Страница 11 из 16
В общем, получается малоразмерное, а значит, и малозаметное средство для высадки воздушного десанта. Но так ли это?
Исходя из рисунка автора, приложенного к заявке на получение патента, можно определить размеры устройства и объем оболочки: он не превышает 5 м3. Каждый кубический метр водорода с учетом веса оболочки дает подъемную силу не более 1,1 кг, а полная подъемная сила устройства составит 5,5 кг. Вес десантника с оружием примем за 90 кг. Получается, что подъемная сила водорода уменьшит скорость снижения десантника лишь на 3 %, по сравнению со скоростью свободного падения.
Словом, при таких размерах десантного устройства солдату гибели не избежать. Но быть может, следует лишь увеличить объем оболочки, и все встанет на место — солдат приземлится с безопасной для него скоростью?
Прыжок с высоты 2,5 м безопасен для хорошо тренированного человека. Со скоростью 7 м/с, соответствующей прыжку с такой высоты, приземляются парашютисты. Несложный расчет показывает: для того чтобы тело, падающее, например, с высоты 100 м, «приземлилось» с такой скоростью, вес его нужно уменьшить в 40 раз. Это означает, что оболочка десантного устройства должна создать подъемную силу, почти равную весу десантника.
Для этого ее объем придется увеличить в 15 раз и довести до 80 м3. В романах про супершпионов герои достают из рюкзака тончайшую оболочку воздушного шара, наполняют ее из крохотного баллона со сжатым водородом и улетают. Но вдумаемся: 80 м3 — это 80 тысяч литров. Для такого количества газа нужен металлический баллон объемом 320 литров. Согласитесь, в рюкзак такой баллон не спрячешь! Да и сам баллон, даже если его делать из самых прочных материалов, будет весить около 50 кг.
Но есть другое решение — хранить водород в жидком виде. Плотность жидкого водорода в 14 раз меньше, чем у воды, и составляет всего 70 г на литр. Специальный сосуд-термос для хранения такого количества жидкого водорода будет иметь вид сферы диаметром 60 см и окажется гораздо легче баллона.
После таких дополнений десантное устройство Александра Табанина становится принципиально осуществимым, хотя на пути к этому нужно еще решить множество инженерных проблем. Однако, прежде чем этим заниматься, нужно решить, стоит ли это делать. Десантное устройство в рабочем состоянии будет иметь почти такие же размеры, что и парашют, а для его хранения потребуется гораздо больше места.
Стоит признать, что аэростатические силы не подходят для решения данной задачи. Так не поискать ли Александру решения, основанного на иных принципах?
По замыслу Александра Табанина, подъемная сила небольшой конической оболочки, наполненной легким газом, снизит скорость до безопасной величины.
НЕОБЫЧНЫЙ КОНДИЦИОНЕР…
…для автомобиля предлагает ученик 5-го класса школы № 3 г. Сосновый Бор Иван Клюев.
Кондиционеры в жару приносят прохладу и согревают в мороз. Их давно применяют в кабинах автомобилей, автобусов, тракторов. Согреть кабину не сложно. Но чтобы создать в жаркий день прохладу, требуется немало энергии. Владельцы легковых автомобилей, оснащенных кондиционерами, отмечают, что в жаркий день расход топлива возрастает на 1 литр на каждые 100 км.
Иван Клюев предлагает подавать охлажденный воздух не в кабину, а в обивку сиденья. Благодаря этому происходит охлаждение непосредственно самого человека и небольшого объема воздуха вблизи него. Энергия, потребная для создания комфортных условий, резко уменьшится. Но… Иван решил применить простое, а значит, и более дешевое охлаждающее устройство — вихревую трубу. Это предельно простое устройство, в котором нет движущихся частей. Холод в такой трубе получается за счет взаимодействия вращающихся потоков сжатого воздуха, который поступает от отдельного компрессора.
И хотя вихревая труба в сотни раз меньше по размерам, чем обычный холодильный агрегат, для работы ей нужно в 7 раз больше энергии (потому, кстати, в домашних холодильниках вихревые трубы не применяют).
В общем, получается, что Иван снижает расход энергии, сокращая общее количество охлажденного воздуха, а с другой стороны, предлагает использовать охлаждающее устройство с очень высоким КПД.
Каким в конечном итоге окажется общий расход энергии у кресла-кондиционера, сказать трудно. Возможно, что в некоторых случаях, например, для мощных сельскохозяйственных машин, кресло-кондиционер окажется весьма кстати.
За оригинальность мышления Экспертный совет ПБ присудил Ивану Клюеву Почетный диплом.
В жару кресло-кондиционер окутает сидящего пеленой прохладного воздуха. Его создаст спрятанная под креслом вихревая труба.
ПРЕВРАЩАТЬ ЭНЕРГИЮ ТРЯСКИ АВТОМОБИЛЯ…
в электричество предлагает Александра Волкова из лицея № 7 г. Красноярска. Для этого, как она считает, «в пол или любую другую часть автомобиля нужно установить много маленьких электрогенераторов, преобразующих тряску в электрический ток».
Электроэнергию можно направить в отдельный электромотор, помогающий вращать колеса, это снизит расход топлива.
Сразу скажем, Александра на верном пути. В любой автомобильной подвеске, помимо упругих элементов, например, пружин или рессор, обязательно есть демпфер — элемент, поглощающий энергию колебаний. Благодаря ему тряска на неровностях дороги смягчается, превращается в плавные колебания кузова автомобиля.
Основная функция демпфера — удаление избытка энергии. В обычном демпфере она превращается в бесполезное тепло. Устройство Саши Волковой также будет выполнять роль демпфера, но энергию колебаний оно превратит в полезный электрический ток. К сожалению, Саша не указывает, на каком принципе оно работает.
Очевидно, решить эту задачу можно по-разному.
Изобретатели пытались к подвеске автомобиля присоединить зубчатую передачу и от нее вращать генератор. Но зубцы шестерен не выдерживали ударных нагрузок. Пытались приспосабливать для этого пьезоэлементы, как в зажигалках. Но и они оказывались недолговечны.
Решение пришло само.
В начале 1970-х годов появился линейный электродвигатель. Он состоит из неподвижного статора со множеством электромагнитов и подвижного элемента с постоянными магнитами. Переключая соответствующим образом ток в электромагнитах, можно вызвать быстрое и точное перемещение подвижного элемента.
Такой электродвигатель обратим. Если двигать подвижный элемент, то в катушках электромагнитов возникнет ток.
Таким двигателем воспользовалась в начале 1980-х годов фирма «Мерседес». На подвижных элементах линейного электродвигателя они укрепили полуоси колес. Ток в электромагниты посылается от контроллера, управляемого компьютером. Получилась система, называемая активной подвеской. Над ней фирма работала… 24 года.
Основная задача подвески сводится к тому, чтобы колеса автомобиля как бы «обтекали» неровности дороги, а центр масс автомобиля оставался при этом неподвижным. За счет этого происходит снижение расхода топлива на 10 %.
На поворотах новейшие «Мерседесы» очень устойчивы и почти не накреняются. Временами они даже умудряются поджать колеса и перепрыгнуть препятствие. Ну, а когда это не совсем удается, подвижный элемент линейного электродвигателя толчком колеса вдвигается в статор, и система катушек вырабатывает ток, который идет на работу подвески.
Таким образом, многое из того, что ожидала Саша Волкова, сбылось, а работа в этом направлении началась задолго до ее рождения. Но это ничуть не делает работу Саши менее интересной.