СПЕЦИАЛЬНЫЙ ВЫПУСК «ПБ», посвященный работам участников НТТМ-2004
Экспертный совет ПБ отметил Почетными дипломами авторов всех работ, речь о которых пойдет ниже. Полагаем, вы с нами согласитесь: и сами работы, и их авторы того определенно заслуживают. Кроме того, специальных призов журнала — наручных часов — удостоены: Даниил ПЕВЗНЕР — самый юный участник НТТМ-2004 и Александр ЦЫГАНОВ — за самый фантастический проект.
ИЗОБРЕТАТЕЛИ ВЕЛОСИПЕДА
Говорят, что велосипед изобретать уже бесполезно. Владимир Баутин и его друзья из Новочеркасского центра детского технического творчества так не считают. А потому и создали новую конструкцию велосипеда «Крути-верти», основанную на самых последних достижениях науки и техники.
— Прежде всего, мы предлагаем велосипедную раму делать не металлической, как обычно, а металлопластиковой, — рассказывал Володя. — При этом велосипед получается не только прочнее обычного, но и красивей. Кроме того, он значительно меньше подвержен коррозии.
Далее, многим приходилось на своем собственном опыте испытать, что бывает, когда велосипедная цепь начинает наматывать на звездочку штанину брюк. Тут можно и кубарем полететь, и штаны испачкать, а то и порвать…
На новом велосипеде цепь проходит внутри рамы, она полностью закрыта.
Далее, скорость движения велосипеда, его способность взбираться на гору во многом зависят от того усилия, с которым велосипедист попеременно давит на правую и левую педали. Поэкспериментировав, Баутин и его друзья пришли к выводу, что усилие можно увеличить процентов на 15, если педаль сделать не плоской, как обычно, а треугольной. Тогда давление на нее можно начать прямо от верхней мертвой точки, и в итоге усилие получается несколько большим.
Еще одна находка — колеса разного диаметра; переднее — несколько меньше. Такая конструкция, как показывает опыт, получается более маневренной. И наконец, вместительная корзина-багажник расположена не позади велосипедиста, как обычно, а впереди. «Во-первых, тогда поклажа у вас постоянно перед глазами, — пояснил Владимир. — Меньше риска, что вы ее потеряете. Во-вторых, центр тяжести багажника проходит как раз над втулкой переднего колеса; так что на маневренности велосипеда такое расположение поклажи практически не сказывается.
Наконец, такое расположение багажника позволило более или менее уравновесить нагрузки на обе оси; в обычном велосипеде задняя ось, как правило, нагружена сильнее»…
Проработав как следует концепцию велосипеда, его дизайн-проект, ребята под руководством И.И.Шевченко не поленились и довели свою конструкцию до стадии рабочих чертежей. И сделали это настолько тщательно, что изделием уже заинтересовалось руководство одного из промышленных предприятий Новочеркасска. На нем хотят выпустить пробную партию новых велосипедов. А там, глядишь, дело дойдет и до массового производства.
Модель велосипеда «Крути-верти» и один из создателей дизайн-проекта — Владимир Баутин .
АВТОМАТ ДЛЯ «БЫСТРОНОГА»
— Все автомобили имеют коробки скоростей, причем у одних переключение производится вручную, у других — автоматически, — рассказывал мне о сути дела Даниил Певзнер из г. Ярославля. — Теперь переключатели скоростей есть и у многих велосипедов. Но здесь приходится переключать скорости исключительно вручную. Вот я и подумал: почему бы не автоматизировать эту операцию на велосипеде?..
В результате этих раздумий и появился бесступенчатый вариатор скоростей, которым в принципе можно оснастить любой велосипед.
Вся хитрость конструкции в том, что при увеличении нагрузки зубчатое колесо, на котором крепятся педали, немного проседает и за счет этого его диаметр как будто несколько уменьшается. При этом меняется передаточное число, и велосипедисту легче въехать на гору. Правда, пока удается менять передаточное число лишь в незначительных пределах. Обычные ручные переключатели скоростей с набором шестеренок на задней оси имеют куда больший диапазон. Однако лиха беда — начало.
