Юный техник, 2003 № 10 - Журнал «Юный техник»

Сегодня редакция, все юные техники страны и читатели нашего журнала поздравляют клуб «Юный изобретатель» из Соснового Бора и его руководителя Н.П.Колчева с юбилеем. А в подарок — наш рассказ о творческих работах сосновоборских ребят.

КОГДА ВЛАГА НИ К ЧЕМУ

Для получения азота, кислорода, аргона из воздуха на крупных воздухоразделительных установках его охлаждают до очень низких температур. И здесь важна предварительная очистка от влаги. Если ее не проводить, лед забьет трубопроводы, клапаны и может вызвать аварию.

Как удаляют влагу? Если потоки исходных продуктов невелики, то воздух сначала пропускают через слой сорбента (силикагель, щелочи, концентрированная серная кислота).

Поскольку сорбент быстро насыщается влагой и его приходится часто менять на свежий, на крупных газоперекачивающих станциях и установках влагу вымораживают. При этом исходный продукт предварительно охлаждают до отрицательной температуры, чтобы пары воды превратились в лед. Эти установки громоздки и потребляют много энергии.

Сосновоборский десятиклассник Степан Чепилко запатентовал компактное и экономное устройство для осушения газов вымораживанием с использованием вихревой трубы. На схеме обозначены: теплообменники 1 и 2, вихревая труба 3, газораспределительное устройство 4, эжектор 5 и линии: подачи влажного воздуха 6, отбора осушенного воздуха 7, подачи осушенного в вихревой трубе воздуха 8, холодного воздуха 9, горячего воздуха 10, сброса горячего воздуха 11, установления рабочего режима 12 с адсорбером 13. Нижние части теплообменников являются водомаслосборниками — соответственно 14 и 15. Имеются также клапаны управления 16–25, из которых три последних — трехходовые.

Влажный воздух по линии 6 поступает сначала в теплообменник 1, где контактирует с холодным змеевиком и охлаждается. При этом влага из воздуха вымораживается и в виде снеговой шубы покрывает его поверхность. Обезвоженный воздух поступает в линию 7 и далее направляется потребителям. Часть же осушенного воздуха по линии 8 подается в вихревую трубу 3, где он разделяется на холодный 9 и горячий 10 потоки.

Холодный поток, проходя через распределительное устройство 4, направляется в змеевик теплообменника 1, где и охлаждает поступающий влажный воздух, и далее через эжектор 5 направляется к потребителям. Горячий же воздух из вихревой трубы по линии 10 через распределительное устройство движется в змеевик теплообменника 2 и нагревает его. Снеговая шуба тает, а талая вода вместе с маслами и другими загрязнениями собирается в сборнике 15, откуда периодически сливается через вентиль 19. После удаления «шубы» со змеевика теплообменника 2 подача горячего воздуха на него прекращается. После образования шубы на змеевике теплообменника 1 его переключают на режим прогревания, а его функции по очистке воздуха выполняет теплообменник 2.

Как видите, на вихревую трубу постоянно подается осушенный воздух, и это исключает образование льда на пути прохождения холодного воздуха. Адсорбер в данной схеме играет вспомогательную роль — он включается только в период запуска установки, а в установившемся режиме работы заполняющие его адсорбенты не используются.

МУСОРОПРОВОД В ЭЛЕКТРИЧКЕ

В последние годы проблема мусора в вагонах электропоездов обострилась до предела. Упаковки от мороженого и чипсов, пакеты, банки и пластиковые бутылки… Все это можно найти под сиденьями. А во время короткой остановки уборщицы не успевают убирать вагоны.

Роман Коваленко предлагает оборудовать вагоны электричек устройством автоматического сбора и удаления мусора. Устройство это (см. рис.) состоит из установленного под полом вагона мусорного контейнера 1 с разгрузочным люком 2 и двух трубопроводов 3, закрепленных изнутри вдоль боковых стенок вагона на пружинящих подвесках с наклоном в сторону мусорного контейнера. В каждом купе на мусоропроводе предусмотрены отверстия, закрытые подпружиненными крышками 4.

