Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2006 № 09
Вот почему производство надежных роликовых коньков освоили лишь немногие предприятия, являющиеся филиалами аэрокосмических фирм. Все сказанное относится, прежде всего, к роликовым конькам обычного типа. Если же на них появится двигатель, то возникнут трудности особого рода. И здесь уместно вспомнить самолетный опыт.
Однажды во время войны на истребитель С.А. Лавочкина поставили 45-мм пушку. Ожидалось, что с ней самолет сможет крушить броню любых танков. Получалось прямо-таки сверхоружие, но надежды не оправдались. Как только пушка начинала стрелять, боковые удары, вызванные силой ее отдачи, тормозили движение поршней и двигатель самолета останавливался… Аналогичный эффект должен бы возникнуть и на коньках Ганса Гебхарда.
Кроме того, колеса коньков при движении по неровностям получают продольные удары, которые мгновенно то увеличивают, то уменьшают скорость их вращения. При жесткой связи вала двигателя с колесом эти ударные изменения скорости вращения могут разрушить кривошипно-шатунный механизм.
Получилось так, что после патента Ганса Гебхарда, относящегося к 1924 году, следующий патент США под № 4508187 на роликовые коньки с мотором был выдан лишь в 1985 году инженеру Виллиаму Венселу из Калифорнии.
Венсел предложил роликовые коньки с приводом от бензинового мотора, расположенного у человека за спиной. Мощность двигателя передается на переднее колесо при помощи гибкого вала (рис. 1).
Такая схема, по сравнению со схемой Гебхарда, имеет большие преимущества. Двигатель полностью защищен от дорожной тряски. Габариты его не столь ограничены, как при установке непосредственно на коньке. Поэтому В. Венсел применил бензиновый мотор с вентилятором, аналогичный тому, что применяется на газонокосилках. От ударных изменений скорости вращения колес двигатель спасает гибкий вал. (Гибкий вал, напомним, представляет собой особым образом свитый из стальной проволоки трос, вложенный в гибкую оболочку. Трос передает крутящий момент, а оболочка защищает его от контакта с окружающими предметами и предотвращает перекручивание. Не будь ее, трос при малейшей нагрузке завязался бы узлом.)
Трос гибкого вала упруг и эластичен. Поэтому он не пропускает на вал двигателя силы ударного скручивания, но и сам нуждается в защите от нее. Вот как изобретатель решил эту проблему.
На рисунке 2 вы видите узел соединения гибкого вала с колесом конька. Он состоит из пары конических шестерен. Диаметр шестерни, сидящей на гибком валу, в 2–3 раза меньше, чем у шестерни на колесе.
Получается замедляющая передача. Она позволяет применить тонкий гибкий вал, вращающийся с большой скоростью. Между гибким валом и малой шестерней расположена пружинная муфта, гасящая крутильные колебания, способные передаться на вал. Подобная муфта расположена между большой шестерней и колесом. Она защищает уже сами шестерни от ударно-крутильных колебаний, поступающих с колес.
Вы видите, как солидно, прочно, с применением толстых стальных раскосов выполнен сам узел гибкого вала (рис. 3).
Однако закреплять его неподвижно изобретатель не счел нужным, ибо тогда на нем при малейшем толчке возникали ли бы значительные ломающие усилия. Виллиам Венсел избежал их, позволив узлу гибкого вала в небольших пределах поворачиваться относительно вертикальной и горизонтальной осей. Ради этого колесо конька он соединил с пружинной муфтой при помощи еще одной гибкой резиновой муфты, допускающей значительные изгибы оси вращения.
В начале 80-х годов в популярных журналах появлялась фотография американского инженера, разъезжающего по территории завода на роликовых коньках с мотором. Весьма вероятно, что это и был сам Виллиам Венсел.
На фотографии было видно, что с мотором соединены два конька. В таком случае при поворотах колеса коньков должны были бы вращаться с разной угловой скоростью, как это происходит при повороте автомобиля. Очевидно, что здесь, как и в автомобиле, пришлось применить дифференциал.
Несколько слов о возможности самостоятельного изготовления подобных коньков на основе готовых коньков с четырьмя роликами. Для движения человека к ним вполне достаточно подвести мощность около 200 Вт. Ее можно взять от мотора старой газонокосилки или бензопилы.
