Юный техник, 2008 № 01 - Журнал «Юный техник»

— Имперец обманул тебя! Он хотел бросить бумагу, но в последний момент подменил ее на камень, — он схватил меня за рукав и потряс над столом. Бумага и ножницы вывалились наружу. — Вот!

— Вы что, сенсотелепаты?! — с ужасом воскликнул я.

— А ты не знал? — засмеялся Карл.

Я даже не успел испытать отчаяние, такая меня взяла злость на себя. Идиот! Какой же я болван!

— Так, так, та-а-ак, — Бондо встал, медленно обошел стол и приблизился ко мне.

(Окончание следует.)

ПАТЕНТНОЕ БЮРО

В этом выпуске ПБ мы расскажем про вертолет-трансформер Александра Сидукова из г. Новосибирска, о космическом роботе О.Н. Гуськова из г. Горки Могилевской области (Республика Беларусь) и о проекте скоростной подводной лодки Юрия Воробьева из Архангельска.

ВЕРТОЛЕТ-ТРАНСФОРМЕР

Создать вертолет, способный превращаться в самолет, предлагает Александр Сидуков из г. Новосибирска. Вертолет — полезная машина, но летает он значительно медленнее, чем самолет, и вот почему.

Его подъемную силу создает большой воздушный винт, лопасти которого вращаются в горизонтальной плоскости; тот же винт за счет небольшого наклона оси создает и горизонтальную тягу.

Присмотримся к тому, что происходит на лопастях.

Одна из них движется вперед по направлению полета, и к ее собственной скорости прибавляется скорость полета. При этом растет сопротивление воздуха и снижается подъемная сила. Противоположная же лопасть винта в этот момент, наоборот, движется назад. Скорость полета вычитается из ее собственной. Это также вызывает резкое снижение подъемной силы.

Возникает ситуация, когда винт не держит машину в воздухе и не тянет, а мощность двигателя не позволяет достичь больших скоростей; 300–350 км/ч — вот предел для вертолета обычной схемы. Потому конструкторы работают над летательными аппаратами, которые сочетают в себе свойства вертолетов и самолетов. Так появилась идея вертолета-трансформера, способного взлетать вертикально, превращаться в самолет и летать с большой скоростью, а затем снова становиться вертолетом и садиться вертикально.

Вертолеты-трансформеры имеют небольшие крылья и отдельные винты, создающие горизонтальную тягу. Но одного этого для достижения высоких скоростей недостаточно. Несущий винт по-прежнему продолжает мешать быстрому полету, поэтому было предложено после набора достаточно высокой скорости его останавливать. А что же с ним делать дальше?

Одно время конструкторы были рады и тому, чтобы винт просто как можно меньше мешал. В полете его разворачивали вдоль корпуса, в положение, когда его сопротивление невелико. Машина превращается в самолет и летит за счет тяги вспомогательного винта и крыльев. Однако превращение такого аппарата из самолета в вертолет сопровождалось потерей равновесия и приводило к катастрофе.

Тогда нашли иное решение. Согласитесь, каждая лопасть винта — это своеобразное крыло. Вот и попытались конструкторы, остановив винт, закрепить его так, чтобы лопасти стали поперек набегающего потока воздуха и каждая из них превратилась бы в крыло. А лопастям винта придали симметричный профиль. Такие лопасти и получающиеся из них крылья оказывают воздушному потоку более высокое сопротивление. Но этим можно пренебречь, поскольку появляется возможность создания вертолета, летящего со скоростью самолета.

Александр Сидуков пошел в этом же направлении еще дальше. Лопасти его винта после остановки разворачиваются немного назад и весь винт в целом превращается в стреловидное крыло, пригодное для работы даже на сверхзвуковых скоростях.

Правда, и в этом случае одну из лопастей набегающий поток обтекает «задом наперед», что может привести к опрокидыванию машины. Однако Александр предусмотрел механизм изменения кривизны. Это позволит выровнять их сопротивление и подъемную силу.

Экспертный совет ПБ присудил Александру Сидукову авторское свидетельство.

