Заочная школа радиоэлектроники. Заочная школа радиоэлектроники Заочная школа радиоэлектроники из юного техника

Машину создавали ради того, чтобы получать электрические заряды, а для этого их нужно было научиться снимать со стекла и кожи. В те времена это было сложной задачей: кожа электричество не проводит, поэтому снять с нее образовавшийся заряд казалось невозможно. Но безвестный изобретатель додумался сделать ее электропроводной, пропитав цинковой амальгамой.

Это жидкое вещество, получавшееся путем растворения цинка в ртути, по своей природе склонно к распаду, поэтому ртуть постепенно испарялась. Людей того времени это не беспокоило, поскольку ртуть считали тогда чуть ли не лекарством.

Сегодня мы знаем об огромном вреде, который приносят пары ртути, поэтому кожаные подушечки пропитывают безвредными веществами.

Электростатическая машина трения конца XIX века.

Поначалу снятый с подушечек отрицательный заряд поступал на шаровой электрод, а в 1766 г. немецкий изобретатель Д. Рамсден додумался поставить по обе стороны диска медные кольца, и машина стала значительно эффективнее.

Как же сделать подобную машину? Она в принципе проста, но начинать с изготовления точной копии старинного образца не следует. На рисунке изображен любительский вариант электростатической машины, который можно повторить. При? аккуратном и правильном исполнении он выглядит как вполне «старинный».

Изготовление начните с самой сложной части - стеклянного круга. Вырезать его из обычного силикатного стекла, не имея опыта работы с этим материалом, очень трудно. Гораздо проще сделать его из органического стекла, которое, кстати, электризуется гораздо сильнее обычного.

Современная любительская электростатическая машина.

Вырезать его можно специальным инструментом - линейкой с резцом. Для этого в деревянной линейке просверлите отверстие, вставьте в него болт диаметром 3–4 мм и прочно закрепите его гайкой. После этого на наждаке заточите конец болта так, чтобы получился резец. Далее просверлите в куске оргстекла подходящих размеров отверстие, прибейте его гвоздем к листу фанеры или ДСП и начинайте резку. Через 15–20 минут ваш круг будет готов. Для ускорения работы линию реза можно поливать водой.

Далее приступаем к изготовлению подушечки. Она состоит из куска кожи, наклеенного на тонкую алюминиевую пластину, которую после высыхания клея вы сложите пополам. При этом клей мы используем не простой, а электропроводный.

В продаже есть множество таких клеев. Рекомендуем недорогой электропроводный клей Т-412, который применяют для наклейки синтетического ковролина. Этот материал легко электризуется, и в сухую погоду, если приклеить ковролин обычным клеем, вы, сами того не подозревая, можете стать электростатической машиной, вырабатывающей напряжение до 35 000 В.

Если не достанете нужный клей, сделайте его сами из двух частей медного порошка и одной части порошка графита по весу. Смешайте их с масляным лаком и добавьте скипидар так, чтобы получилась масса с густотой сливок. Порошок меди делается путем опиливания толстой медной проволоки напильником. Порошок графита - толченый грифель простого карандаша.

Когда все готово, намажьте кожу электропроводным клеем с гладкой стороны, прижмите ее к металлической подкладке и просушите под прессом. После высыхания клея полезно измерить сопротивление кожи в поперечном направлении. Если оно не превышает 50 МОм, то ваша машина будет работать.

Как уже говорилось, для снятия отрицательного заряда с диска служат кольца Рамсдена. Они выгнуты на круглой болванке диаметром 50–70 мм из медной проволоки диаметром 4–6 мм. Предварительно ее необходимо выправить, протянув вокруг деревянного стержня, а затем отполировать при помощи тонкой шкурки. Кольца соединены со вторым разрядным шариком.

Шары и шарики при изготовлении высоковольтных электрических машин - это непростой вопрос. Промышленность их почти не выпускает, а сделать самостоятельно нелегко.

