Юный техник, 2015 № 10

ПАТЕНТНОЕ БЮРО

ПОД ДАВЛЕНИЕМ ВОЗДУХА

Михаил Вульф, 11-классник из г. Новороссийска, о роботе-спасателе которого мы однажды уже писали, представил новый проект.

— Сейчас много разговоров о проекте Илана Маска, который предлагает создать систему междугороднего скоростного транспорта, пуская поезда с пассажирами по тоннелям, из которых откачан воздух, — рассказал Михаил. — Упоминается, что поезда в таких тоннелях смогут развивать скорости выше самолетных. Однако при этом ни слова не говорится о том, что случится с таким поездом и его пассажирами, если герметичность тоннеля будет нарушена, когда в нем на полной скорости мчится поезд. Между тем многим хорошо известно, как «взрывается» электролампочка, если ее бросить на асфальт.

С точки зрения безопасности и технологичности, по мнению Михаила, намного практичней система пневмотранспорта, опыт по эксплуатации которого уже накоплен. Железная дорога, связавшая Манчестер и Ливерпуль, открыла новую страницу в истории перевозок пассажиров и грузов между крупными городами еще в 1830 году.

Она позволила сразу отказаться от коптящих паровозов!

Еще до изобретения Георгом Стефенсоном паровоза в 1824 году изобретатель К. Валланс, изучая работы английского инженера Джорджа Мэдхерста, предложил воспользоваться схемой доставки пневмопочты в больших масштабах. Идея состояла в том, чтобы увеличить вагончики-снаряды воздушной почты Мэдхерста до нормальных размеров, чтобы перевозить под землей грузы и пассажиров.

На старинной английской гравюре изображен один из вагонов пневмопоезда в разрезе.

Эту идею К. Валланс поначалу воплотил близ английского города Брайтона, где был построен 46-метровый отрезок пневматической железной дороги. Она представляла собой трубу двухметрового диаметра из досок, внутри которой по проложенным рельсам передвигалась вагонетка с сиденьями для пассажиров.

В голове состава находился круглый щит, с помощью кожаных уплотнителей плотно примыкавший к стенкам трубы. Насосы, установленные в конечных пунктах, создавали необходимый перепад давления воздуха, и каждый желающий мог совершить небольшое путешествие на новом транспорте.

— С той поры различные системы пневмотранспорта время от времени применяются во всем мире, — продолжал свой рассказ Михаил. — В основном, как показал проведенный мной анализ, подобные капсулы используются для транспортировки грузов. Однако инженеры Германии, США, той же Британии, Японии и Китая не оставляют надежд на создание глобальных систем пневмотранспорта для передвижения не только грузов, но и людей. Ведь ныне существующие конструкционные материалы позволят намного удешевить строительство и сделать такие трассы весьма надежными.

Причем линии пневмотранспорта можно прокладывать не только под или над землей, но и под водой, соединив таким образом, например, остров Сахалин с материком. А японцы — жители страны, расположенной на островах — полагают, что именно пневмотранспорт позволит объединить всю территорию в единое целое.

Свои выкладки Михаил Вульф проверил на практике, построив действующую модель пневмотрассы из фторопласта. И убедился на практике, как шустро перемещаются по трубе контейнеры под давлением сжатого воздуха.

Капсула вакуумного поезда в представлении Плана Маска.

«ЕЖИК» НА ПОДОШВЕ

«Иду по улице и вижу — у перехода валяется подошва-ледоступ, которую продавцы рекламируют как самый надежный способ уберечься от падения при гололеде, — пишет нам из г. Твери Алексей Коромыслов. — Такова на самом деле надежность крепления этого приспособления к обуви. Кроме того, на мой взгляд, острые зубья, подобные тем, что используют в своей обуви альпинисты, в обыденной жизни не самый лучший способ обезопасить себя от падения. В такой обуви не войдешь, например, в магазин с его кафельным полом. Я бы предложил для таких случаев наклеивать на подошвы ботинок наждачную бумагу, которая обеспечит достаточно надежный контакт обуви с тротуаром в гололед. К тому же, такое покрытие достаточно дешево и легко монтируется. Правда, оно недолговечно, но по мере истирания наждачки всегда ведь можно наклеить новую шкурку».

Предложение Алексея неоригинально, но вполне практично. Аналог ему нетрудно найти в мировом реестре изобретений. Подошву, которая не скользит даже при сильном гололеде, создали физики из Института реабилитации в столице Канады Торонто. Изобретатели снабдили ее материалом, содержащим микроскопические волокна стекла, который, подобно ежам, выпускает иголки и вбуривается в ледяную поверхность.

Изобретатели экспериментировали с различными пластиковыми материалами, проверяя их на сцепление со льдом. Испытания проводили добровольцы — молодые люди с хорошей координацией движений. Оказалось, что даже на самом травмоопасном покрытии — тончайшей пленке из воды и льда, которая образуется при гололеде, такая подошва практически не скользит.