СОЛНЕЧНЫЙ РОБОТ — ЗАВОЕВАТЕЛЬ ПЛАНЕТ

Для работы в опасных условиях далеких планет О.Н. Гуськов из г. Горки Могилевской области (наш автор, к сожалению, не указал своего имени) предлагает создать робота, внешне похожего на человека. В голове его располагаются микрофон, громкоговоритель и две телекамеры — глаза. Робот будет работать от солнечных батарей, а команды управления получать с Земли. Главное его назначение — строительство жилья для людей и управление космическими кораблями. Автор предусмотрел также лазерное оружие «для защиты от чужих космических кораблей».

Надо сказать, что над подобными конструкциями инженеры и ученые работают давно и добились немалых успехов. Известно несколько вариантов подобных машин. Но есть, конечно, и нерешенные задачи. Так, например, пока не удалось добиться, чтобы двуногий робот сохранял равновесие на больших скоростях, как человек. Но нужно ли роботу, предназначенному для далеких планет, сходство с человеком?

При внешней простоте современный робот устроен очень сложно.

Наш «Луноход-1», запущенный на Луну в октябре 1970 г., уже мог выполнять многие из задач, на него возлагаемых. Аппарат двигался по Луне и строго выполнял все предписанные ему действия по командам с Земли. Ходовая часть его состояла из восьми колес с электромоторами, и никаких проблем с устойчивостью лунохода не существовало. Ничто не мешает оснастить подобный аппарат парой или даже двумя парами механических рук, и он сможет выполнять многие строительные работы, будучи при этом гораздо проще двуногого робота.

И все же работы идут во всех направлениях. Ведь где-то, например, при исследовании пещер или при возведении на Луне каркаса сложного сооружения может понадобиться устройство, по своей «анатомии» полностью подобное человеку.

А оружие… Нужно ли оно роботу-строителю?

Допустим, появились инопланетные корабли, стоит ли с ними воевать? Сам факт их появления означал бы, что мы, люди, не единственные во Вселенной разумные существа! Согласитесь, это было бы здорово!

СВЕРХСКОРОСТНАЯ ПОДВОДНАЯ ЛОДКА

«Я читал, что у нас разработана торпеда «Шквал», движущаяся под водой со скоростью более 100 м/с, — пишет Юрий Воробьев из Архангельска. — Такая скорость достигнута за счет применения в торпеде секретного способа снижения сопротивления. Предлагаю на этом принципе построить сверхскоростную подводную лодку».

Рассмотрим предложение Юрия. Начнем с того, что секрета в примененном на торпеде способе снижения сопротивления нет. Его открыл еще в 1921 году великий русский аэрогидромеханик П.Д. Рябушинский. Он снабдил обтекаемое тело этаким «пятачком» на носу и поместил его в быстрый поток воды. Сначала давление потока на тело было огромным, но затем снизилось почти до нуля: тело оказалось заключено внутри прозрачной полости — каверны. Вода, обтекая каверну, нигде не соприкасалась с поверхностью тела, и обычных сил трения не было. Оставалась лишь небольшая сила удара потока воды по крохотному пятачку в носу тела. Эти эффекты и позволили резко снизить сопротивление торпеды.

Дмитрий Павлович Рябушинский (1882–1962)

Торпеду «Шквал» начали испытывать в 60-е годы прошлого века. Почему ее не построили гораздо раньше? Дело в том, что такой торпеде необходима очень большая тяга для выхода на режим кавитации в первые секунды старта, а обычный винт обеспечить этого не мог.

Поэтому на «Шквале» применяется целая батарея ракетных двигателей. Но торпеда «Шквал», напомним, способна работать при малом давлении — на глубине до 20 м, где каверна образуется сравнительно легко. Современные же подводные лодки ради скрытности передвижения вынуждены забираться на многие сотни метров вглубь.

Высокое давление на больших глубинах будет прижимать стенки каверны к корпусу лодки, а без нее сопротивление воды резко возрастет. К тому же, на больших глубинах из-за высокого давления резко уменьшается объем выделяющихся газов, и тяга реактивного двигателя стремительно падает. Он не сможет обеспечить скорость, достаточную для образования каверны вокруг корпуса подводной лодки.

Таким образом, принципы движения торпеды «Шквал» явно не пригодны для глубин, на которых действуют подводные лодки, так что сверхскоростную подводную лодку на этом принципе не создать.

Впрочем, есть, наверное, другие способы. Ими пользуются, например, морские животные. Если вам придет в голову что-то интересное — пишите. А Юрию Воробьеву за постановку интересного вопроса Экспертный совет ПБ присуждает Почетный диплом.