Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2004 № 06
Залейте в яйцо через трубочку небольшую порцию воды. Подвесьте модель над школьной газовой горелкой или свечой. Вода закипит, и яйцо начнет вращаться. Если вы побываете на современной электростанции, то ничего внешне похожего на эолипил там не найдете. И все же почти на каждой электростанции есть реактивная турбина, действующая на принципе, открытом Героном.
Г.ТУРКИНА, А.ИЛЬИН
Рисунки А. ИЛЬИНА
ПОЛИГОН
Запрягите… уточек
Вечных двигателей, которые изобретатели безуспешно ищут многие века, увы, не существует. Но есть так называемые даровые, которые, работая долгие годы до полного износа, не требуют ни угля, ни бензина, ничего того, что принято называть топливом.
Вспомним игрушку «китайская уточка» (рис. 1).
Рис. 1
Если поставить ее возле чашки с водой и макнуть клювиком, уточка выпрямится, словно чего-то подождет, подумает, а потом сама опустит клюв в воду — и так без конца, только пополняй чашку.
Один изобретатель предложил сделать уточку покрупнее и насадить на ее ось электрогенератор. Если расставить миллионы таких уточек по берегам озер, морей и океанов, то, утверждал он, не сжигая ни грамма топлива, мы решим все энергетические проблемы…
Чтобы ответить на вопросы, разберемся, как устроена и работает китайская уточка.
Игрушка представляет собой герметично запаянную стеклянную трубку, похожую на птичку. Внутрь ее налито немного эфира, а носик обмотан нитками или ватой. Когда птичка стоит возле чашки с водой, температура самой птички, воды в чашке и воздуха в комнате одинакова. Внутри птички находятся пары эфира, но почти весь он собран в хвосте, пока вы не смочили клювик водой. Вода на его поверхности начнет испаряться, и температура носика понизится. Внутри его начнут конденсироваться, собираться в капельки пары эфира. Когда их наберется достаточно, голова станет тяжелее хвоста, и носик птички опустится в воду. Но вода теплее, чем носик. Находящиеся в нем капли эфира испарятся, и эфир снова двинется в хвост. Голова птички станет легче, и вес хвоста заставит ее подняться из воды. Все это будет повторяться, пока не кончится вода в чашке.
Таким образом, находящийся внутри птички эфир служит лишь для преобразования тепловой энергии, получаемой от воды, в механическую. Чем больше воды испарится с носика птички, тем большую работу она совершит.
Чтобы получить от птички максимально высокую мощность, она должна стоять возле чашки воды в комнате с сухим теплым воздухом. Или, следуя советам все того же изобретателя, — на берегу моря тогда, когда на него дует воздух из жаркой пустыни.
Приблизительные подсчеты показывают, что при испарении с носика китайской уточки 1 кг воды за один час она могла бы развить мощность всего в 0,1 Вт. Очевидно, устройства подобного рода ввиду их очень малой мощности энергетических проблем человечества все же не решат. Однако и они могут найти практическое применение.
Вот, например, основанный на принципе испарения воды двигатель для игрушечного кораблика (рис. 2).
Преобразование тепловой энергии воды в механическую происходит при помощи резиновых жгутов. Резина — один из немногих материалов, который от нагревания не расширяется, а сжимается. Этот эффект и использован в двигателе. Он состоит из обода с лопатками и туго натянутыми резиновыми спицами. Одна половина колеса находится в воде, другая — снаружи. Спицы колеса закреплены на шайбах неподвижного коленчатого вала. Сами шайбы могут вращаться.
Кроме того, в колесе есть еще две спицы, связанные с шейками кривошипа, выполненные в виде планок с отверстиями.
Вот как двигатель работает. Представим себе, что кораблик находится в воде пруда. Сначала колесо необходимо один раз повернуть. Тогда часть мокрых резиновых спиц окажется снаружи. Они начнут подсыхать, и это приведет к их охлаждению. При охлаждении резина удлиняется. От этого удлинения сместится центр тяжести колеса, и оно начнет поворачиваться. Лопатки на ободе колеса начнут загребать воду и двигать модель. Хотя натуральную резину можно растянуть раз в шесть, наилучшие результаты получаются со спицами, вытянутыми при установке в три раза.
Модель с таким двигателем движется медленно, зато неограниченно долго, ведь она черпает энергию из окружающей среды. При наличии соответствующей системы управления она, быть может, смогла бы пересечь даже океан.
Ю. ПАШИН
ЗАОЧНАЯ ШКОЛА РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
Радиотелефон четвероногому другу
Радуясь свободе, спущенный с поводка пес нередко скрывается в окрестных кустах, и докричаться бывает нелегко. А что, если укрепить на ошейнике миниатюрный радиоприемничек и призыв передавать по радио? Технически все просто.
