Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2006 № 01

Когда при аварии летчик морского самолета покидает машину, в его ранце находится не только парашют, но и компактная надувная лодка. Однако в раздутом состоянии объем ее достигает 200 и более литров. Надуть ее нужно за считанные секунды. Как? Казалось бы, достаточно присоединить к лодке баллон со сжатым воздухом. Но он получается тяжел и громоздок. Выручает инжектор, в который поступает воздух из крохотного баллончика. При этом он захватывает из окружающей среды в десятки раз больше воздуха, и лодка успешно наполняется. Размером инжектор чуть больше авторучки.

При старте ракеты, когда скорость ее очень мала, порою расходуется десятая часть топлива, что превышает по массе ее полезную нагрузку. Для того чтобы этот расход уменьшить, тоже применяют инжектор (рис. 6).

Он выглядит как окружающее хвост ракеты кольцо обтекаемой формы. В нем происходит множество сложных процессов, но приближенно работу инжектора молено описать так.

Струя газов, выходящих из ракетного двигателя, засасывает воздух и смешивается с ним. Скорость от этого уменьшается, но масса газов, выбрасываемых ракетой, значительно возрастает. От этого во много раз увеличивается тяга двигателя, что и уменьшает расход топлива на старте. Но почему только на старте? Да потому, что с увеличением скорости работа инжектора ухудшается, и его обычно в определенный момент сбрасывают. На этом принципе в нашей стране удалось создать ракеты высочайшего совершенства, но о них нужен особый рассказ.

Перечислять области применения и типы струйных насосов можно до бесконечности. Каждый месяц появляются десятки новых патентов на эту тему. Над чем же бьются изобретатели всего мира? Они решают множество практически важных вопросов, но при этом постоянно остается один главный. Струйный насос, инжектор, энергетически не совершенен. Его КПД всего лишь 10–15 %. Это связано с тем, что в нем происходит так называемый неупругий удар. Проиллюстрировать это понятие поможет такой пример.

Когда шар на бильярдном столе ударяет по другому, неподвижному, происходит обмен энергиями. Первый шар останавливается, второй летит со скоростью первого. Это удар упругий.

Если бы те же два шара были сделаны из пластилина, то при соударении они бы слиплись. Это удар неупругий.

Дальше продолжал бы движение объединенный ком пластилина. Скорость его была бы вдвое меньше скорости первого шара. Кинетическая энергия этого кома составляла бы всего лишь половину энергии первого шара. Куда же девалась вторая половина? Превратилась в тепло, потраченное на деформацию пластилина. В инжекторе масса струи газа или жидкости, подаваемой внешним насосом, объединяется с массой перекачиваемой среды, и далее они движутся совместно. Тут-то и происходит потеря механической энергии на неупругий удар. Однако способы уменьшения этих потерь, в принципе, есть. Их нужно лишь довести до уровня технического решения. И тогда появятся бесшумные самолеты без винтов, простые сверхэкономичные двигатели, холодильники и тепловые насосы.

А. ВАРГИН

Рисунки автора

Однажды на одной из выставок ребята из Таганрогского клуба «Эврика» под восторженные крики на длинную ковровую дорожку стремительно выкатилось нечто негромко жужжащее, на длинных паучьих ногах. Это «нечто» представляло собою четырех колесную модель с двумя воздушными винтами (рис. 1).

Каркас его был сделан из стальной проволоки диаметром 3 мм, узлы которого спаяли или скрутили изолентой. На концах его длинных «ног» устанавливались колеса от игрушечных автомобилей.

Чтобы «жук» хорошо бегал, важно все. Прежде всего, точка схода плоскостей колес модели должна быть далеко позади нее. Тогда ход его будет прямолинейным. Чтобы уменьшить трение между колесами и их осями, лучше применить шарикоподшипники, но если их нет, а диаметр отверстия в колесе много больше диаметра оси, то вставьте в него втулку из промазанной клеем бумажной ленты, намотанной на кусок проволоки того же диаметра, что и ось. А чтобы детали не склеились, окуните проволоку в жидкий парафин с добавлением графита. После высыхания клея заготовку аккуратно снимите и запрессуйте в отверстие колеса. У вас получится вполне современное колесо со втулкой из самосмазывающегося материала.