Техника - молодёжи 1999-09, страница 18

Испытания модели происходили 27 декабря 1776 г на Волковом дворе в Петербурге. За месяц до этого та же комиссия Санкт-Петербургской Академии наук принимала альтернативную модель моста, разработанную испанским капитаном на русской службе Иосифом де Рибасом. Надо сказать, что де Рибас пользовался покровительством влиятельных лиц при дворе императрицы. Но высокое покровительство, того же фельдмаршала князя Голицына, не помогло. Модель де Рибаса под нагрузкой прогнулась и рухнула.

Долго нагружали ажурную модель моста Кулибина Уже было уложено три тысячи триста пудов железа, привезенного заранее, а вес модели триста тридцать пудов. Кулибин попросил рабочих подчистить все, что имелось на дворе. Перенесли остатки железа и штабель кирпича — еще пудов пятьдесят. Мост не погнулся под тяжестью в пятьдесят четыре тонны. Кулибин позвал на мост работных людей, и сам с Эйлером впереди повел на мост комиссию из академиков, адъюнктов и за ними строителей моста. Потемкин, хоть с де Рибасом и дружил, а не удержался: «Русский-то мост покрепче гишпанского вышел!».

Из отчета комиссии по приемке работы Кулибина: «Сия модель, сделанная на 14 саженях (30 м), следственно содержащая в себе десятую часть предизображаемого моста,... к неожиданному удовольствию Академии найдена совершенно и доказательно верною для произведения оной в настоящем размере».

Работая над проектом, Кулибин самостоятельно открыл закон взаимодействия сил в арке и использовал его в удивительно красивой конструкции арочного моста. Мост подтвердил прочность изящной конструкции: в изяществе — сила.

Пришло время посмотреть на неустойчивость как на полезное явление. Это подтверждает еще один передаточный механизм, основанный на расчетах Л.Эйлера. Если в точках перегиба синусоидально изогнутой пластины установить толкатели, то она будет передавать движения нескольким звеньям одновременно и в различных направлениях (рис. 1, б). Применение вместо упругой пластины гибкой ленты, которая огибает все толкатели, соответствует передаче гибкими звеньями. Нечто похожее на ременные передачи.

А вот универсальное лекало — прибор для вычерчивания кривых линий. Его стальная лента закреплена одним концом неподвижно, а другим и средней частью — шарнирно на ползушках. Ползушки, перемещаемые по взаимоперпендикулярным направляющим, задают любую форму ленте и после установки нужной кривой фиксируются винтами. Чертежнику остается обвести по ленте кривую, проходящую через экспериментальные точки.

Недостаток жестких кулачковых механизмов — малый ход толкателя.

Гибкая жесткость

Попробуйте найти машину, в которой не было бы валов, осей, штоков, плунжеров, втулок... В нашей

ТЕХНИКА-МОЛОДЕЖИ 9 99

кулачковый механизм

гидроцилиндр у

Рис. 2. Не поможет нам семейка: Кулачок, цилиндр и рейка. С гибкой лентой я берусь Перекрасить весь Эльбрус.

Дело в том, что допустимый угол подъема профиля кулачка — 25°, больше нельзя из-за опасности заклинивания толкателя. Гибкие кулачковые механизмы лишены этого недостатка. Достаточно намотать стальную ленту на барабан и закрепить ее свободный конец, чтобы, разматывая ленту, обеспечить ход толкателя, в десятки раз превышающий ход обычного дискового кулака (рис. 2). В сравнении с реечным механизмом или гидроцилиндром ленточный кулачковый механизм имеет в 2 раза меньшие размеры, в 6 раз меньшую металлоемкость.

Если же ленту сматывать не вокруг, а параллельно оси барабана, как бы выдвигая рулон вдоль оси, то получим винтовую трубу, наращивающую свою высоту по мере сматывания ленты. Это уже подъемный механизм, обладающий высокой жесткостью. Тоже изобретение.

Аналогичный принцип действия имеет мембранный механизм, в котором ползуны опираются на закрученную с двух концов ленту. При поперечном сжатии ленты спирали раскручиваются и перемещают ползуны (рис. 3, а). У этого механизма есть живой прообраз. Оказывается, хоботки бабочки, которыми она добывает нектар из цветов, тоже закручены в спирали. Потребовался нектар — хоботки под действием внутреннего давления раскручиваются и добираются до самых глубоких соцветий. Аналогично раскрываются молодые побеги папоротника и... ленточные антенны космических станций. Уложенные компактно, в виде спирали, усы антенны, при распрямлении выдвигаются на десятки метров. Невесомость в кос

мосе способствует удержанию формы, несмотря на значительную длину ленты.

Еще большие усилия можно передавать через замкнутое кольцо круглой или прямоугольной формы. При сжатии кольца его боковые стенки выпучиваются и перемещают толкатели.

Интересен кривошипно-ползунный механизм с кривошипом из упругого стержня (рис. 3, б). Стержень теряет устойчивость при продольном сжатии. Посредине его, в зоне наибольшего прогиба, шарнирно закреплен шатун, связанный с поршнем. Стержень-кривошип соединен с приводом вращения, установленным в передвижном корпусе. Если надавить корпусом на стержень, то последний изогнется и станет кривошипом. С увеличением прогиба кривошипа увеличивается ход поршня. Распрямляя кривошип, можно уменьшить и совсем остановить движение поршня. Упругий кривошипно-ползунный

механизм обеспечивает плавное сцепление двигателя с главной передачей автомобиля без всяких муфт и коробки скоростей.

Итак, неустойчивость «голосует» за новое направление в конструкциях — механизмы с упругими звеньями. Они неплохо работают, получив большие прогибы, так как одновременно приобретают новое состояние устойчивости. Минимальное число деталей, простота и малая масса упругоде-формируемых механизмов сулят огромную экономию материалов, снижение трудозатрат и эксплуатацион

ных расходов.

16