Чтобы воспользоваться устройством, пассажир нажимает на крышку и бросает мусор в трубопровод. Под действием возвратной пружины крышка возвращается на свое прежнее место. Банка, пакет или скомканная газета благодаря наклону трубопровода, но в большей степени благодаря его тряске на пружинящих подвесках перемещается по трубопроводу и попадает в мусорный контейнер.

А чтобы мусор не застревал, на перегонах, когда поезд движется с максимальной скоростью, Роман предлагает периодически направлять в мусоропровод встречный поток воздуха. Он прочистит трубу.

ДЕЛО В ШЛЯПЕ

В странах с жарким климатом для защиты головы от палящих лучей используют широкополые шляпы. Они хорошо защищают от прямых солнечных лучей, но не спасают от… горячего воздуха. Вот почему даже в широкополой шляпе можно получить тепловой удар. Изобретатели предлагали выполнить в шляпе кольцевой канал с отверстиями, прогонять через них воздух с помощью маломощного вентилятора, работающего от солнечной батареи, закрепленной на полях.

Конечно, в режиме обдува голова перегревается меньше. Семиклассник Евгений Логунов в тропиках не был, но в предложенном варианте сразу же обнаружил недостатки. По его мнению, шляпу можно существенно облегчить, а главное, она будет охлаждать голову. Давайте разберемся (см. рис.).

Тулья шляпы Евгения Логунова состоит из наружного 1 и внутреннего 2 слоев, а также обычных полей 3. К внутреннему слою плотно прилегает термобатарея 4. Между термобатареей и наружным слоем тульи предусмотрено свободное пространство 5. На полях и на тулье помещены пленочные элементы солнечной батареи 8. С термобатареей они соединены таким образом, что холодные ее спаи обращены к голове, а горячие — наружу. Как видите, предусмотрел Логунов и переменный резистор 9, и тумблер 10, назначение которых понятно без объяснений.

Солнечный свет на пленочных элементах преобразуется в электрическую энергию, которая подается на термобатарею. Холодные ее спаи через внутренний слой шляпы охлаждают голову. Горячие же — нагревают воздух в свободном пространстве, и он, как более легкий, выходит из свободного пространства через многочисленные отверстия 7. Тем временем на его место через отверстие 6 поступает наружный воздух.

БЕЗОПАСНЫЙ УТЮГ

Казалось бы, конструкция утюга достигла совершенства и предложить что-то новое трудно. Но… Изобретательница из Англии, посчитав, что изобретатели-мужчины вряд ли способны понять женскую психологию, придумала безопасный утюг. Суть изобретения настолько проста, что приходится только удивляться, как подобная идея не пришла никому в голову. Изобретательница предложила сместить центр тяжести утюга так, чтобы, как только его выпускают из руки, утюг как ванька-встанька, поднимался на дыбы. Правда, работать таким утюгом неудобно: ведь при глажке необходимо постоянно давить на ручку вниз, чтобы удержать его в горизонтальном положении. Именно на это обстоятельство обратил внимание уже знакомый вам Евгений Логунов и решил усовершенствовать безопасный утюг.

Предложенный Евгением утюг включает корпус 1, металлическую подошву 2, электронагревательный элемент 3, теплоизолирующие прокладки 4 и пустотелую рукоятку 5 (см. рис.). Внутри рукоятки помещены спаренные между собой соленоиды 6 и 7, внутренние полости которых образуют общий канал 8, в котором помещена направляющая трубка 9 из жесткого материала.

В эту трубку установлен массивный магнитный сердечник 10, способный легко перемещаться справа-налево.

Обмотки соленоидов включены последовательно и подсоединены к электрической схеме через выпрямительное устройство. Обратите внимание на то, что направление тока в одном соленоиде противоположно направлению тока в другом. На рукоятке шарнирно закреплен подпружиненный рычаг 11, управляющий переключателем направления тока. Так, когда переключатель прижат к рукоятке, ток по обмоткам соленоидов идет в одном направлении, а когда отпущен — в противоположном. На заднем торце сердечника закреплены толкатель 12 и пружина 13. На задней стенке канала установлена кнопка 14, управляющая подачей питания на утюг. Обычный шнур с вилкой 15 служит для включения утюга в розетку сети.