Вот и сейчас ка журнальной вкладке вы видите несколько фрагментов необычного творческого поиска. Его инициаторы — воспитанники физико-математической школы-интерната при Киевском государственном университете. «Генеральная линия» поиска, как определили ее сами ребята, — моделирование методов движения живых существ: шагающие, ползающие, прыгающие устройства.
Необычным кружком руководит ученый — кандидат технических наук Анатолий Яковлевич Любарский. Штатная должность его — начальник лаборатории республиканского центра метрологии и стандартизации — как видим, организации, весьма далекой ст биомеханики. Но вот уже на протяжении семи лет регулярно, два-три раза в неделю, приходит Анатолий Яковлевич после работы в мехмастерскую школы и здесь, в кругу мальчишек, одержимых, как и он сам, «колдует» над созданием невиданных машин.
Технические средства, показанные на вкладке, с виду вроде бы и немудреные. Но ведь до них надо дойти, додуматься! Вот, например, механический «жук» (фото 1). В основе механизма шагания — торцовый кулачок: с его помощью «лапа» загребает вперед наподобие весла (рис. 1). Применены два раздельных привода — по одному на каждый борт. По мнению авторов, машины с такими движителями могут применяться в труднопроходимой местности. Например, в тундре, в песках и даже… на других планетах!
Рис. 1.
Рис. 2.
Рис. 3.
На фото 2 еще одно шагающее устройство — на пневматических подушках. Модель имитирует движение живых существ с многочисленными, но короткими, не расправляющимися при шаге лапками, как у сороконожки. Шаг получается за счет двух пневматических подушек, одна из которых создает вертикальное перемещение, другая — горизонтальное (рис. 2). Цель — создание движителя для труднопроходимой местности, который может гибко приспосабливаться к меняющимся условиям.
Затем был создан механический «червь» (фото 3). По замыслу конструкторов — устройство для прокладки каналов в грунте на любой глубине без вскрытия поверхности. Такая машина была бы очень полезна при проходке дренажей в горном деле, в гидромелиорации, скважин и тоннелей для труб, кабелей и т. п.
В основу действия модели столь необычной машины положили принцип движения дождевого червя (рис. 3). Конструкция состоит из отдельных секций, подвижных в осевом направлении и имеющих эластичные раздувающиеся оболочки. Под действием сжатого воздуха эти оболочки расширяются. Упираясь таким образом в стенки тоннеля, головная секция машины подтягивает за собой остальные секции. Затем все эти секции таким же способом упираются в стенки тоннеля, а головная, опираясь на них, с усилием вонзается в грунт. На приведенной здесь схеме (рис. 3) видно, что продольное перемещение модели происходит от электродвигателя, размещенного в головке, при помощи механизма с винтовой парой. Оболочки же секций раздувает сжатый воздух, который подает специальный компрессор. В данном случае воздух выполняет роль определенной группы мышц и гидравлики, которые использует живой червь.
Необычные машины — своеобразные биоходы — разрабатывают вослитанники физико-математической школы при Киевском государственной университете:
1 — шагающий механический «жук»; 2 — пневматическая многоножка; 3 — механический «червь» — прокладчик тоннелей; 4 — самоходный «волнующийся» транспортер.
Конечно, можно было бы применить в модели и гидравлическую систему, но она значительно сложнее, поэтому ребята вполне удовлетворились пневматикой. Чередование циклов действия пневматики в секциях обеспечивается несложной логической схемой, собранной на четырех реле. Сама конструкция «червя» модульная. Это значит, что число секций может изменяться и, следовательно, возможно изменять величину усилия на головке в зависимости от условий работы: структуры и твердости грунта, угла наклона тоннеля.
И еще одна интересная разработка юных конструкторов киевской физико-математической школы — транспортирующая поверхность (фото 4). Это вовсе не обычный транспортер, как мы привыкли его представлять — в виде движущейся ленты или звеньев со скребками, ячейками и т. п. В модели, о которой идет речь, поверхность по горизонтали не движется. Изготовленная из эластичного материала, она лишь колеблется волнообразно: по ней распространяется бегущая волна. Разумеется, незатухающая, с постоянной «амплитудой», которую задает расположенное под поверхностью жесткое механическое устройство. И за счет волнового движения поверхности перемещается находящийся на ней груз — сыпучие материалы: зерно, песок, гравий, галька, измельченный уголь, руда и другие. А если дном устройства будет служить подобная же «волнующаяся» поверхность, то оно по аналогичному принципу сможет перемещать само себя, ползти.
Юные конструкторы предусмотрели у машины и специальный нож для забирания груза, почти как у бульдозера. Силовая часть модели очень проста — опять сжатый воздух и электродвигатель с винтовой парой. Идея же заимствована у фауны: рыбы, многие морские животные и пресмыкающиеся передвигаются, используя волнообразные движения своего тела.
Так вкратце можно охарактеризовать поиски (и находки!) юных киевских биомехаников, пытливо постигающих мудрую инженерию живой природы и создающих модели машин по ее образу и подобию.
Кому из вас еще удалось применить в технике «патенты» природы? Поделитесь своим опытом, напишите в редакцию! Если найденное вами решение интересно, отвечает законам природы и техники, оно наверняка будет опубликовано.
Ю. СТЕПАНОВ
