Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2004 № 11
После пайки прошлифуйте трубу изнутри при помощи тонкого наждака с маслом и пасты ГОИ. После этого удалите кусок средней части трубы, как показано на чертеже. В этом месте будет двигаться кулиса. Крышки цилиндров можно выточить из стали. Поршни и втулка кривошипного вала делаются из чугуна или бронзы.
Каждый поршень имеет резьбовое гнездо для крепления штоков. Сами штоки делаются из прутковой стали «серебрянки» диаметром 6 мм и имеют резьбу М6 на одном конце и отверстие для шплинта на другом.
Рамка кулисы сделана из латуни либо бронзы. К ней припаяны два гнезда для крепления на шплинтах штоков поршней при сборке.
Впускные и выпускные клапаны компрессора шариковые. Они действуют под давлением воздуха. Впуск воздуха в детандер осуществляется золотниковым распределительным механизмом, установленным во втулке подшипника.
Принцип его работы показан на рисунке 2. В момент, когда поршень детандера оказывается в верхнем положении, вал поворачивается таким образом, что воздух проходит в цилиндр через сделанный на нем спил.
В нижнем положении поршень своей кромкой открывает отверстие, и через него воздух выходит в холодильную камеру.
Для привода компрессора годится мотор мощностью 150 Вт, делающий около 1500 оборотов в минуту. При высоких скоростях воздух не будет успевать заполнять цилиндры, и тепловая мощность системы уменьшится, да и износ кулисы ускорится.
При работе теплового насоса непосредственно на уличном воздухе может возникнуть неприятное явление. Содержащаяся в нем влага может конденсироваться в эспандере и замерзать на его стейках. Это, в конце концов, приведет к его остановке. Согласитесь, это неудобно. Самая надежная мера против образования льда — это создать замкнутый контур, по которому будет циркулировать небольшая порция воздуха от компрессора до эспандера и обратно, а воздух, поступающий в компрессор, охлаждать уличным воздухом через стенку трубы.
Воздух же, выходящий из детандера, потребуется опять же через стенку трубы обдувать свежим воздухом, который от соприкосновения с ней станет холодным, а после будет направлен в камеру с продуктами.
Введение замкнутого контура значительно усложняет установку, но упрощает некоторые проблемы. Например, мы с вами пока ничего не говорили о смазке поршней. А они без нее работать не могут. В то же время смазка может вылетать из детандера и попадать на охлаждаемые продукты.
Применение замкнутого контура позволяет применить для смазки тончайший графитовый порошок, полученный растиранием стержня мягкого карандаша. Вообще возможности для улучшения даже такой простейшей модели огромны. Но чтобы перейти к образцу, пригодному для отопления целого дома, придется немало поработать и многое изучить.
А. ИЛЬИН
Рисунки автора
Только для ушей собаки
Ультразвуковой свисток охотники-браконьеры изобрели сотни лет назад, но объяснить, почему его слышат собаки, но не слышат егеря, смогли гораздо позже. Лишь в XVII веке установили, что звук — это колебания воздуха. В XIX веке появились приборы, измеряющие частоту звуковых колебаний.
Английский ученый Френсис Гальтон в 1883 г. создал прибор, создающий звук точно заданной частоты (рис. 1), по конструкции напоминающий свисток.
Ф. Гальтон
С его помощью удалось выяснить, что ухо большинства людей слышит звуки частотой не более 20 000 Гц. Звуки же более высоких частот стали называть ультразвуками. Их слышат, например, кошки, собаки и лошади. Они воспринимают звуки с частотой 20–30 тыс. Гц, но все рекорды бьют летучие мыши. Для них и 70 тыс. Гц не предел.
Рис. 1. Свисток Гальтона и его устройство
Сегодня браконьерам ультразвуковые свистки не нужны. Но они все же находят применение. В начале прошлого века известный дрессировщик М.А.Дуров показал в Москве на арене цирка лошадь, умевшую складывать и умножать целые числа и даже извлекать корни. Ответ она подавала ударом копыта. Более того, дрессировщика сажали за ширму, давали примеры в письменной форме, а лошадь воспринимала их телепатически и давала правильный ответ. Москва была потрясена.
