Техника - молодёжи 1968-11, страница 4

Техника - молодёжи 1968-11, страница 4

ствовал неизменно на протяжении миллиардов лет. И в самом деле, можно говорить о загадке филогенеза, то есть процесса развития человеческого организма в течение всего времени существования жизни на Земле.

Математически допустим сравнительный анализ прочности на изгиб для трубчатых и сплошных балок при условии, что площади их сечений одинаковы. Биологически это условие равносильно неизменности веса костей, составляющих скелет живого организма. Но ведь история органического мира знает и двадцатипятитонных гигантов-ящеров и скромных моллюсков, укрывающихся в своем легком, но прочном панцире. Значит, расчет, исходящий из равенства сечений целых и трубчатых костей, большого интереса для биологов не представляет.

Но к тому же вопросу можно подойти и иначе: взять в качестве исходного момента условие равной прочности для любого скелета, будь то окаменелая броня первых простейших организмов, панцирь черепах или кости рыб, птиц и млекопитающих. Используя формулы сопротивления материалов, мы проделали такой расчет, и результаты его оказались весьма любопытными.

Собственно, итог всего исследования — график зависимости между двумя величинами. Одной из них служит отношение между внутренним и внешним диаметрами трубчатой кости (независимая переменная), а другой — отношение веса сплошной кости к весу трубчатой (функция). График приведен на рисунке. Самое интересное в том, что разные участки полученной кривой допускают историко-биологическое истолкование.

Прежде всего мысленно разделим нашу кривую на две части, одна из которых соответствует изменению независимой переменной x=dвнутр.: йвнешн. от нуля до единицы, а другая — от единицы до бесконечности. На первом участке внутренний диаметр кости меньше внешнего, и мы имеем дело с организмами обычного трубчатого скелета. Но как понимать второй участок, где математическая «мельница» преподнесла нам как будто не имеющий смысла результат: внутренний диаметр кости больше внешнего?!

Обратившись к биологической летописи Земли, мы увидим, что перед нами не парадокс математических абстракций, а парадокс самого развития жизни на нашей планете. Организмы с внутренним диаметром кости, который больше внешнего, — это «вывернутые наизнанку» млекопитающие, это организмы с внешним скелетом. Именно они стоят на самых первых ступенях биологической эволюции — губки с их нежной мякотью, окруженной кремнистым скелетом в виде игл, кольчатые черви, давшие начало ракообразным, моллюски, чей организм прикрыт твердой известковой раковиной, древние панцирные рыбы.

Из графика видно, что наша функция на «парадоксальном» участке отрицательна. Расчет показывает, что именно сплошной скелет имеет отрицательный вес. Но и здесь нет никакого противоречия с данными биологической летописи: ведь древнейшие организмы со сплошным внеЦжим скелетом жили в море, они плавали, были легче воды!

Лишь появление хрящевых и костистых рыб, а затем и земноводных приводит нас к точке, где независимая переменная равна единице, а функция — вес скелета — обращается в нуль. Перед нами животные ползающего типа, змеи, у которых скелет свелся к чешуйчатой пленке (что в наших обозначениях выглядит как равенство внутреннего и внешнего диаметра костной трубки). Змеи — это та точка биологического развития, где эволюция как бы задумалась на какое-то историческое мгновение перед тем, как открыть дорогу организмам с внутренним скелетом.

Тот участок графика, который отвечает изменению независимой переменной от единицы до нуля, соответствует более поздним биологическим эрам. Появляются гигантские ящеры, у которых кости имели значительную внутреннюю полость. Не оттого ли довольно скоро все они вымерли, что громадный вес их тела не соответствовал деликатному устройству длинных трубчатых костей? Частые переломы и гибель — старческая драма гигантов... Выжили лишь те разновидности, которые дали начало птицам и зверям-млекопитающим. Они, как и человек, имеют облегченный скелет, причем отношение внутреннего и внешнего диаметра костей регулируется особенностями передвижения и весом организма в целом.

И вовсе не наибольшее сопротивление на изгиб присуще человеческому скелету. Прочность костей гомо сапиенса в общем та же, что была и у его морских и пресмыкающихся предков. В равной прочности сплошного панциря и трубчатой кости родовое наследие древних земных организмов, а не таинственных марсиан.

со

а

х

*

о

I-

о <

„Посылаю вам статью. Это и ратная биография автотира — очень интересного, на мой взгляд, летательного аппарата..." Тан начал свое сопроводительное письмо читатель нашего журнала В. САМАРСКИЙ. Авиация не специальность автора — инменер-судомеханин по образованию, он мивет и работает на Сахалине. По роду деятельности ему приходится иметь дело не тольно с кораблями, но и с их воздушными собратьями.

Поэтому не случайно Самарского, нан и многих других, интересует судьба автомира, его прантичесное будущее.

НЕ ЗАСЛУЖЕННО ЗАБЫТЫЕ

В. САМАРСКИЙ, инженер о. Сахалин

Вскоре после первой мировой войны испанскому инженеру Хуану де ла Сиерве пришлось пережить, наверное, самые черные дни в своей жизни. Ошибка в пилотировании или другая причина, но большой трехмоторный самолет его конструкции потерял в полете скорость и разбился. Отчаяние Сиервы имело, впрочем, деятельный характер. Перестав верить в самолет, он задался целью создать летательную машину, для которой потеря скорости не была бы роковой. В результате появился автожир.

Трудно сказать определенно, что именно привело конструктора к идее авторотирующего несущего винта. Наблюдение за семенами клена, которые, быстро вращаясь, мягко падают на землю, могло стать отправной точкой. Живое воображение, подкрепленное знанием аэродинамики и изобретательным умом, помогло бы увидеть агрегат для создания подъемной силы и в лопастях ветряных мельниц.

Как это часто случается, революционная идея в технике редко реализуется в абсолютно необычную машину. Первые автожиры Сиервы похожи на самолет. Самолетными у них остались крыло, хвостовое оперение, шасси — словом, все, за исключением большого несущего винта над фюзеляжем. Обычный пропеллер в носовой части придавал машине поступательное движение. А вот подъемная сила создавалась не только крылом, но и лопастями, вращающимися от набегающего потока воздуха.

Внезапный отказ двигателя и возможная после потери тяги ошибка пилота теперь не опасны. Даже уменьшив скорость до величины катастрофической для самолета, аппарат способен мягко опуститься на землю. Небольшого воздушного потока достаточно, чтобы несущий винт вращался и не давал автожиру неуправляемо падать.

Казалось, все говорило в пользу нового аппарата. Однако сразу он не полетел. При разгоне автожир сильно кренился, а порой и переворачивался. Ему явно не хватало поперечной устойчивости. Неодинаковые условия обтекания лопастей, идущих по направлению полета и навстречу ему, оказались причиной этой неприятной особенности. На лопасть, движущуюся вперед, действовала большая подъемная сила, чем на противоположную. Автожир кренился в сторону лопасти, идущей назад.

Решение проблемы представлялось на первый взгляд аб

2

Обсуждение
Понравилось?
Войдите чтобы оставить комментарий
Понравилось?