Юный техник, 2000 № 10 - Журнал «Юный техник»

Горизонтальную тягу создавали два отдельных винта, позволяющих машине летать в любом направлении. Все винты были снабжены механизмом изменения шага самолетного типа.

Вертолет показал высокую устойчивость и побил все мировые вертолетные рекорды своего времени. Он летал с грузом 450 кг на высоте 10 м со скоростью 50 км в час. Посмотреть полеты приходили именитые люди — от бывшего президента Гувера до военного министра. Но специальная комиссия сочла аппарат слишком сложным для производства, и работу над ним решили не продолжать. Правда, читая в статье Б.В. Сергиевского о таинственных событиях, сопровождавших создание этой машины, невольно усомнишься в объективности ее решения.

В конце 30-х годов профессор Ботезат построил на свои деньги небольшой вертолет соосной схемы. О летных качествах этой машины с восторгом отзывается Б.В. Сергиевский в своей статье.

Этот летательный аппарат принципиально отличается от всех современных соосных вертолетов. Начнем с того, что он имеет жесткие винты, вращающиеся в противоположные стороны. Благодаря этому опрокидывающие моменты от встречного потока или ветра на них взаимно уничтожаются. Сравнивая фотографии вертолета в полете и стоящего на земле, можно заметить, что в полете концы лопастей немного подняты вверх. Можно предположить, что и здесь для повышения устойчивости используется метод виртуального маятника.

Возможно, результирующие аэродинамических сил каждой лопасти пересекаются в одной точке над аппаратом. Однако не исключено, что это не точка, а некая небольшая область, напоминающая по своим очертаниям циклоиду. За счет этого период колебаний вертолета под действием горизонтального толчка становится независимым от амплитуды толчка.

Управление полетом осуществлялось наклоном оси винтов в нужную сторону. Шаг винтов изменялся, как у самолета, на всем роторе в целом. Но допускалась возможность для поворота вокруг оси по-разному изменять шаг верхнего и нижнего винтов.

Может удивить расположение двигателя между винтами. Но профессор наверняка имел серьезные основания для такого решения.

Одно из них приводит Б.Сергиевский — это снижение вибраций и шума в кабине вертолета. Вероятно, были и другие соображения.

Попытаемся их разгадать.

Можно предположить, что Г.А. Ботезат создавал единый компактный винтомоторный агрегат в качестве модуля. Из таких модулей, как из деталей конструктора, можно было бы строить разные по размерам и назначению многовинтовые машины (рис. 5).

Очень важно, что затраты и сроки на их разработку были бы ничтожно малы по сравнению с разработкой таких же машин классической схемы. Учитывай исключительную дешевизну таких модулей, их можно было бы поставить даже на то, что обычно не летает. На крышу автомобиля, например, или на легкое жилье для геологов и нефтяников.

Было бы, наверное, интересно построить модель соосного вертолета Ботезата. В одной из старых книг мы нашли для нее прототип (см. рис. 6).

Модель имеет два соосных винта различного диаметра. На нижнем, большем, винте жестко закреплен и вращается вместе с ним компрессионный авиамодельный двигатель. На его валу — винт меньшего диаметра. Он вращается с большой скоростью в противоположном направлении и уравновешивает реактивный момент. Однако из-за различия диаметров винтов опрокидывающий момент от встречного потока или порыва ветра уравновешивается не полностью. Поэтому лопасти нижнего винта имели упругую подвеску на стержнях из стальной проволоки.

На модели применялся компрессионный мотор мощностью 0,5 л.с.

Чтобы перейти к схеме Ботезата с жесткими винтами, необходимо придать им такой диаметр, чтобы вал двигателя мог вращаться относительно своего корпуса с номинальной скоростью. Для модели с компрессионным мотором типа МК-17 это примерно 200–300 мм.

Следует учесть, что скорость вращения этих винтов относительно воздуха будет ровно в два раза меньше (6000 оборотов в минуту), чем относительно корпуса двигателя (12 000 оборотов). Поэтому шаг и профиль лопастей винта нужно выбирать, исходя из скорости 6000 об/мин.

Есть сведения, что вращающийся (ротативный) мотор в начале 60-х пытались использовать в ФРГ для соосного вертолета с жесткими винтами. Но постройку его до конца не довели.