Немного позабавившись, М.А.Дуров открыл свои секрет. В кармане артиста находилась резиновая груша со свистком Гальтона. Незаметно нажимая ее, маэстро подавал лошади сигнал, который не слышал никто, кроме нее. А она, знай свое дело, при этом постукивала копытом, что зрители принимали за цифровой код…
В годы Второй мировой войны японцы нашли свистку Гальтона более серьезное применение. В ходе войны на Тихом океане американцы не раз брали в плен небольшие японские суда. Команда сдавалась, оставляя целехоньким все самое главное: оружие, провиант, двигатели. Но раз за разом на капитанском мостике находили обломки какого-то прибора, состоявшего из жестяного рупора и трубок.
Американские разведчики, внимание которых давно привлекало умение японских судов согласованно действовать, не прибегая к каким-либо известным средствам связи, собрав воедино обломки разбитого на разных судах прибора, выяснили, что перед ними принципиально новое средство связи. В основе его был мощный ультразвуковой свисток, работавший на сжатом воздухе судового компрессора. При помощи специального устройства ультразвука изменялся в такт со звуковыми колебаниями голос капитана. Промодулированный ультразвук при помощи рупора направлялся адресату.
Принятый сигнал обрабатывали, вычитая несущую частоту, и становился слышен человеческий голос. Дальность действия такой системы связи достигала нескольких километров.
Но поговорим о конструкциях свистков. Начнем с самого простого (рис. 2).
Рис. 2. Судейский спортивный свисток.
Возьмите две полоски жести. Одну из них согните, как показано на рисунке, зигзагом, а другую — скобочкой и спаяйте между собой. Если зажать боковые отверстия изделия между большим и указательным пальцами и подуть в трубочку, может получиться свист. Если свисток молчит, придется заняться регулировкой. Она заключается в том, чтобы найти правильное положение относительно плоской трубочки конца цилиндрической части свистка.
Чистый и громкий свист получается, когда струя воздуха входит в цилиндрическую часть, делает по ней оборот и отклоняет вверх поток воздуха, выходящий из трубки. Течение в цилиндрической части прекращается, но через мгновение преграда исчезает; новая порция воздуха входит в цилиндрическую часть, делает по ней оборот, и все повторяется. В результате из щели свистка выходит поток воздуха, прерывающийся с большой частотой. Он и порождает звук.
После первого удачного опыта сделайте несколько свистков с цилиндрической частью разного диаметра от 5 до 20 мм. Чем меньше диаметр цилиндрической части, тем выше частота звука. Свисток диаметром менее 5 мм уже может давать ультразвук. Только вы его не услышите, поэтому налаживать такой свисток придется с осциллографом и микрофоном. Ультразвук вы увидите на экране в виде отрезка синусоиды. Регулировка свистка производится до получения максимальной ее амплитуды. Ну, а если нет осциллографа, постарайтесь найти общий язык с кошкой или собакой…
Описанный свисток прост в изготовлении и наладке. Но гораздо эффективнее цилиндрический свисток (рис. 3).
Рис. 3. Устройство гудка парохода.
При длине около метра он дает звук с частотой 100–150 Гц и сможет заменить гудок парохода. При длине же несколько миллиметров гудок превратится в свисток Гальтона частотой до 60 000 Гц.
На рисунке 4 вы видите ультразвуковой свисток, предназначенный для управления моделями. Он работает от резиновой груши и снабжен параболическим отражателем, направляющим звук на расстояние до 25 м. Обучив собаку реагировать на его звук, можно показывать с ней различные фокусы. Дело это непростое, поэтому на первых порах можно ограничиться простейшим свистком, а вместо собаки использовать электронную модель, описанную в рубрике ЗШР журнала.
А. ИЛЬИН
Рисунки автора
Рис. 4. Свисток для управления моделями:
1 — регулировочный винт, 2 — поршень; 3 — резонатор (резонансная полость); 4 — вставка, образующая кольцевую щель; 5 — отражатель звука; 6 — воздушная трубка.
ЗАОЧНАЯ ШКОЛА РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
Свистни!
Для подачи простейших сигналов управления — зажечь или погасить лампу, включить мотор — можно применять ультразвук. С конструкцией ультразвукового свистка вы уже знакомы. Познакомьтесь же со схемой, улавливающей сигналы для управления игрушками (рис. 1).