Связь целесообразно проводить в диапазоне УКВ FM на частоте около 88 МГц. В качестве приемника проще всего использовать миниатюрный радиоприемник-брелок, дополнив его простейшим усилителем мощности с громкоговорителем. Вместо ушных микротелефонов ставится резистор R1; связь со входом дополнительного усилителя производится через разделительный конденсатор С1. Усилитель имеет каскад усиления напряжения на транзисторе VT1, а также двухтактный бестрансформаторный оконечный каскад на транзисторах разного типа проводимости VT2, VT3. Источником питания приставки служит батарейка GB1 типа «Кроны». Подбором номинала резистора R2 установите напряжение на эмиттерах VT2, VT3 равным половине напряжения (4,5 В) батареи GB1. Динамическую головку ВА1 лучше взять типа 0,25 ГДШ-7 с сопротивлением звуковой катушки 50 Ом.
Миниатюрный радиопередатчик, работающий на фиксированной частоте 88 МГц, выполнен по схеме (рис. 2).
Он обеспечивает дальность порядка 70 метров. Частота передатчика определяется параметрами контура L1, С5. Для подстройки частоты конденсатор следует взять полупеременным. Связь контура с антенной (телескопический штырь от карманного приемника) — индуктивная, через катушку связи L2. Звуковая модуляция обеспечивается микрофоном ВМ1, получающим питание с делителя напряжений на резисторах R1, R2 в базовой цепи транзистора VT1. В цепь питания радиопередатчика введен радиочастотный дроссель L3, который препятствует оттоку полезного сигнала от антенны WA1. Контурная катушка бескаркасная, наматывается на оправке, в роли которой использован винт М2,5.
Катушка содержит 8 витков провода ПЭВ-2 0,3. Тот же провод берется для катушки связи L2, имеющей 2 витка. Дроссель L3 лучше взять готовый типа Д-0,1, с индуктивностью порядка 100 мкГн. Микрофон — электретный марки МКЭ-369.
Настройку вашего «радиоканала» следует вести в такой последовательности. Первым настраивается микроприемник на частоту около 88 МГц, свободную от помех со стороны вещательных радиостанций. Проконтролировать «попадание» в нужную часть диапазона можно с помощью FM-приемника, имеющего хорошо читаемую шкалу настройки.
После такого сравнения ручку настройки микроприемника зафиксируйте липкой лентой. Далее настраивают передатчик — ваш голос должен уверенно звучать в динамической головке дополнительного звукового усилителя на ошейнике. Чтобы настройка передатчика не сбивалась, ручку управления полупеременным конденсатором лучше поместить в углубление корпуса, закрываемое крышечкой.
Если эксперимент с собакой у вас не удастся, вы можете сделать второй такой же комплект приемопередатчика, и у вас получится уоки-токи. Желаем успеха!
Ю.ПРОКОПЦЕВ
А у нас свет погас…
Если такое происходит вечером — плохо. Поди найди фонарь или свечу. Если днем — отключение сети может остаться незамеченным длительное время. А значит, не будут приняты меры для сохранения содержимого холодильника, а вызов спасителя-электромонтера отложится на следующий день.
Во избежание таких неприятностей неплохо обзавестись специальными устройствами. Расскажем сначала о том из них, что поможет не остаться в полной темноте (рис. 1).
В устройстве использована новинка полупроводниковой электроники — ультраяркий светоизлучающий диод HL1 белого цвета свечения. Его включение осуществляет так называемый составной транзистор из пары VT1, VT2, работающий в ключевом режиме. Питание — два 1,5-вольтовых гальванических элемента, составляющих батарею GB1. Ясно, что в нормальных условиях светодиоду HL1 незачем расходовать энергию источника.
Адаптер G1, включенный в розетку осветительной сети, создает на диоде VD1 падение напряжения около 0,7 В. Положительная полярность этого напряжения, приложенная к базе VT1, удерживает составной транзистор в запертом состоянии. При этом через токоограничивающий резистор R2 и батарею GB1 протекает маленький, порядка 0,01 миллиампера, ток разряда, практически не влияющий на ресурс батареи. Как только напряжение в электросети исчезнет, исчезнет и ток на выходе адаптера и падение напряжения на диоде VD1. На базу VT1 от батареи GB1 поступит напряжение отрицательной полярности, которое отопрет пару VT1, VT2. Через светодиод НИ потечет ток около 20 мА, вызывающий яркое свечение, которого достаточно, чтобы ориентироваться в помещении.