Слепо копировать схему с двигателем между винтами на первых порах совсем не обязательно. Гораздо легче расположить двигатель внизу, а передачу к соосным винтам обеспечить обычным способом при помощи полого вала и шестерен. В этом случае можно применить электромотор и можно пойти по пути универсального винто-моторного агрегата с жесткими лопастями. В силу своей дешевизны он придется по вкусу прежде всего авиамоделистам. Из таких модулей можно создавать дистанционно пилотируемые многовинтовые конструкции, пригодные для самых неожиданных целей.

А.ИЛЬИН

ЗАОЧНАЯ ШКОЛА РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Как зажечь старую лампу

Перегоревшие люминесцентные лампы обычно несут на помойку. А зря. Во-первых, они отравляют среду, так как изготовлены с применением ртути и рано или поздно она попадает из разбитых ламп на землю. А во-вторых, перегоревшие лампы могут светить и дальше. И здесь нет ничего удивительного, если знать устройство и принцип работы таких ламп.

Конструктивно они выполняются в виде стеклянной трубки, снабженной по концам цилиндрическими цоколями. На этих цоколях укреплены контактные штыри, соединенные с проволочными электродами, которые для облегчения эмиссии покрыты оксидным слоем из щелочных металлов (испарение оксида — одна из основных причин выхода лампы из строя). Внутри трубка покрыта люминофором и заполнена ртутными парами.

Работа лампы характеризуется двумя стадиями: сначала в парах ртути при прохождении тока возникает ультрафиолетовое излучение; которое затем в люминофоре стенок трубки преобразуется в видимый свет. Несмотря на двойное преобразование энергии, экономичность таких светильников очень велика, порядка 60 и более люмен на ватт — в 4–5 раз больше, чем у ламп накаливания! Да и свет получается по спектру близким к дневному, за что эти лампы и называют лампами дневного света.

Процесс зажигания лампы (рис. 1) состоит в следующем.

Рис. 1

После подачи напряжения в цепи возникает ток. Нити и оксид на них начинают нагреваться и эмитировать электроны, ионизирующие пары ртути. В это время размыкается стартер, и ток начинает идти через ионизированный промежуток между электродами. Возникает ультрафиолетовое излучение, которое вызывает свечение люминофора. Начинается рабочий режим лампы, при котором весь ток проходит только через электроды.

Лампу дневного света нельзя, подобно лампе накаливания, непосредственно включить в сеть. Ее собственное сопротивление ничтожно, поэтому она мгновенно перегреется и лопнет.

Поэтому последовательно с ней ставят элемент, ограничивающий ток. Это может быть в принципе резистор. Но, ограничивая ток, он одновременно потребляет электроэнергию, превращает ток в тепло.

Чтобы этого избежать, в роли ограничителя тока используют реактивные сопротивления — емкости и индуктивности, которые ограничивают ток, не расходуя при этом энергии. По чисто экономическим соображениям в качестве такого элемента чаще всего применяют дроссель.

Каждый дроссель рассчитан на лампу определенной мощности и напряжения. Путать их ни в коем случае нельзя: лампа либо не загорится, либо быстро выйдет из строя.

Часто у люминесцентных ламп перегорает одна из нитей накала и запуск лампы при помощи обычного стартера становится невозможным. Но это не означает, что лампу нельзя зажечь в принципе. Вот одна из простейших схем (см. рис. 2).

Параллельно дросселю, через обычную звонковую кнопку, присоединяют конденсатор емкостью 10 мкФ. Стоит нажать ее, конденсатор соединится с дросселем и образует параллельный колебательный контур. На нем возникает резонанс. Напряжение возрастает в 2–3 раза по сравнению с сетевым. Этого достаточно, чтобы ионизировать газ между электродами лампы, и она загорается. Как только лампа вспыхнет, кнопку отпускают, конденсатор отсоединяется, но лампа продолжает гореть. Тщательно подбирая емкость, таким способом (его называют резонансным) можно зажечь любую люминесцентную лампу. Нужно лишь учесть, что конденсатор должен иметь рабочее напряжение не менее 600 В. Иногда применяется более простая схема (рис. 3).

Здесь зажигание происходит в тот момент, когда стартер разрывает цепь и на дросселе возникает ЭДС самоиндукции. Стартер за несколько попыток должен «поймать» момент, когда ток, протекающий по дросселю, достигает максимума (вершина одной из полуволн синусоиды переменного тока). Тогда в момент разрыва цепи возникает напряжение самоиндукции, достаточное для зажигания лампы.