Сергей Мусский - 100 великих чудес техники
Самые мощные и динамичные представители двухколесного племени – спортбайки. Пожалуй, главное их отличие – посадка. Но, в противоположность чопперной, она очень напряженная, скоростная: корпус водителя сильно наклонен вперед, а подножки отнесены назад, так что при медленной езде немалая часть веса приходится на руки. Вторичный признак – большой обтекатель в стиле «Гран-При», а его отсутствие указывает на то, что спортбайк выполнен в стиле «голая сила».
Сердце любого спортбайка – мотор. Как правило, рядный четырехцилиндровый четырехтактный агрегат – по соображениям компоновки и развесовки, ведь надо загрузить переднее колесо, – наклонен вперед. Имеются два верхних распределительных вала, четырехклапанные головки цилиндров, жидкостное охлаждение. Рядная «четверка» – наилучший компромисс: ведь чем меньше рабочий объем каждого цилиндра, тем лучше удается организовать процесс сгорания. К тому же такая схема неплохо уравновешена и вибрации минимальны. Если же увеличить число цилиндров до шести или восьми, то, помимо излишней сложности мотора, возникнут проблемы с его компоновкой. Да и тяговые возможности в многоцилиндровых двигателях хуже.
Для современных спортбайковских моторов и 13000 оборотов в минуту – не предел. Следовательно, внутреннее трение в двигателе становится главным его врагом. Борются с ним несколькими способами. Во-первых, увеличивают соотношение диаметра цилиндра к ходу поршня. Ведь чем меньшую дистанцию пробегает поршень за каждый ход, тем меньше его скорость. Во-вторых, делают гильзы двигателя из металлокерамики или вообще заменяют их никель-кремниевым напылением на стенки цилиндров. Даже идут на уменьшение рабочей поверхности коренных подшипников.
Зажиганием управляет бортовой процессор, учитывающий не только обороты двигателя, но и желания водителя – для этого специальные датчики отслеживают положение дроссельной заслонки. Причем для крайних цилиндров характер изменения опережения зажигания иной, чем для средних – из-за разницы в тепловом режиме. Катушки зажигания все чаще встраивают в колпачки свечей.
Непременная принадлежность современного спортбайка – система «прямого впуска», которая, в сущности, представляет собой инерционный наддув. Воздухозаборники системы питания выводятся в лобовую часть обтекателя – туда, где давление набегающего воздуха максимально. Так что свежий заряд кислорода прямо-таки с силой заталкивается в мотор. Конечно, проявляется этот эффект лишь на скорости выше 80 километров в час, но ведь спортбайки медленнее жить не умеют.
Прибавка весьма значительна. К примеру, двигатель «Ямахи V2P-P6» на стенде выдает лишь 100 лошадиных сил, а на дороге – 120! Сто двадцать лошадиных сил при шестистах «кубах» – это 200 лошадиных сил на «литр». Почти как у моторов «Формулы-1»!
Совсем недавно большинство байков ездили со стальными рамами. Сегодня чаще всего используются алюминиевые сплавы – и для рамы, и для маятника задней подвески. Вес для спортбайка – это все! Чем легче мотоцикл, тем он быстрее разгоняется, тем охотнее ложится в поворот. Основная масса стянута к центру тяжести машины. Чем меньше полярный момент инерции – тем более юрким становится мотоцикл.
Жесткость – второе по важности ключевое требование к конструкции ходовой части. Рама – прямая диагональ от рулевой колонки к узлу крепления задней подвески. Сам маятник выступает продолжением рамы (и весит, кстати, почти столько же, как и она). В силовую структуру ходовой части включен и сам двигатель. Хода подвесок достаточно скромные – около 120 миллиметров. Комфорт принесен в жертву контролю.
Что требуется от подвесок при таком жестком подходе? При перемещении колеса в позиции, близкой к нейтральной, оказывать минимальное сопротивление, чтобы мотоцикл ни на секунду не терял контакта с дорогой. И наливаться силой при больших ходах. Отсюда и прогрессивная характеристика задней подвески – специальный рычажный механизм обеспечивает изменяемое передаточное отношение в системе «колесо – амортизатор». Обе подвески обладают полным набором регулировок – можно откорректировать под дорожные условия и вес седока, и предварительное поджатие пружины, и гидравлическое усилие сжатия и отбоя.
И, конечно же, мощнейшие дисковые тормоза – два диска по 300 миллиметров диаметром спереди, один сзади, привод – гидравлический. Чтобы тормозилось получше, скобы передних тормозов делают четырех– и даже шестипоршневыми.