Даниил обещал подумать над дальнейшим усовершенствованием своей конструкции. Время для этого у него есть. Ведь пока ему всего 12 лет.
Даниил Певзнер демонстрирует автоматическую передачу для велосипеда.
ПЛАВУЧИЙ РАКЕТОДРОМ
Как известно, многие боевые корабли нашего флота уже морально устарели, и их пускают на слом. Особенно много в затонах подводных лодок разного класса, которые ждут своей очереди на разделку.
Александр Цыганов, живущий вместе со своими друзьями в г. Луга Ленинградской области, решил дать этим кораблям вторую жизнь. В качестве примера он продемонстрировал модель плавучего ракетодрома, который может быть создан на базе двух дизельных подводных лодок, списанных Балтийским флотом. С лодок снимается вооружение, срезаются боевые рубки, а сверху делается общая палуба-настил. Получается своеобразный катамаран.
На палубе размещается подъемное оборудование и пусковые устройства для ракет легкого и среднего класса, способных выводить на орбиту легкие спутники и иную полезную нагрузку. Удобство же базирования стартового стола на воде, а не на суше доказано на примере комплекса «Плавучий старт», с которого уже произведено несколько успешных запусков.
— Во-первых, такому комплексу не составляет особого труда выйти в экваториальный район Мирового океана, откуда, как известно, запускать ракеты выгоднее всего — здесь само вращение Земли наилучшим образом помогает выведению полезной нагрузки в космос, — перечислял преимущества такого комплекса Александр. — Во-вторых, не нужно отводить специальные территории (их называют «полями отчуждения»), куда падают первые и вторые ступени ракет — они просто тонут в океане. В-третьих, мы не случайно предлагаем использовать в качестве базы именно подлодки. Ведь у них есть балластные цистерны, приняв в которые забортную воду можно заставить комплекс осесть глубже, компенсировать таким образом влияние морского волнения на запуск…
Кроме ракетодромов, подводные лодки можно, по мнению Александра, переоборудовать также под подводные танкеры для доставки нефти подо льдами Северного Ледовитого океана, использовать их в качестве научных баз для исследования морского дна и глубин океана, разведки полезных ископаемых. Наконец, подлодки можно использовать даже для пассажирских перевозок и туристских круизов — ведь в глубинах океанов не бывает штормов, и пассажирам не грозит морская болезнь.
Модель плавучего ракетодрома и ее создатель Александр Цыганов .
СПАСИТЕЛЬНЫЙ РАДИОМАЯК
Что ни день, приходится слышать по радио, видеть по ТВ, как то здесь, то там падают самолеты и вертолеты, гибнут корабли… И далеко не всегда спасатели обнаруживают место аварии сразу.
— Подобные поиски можно значительно ускорить, если воспользоваться нашей разработкой, — считает Роман Калиманов из г. Батайска Ростовской области.
В дополнение к обычным «черным ящикам» он предлагает ставить в хвостовой части самолета или иного летательного аппарата специальную капсулу с радиомаяком, небольшим ракетным двигателем и парашютом. При сильном сотрясении, неизбежном при аварийной посадке или падении самолета, срабатывает специальный датчик, и капсула отстреливается. Пороховой заряд относит ее на безопасное расстояние, а затем она опускается на парашюте, передавая в эфир сигнал бедствия. Спутники связи принимают его и ретранслируют в центр МЧС с указанием координат места, откуда был подан сигнал.
— Впрочем, иногда беда подстерегает людей не только в глухой тайге или в воздухе, но даже в подъезде, — считает Роман. — Помните, как из-за утечки газа взорвался целый подъезд жилого дома? Для таких случаев мы тоже разработали своего рода аварийную систему…
Система эта имеет датчик загазованности и блок управления, который по мере необходимости включает в подъезде вентилятор, а также выдает сообщение по сотовой связи в аварийную службу «06», опять-таки с указанием конкретного места аварии.
