первый — приложение AUUG App, при помощи которого пользователь задает необходимые звуковые параметры, такие как тон, изменение октавы при смене ориентации гаджета.

Вторая составляющая Motion Synth — специальный захват AUUG Grip. Он представляет собой особый чехол для мобильного устройства Apple с рамкой, разделяющей экран на зоны, и удерживающим браслетом для руки. AUUG Grip позволяет музицировать, фактически не держа iPhone или iPod touch, в то время как дисплейная рамка обеспечивает тактильную обратную связь.

Кроме того, программа отображает на экране виртуальные клавиши для управления процессом создания трека. Само приложение звуки не генерирует: вместо этого оно формирует управляющие команды для стороннего iOS-редактора на основе показаний от датчиков смартфона или плеера, а также пользовательских команд.

В итоге помахал рукой — получил мелодию. Правда, игре на этом оригинальном инструменте надо учиться, как и на любом другом.

НАШ ДОМ

Дождик по желанию

Поливным земледелием занимались еще в Древнем Египте. Однако труд поливальщика справедливо считался одним из самых тяжелых. В этом вы могли убедиться на собственном опыте, если вам приходилось таскать по загородному участку ведра и лейки, полные воды. Между тем современная техника позволяет свести всю процедуру полива лишь к нажатию кнопки. Все остальное может сделать автоматика.

Роторные и импульсные, стационарные и «гуляющие»

«Дождик, дождик, припусти!» — теперь можете сказать вы, и он в самом деле пойдет, если, конечно, в вашем распоряжении есть система дождевального полива. Она и в самом деле дает возможность вызвать искусственный ливень заданной интенсивности и продолжительности в конкретном месте. Нужно лишь открыть кран, и из спринклера или оросителя тут же забрызжут водяные струи.

По своей конструкции дождевальные установки бывают мобильными и стационарными, веерными и зонтичными. Самые простые и, соответственно, недорогие — зонтичные. Они называются так потому, что вылетающие из разбрызгивателя струйки воды под фиксированным углом — 90, 180, 360° — словно бы создают некий водяной купол. Дальность полета струй не превышает 5 м, поэтому подобные распылители лучше всего подходят для небольших газонов с невысокой травой.

Среди подвижных оросителей различают роторные и импульсные. Роторные, благодаря вращающемуся винту с двумя или тремя лопастями, и в самом деле похожи на ротор вертолета. Такие разбрызгиватели имеют разную дальность действия (малую, среднюю или высокую). Сопла устройств разворачиваются на 40-360°. В некоторых из них предусмотрена регулировка типа струи и радиуса полива.

Импульсные модели «стреляют» с перерывами, поворачиваясь и увеличивая дальность попадания. Закрепленные на длинном колышке, эти устройства похожи на детский водяной пистолет с подведенным к нему шлангом. У них можно регулировать ширину захватываемого сектора — они делают или полный оборот вокруг своей оси, или поворачиваются на некий угол.

Медленно оборачиваясь, такой агрегат выпускает фонтанчики то на дальнее (до 20 м), то на близкое расстояние, гарантируя равномерность орошения территории. Он способен выдавать и вертикальную струю высотой до 7 м — в результате не остаются сухими даже растения, находящиеся рядом с источником влаги. А вообще с одного места такой агрегат способен оросить площадь до 100 кв. м.

На больших пространствах используют «блуждающие» (гуляющие) дождеватели. Разбрызгивая воду, они перемещаются на колесах вдоль рабочей зоны за счет реактивной силы водяного напора.

Пригодится и осциллятор…

Подбирая разбрызгиватели, следует исходить из формы зон полива. В зависимости от этого приспособления поливают прямоугольные, круговые или фигурные участки. Существуют также многофункциональные устройства смешанного типа.

Удобен для использования на садовом участке и осциллятор — прибор с длинной трубкой, усеянной двумя десятками сопел. Он может быть алюминиевым, латунным или пластиковым. Оптимальны модели, действующие в роторном или импульсном режиме, которые обеспечивают площадь орошения до 300 кв. м.

Поливальные устройства лучше всего располагать по периметру сада или огорода, добиваясь полного охвата территории и не допуская перекрытия соседних зон. Для стандартного дачного участка хватит 4–5 оросителей. Однако нормально они будут работать лишь при наличии достаточного давления в водопроводе — не менее 2–4 бар.

Переносные распылители, снабженные съемными фильтрами, лучше всего использовать на малых участках сложной формы. Подземные более удобны и эстетичны, поскольку незаметны, пока не работают. Такие модели рекомендованы для полива значительных площадей. Пока они выключены, головки насадок, выдвигающиеся под напором, не мешают садовым работам и не портят ландшафт. Они способны подниматься на 5-30 см — в зависимости от высоты травы на газоне. Однако прокладка подземных трубопроводов требует значительных трудов и затрат.

Орошаем по капле

За изобретение систем капельного полива мы должны сказать спасибо израильтянам. Жители страны с полупустынным климатом посчитали излишней расточительностью просто разбрызгивать воду при поливе. Значительная ее часть испаряется, не принося никакой пользы. Капельная же система позволяет доставлять воду прямо к корням растений, оптимально увлажняя почву в требуемых местах, например, в приствольных кругах плодовых деревьев. Влага подается через капельницы-эмиттеры — специальные устройства, закрепляемые на распределительном трубопроводе. Трубы располагают в земле, на ее поверхности или чуть выше.

Такая конструкция позволяет экономить воду, предлагая персональный режим полива для каждого растения. Правда, стоит капельная система дороже дождевальных установок. Кроме того, она требует более тщательного ухода. Например, эмиттеры время от времени приходится чистить, чтобы они не забивались и не переставали выполнять свои функции.

«Умная» система полива — агрегат довольно сложный.

Капельный полив наиболее экономичен.

Почти полный автомат

Минимизировать ручной труд помогают современные электронные дополнения к системам полива, например, таймер. Хозяевам достаточно запрограммировать его, и в установленные дни и часы прибор включит дождевые и капельные устройства. Самые же «умные» системы имеют еще и датчики влажности, которые включают полив строго по необходимости.

Дождевальные системы обеспечивают искусственный ливень заданной интенсивности, идущий в заданное время в конкретном месте.

«Умная» автоматизированная система позволяет также запрограммировать режим полива заранее, хоть на год вперед. Причем те же датчики влажности позволят и не совершать ошибок — например, не включат полив, когда идет дождь. А вот вести полив по ночам вполне разумно — влага при этом меньше испаряется и лучше впитывается.

В состав «умной» системы входят программатор, блок распределения, насосная станция, управляемые электромагнитные клапаны, дождеватели (или эмиттеры) и шланги. Дополнительно такую систему, как уже сказано, можно оснастить датчиками, реагирующими на температуру воздуха, степень влажности почвы и наличие природных осадков.

За подачу воды на тот или иной оросительный прибор и ее отключение отвечают электромагнитные клапаны. Удаление жидкости из труб на период, когда полив не требуется, происходит через дренажный клапан: с выключением системы давление падает, и содержимое самостоятельно сливается — так что продувать магистраль не нужно. Это очень удобно в наших северных краях — есть гарантия, что вода не останется в трубах до зимы, когда, превратившись в лед, она может повредить трубопровод.

Кстати, автоматику применяют и для внесения удобрений. В этом случае требуется подключение специального инжектора и бункера с жидкими удобрениями.

При покупке и установке подобных сложных систем желательно проконсультироваться со специалистами. Или даже заказать им проект оросительной системы. Тогда уж точно вы не будете лить воду попусту.