Изобретаем игрушку

Прошло больше года, как журнал опубликовал условия конкурса «Изобретаем игрушку». Итоги его первого этапа жюри уже подвело. Приятно отметить, что модель школьника из Душанбе Романа Панченко «И глиссер, и аэромобиль», о которой журнал рассказал в № 5 за этот год, отмечена дипломом III степени и рекомендована промышленности для серийного изготовления. Всем любителям конструирования игрушек напоминаем, что конкурс не закончился, он продолжается.
О присланных на конкурс работах мы уже рассказывали три раза. Тем не менее поток работ не уменьшается — в адрес редакции продолжают поступать письма с описаниями и чертежами разных технических игрушек. Из обширной почты мы выбрали 416 писем, в которых ребята предлагают конструкции моделей подводных лодок. О шести из них, на каш взгляд, самых интересных, мы и расскажем сегодня.
Первая модель, описание и чертежи которой прислал Сережа Кравченко из Киева, удивила меня своей простотой. С ней вы можете познакомиться на рисунке 1. «У меня, — пишет в письме Сергей, — не было выбора материалов. Кусок пенопласта — вот чем я располагал. Вырезал из него корпус лодки, потом разрезал его вдоль на две половинки. В каждой половинке сделал пазы так, что в корпусе образуются одно отверстие от носа до кормы и внутренняя полость.
Пенопласт — поплавок. Поэтому утопить его можно, если загрузить балластом. Из старого свинцового аккумулятора отлил несколько десятков крупных дробинок, Подобрал их точное количество с таким расчетом, чтобы модель погружалась в воду до середины башни. Засыпал дробинки во внутреннюю полость, установил между половинками руль из жести и склеил их.
Собрать резиновый мотор и установить его в отверстие труда не составило».
Обратили ли вы внимание, читая выдержку из письма, на две существенные детали в конструкции подводной лодки Кравченко? Первая, — как умело он разместил балласт, — ниже центра выталкивающей силы. Подобный принцип з технике называют «ванька-встанька». Какие боковые силы ни раскачивали бы лодку, она никогда не перевернется, И вторая — руль глубины имеет небольшой отрицательный угол атаки, примерно 2—3°. При движении вперед он создает силу, направленную вниз. Нос лодки постепенно опускается, она уходит под воду. Когда же резиномотор прекращает работу, модель всплывает на поверхность.
«Корпус своей модели я сделал составным, из двух частей. Верхняя половина служит поплавком, нижняя — балластом. Лучший материал поплавка — пенопласт, балласта — жесть. Из жести также изготовил башню и рули. Жесть выбрал не случайно — ее можно паять. Вот почему все крепежные детали резиномотора и торпедного аппарата я припаял к жестяным частям корпуса». Вот такое краткое описание получили мы от Олега Чупракова из Московской области. В письме был эскиз, и только по нему нам удалось разобраться в сути его предложения. Лично мне оно понравилось, художник перерисовал эскиз модели, с ним вы можете познакомиться на рисунке 2.
Чтобы легче было понять принцип движения модели под водой и действие торпедного аппарата, внесем ясность. Конструкция резиномотора обычная, вот только ось с гребным винтом имеет дополнительную деталь — шестеренку. Это ведущая шестеренка. Она посажена на ось и образует зубчатую передачу с другой шестеренкой, ведомой, которая посажена на длинную стальную ось. Почти по всей длине этой оси нарезана резьба. На ось навернута гайка с прямоугольной головкой. Гайка упирается в стенки корпуса своими углами, она не вращается, а перемещается вдоль вращающейся оси.
Теперь разберем принцип действия торпедного аппарата. Резиномотор вращает не только гребной винт, но и ось с резьбой. Гайка перемещается вдоль нее, упирается в рычаг спускового механизма. Рычаг поднимается — и торпеда выталкивается из торпедного аппарата сильной пружиной.
Эскиз модели подводной лодки Федора Саенко из Одесской области представлен на рисунке 3. Конструкция ее настолько проста, что не требует особых комментариев. Корпус своей модели Федор собрал из жести. Места стыков пропаял припоем. Есть, правда, одна хитрость, на которую следует обратить внимание тем, кого заинтересует эта модель. Советуем тщательно подобрать вес балласта. Его нужно поставить столько, чтобы ватерлиния проходила по диаметру входного отверстия. С внутренней стороны корпуса к этому отверстию припаяна трубка, противоположный конец которой срезан под острым углом и охватывает снизу турбинку. Под напором проникающей по трубке воды турбинка вращается и вращает гребной винт — лодка плывет. Трюм модели постепенно заполняется водой, она погружается. Горизонтальные рули с большим положительным углом атаки создают подъемную силу, замедляющую погружение.