В качестве гибкого вала вполне пригодны валы от имеющихся в продаже шлифовальных машин. Их применяют слесари по штампам и зубные техники. Узел передачи мощности от вала к колесу содержит две конические шестерни. Их вы найдете в любой старой дрели. Останется лишь самостоятельно изготовить корпус узла, а также две пружинные и одну резиновую муфты.
В нашей стране единственным человеком, работавшим над коньками с мотором, был профессор электротехник Г. Бабат. В середине 30-х годов он предложил роликовые коньки с электромотором, получавшим энергию от проложенного под асфальтом провода, питаемого токами высокой частоты.
Провод подобно виткам первичной обмотки трансформатора создает электромагнитное поле. Его принимает вторичная обмотка, расположенная на коньках. Получается электрический ток, который после выпрямления при помощи диода приводил в действие электромотор.
Бабат построил и испытал тележку, работающую на таком принципе. Ходовые качества она имела великолепные, но потери при передаче энергии токами высокой частоты достигали 80 %. Кроме того, выяснилось, что высокочастотное электромагнитное поле небезопасно для человека, и работы в этой области были прекращены.
Профессор Бабат лишь ограничился сообщениями в печати, а патент на свое изобретение не оформлял. Однако идея электропривода коньков жива. В 1987 году во Франции, а годом позже в США патент на них получил Джим Баттл. Его коньки по сути миниатюрные автомобили. Каждый конек имеет независимую подвеску колес. Мощность к ним подается от электромотора с коробкой передач через дифференциал и шарниры. Одним словом, все как на автомобиле. Очевидно, и цена на такие коньки будет автомобильно-астрономическая.
Последним в XX веке был полученный в США в 1996 году патент японских изобретателей Садао Эндо, Юшито Токинаго и Казуо Сасаки. Они соединили колесо конька с электромотором (рис. 4) при помощи резинового пассика, а всю систему расположили на качающейся подвеске. Электромотору, в отличие от двигателя внутреннего сгорания, вибрация и толчки не страшны. Коробка передач ему не нужна, поскольку электромотор, подобно паровой машине, сам изменяет крутящий момент в соответствии с дорожными условиями.
Получился универсальный приводной узел, который изобретатели предлагают ставить не только на коньки, но и на роликовые доски. Энергию для своей работы мотор получает от аккумуляторной батареи.
В одном из вариантов своего патента они предложили питание коньков от солнечных батарей, расположенных на одежде человека.
В 2003 году наконец появились экспериментальные образцы коньков с электромотором индийской фирмы «Аэроскэйт». В них мотор с угловой передачей укреплен позади ботинка.
И еще несколько слов о возможности самостоятельного изготовления. Привод, предложенный японскими изобретателями, на первый взгляд, предельно прост. Но он требует мотора с замедляющим редуктором внутри. Такие моторы можно взять из механической отвертки, но лучше достать отечественные моторы марки МУ-100, которые применяются в узлах промышленной автоматики. При наличии электромоторов изготовление коньков станет делом сравнительно несложным. В качестве источника энергии подойдут герметичные аккумуляторы для электроинструмента.
А. ИЛЬИН
Рисунки автора
* * *
Незнакомец, проникший в журнал, оказался одноклассником Васи и Пети Бобой Белоручкиным.
— Знаете, ребята, я решил перейти в эту школу. Здесь приятная творческая атмосфера.
* * *
ЗАОЧНАЯ ШКОЛА РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
Сколько баллов в невидимом шторме?
Двадцать лет назад один из больших московских заводов получил задание скопировать зарубежную печь СВЧ. Вообще-то ничего особенного в этом устройстве нет. Печь по сути всего лишь металлический ящик с установленной внутри мощной генераторной лампой и кое-какая автоматика. Все это для завода было позавчерашнем днем, однако выполнить задание в срок не удалось.
Хотя печи сделали и выглядели они прекрасно, к тому же замечательно парили-жарили, их не приняли медики. Дело в том, что любые СВЧ-печи какую-то часть энергии должны пропускать наружу. Весь вопрос — сколько. Медики сочли тогда, что безопасный уровень СВЧ-излучения, принятый на Западе, слишком высок, и потребовали, чтобы излучение наших печей было в пятьдесят раз ниже.
