Когда при аварии летчик морского самолета покидает машину, в его ранце находится не только парашют, но и компактная надувная лодка. Однако в раздутом состоянии объем ее достигает 200 и более литров. Надуть ее нужно за считанные секунды. Как? Казалось бы, достаточно присоединить к лодке баллон со сжатым воздухом. Но он получается тяжел и громоздок. Выручает инжектор, в который поступает воздух из крохотного баллончика. При этом он захватывает из окружающей среды в десятки раз больше воздуха, и лодка успешно наполняется. Размером инжектор чуть больше авторучки.

При старте ракеты, когда скорость ее очень мала, порою расходуется десятая часть топлива, что превышает по массе ее полезную нагрузку. Для того чтобы этот расход уменьшить, тоже применяют инжектор (рис. 6).

Он выглядит как окружающее хвост ракеты кольцо обтекаемой формы. В нем происходит множество сложных процессов, но приближенно работу инжектора молено описать так.

Струя газов, выходящих из ракетного двигателя, засасывает воздух и смешивается с ним. Скорость от этого уменьшается, но масса газов, выбрасываемых ракетой, значительно возрастает. От этого во много раз увеличивается тяга двигателя, что и уменьшает расход топлива на старте. Но почему только на старте? Да потому, что с увеличением скорости работа инжектора ухудшается, и его обычно в определенный момент сбрасывают. На этом принципе в нашей стране удалось создать ракеты высочайшего совершенства, но о них нужен особый рассказ.

Перечислять области применения и типы струйных насосов можно до бесконечности. Каждый месяц появляются десятки новых патентов на эту тему. Над чем же бьются изобретатели всего мира? Они решают множество практически важных вопросов, но при этом постоянно остается один главный. Струйный насос, инжектор, энергетически не совершенен. Его КПД всего лишь 10–15 %. Это связано с тем, что в нем происходит так называемый неупругий удар. Проиллюстрировать это понятие поможет такой пример.

Когда шар на бильярдном столе ударяет по другому, неподвижному, происходит обмен энергиями. Первый шар останавливается, второй летит со скоростью первого. Это удар упругий.

Если бы те же два шара были сделаны из пластилина, то при соударении они бы слиплись. Это удар неупругий.

Дальше продолжал бы движение объединенный ком пластилина. Скорость его была бы вдвое меньше скорости первого шара. Кинетическая энергия этого кома составляла бы всего лишь половину энергии первого шара. Куда же девалась вторая половина? Превратилась в тепло, потраченное на деформацию пластилина. В инжекторе масса струи газа или жидкости, подаваемой внешним насосом, объединяется с массой перекачиваемой среды, и далее они движутся совместно. Тут-то и происходит потеря механической энергии на неупругий удар. Однако способы уменьшения этих потерь, в принципе, есть. Их нужно лишь довести до уровня технического решения. И тогда появятся бесшумные самолеты без винтов, простые сверхэкономичные двигатели, холодильники и тепловые насосы.

А. ВАРГИН

Рисунки автора

Однажды на одной из выставок ребята из Таганрогского клуба «Эврика» под восторженные крики на длинную ковровую дорожку стремительно выкатилось нечто негромко жужжащее, на длинных паучьих ногах. Это «нечто» представляло собою четырех колесную модель с двумя воздушными винтами (рис. 1).

Каркас его был сделан из стальной проволоки диаметром 3 мм, узлы которого спаяли или скрутили изолентой. На концах его длинных «ног» устанавливались колеса от игрушечных автомобилей.

Чтобы «жук» хорошо бегал, важно все. Прежде всего, точка схода плоскостей колес модели должна быть далеко позади нее. Тогда ход его будет прямолинейным. Чтобы уменьшить трение между колесами и их осями, лучше применить шарикоподшипники, но если их нет, а диаметр отверстия в колесе много больше диаметра оси, то вставьте в него втулку из промазанной клеем бумажной ленты, намотанной на кусок проволоки того же диаметра, что и ось. А чтобы детали не склеились, окуните проволоку в жидкий парафин с добавлением графита. После высыхания клея заготовку аккуратно снимите и запрессуйте в отверстие колеса. У вас получится вполне современное колесо со втулкой из самосмазывающегося материала.

Важно еще уменьшить трение между колесом и полом. В самом общем случае оно тем меньше, чем меньше диаметр колеса. При этом, кстати, уменьшаются и потери на трение во втулках колес.

Если «жуку» предстоит бегать по паркету или кафельному полу, то колеса следует выбирать поуже.

Ковровая дорожка для такой модели то же самое, что для автомобиля грунтовая дорога. На такой случай выбирайте широкие колеса от игрушечных тракторов.

Двигателем модели служит агрегат из двух пластиковых бутылок с резиномотором внутри и двумя воздушными винтами по концам, прикрепленный к каркасу при помощи изоленты. Резиномотор — это жгут, сделанный из сложенной вдвое, а затем завитой авиамодельной резины. Для снижения трения между нитями жгута его следует смазать глицерином.

Во время работы резиномотор натянут и сильно прижимает втулки винтов к крышечкам бутылок. В этих местах возможны большие потери на трение. Авиамоделисты избавляются от них применением шарикоподшипников. Можно использовать две стальные шайбы — одну на крышечке, другую — на втулке винта, а между ними — крохотную промежуточную втулку, выточенную из латуни. Трение латуни по стали очень мало. Но еще меньше трение по стали фарфора.

Вскройте перегоревший нагревательный элемент от чайника. Там вы найдете фарфоровые четки. Их как раз можно использовать в качестве промежуточной втулки. Смазывать маслом узел между воздушным винтом и крышкой бутылки бесполезно. Оно будет мгновенно выдавлено натяжением резиномотора. Но если вы насыпете в это место толченого графита от мягкого карандаша, хуже не будет.

Самый важный элемент модели — это ее винты, пропеллеры. Вращаются они в разные стороны, поэтому для того, чтобы они работали в унисон, один винт должен быть правым, а другой — левым.

Лопасти винта можно сделать из дерева, картона или пластика. Металл использовать не советуем, можно получить травму.

Вот одна из конструкций винта. В деревянной точеной втулке сделано два пропила под углом 45° к оси. В них можно вклеить картонные лопасти. Для получения хорошей тяги они должны быть закручены, как показано на рисунке 1.

Тяга возрастет, а время работы винтов увеличится, если передняя кромка лопасти будет закруглена наждачной бумагой, задняя — сведена на нет, а весь винт ровно окрашен из баллончика 2–3 слоями краски с промежуточной сушкой.

Дальность пробега — «жука», однако, значительно возрастет, если сделать винт из куска дерева по всем правилам, как это рекомендуется для авиамоделей.

Наш «жук» — забавная игрушка, но не только. Наземные экипажи, приводимые в действие воздушными винтами, давно привлекают внимание. Пытались делать на этом принципе автомобили. Получались очень хорошие машины, способные двигаться по шоссе и бездорожью.

Однако винт для города слишком шумен и, главное, опасен. Защитные же экраны и сетки, делая его более безопасным, в то же время снижают эффективность. Поэтому винт нашел применение на экипажах, предназначенных для движения по безлюдной местности. На рисунке 2 вы видите современные аэросани-амфибию, построенную в КБ им. А.Н.Туполева.

Есть у подобных наземных экипажей и другая проблема. Винт достаточно эффективен только при больших, самолетных, скоростях. На воде или на снежном поле их удается развить далеко не всегда. Поэтому диаметр винта стараются всемерно увеличить, чтобы он давал хорошую тягу на малой скорости.