Модели С. Кравченко, О. Чупракова и Ф. Саенко обладают одним недостатком — резиномотор ограничивает время работы. Гиви Горелишвили из Батуми пишет: «От резиномотора я отказался. Во-первых, гребной винт делает максимум 150—200 оборотов, а ведь это главный показатель, влияющий на дальность подводного плавания. И во-вторых, заводить резиномотор вручную не очень-то удобно, приходится пользоваться дрелью. Вот эти-то причины вынудили меня перейти на пружинный двигатель. Если он будет работать вместе с редуктором, увеличивающим число оборотов, можно значительно повысить продолжительность работы такого двигателя». Гиви прав. Его трехступенчатый шестеренчатый редуктор, установленный в центральном отсеке модели (рис. 4), выполняет эту задачу.
Но давайте посмотрим на его модель внимательнее. Зачем внутреннее пространство модели он разделил на три отсека? А вот зачем. Первый и третий отсеки герметичные и служат поплавка¬ми, они удерживают лодку на плаву. Второй же отсек, где установлен пружинный двигатель, негерметичный — через отверстие в днище в него поступает вода, а через трубку телескопического перископа выходит воздух. Такая сложная на первый взгляд конструкция имеет определенный смысл. Стопорный ключ (см. рис.) опущен вниз, вал вращаться не может. Ствол пушки используется как заводной ключ — с его помощью заводится пружинный двигатель. Горизонтальные рули устанавливаются под небольшим отрицательным углом атаки. Если модель положить на воду, она погрузится на две трети. Стопорный ключ поднимается, гребной винт начинает вращаться и толкает лодку вперед. Через отверстие вода поступает в центральный отсек. Подъемная сила корпуса постепенно уменьшается, лодка уходит сначала на перископную глубину, потом глубже. В таком положении она перемещается, пока работает пружинный двигатель. После того, как двигатель остановится, она всплывает на поверхность.
«Размышляя над конструкцией подводной лодки, — пишет Джафар Касумов из Сумгаита, — я пришел к неожиданному решению. Если кингстоны настоящих подводных лодок продувают сжатым воздухом, почему бы не использовать его для привода двигателя? Вот только где взять емкий источник сжатого воздуха? Думал установить баллончики, используемые для изготовления газированной воды, потом перешел на конструкцию миниатюрного компрессора, засасывающего воздух через телескопический перископ. Были и другие варианты. Наконец, пришел к решению...»
Решение Джафара стоит прокомментировать особо. Посмотрите на рисунок 5. Внутреннее пространство представляет собой два отсека. Кормовой отсек занимает оболочка воздушного шарика. Центральный отсек негерметичный, снизу в корпусе (его, кстати, Джафар изготовил из жести) припаяна трубка, конец которой загнут в сторону кормы. А сверху и внутрь этого отсека вставлена пробка с сетчатой колбой. Весь секрет в этой колбе. В нее Джафар закладывает две-три таблетки собственного производства. Что же это за топливо? «Таблетки, — пишет он в своем письме, — я приготовляю из соды и винной кислоты. Оба эти вещества в сухом виде не реагируют между собой. Но стоит только погрузить их в воду, как пойдет реакция с выделением углекислого газа».
Вот, оказывается, в чем секрет необычного топлива! Теперь познакомимся, как работает двигательная установка на этом «топливе». Через отверстие в кормовой бобышке шарик надувается (внутри корпуса он занимает положение, обозначенное на рисунке пунктирной линией). Отверстие закрывается пальцем. Модель устанавливается на воду. Глубина ее начального погружения — две трети высоты корпуса. Отверстие открывается, воздух пошел через отверстия, и модель поплыла вперед. По мере расхода воздуха объем шарика уменьшается. Это приводит к тому, что внутри центрального отсека давление воздуха падает. Через нижнее отверстие в него начинает поступать вода. Чем больше ее поступает внутрь, тем глубже под воду уходит лодка. Наконец, наступает такой момент, когда вода смачивает таблетки. Вещества вступают в реакцию, выделяется углекислый газ. Давление его постепенно возрастает, начинается обратный ток воды через нижнее отверстие. Совместное действие пневматического и химического двигателей приводит к тому, что модель может проплыть под водой несколько десятков метров. Останавливается она после того, как таблетки окажутся над водой и реакция прекратится.
Еще более продолжительное время плавает под водой модель Димы Якушева из Мурманска. Его подводная лодка, которую вы видите на рисунке 6, использует электрическую энергию. Батарейку, двигатель и гребной винт Дима установил так, что они образовали единый блок, легко отделяющийся от корпуса. И все же не это решение Якушева главное. «Внутреннее пространство модели, — пишет Дима, — я разделил на три отсека. Кормовой отсек герметичный — он уравновешивает тяжесть двигательного блока. Носовой и центральный отсеки между собой сообщаются, здесь установлен поплавковый рычажный механизм, управляющий носовыми горизонтальными рулями. Кроме того, центральный отсек имеет ряд небольших отверстий: в днище и башне». Не каждому будет понятен принцип действия такого устройства, если никакого механического или иного привода ка рисунке не видно. Дело в том, что Диме хорошо учил в школе физику, особенно закон Бернулли. Мы не будем его приводить здесь, надеясь на ваши знания.