В этом выпуске мы поговорим о том, стоит ли совершенствовать двухтактный двигатель, кому нужна печь-холодильник, как получить электричество из тротуара и стереть лишние фрагменты фотоизображения.
ДВИГАТЕЛЬ И РЕЗОНАНС
Серьезную работу — целое исследование — прислал нам 11-классник из г. Шахты Ростовской области Максим Крикунов. Под руководством И.Г. Аникина он доказал на практике, что применение резонансных труб позволяет намного улучшить характеристики двухтактных двигателей.
К сожалению, из-за большого объема работы мы не можем привести ее всю полностью, а потому публикуем лишь ее изложение.
«Двигатели внутреннего сгорания (далее ДВС) двухтактного типа по сравнению с четырехтактным ДВС имеют ряд преимуществ: у них меньше размеры, они проще в изготовлении и эксплуатации, — пишет Максим. — Они также имеют большую мощность при равных объемах камер сгорания. Это объясняется уменьшенным количеством рабочих циклов по сравнению с четырехтактным ДВС. Теоретически двухтактный двигатель при том же объеме цилиндра имеет вдвое большую мощность. Однако на практике так не получается из-за неэффективного использования топливо-воздушной смеси (ТВС)».
Эффективность многих процессов можно повысить, введя их в резонанс. Вот и Максим решил приделать к двигателю резонансную трубу. Однако первые опыты не привели к существенному увеличению мощности двигателя, поскольку Максиму были не до конца известны процессы, которые протекают в трубе.
Тогда Максим провел теоретические расчеты по оптимизации геометрических параметров резонансной трубы.
Затем изготовил ее и провел испытания на кордовой автомодели. Испытания показали, что мощность двигателя модели с резонансной трубой увеличилась почти в 2 раза.
В итоге удалось экспериментально доказать, что резонансная труба существенно увеличивает мощность двигателя. «Особые перспективы двухтактные ДВС с резонансной трубой ждут в области беспилотной авиации, — пишет Максим. — Ведь здесь очень важно снижение массы летательного аппарата и одновременное увеличение дальности полета, полезной нагрузки и других характеристик».
За проявленную настойчивость в достижении цели, оригинальность мышления и глубокие познания в области ДВС совет ПБ награждает Максима Крикунова почетным дипломом.
Разберемся, не торопясь…
ПЕЧЬ-ХОЛОДИЛЬНИК
Восьмиклассница Марина Соснова из г. Сосновый Бор Ленинградской области придумала, как объединить в одном устройстве, казалось бы, совершенно противоположные агрегаты — микроволновую печь и… холодильник.
За основу своей разработки Марина взяла обычную бытовую микроволновку. В качестве источника излучения, обеспечивающего в рабочей камере как нагрев, так и охлаждение, она предлагает использовать инфракрасный излучатель, к которому подведена термобатарея.
С противоположной стороны термобатарея контактирует с тепловой трубой, другой конец которой выведен в систему вентиляции. В нижней части корпуса установлен электропривод с подставкой, на которой вращается посуда с приготовляемой пищей. Излучатель имеет отражатель, чтобы тепловой поток попадал, в основном, в область, где установлена посуда. На корпусе, конечно, есть дверца, переключатель и таймер, а на переключателе предусмотрены три положения: «отключено», «печь», «холодильник».
Печь-холодильник используется следующим образом.
В режиме печи на подставку устанавливают посуду с продуктами для приготовления пищи, переключатель переводят в положение «печь» и включают таймер. Инфракрасное излучение нагревает пищу. При этом привод вращает посуду, чтобы обеспечить ее равномерный прогрев. По готовности еды таймер отключает подачу энергии на термобатарею. Горячие спаи и излучатель остывают, готовую пищу извлекают из печи.
В режиме холодильника переключатель переводят в положение «холодильник». При этом изменяется полярность подаваемого на термобатарею напряжения. Спаи, обращенные к излучателю, охлаждаются. Противоположные же спаи становятся горячими и охлаждаются конденсационной частью тепловой трубы, которая выполняет функции испарителя. Температура излучателя понижается, охлаждаются и продукты в печке.
Все, казалось бы, замечательно. Но, увлекшись проработкой технических деталей своей конструкции, Марина забыла о главном. А именно: насколько нужен такой гибрид?
Поскольку люди готовят еду лишь время от времени, такой агрегат будет, в основном, использоваться в режиме холодильника. Но вот пришло время приготовить обед. Прежде всего, придется освободить агрегат от замороженных продуктов. Зимой их можно выставить на балкон. А что делать летом? Прятать в запасной холодильник или просто оставить на кухонном столе, где они будут волей-неволей оттаивать?..
