Техника - молодёжи 2002-09, страница 10

ком

и с с и о

Н К А

СФЕРИЧЕСКОЕ КОЛЕСО

Колесо изобрели давно, однако совершенствование его продолжается до сих пор. Тысячи технических находок и изобретений далеко отодвинули современное колесо от прародителя — катка, отпиленного от ствола дерева. Главная же проблема — разделение двух поверхностей (той, что непосредственно катится по дороге, и второй, что взаимодействует с корпусом перемещаемого тела) — остается.

Требования к первой поверхности — упругодатливая, развитая, надежно контактирующая с дорогой (то есть поверхность современной автопокрышки); ко второй — минимальный коэффициент трения, лучшее качение (это шарикоподшипник с твердой, гладкой, обработанной с высокой точностью поверхностью.

Но обычное колесо катится только в направлении, перпендикулярном его

оси. Конечно, его можно поворачивать вокруг вертикальной оси, но это надо делать часто и согласованно. Вот почему большой интерес представляют сферические колеса (шаровые опоры), над которыми работают давно и упорно, так как есть много достойных областей их применения, а в некоторых они попросту незаменимы.

Лучшие из известных решений все-таки грешат «детскими» для обычных колес болезнями: опорная поверхность является одновременно и поверхностью взаимодействия с корпусом, приводит к значительному трению скольжения. В предлагаемой мной «Шаровой опоре А.Ф. Никулина» все эти проблемы решены.

Как видно из рис. 1, опора содержит корпус 1 и кольцевую заглушку 2, внутренняя поверхность которых образует сферическую полость 3. В ней находится полый опорный шар 4, в котором, в свою очередь, расположен

центральный шар 5. Между поверхностью последнего и внутренней поверхностью опорного шара 4 находится слой малых шаров 6, разделенных между собой сепараторами 7. В полом опорном шаре размещено несколько сквозных отверстий 8, расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга, в которых размещены большие шары 9.

Понятно, что расстояния от поверхности центрального шара 5 до сферической полости 3 корпуса и до внутренней поверхности опорного шара 4 равны, соответственно, диаметрам больших 9 и малых 6 шаров, что дает последним возможность свободного и непрерывного качения между этими поверхностями.

Первое: в сферическом колесе опорная поверхность взаимодействует только с «дорогой», а все внутренние взаимные перемещения деталей происходят по другим, «закрытым» поверхностям. Следовательно, износ их минимизирован, а ресурс изделия в целом — наибольший.

Второе: все детали опоры — шары и сферы — имеют форму, которая, по законам сопромата, а главное, Природы, оптимальна для любого вида нагрузки. Это предопределяет, при прочих равных условиях, рекордную нагрузоч ную способность, значительный ресурс или возможное снижение требований к материалам. Все детали — из пластмассы, без дорогостоящей стали, что удешевляет опору и повышает технологичность производства.

И наконец, третье: компактность и ладность конструкции, ее осесиммет-ричность, совпадающая с нагрузкой, выявляет огромный потенциал опоры: от свободного наружного дизайна до простых конструкторских решений со значительно расширенными функциональными возможностями: фиксация от перемещения, регулировка высоты и плавности хода и т.д.

[де нужна сферическая опора? Традиционные области применения: мебель офисная и бытовая, приборные и рекламные стойки и тележки; в машиностроении — плавное всенаправ-ленное перемещение листового материала, например, стекла при обработке его кромок. Принципиально новые области: спорт, досуг, развлечения (нетрадиционные типы скейтбор

ТЕХНИКА-МОЛОДЕЖИ 9 2 0 0 2

дов, роликовых коньков, самокатов...) тренажеры и прочие устройства, которым необходимо перемещение в различных плоскостях. □

А. Никулин, Киев

КАВИТАЦИЯ ПРОТИВ ЗАРАЗЫ

По данным НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды имени А.Н. Сысина РАМН, при целенаправленном обследовании питьевой воды более чем в 20 городах России выявлено несоответствие ее гигиеническим требованиям (Астрахань, Екатеринбург, Псков и др.). Преобладающее число коммунальных и промышленных предприятий нынче не в состоянии реализовать даже известные технологии очистки воды от таких загрязнителей, как тяжелые металлы, азотсодержащие соединения, радионуклиды, а главное — от всякой заразы.

Проблемы могут быть решены с помощью устройств, разработанных и запатентованных инновационной украинской фирмой. В основе изобретения лежит кавитационный процесс

Под воздействием кавитации частицы среды совершают интенсивные колебания с большими ускорениями, что приводит к возникновению разности давлений от нескольких единиц до десятков атмосфер, а также к механическим, тепловым и физико-химическим взаимодействиям. Последние происходят за счет образования на стенках кавитационной полости электрических микрозарядов и последующего электронного пробоя, который приводит к разрыву молекулярных связей во вредных примесях.

Столь же активен (для стерилизации) и тепловой фактор, так как при адиобатическом сжатии кавитацион-ного пузырька температура в нем может достигать 104 К, что подтверждено экспериментами.

На основе проведенных опытов было разработано оборудование для очистки воды, которое отличается простотой, надежностью и, что самое главное, экономичностью.

Ждем предложений. _J

В. Колесник, Г. Иваненко, г. Краматорск

КАК УЛУЧШИТЬ АРХИМЕДА?

Все хорошие мячи для футбола и других игр (так называемые «тридцати-двухдольные») шьют по выкройке, предложенной около 2500 лет назад великим Архимедом, в виде полуправильного многогранника — усеченного икосаэдра, состоящего из 12 правильных пятиугольников и 20 правильных шестиугольников (рис. 2). Считается, что улучшить эту выкройку невозможно.

Как бы не так. Архимедовский раскрой имеет недостаток: сфера, условно вписанная в многогранник, касается только его шестиугольных граней и не касается пятиугольных. При этом толщина шарового слоя между сферами (вписанной в многогранник и

8