К сказанному остается добавить, что реальность своих разработок Роман доказал, создав действующие макеты, на которых наглядно проиллюстрированы основные принципы работы того или иного устройства.
Роман Калиманов демонстрирует макет радиомаяка для терпящих бедствие самолетов.
ПТИЧЬЕ КРЫЛО ДЛЯ ЯК-40
— Когда-то еще Леонардо да Винчи, размышляя над тем, как бы человеку научиться летать, обратил внимание на полет птиц и насекомых. У живых летунов многому научились Н.Е.Жуковский и профессор Ветчинкин, — рассказывал мне Никита Куприков, учащийся лицея № 1511 при МИФИ. — Но со временем все эти наглядные примеры стали забываться. Уже крылья самолетов Можайского и братьев Райт были мало похожи на крыло птицы.
Посмотрите на крыло современного самолета. Его аэродинамика имеет мало что общего с крыльями живых летунов. Но хорошо ли это?
Никита решил это проверить, взяв за основу всем хорошо известный самолет Як-40. Самолет неплохо себя зарекомендовал на авиалиниях средней протяженности, но значит ли это, что конструкция его оптимальна?
Куприков построил из пенопласта небольшую летающую модель Як-40. Однако наряду со стандартными крыльями он попеременно стал оснащать модель крыльями различных птиц, изображения которых взял из книг по биологии, отсканировал, а затем привел в масштабное соответствие со своей моделью. Причем, как сказал Никита, работу во многом облегчила компьютерная система геометрического моделирования Solid Works, которой он воспользовался.
В итоге Никита получил 11 вариантов сменных крыльев. Оснащая ими поочередно модель, он провел по 10 планирующих полетов, стараясь по возможности стандартизировать все условия запуска. Затем полученные экспериментальные данные опять-таки были обработаны на компьютере, и это позволило построить диаграммы дальностей планирования модели самолета и провести аппроксимацию полученных значений.
В итоге исследователю удалось сделать следующие выводы:
1. Дальность планирования, прежде всего, линейно зависит от размаха крыла — чем он больше, тем лучше планирует модель. Аналитическую зависимость дальности планирования от размаха крыла удалось выразить следующей формулой: L = 0,116∙l кр + 1,2.
2. Применение на модели крыльев аиста и цапли позволило увеличить дальность планирования в среднем на 10–15 %.
3. Крылья на базе геометрии семян клена и ясеня, обладая не самыми оптимальными летными качествами, тем не менее за счет простоты изготовления позволяют улучшить исходные характеристики базовой модели.
4. Использование крыльев колибри и альбатроса позволит увеличить экологичность полета по сравнению с исходным крылом самолета на 15–20 %.
Последнее, пожалуй, требует дополнительного разъяснения. Конечно, на модели Никиты не было двигателей и, стало быть, он не мог оценить их экологичность напрямую. Поэтому свой вывод он сделал на основании косвенных рассуждений. «Как известно, альбатрос способен находиться в воздухе чуть не сутками, практически не взмахивая крыльями, а используя ветровые потоки над океаном. Колибри же день-деньской вьется над цветками, действуя крыльями с такой частотой, что их даже не видно.
Ни то ни другое не возможно, если бы природа не позаботилась о максимальной эффективности процессов, их отточенности, — рассуждает Никита. — А стало быть, нам и здесь есть чему поучиться…»
К сказанному остается добавить следующее. Исследование Никиты попало в одну из самых болевых точек современной авиации. Автор самостоятельно нащупал концепцию гибких крыльев, над созданием которых бьются сейчас ведущие авиаконструкторы планеты. Подробнее мы постараемся рассказать об этих исследованиях в одном из будущих номеров журнала, а пока лишь похвалим Никиту за грамотность и своевременность его разработки.
Публикацию подготовил С. ЗИГУНЕНКО