БЫТОВАЯ ТЕХНИКА
Домашние роботы
Сегодня создаются роботы, способные выполнять многие функции, свойственные человеку. Прежде всего, речь идет об автоматах, запрограммированных на выполнение ряда механических операций, требующих, однако, некоторых интеллектуальных усилий. Так, в Таиланде разработали модель первого в мире робота-охранника. Управление машиной осуществляется с помощью пароля через… Интернет. Устройство оборудовано видеокамерами слежения и сенсорными датчиками, способными реагировать на движущиеся предметы и перепады температуры. Кроме того, робот снабжен огнестрельным оружием, которое может применить в случае необходимости. Разумеется, все действия металлического охранника зависят от команд оператора.
А в США робот заменяет медсестру. Механический ассистент по имени Лил Джеф работает в нью-йоркском госпитале «Гора Синай». В его обязанности входит разносить и подавать врачам инструменты. Специальное навигационное устройство позволяет Джефу двигаться в правильном направлении. Умеет он и разговаривать, хотя в его лексиконе всего несколько фраз – «Спасибо», «Возьмите, пожалуйста, инструменты». Если же в его механизме возникает неполадка, он кричит: «Я застрял, вызовите оператора!»
Оригинального робота изобрел американский ученый Стюарт Вилкинсон. Автомат заряжается энергией благодаря… пище. Он состоит из трех контейнеров, управляемых двигателем, внутри которого находится микробиологическая среда из бактерий. Перерабатывая пищу, бактерии выделяют тепловую энергию, преобразующуюся в электричество. Чем больше в продуктах белков и углеводов, тем больше выделяется энергии. Сам Вилкинсон во время экспериментов «кормил» робота сахаром, но мясо, по его мнению, будет способствовать более эффективной работе. Кстати, робот, от «рождения» носящий имя Gastronome, при демонстрации получил кличку Ням-Ням. Зрителей же, собравшихся на показ, больше всего интересовал вопрос: не может ли машина этого класса оказаться опасной для человека? Что, если, исчерпав запас энергии, она вздумает полакомиться оператором?
Действительность превосходит самые смелые ожидания фантастов: у роботов и впрямь все как у людей. Даже размножение! В США создана компьютерная система, способная без вмешательства человека воспроизводить роботов. Авторы изобретения – Ход Липсон и Джордан Поплак из Массачусетского технологического института. Задача системы – воспроизвести простейшую модель механизма, способного горизонтально перемешаться в пространстве. На начальном этапе компьютер разрабатывает тысячи виртуальных проектов, имитирующих процессы эволюции растительного и животного мира, затем выбирает оптимальный вариант и необходимые компоненты. Информация передается на автоматическую установку, занимающуюся непосредственно сборкой механизма.
Еще недавно об использовании бытовых, домашних роботов можно было прочитать только на страницах фантастических романов. Но время идет, технологии развиваются, и все, что еще вчера казалось несбыточной мечтой, сегодня становится реальностью. Некоторые из домашних роботов могут выполнять различные функции, другие же предназначены для какой-то конкретной работы.
Многофункциональный домашний робот R100 разработан в центральной исследовательской лаборатории японской фирмы NEC. Его оснастили средствами для распознавания визуальных изображений, голоса и возможностями общения через Интернет. Подобный робот способен узнавать отдельные лица, воспринимать голосовые команды и перемещаться по дому, обходя такие препятствия, как столы и стулья.
По утверждению представителей фирмы, робот этой модели способен узнавать различных членов семьи и даже спрашивать, чем он может помочь. За счет встроенных средств для доступа к Интернет R100 сообщает о получении электронной почты.
Возможности робота в журнале «Компьютер-пресс» анализирует Алексей Федоров:
«Давайте рассмотрим основные возможности R100, «мозг» которого представлен процессором Intel 486DX4 с тактовой частотой 75 МГц. Зрение робота реализовано на основе двух видеокамер, позволяющих ему обходить препятствия, вычислять расстояния до предметов и узнавать людей. Для распознавания плана квартиры и объектов, которые находятся в ней в неподвижном или подвижном состоянии, R100 использует стереоскопическую видеообработку поступающих на камеры сигналов в реальном времени. Те же видеокамеры позволяют ему опознавать и запоминать лица. С помощью программирования можно задать роботу имена знакомых ему людей, и в этом случае он будет приветствовать членов семьи. Помимо этого встроенные видеокамеры позволяют роботу перемещаться вслед за человеком, который с ним разговаривает.