Кое-какие шарики можно найти среди школьных наборов к электроскопам и электрометрам. Но вполне пригодные для наших целей шары и шарики можно сделать из… детских мячиков. Для этого следует выбрать детский мячик без шва и оклеить его алюминиевой фольгой с помощью остатков того же клея. Мячики предварительно проколите, чтобы выпустить из них воздух. Форму от этого они не потеряют, но через эти отверстия их можно потом насадить на металлические стойки.

Полученные таким способом сферы по своим электрическим параметрам почти равноценны металлическим полированным. Машина М. Планте при быстром вращении диска диаметром 300 мм дает искры до 7 см длиной (это примерно то же напряжение, что заставило подпрыгнуть цепь из 700 монахов). Если скорость вращения диска увеличить, длина искр возрастет, но начнет перегреваться и коробиться сам диск.

Для получения более высоких напряжений хороша машина Вомельсдорфа, основанная на иных принципах. Ее мы опишем в одном из последующих номеров журнала. Там же мы расскажем, как делать полированные металлические шары любого размера.

А. ВАРГИН

ЗАОЧНАЯ ШКОЛА РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Детекторный прием в полевых условиях

(Окончание. Начало см. в предыдущем номере.)

Для применения в полевых условиях схему можно и еще упростить. В большинстве случаев после тщательной настройки по максимальной громкости приема изменения емкости и С2 конденсатора оказывались минимальными, следовательно, он вообще не нужен. Настраиваться же на разные станции можно, изменяя индуктивность катушки. Следующее упрощение: вряд ли в походе вам удастся развесить длинную антенну, тогда и конденсатор С1 излишен.

Однако пределов изменения индуктивности ферритовым стержнем недостаточно для перекрытия радиовещательных диапазонов и средних, и длинных волн (СВ и ДВ). Если в вашей местности всего одна мощная радиостанция, неважно, СВ или ДВ, можно подобрать число витков катушки так, чтобы она принималась в среднем положении ферритового стержня настройки. Если же есть желание принимать в обоих диапазонах (например, дальние станции по ночам), то конструкцию катушки надо изменить и добавить переключатель (рис. 1).

Намотку ведут сложенными вместе двумя проводами, образующими тесно связанные катушки L1 и L2. Намотать следует 100… 150 витков. Начала проводов обозначены точками. Переключатель соединяет катушки либо параллельно, как показано на рисунке, либо последовательно, тогда общая индуктивность возрастает вчетверо. Условно первое положение можно назвать «СВ», а второе - «ДВ». Переключатель может быть любого типа, двухсекционный, на два положения.

Не менее важное - антенна и заземление. Если вы находитесь недалеко от передающей станции, километров, скажем, в 30…40, то антенной послужит любой, но лучше изолированный провод 2…3 метра длиной. Забросьте его на ветку дерева, куст или поднимите на сухой палке, привязав к концу провода подходящий грузик.

В старом журнале «Радиофронт» за 20-е годы прошлого века один любитель рекомендовал гирьку, привязанную к бечевке. Перекинув через ветки и подергивая бечевку, гирьку опускали до земли, привязывали вместо нее провод антенны и, выбирая бечевку, поднимали провод на дерево. Современный американский радиолюбитель рекомендует вместо груза пластиковые бутылочки. Наливая в них воду, легко подобрать оптимальный вес бутылочки, а бросают ее, как гранату.

Верхом на чужой волне

В научно-фантастическом романе А.Казанцева «Пылающий остров» есть любопытное место. Советский летчик Матросов попадает в подвал с прикованными на цепях скелетами. Казалось бы, все, конец… Но находчивый летчик делает из цепей коротковолновый радиопередатчик, в котором нет ни ламп, ни каких-либо иных радиодеталей. Работает же он за счет энергии отраженных радиоволн. Матросов посылает сигнал SOS, и помощь приходит вовремя…

Неужели такое возможно?

В современном естествознании немало фактов, разъяснить которые наука бессильна. Работа антенны - один из них.

