Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2008 № 09

«Кшарпинскай деппо» — эта фраза была начертана на бумажке из инопланетного корабля и означала «бракованные товары»! Никто не знает, как занесло все эти тостеры, собачки и пищалки на Землю, но это были всего лишь никому не нужные вещи…

Хотя нет, очень даже нужные. Ведь с их помощью у меня теперь есть шикарный собственный офис, прекрасная квартира, умопомрачительная машина и фантастическая работа.

И все это будет у меня и дальше. Ведь только я знаю секрет инопланетного языка.

В этом выпуске ПБ мы расскажем: о проекте дома, устойчивого к землетрясениям, Сергея Юрасоваиз Саратова, о способе связи с подводными лодками, предложенном Сергеем Реутовымиз Вологды, и о портативном махолете Антона Степановаиз Караганды.

ОСТРОУМНУЮ СИСТЕМУ…

… для защиты здания от подземных толчков предложил Сергей Юрасов из Саратова. В сейсмоопасных зонах проживает около 5 % населения России, а это ни много ни мало около 7 миллионов человек.

На открытой местности землетрясения не опасны (случаи, когда разверзается земля и человек проваливается в трещину, крайне редки).

В городах же люди гибнут под обломками обрушившихся домов, и потому в районах, где бывают землетрясения, стараются строить дома повышенной устойчивости.

Казалось бы, решение очевидно: нужно увеличить толщину стен, сделать прочнее каркас, более глубокий фундамент, применить высококачественные материалы. Но все это недопустимо увеличивает стоимость строительства. Потому строители поступают несколько иначе.

Разрушительное действие землетрясения происходит в основном за счет распространяющихся по поверхности земли волн. Их называют волнами Релея. Они создают слабые и редкие толчки в вертикальном направлении и очень опасные в горизонтальной плоскости.

Каркас здания от них перекашивается, и, если узлы его скреплены жестко, например, при помощи цемента, то при изгибе в них возникает концентрация сил. Одни силы действуют на сжатие, и бетон их выдерживает. Другие — действуют на растяжение, для бетона они губительны.

Это позволяет взглянуть на конструкцию сейсмостойкого здания по-новому. В узлах каркаса можно поставить относительно подвижные шарниры. Под действием толчка шарнир лишь слегка повернется, но здание остается невредимым. Таким образом, классический путь создания сейсмостойкого здания сводится либо к созданию дома сверхпрочной конструкции, либо конструкции, для которой землетрясение безразлично.

Сергей Юрасов предлагает свой путь — дома строить обычные, но снабжать их устройствами, которые толчки грунта к зданию не пропускают. Для этого фундамент здания Сергей предлагает делать с трехуровневой прослойкой. Промежуток между верхним и вторым уровнем снабжен множеством мощных пружин, которые смягчают вертикальные толчки. Промежуток между вторым и третьим уровнем предназначен для смягчения колебаний в горизонтальной плоскости. Он устроен по принципу шарикоподшипника. Между плитами цоколя здания, в отдельных ячейках, размещены шары. При горизонтальных толчках перемещается фундамент, а дом остается на месте.

Нет сомнения, что такое устройство работоспособно, но легко ли его сделать?

Площадь контакта между шаром и основанием очень мала. Здесь могут возникнуть столь высокие давления, что их не выдержит самый прочный бетон. Да и обрабатывать поверхность шариков и прокладок придется по высшему классу точности, как это делается в шарикоподшипниках. Это откладывает реализацию идеи на неопределенный срок, но проработка проекта Сергеем и важность темы заслуживают того, чтобы наградить Сергея Юрасова Авторским свидетельством Патентного бюро.

УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ПОДВОДНАЯ СВЯЗЬ

«При аварии подводная лодка ложится на дно и не может подать сигнал бедствия с указанием своих координат, так как радиоволны в воде не распространяются», — пишет Сергей Реутов из Вологды и предлагает установить на подводной лодке передатчик, в котором ультразвуковой сигнал модулируется звуковым сигналом, например речью человека, и передается поисковым судам.

На днища этих кораблей Сергей советует установить приемник ультразвуковых сигналов, который преобразует их в речь.

Сергей основательно познакомился со свойствами ультразвука по специальной литературе. В своей работе он даже приводит таблицу зависимости дальности распространения звука в воде от частоты. Столь основательный и серьезный подход к делу заслуживает уважения и дает основание ответить автору с максимальной полнотой.

Начнем с того, что радиоволны для связи с подводными лодками уже используют. Это волны очень большой длины — в сотни и тысячи км. Они способны пройти сквозь толщу воды на глубину до 50 м. Но передавать речь на них невозможно. Удается лишь передавать телеграммы, да и то очень медленно. Передающие и приемные антенны наземных радиостанций для связи с подводными лодками имеют громадные размеры, используют целые острова длиною в десятки километров. Мощность передатчиков этих радиостанций достигает 6 тыс. кВт.

Обратная посылка сигнала с лодки на берег производится очень медленно, с применением многократного повторения. Для приема используется такой же приемник, как в радиотелескопе. По существу, радиосвязь с подводными лодками происходит примерно так, как происходила бы связь с другой Галактикой…

Но кроме радиоволн, давно, еще со времен войны, для связи с подводными лодками используют ультразвук. К сожалению, и этот способ связи не идеален. Как отметил в своей таблице Сергей, чем ниже частота, тем дальше распространяется ультразвук. Так, при частоте 30 кГц ультразвук распространяется на 44 км, при частоте 10 кГц — это уже не ультразвук, а вполне слышимый звук — на 400 км. Однако скорость распространения звука в воде 1440 м/с. Посчитайте, 44 км звук пройдет за полминуты, а 400 км за 4,6 мин. С таким запаздыванием еще можно кое-как вести переговоры, но управлять подвижными объектами, например торпедами, невозможно.

Антенна для связи с подводными лодками.

Специальный ультразвуковой приемник устанавливать на днище корабля не нужно. На надводных судах, как и на подводных лодках, есть ультразвуковые гидролокаторы. Их и используют для связи.