Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2004 № 05
Кроме того, зазор между стенкой цилиндра и поршнем может быть сравнительно велик, и необходимую точность изготовления можно обеспечить даже в домашних условиях.
Вот одна из простых конструкций любительского двигателя, рассчитанного на низкое давление (см. рис. 1).
Поскольку цилиндр двигателя можно сделать как из отрезка латунной трубки, так и из гильзы от охотничьего ружья, мы приводим на чертеже лишь приблизительные размеры. Вообще же, решив собрать такой двигатель, сделайте сначала его эскиз, исходя из размеров имеющихся заготовок.
Картера в обычном понимании у двигателя нет. Его функцию выполняет кусок латуни, изогнутый под прямым углом. К нему припаяны цилиндр и втулка золотника (рис. 2).
Кривошипный вал желательно изготовить из прутка шлифованной стали-серебрянки диаметром 6 мм. На нем нужно сделать надфилем две подточки — они и будут выполнять функцию золотника. На конце вала есть отверстие, в которое впаивается кривошипный палец, согнутый из стальной проволоки диаметром 2 мм (рис. 4).
Рис. 4. Размеры указаны ориентировочно. Они должны выбираться в соответствии с имеющимися материалами.
Поршень проще всего выточить из дюраля или латуни. А при отсутствии токарного станка его можно даже спаять из жести. Делается это так.
Вырежьте полоску тонкой жести шириной чуть больше, чем высота будущего поршня, и протяните ее несколько раз вокруг гладкого стального стержня. Жесть станет упругой и совьется в спираль. Отрежьте от нее кусочек, длина которого на миллиметр меньше длины окружности внутренней части заготовки цилиндра. Вставьте ее в будущий цилиндр, обернув бумагой или толстой алюминиевой фольгой (рис. 3).
Эта операция нужна для того, чтобы впоследствии между цилиндром и поршнем получился микроскопический зазор для смазки двигателя во время работы.
Когда закончите приготовления, начинайте выдвигать заготовку поршня и пропаивать в ней шов. Делать это нужно так, чтобы припой затекал внутрь. Постепенно заготовка поршня полностью выдвинется из цилиндра и окажется у вас в руках. При этом на ее внешней поверхности в районе шва окажется толстый валик припоя. Спилите его мелким напильником, и у вас получится очень точная заготовка поршня. Припаяйте к ней крышку и сделайте отверстия для поршневого пальца. Изготовленный таким способом поршень намного легче точеного.
Теперь — о баллоне. Чтобы проще было накачивать бутылку сжатым воздухом, вверните в ее дно ниппель от велосипедной камеры. В пробке бутылки поставьте штуцер для присоединения шланга подачи воздуха в двигатель. Для этого пригоден прозрачный шланг от медицинской капельницы. Очень важно иметь краник для воздуха. Сделать его не просто, потому на первых порах попробуйте обойтись роликовым зажимом от той же капельницы.
Свой первый пневмодвигатель поставьте на модель лодки (рис. 5) и испытайте. Это поможет вам понять все тонкости обращения с системой, работающей на сжатом воздухе: как и чем смазывать двигатель, как избежать утечки воздуха из бутылки, добиться надежности зажима.
Рис. 5
Помните, что накачивать пластиковую бутыль до давления более 3 атм не следует. Она может лопнуть и повредить вашу модель. Поэтому старайтесь пользоваться насосом с манометром, а работать следует в защитных очках.
А.ИЛЬИН
ЗА СТРАНИЦАМИ ШКОЛЬНОГО УЧЕБНИКА
Удивительная оптика
Вы уже читали об остроумных экспериментах знаменитого немецкого физика Вихардта Поля (см. «ЮТ» № 1 за 2004 г.). Сегодня продолжаем рассказ.
Как устроен телескоп?
Телескоп — вы знаете — сложнейший прибор для наблюдения небесных тел. Однако начало он берет от подзорной трубы — прибора настолько простого, что изобрели его… дети.
В 1606 году голландский фабрикант очков Жан Липпершей увидел, что его дети смотрят на колокольню через два очковых стекла — выпуклое и вогнутое. Жан посмотрел в стекла и ахнул от удивления. Верхушка колокольни приблизилась, стали видны даже сидящие на ней воробьи. Фабрикант смекнул, что дети его изобрели нечто очень полезное. Он вставил стекла в трубу и получил прибор, который начали охотно покупать моряки. Так появилась на свет простейшая подзорная труба.