Теперь в Канаде собираются наладить выпуск обуви с подошвами из полиуретана, в структуру которого при изготовлении добавлены микроскопические волокна из стекла. Как показали испытания, при нажатии «осколки» выходят из подошвы и сцепляются с ледяной коркой, подобно наждачной бумаге. Что, к слову, абсолютно не мешает человеку ходить по сухой поверхности.

«Большим плюсом изобретения является то, что подошва, так же как и резина, обладает высокими ортопедическими качествами, хорошо сгибается», — заявил Реза Ризви из Института реабилитации.

Планируется, что обувь с наноподошвой появится в продаже уже в этом году.

Внешне новая полиуретановая подошва выглядит вполне обычно. Микрочастицы стекла видны лишь при увеличении.

СИСТЕМА «ГРАД» ТУШИТ ПОЖАРЫ

«Эта весна началась с пожаров во многих районах, — пишет нам из Нижнего Новгорода 9-летняя Лена Малькова. — Я полагаю, что их можно было бы своевременно потушить, если бы хватало техники и воды. А еще зачастую пожарные не могут пробиться к очагу огня из-за бездорожья или лесной чащобы. Самолеты и вертолеты тоже не всегда летают из-за плохой погоды. Вот я и предлагаю выдвигать к месту пожара вездеходы с боевыми установками типа «Град». Только заряжать боеголовки ракет надо не взрывчаткой, а водой. А еще лучше — специальной огнегасящей смесью. Получится быстро и эффективно».

Молодец, Лена! Сама додумалась до идеи, которую вот уже несколько лет разрабатывают сотрудники специализированного конструкторского бюро в Туле. Там тоже полагают, что установки «Град» и другие подобные им могут пригодиться не только в военное, но и в мирное время. И как показали первые испытания, ракеты, заряженные огнегасящим порошком, оказались весьма действенным средством для тушения, например, лесных пожаров и возгораний на нефтепромыслах.

КАК «ПРИСОСАТЬСЯ» К ДОРОГЕ?

«Вы уже как-то писали о способах сокращения тормозного пути автомобиля при экстренной остановке на мокром асфальте, — напоминает нам Виктор Снегов из г. Тольятти. — Для этого выпускают особые шины, протектор которых снабжен своеобразными присосками, помогающими колесу сохранять лучший контакт с дорожным покрытием. Ну не «переобувать» же автомобиль всякий раз при плохой погоде. А на сухом асфальте шины с присосками притормаживают движение, требуют большего расхода мощности при движении.

А что, если присосками снабдить сам автомобиль? Смонтировать под его днищем некую платформу с присосками, которая при экстренном торможении будет опускаться и прилипать к дорожному покрытию. Аналогичные электромагнитные тормоза, насколько мне известно, ставят под трамвайными вагонами. Там в случае экстренного торможения электромагниты при включении тока «прилипают» к рельсам».

Согласитесь, Виктор выдвинул весьма дельное предложение. Его единственный недостаток — оно уже не оригинально. Прижимать машину вакуумом к асфальту для быстрой остановки предлагают также и шведские изобретатели из компании Autoliv. Эксперименты показали, что присоска сокращает тормозной путь на 40 %.

Последние десятилетия в попытках уменьшить тормозной путь автомобилей мировая автоиндустрия в основном старается максимально эффективно использовать силу трения, возникающую в колесах. Современные антиблокировочные системы при помощи электроники и гидравлики не дают отдельному колесу скользить, оказавшись на поверхности с меньшим коэффициентом сцепления. Это позволяет не столько уменьшить тормозной путь автомобиля, сколько сохранить его сцепление с дорогой, а значит — управляемость, что в случае аварийной ситуации может оказаться важнее.

Монтаж вакуумной пластины к днищу автомобиля.

При этом сам тормозной путь автомобиля по-прежнему определяется двумя величинами — скоростью машины и коэффициентом сцепления шин с поверхностью. И уменьшить его, используя лишь трение в шинах и не прибегая к таким экзотическим средствам, как тормозной парашют или пороховые ускорители, нереально.

И тогда в компании Autoliv стали думать, как в экстренной ситуации заставить машину сильнее прижаться к дороге. По мнению инженеров, их система автономного экстренного торможения (AEB) способна произвести революцию в обеспечении дорожной безопасности. Идея проста: если для быстрого торможения легкового автомобиля не хватает пятен контакта четырех его шин с дорогой, почему бы просто не присосаться к ней?

Для этого они разработали специальную пластину, которая опускается под багажником автомобиля и присасывается к асфальту. Пластина соединена с вакуумным насосом и срабатывает при появлении препятствия впереди. Опускается она на дорогу всего за 0,1 с и мгновенно присасывается к поверхности с силой 15 тыс. ньютонов (что соответствует массе в 1,5 т) независимо от того, тормозят ли в этот момент колеса. Таким образом удается сократить тормозной путь на 40 % даже на льду. Эксперимент показал, что наиболее эффективна новинка при скорости до 70 км/ч.

А наши эксперты еще отметили, что тормоз-присоска надежно сработает только на качественном, чистом и гладком покрытии.