Идем дальше. Переводим агрегат в режим «печь» и ставим туда кастрюлю с приготовляемым блюдом. При этом рабочая камера из минусовой температуры должна перейти в плюсовую. Более того, она должна прогреться до температуры примерно 150…200 °C. На такой переход потребуется дополнительная энергия. Так что об экономичности гибридного агрегата можно сразу забыть.
Но вот обед приготовлен. Что делать дальше? Вынимаем кастрюлю из печи, переводим рабочую камеру в режим «холодильник» и… ждем, пока прогретая до сотни градусов камера, охладится хотя бы до нулевой температуры, чтобы поместить туда успевшие уже изрядно оттаять продукты. И на их новое охлаждение опять-таки нужна дополнительная энергия. А как такие перепады температуры повлияют на качество самих продуктов?..
И, наконец, последнее. Обратите внимание, рабочая камера микроволновки невелика, она рассчитана на одну-единственную тарелку или кастрюлю. И работает микроволновка обычно несколько минут. Современный же холодильник — это шкаф с объемом рабочей камеры в сотни литров. Работает же непрерывно, в автоматическом режиме, многие недели, а то и месяцы.
Можно ли состыковать такие противоречивые требования в одной конструкции, да еще так, чтобы она получилась более экономичной, чем ныне существующие агрегаты? Вряд ли.
Рацпредложение
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО ИЗ ТРОТУАРА
«Сейчас во многих городах России на тротуары вместо асфальта начали настилать плитку. Стоит она дороже асфальта, а будет ли долговечнее — это еще вопрос. Так, быть может, стоит тогда повысить эффективность такого покрытия вот каким образом.
В тех местах, где бывает особенно многолюдно, под плитку следует закладывать пьезоэлементы, которые, когда идут люди, будут вырабатывать электричество.
Энергия будет запасаться в аккумуляторах, а затем ее можно использовать для освещения тех же улиц, работы светофоров.
Согласитесь, идея Алексея Ковалева из Перми не лишена логики. Тем более что аналогичная идея уже внедряется за рубежом компанией Pavegen Systems. Автор проекта и основатель компании — Лоуренс Кэмпбелл Кук — создал такую плитку-генератор прежде всего для мегаполисов с их напряженным автомобильным и пешеходным движением.
Давление тысяч ног, которое испытывает ежедневно плитка, положенная у ключевых перекрестков и улиц, будет превращаться в 2,1 Вт-ч энергии от каждой, причем при каждом нажатии плитка начинает подсвечиваться, «напоминая человеку о его участии в производстве энергии», а заодно и освещая путь. Излишки энергии попадут в местную электросеть.
Плитка Pavegen уже прошла первые испытания на танцполе фестиваля Bestival, прошедшего в Великобритании в конце сентября 2011 года. Параллельно ее тестируют на надежность на перекрестках восточного Лондона и даже в коридоре одной из британских школ.
Производитель гарантирует срок жизни каждой плитки в 20 млн. нажатий, или 5 лет.
Решающую проверку разработка пройдет летом 2012 года. Подобное покрытие будет смонтировано на переходе от Олимпийского стадиона к торговому центру Westfield.
Есть идея!
СТЕРЕТЬ ЛИШНЕЕ
«Сталкивались ли вы с ситуацией, когда нужно сделать фото красивого архитектурного ансамбля, но толпы людей то и дело перекрывают те или иные его части?.. В одной старой книге мне довелось вычитать такой совет. Фотограф ставил свой аппарат на штатив, заряжал его низкочувствительной пленкой, максимально закрывал диафрагму и делал выдержку длительностью в несколько минут. За это время быстродвижущиеся объекты исчезали, не оставляя заметного следа на пленке. Вот я и подумал: «А нельзя ли ввести подобный режим в современной цифровой фотокамере? А то ведь «Фотошоп» позволяет стереть лишнее, но он не восполняет недостающие детали…»
Похоже идея Алексея Самусенко из Тамбова уже принята на вооружение специалистами шведской корпорации Scalado. Как бы подслушав мысли нашего читателя, они создали приложение под названием Remove. Не зря же говорят, что идеи витают в воздухе.
Пока, правда, приложение предназначено лишь для смартфонов на базе ОС Android. Но вскоре, видимо, выйдет версия и для цифровых фотокамер. Суть тут такова.
Аппарат в режиме Remove делает подряд несколько снимков одного объекта и сравнивает их между собой.
В течение нескольких секунд процессор определяет, какие предметы являются стационарными, а какие — движущимися, и объекты, которые меняют свое местоположение, сразу удаляет.
