Юный техник, 2008 № 03

Вместо цинка в батарее применен сплав магния, а медь заменяет тонкая серебряная фольга. Такая батарея имеет мощность 132 Вттч/кг и является одним из самых легких источников тока. Надо полагать, что на спасательном плоту она была бы эффективней, чем та, что предложена Денисом. Однако сведений о применении активируемых морской водой батарей на спасательных плотах мы не имеем. Поэтому Экспертный совет присуждает Денису Лекомцеву Авторское свидетельство.

ОТПРАВЛЯТЬ ПОСЛАНИЯ…

…внеземным цивилизациям, покрытые рисунками металлические пластинки или диски с записями предлагает уже знакомый нам Денис Лекомцев. Первое такое послание, напомним, еще в 1972 году было отправлено на американском космическом аппарате «Пионер-10» и достигнет окрестностей ближайшей звезды лишь через десятки тысяч лет.

Денис предлагает сделать отправку таких сообщений систематической. Для уменьшения стоимости — предельно сократить вес каждого из посланий до нескольких граммов. А чтобы снизить энергетические затраты, применить так называемый гравитационный маневр — запустить контейнер с таким расчетом, чтобы он прошел вблизи массивного небесного тела со скоростью чуть больше 1-й космической. При этом под действием силы тяготения массивного тела резко возрастет скорость контейнера, изменится траектория его полета. В итоге контейнер отнимет от массивного тела часть его кинетической энергии и значительно увеличит свою.

Впервые гравитационный маневр совершила в 1963 году наша советская космическая станция «Луна-2». Она была захвачена полем тяготения Луны, обогнула и сфотографировала ее обратную сторону. За счет энергии двигателей ракеты это бы сделать в то время не удалось.

Аппарат «Пионер-10» совершил гравитационный маневр, пролетая вблизи Юпитера. Это увеличило его скорость почти на 42 км/с и позволило покинуть пределы Солнечной системы. В настоящий момент он удаляется от Солнца со скоростью 16 км/с и через два миллиона лет появится в окрестностях звезды Альдебаран.

Денис рекомендует такой маневр совершить вблизи Солнца. Тогда скорость контейнера может увеличиться на сотни км/с. Процесс, кстати, может совершаться с очень большим ускорением — до 10 000 м/с² и более.

Казалось бы, при этом тело, находящееся внутри контейнера, будет прижато инерцией к стенке с силой, в 1000 раз превышающей его собственный вес, и раздавлено. Но ничего подобного не происходит. Более того, ускорение внутри корпуса контейнера даже невозможно обнаружить. А получается так потому, что необходимая для искривления траектории сила создается гравитацией. Она одновременно прикладывается ко всем точкам как контейнера, так и находящегося в нем тела. Их относительные скорости оказываются равны нулю, то есть тела остаются неподвижны относительно друг друга. А это позволяет посылать в нем самые хрупкие предметы, не опасаясь за их целостность.

Гравитационный маневр вблизи Солнца позволит сократить время межзвездного перелета до сотен тысяч лет, что, конечно, чрезмерно велико. Денис, понимая это, советует контейнер с информацией оснастить еще солнечным парусом. Тогда время полета, например, к Альфе Центавра может снизиться и до тысячи лет. Конечно, по сравнению с жизнью отдельного человека это многовато. Но по сравнению с жизнью цивилизации — вполне приемлемо.

Эту работу Дениса Экспертный совет ПБ счел достойной Почетного диплома.

Такое послание, отгравированное на стальной пластине, унес космический аппарат «Пионер-10» к звезде Альдебаран.

СОСТАВНОЙ ПОРШЕНЬ…

…для двигателя внутреннего сгорания (ДВС) предлагает Владимир Заботин из Нижнего Новгорода. «Поршень, — пишет Владимир, — состоит из двух подвижных частей, пространство между которыми заполнено рабочей средой. Изменение объема этой среды приводит к изменению высоты поршня, а значит, к изменению объема камеры сгорания. Это, в свою очередь, приводит к изменению степени сжатия находящейся в ней смеси топлива и воздуха».

Как показывает теория, чем выше степень сжатия в цилиндре двигателя, тем лучше используется тепло, а значит, меньше расход топлива. Если в начале прошлого века степень сжатия не превышала 4, то сегодня она приблизилась к 20.

Однако повышение степени сжатия вызывает нежелательные последствия. Так, например, в бензиновых двигателях чрезмерно высокая степень сжатия приводит к преждевременным вспышкам и детонации, разрушению деталей двигателя. Чтобы этого избежать, приходится работать на более дорогом топливе.

В дизельном двигателе сжимается чистый воздух, а уже потом в него впрыскивается топливо. Детонация исключается, и это позволяет работать на дешевом топливе при очень низком его расходе. Однако и здесь значительное повышение степени сжатия не на пользу — оно вызывает большие потери на трение поршня о стенки цилиндра. Это снижает КПД двигателя и повышает его износ, хотя и облегчает запуск мотора в сильный мороз.

В общем, еще в прошлом веке возникла идея создать двигатель с переменной степенью сжатия.

Было испробовано множество способов ее изменения: делались двигатели, у которых перемещался коленчатый вал, подключался дополнительный объем к камере сгорания; заменяли кривошипно-шатунный механизм на более сложный, позволяющий изменять ход поршня, пробовали и составной поршень.

Составной поршень Владимира Заботина. При подаче рабочей среды поршень удлиняется, и степень сжатия возрастает.

Так же как и в проекте Владимира Заботина, применяли поршень, состоящий из двух частей, между которыми закачивалась рабочая среда, изменяющая расстояния между ними. Выяснилось, что основная трудность заключается как раз в подаче этой среды в работающий поршень. Ее приходилось подавать по множеству сверлений — через вращающийся коленчатый вал, шатун и поршневой палец в полость между частями поршня. Эти сверления неизбежно получались весьма узкими, поэтому возможность использовать в качестве рабочей среды газ, который бы потребовалось подавать в большом количестве, сразу же отпала. В поршень стали закачивать масло, чем заодно решили проблему смазки.

В 60-е годы прошлого века в Англии была создана фирма BICERIA (Briticsh Internal Combustion Engine Reserch Assoiation), выпускавшая двигатели с такими поршнями. Несмотря на простоту самой идеи, составные поршни при их конструктивном исполнении обрастали множеством вспомогательных деталей, уплотнений, клапанов, каналов. Некоторое представление об этом дает рисунок, который мы взяли из сравнительно редкого издания «Julius Mackerle. AIRRCOOLED AUTIMATIUE ENGINE. London 1972».

Наличие в поршне дополнительного механизма сильно затрудняло его охлаждение и не позволяло сделать двигатель быстроходным, а значит, достаточно легким. Экономия топлива, достигаемая при работе на частичных нагрузках, оказывалась невелика и сравнима с экономии ей, получаемой иными, более простыми, средствами. Сведения о применении таких поршней сегодня в литературе отсутствуют.

Английская фирма BICERIA еще в 1960-е годы сделала поршень, изменяющий степень сжатия. Множество сверлений, клапанов и каналов служат для подачи масла, давление которого раздвигает части поршня.

НАШ ДОМ

Главный инструмент маляра