Лип першей получил от короля исключительное право на ее производство, но разбогатеть не сумел: прибор оказался столь прост, что сделать его мог любой.
Три года спустя, руководствуясь рассказами о кем-то виденной подзорной трубе, Галилео Галилей смастерил ее сам и направил в небо. Там он открыл с ее помощью горы на Луне, фазы Венеры, спутники Юпитера и многое другое, что полностью изменило взгляды человека на устройство мира.
Труба Галилея состоит из двух линз: собирательной и рассеивающей (рис. 1). Первая закреплена неподвижно, а вторая установлена в отдельной трубочке — окуляре — и может передвигаться вдоль для наводки на резкость.
Вот как работает труба Галилея.
Допустим, две звезды расположены столь близко друг к другу, что невооруженному глазу кажутся одной. Мысленно наведем на них трубу. Поскольку расстояния до звезд огромны, то приходящие от каждой из них лучи света можно считать практически параллельными.
Пройдя сначала через собирающую, а затем через рассеивающую линзы, пучки света так и остаются параллельными, но сжимаются и резко увеличивают свой наклон по отношению к оси прибора. Когда же эти пучки попадают в наш глаз, он начинает различать, откуда этот свет пришел. А поскольку направление пучков изменилось, глаз увидит звезды на большом угловом расстоянии друг от друга — раздельно.
Конструкцию Галилея применяют сегодня лишь в качестве театрального бинокля. Современные же подзорные трубы сложнее и дороже. Состоят из множества подвижных и неподвижных линз.
Но что такое линза? Во всех учебниках ее рассматривают как совокупность бесконечного числа отдельных призм.
Возможно, это и навело В. Поля на мысль сделать телескоп из одних только призм.
Возьмите две призмы, которые применяют в школе для опытов по разложению света, поставьте их, как показано на рисунке 2, и взгляните через них на удаленные предметы.
Вы увидите, что они стали шире. Если добавить другую такую же пару призм, поставив ее перпендикулярно, то удаленные предметы будут увеличены равномерно. Так можно из одних только призм построить подзорную трубу или телескоп (рис. 6).
Опыт этот Поль опубликовал более полувека назад. Воспроизводится он за считаные минуты и дает отличные результаты. А поскольку призма гораздо дешевле в изготовлении, чем линза, можно только удивляться, что до сих пор никто не занялся производством простых телескопов и подзорных труб конструкции Поля.
Загадка обычной линзы
Этот эксперимент с обычной собирательной линзой на подставке начнем, как обычно делают в школе, а закончим так, как рекомендовал бы Вихардт Поль.
Итак, ставим перед линзой лампочку от карманного фонаря. Если рассмотреть изображение лампочки на экране внимательно, то можно заметить, что оно достаточно четко и резко лишь в центре, по краям оно расплывчато и искажено.
Если же поставить после линзы кружок с отверстием — диафрагму (см. рис. 3), то искажения заметно уменьшатся. Чем меньше размеры отверстия, тем четче будет изображение.
Однако при этом сильно уменьшается его яркость. Это явление ставит в затруднительное положение создателей фотоаппаратов и телекамер. На фотопленке или матрице телекамеры всегда желательно иметь не только четкое, но максимально яркое изображение. Поэтому в оптических приборах одиночную линзу заменяют целой их системой. Такой объектив сложен в производстве, зато позволяет обходиться диафрагмами большого размера без потери четкости и яркости.
Но есть и другой путь. Геометрические искажения линзы в значительной мере вызваны ее сферической формой. Если же придать ей форму параболическую, они уменьшатся.
Оптики знают об этом почти два века, но, к сожалению, изготовление стеклянной параболической линзы обходится в десятки раз дороже.
В последние десятилетия промышленность научилась точно, быстро и дешево отливать линзы любой формы из пластика. Их часто применяют не только в дешевых, но и в очень дорогих фотоаппаратах. Так, например, в 70-е годы XX века японская фирма Canon выпустила в продажу объектив, как бы «видящий» мир вдвое ярче, чем человеческий глаз. Достигалось это введением в него одной, но очень хитроумной по форме пластмассовой линзы.