Поговорим о самой простой - штыревой. Какую часть от энергии, излучаемой радиостанцией, может принять простой металлический штырь? Казалось бы, только тех радиоволн, которые непосредственно на него падают. Если это так, штыревую антенну нужно делать как можно толще. Поскольку поперечник рельса, например, в тысячи раз больше, чем у медного волоска, то и энергии он должен принять в тысячи раз больше. Но если вы сделаете эксперимент с приемом на рельс и потом замените его самым тонким медным волоском такой же длины, то разницы в громкости приемника обнаружить не удастся. Это удивляет, не правда ли?

Поэтому в свое время ученые ввели для антенн понятие «эффективная площадь» и постановили считать ее математической абстракцией. Однако такую точку зрения приняли не все ученые.

Физическое объяснение принципа работы антенны выдвинул Р.Рюденберг, один из основателей теории антенн, еще в 1908 году. Затем это объяснение уточнили в 1947 году Чу и в 1981 году Хансен. Правда, эти работы опирались на крайне сложный математический аппарат, малодоступный даже для специалистов. Недавно профессору физики В.Т.Полякову удалось найти достаточно точное решение задачи методами элементарной математики.

Вот в чем, по его мнению, физическая суть работы приемной антенны.

Под действием приходящих радиоволн в ней возникают токи, создающие вокруг антенны собственное поле. Оно действует в непосредственной близости от нее, на расстоянии менее длины волны. Поэтому его называют ближним полем. Если антенна настроена в резонанс с частотой приходящих радиоволн, то ближнее поле как бы увеличивается в размерах, распухает и окутывает антенну. Антенна как бы многократно увеличивается в размерах.

Таким образом, антенна ловит радиоволны не самим проводником, а своим ближним полем, являющимся не чем иным, как полем движущихся по поверхности металла электронов.

Что же касается здравого смысла, то он здесь прекрасно работает. Надо лишь правильно его применять. Антенна, рельс или любой гибкий кусок металла в поле радиоволн всегда обретают ближнее поле, невидимое глазу.

Ненагруженная антенна, настроенная в резонанс с принимаемой волной, сбрасывает «лишнюю» мощность в окружающее пространство. Она переизлучает принятый сигнал по всем направлениям, в соответствии со своей хорошо известной диаграммой направленности - максимум на горизонт и нуль вверх.

Если антенну как-то нагрузить, например, соединить с землей, энергия принятой волны перейдет в тепло, никакого переизлучения не будет. На этом принципе можно осуществить передачу сигнала за счет энергии сигнала принимаемой станции. Опыты в этом направлении были сделаны в 1980 году одним радиолюбителем из Рязани.

К антенне, настроенной на частоту одной из радиовещательных станций, он присоединил один провод обычного угольного микрофона (рис. 1), другой конец которого был заземлен.

Этот микрофон в такт звуковым колебаниям меняет свое сопротивление, причем в тысячи раз. Когда оно максимально, антенна оказывается ненагружена и приходящую к ней радиоволну отражает, а с точки зрения стороннего наблюдателя как бы излучает.

Когда же сопротивление микрофона становится минимальным, то вся принятая ею высокочастотная энергия уходит в землю.

В этом эксперименте в паузах передач, когда станция передавала немодулированную несущую, можно было вести переговоры на частоте этой станции. Поскольку мощность, принятая антенной, составляла сотые доли ватта, то переговоры были слышны в пределах ста метров.

А теперь вернемся к роману «Пылающий остров». Вот как бы мог поступить летчик Матросов. Прежде всего он должен был бы взять два одинаковых отрезка металлической цепи, соединить изолятором и растянуть от стенки до стенки (рис. 2).

Так у него получилась бы антенна типа «симметричный вибратор», настроенная в резонанс на волну, длина которой вдвое больше длины цепей. Если в подвале достаточно сухо, то такая антенна начнет интенсивно переизлучать, отражать приходящие к ней волны в направлении, перпендикулярном цепям. Поэтому их желательно сориентировать так, чтобы излучение шло в направлении приемного центра.

Чтобы это излучение прекратилось, достаточно цепи разъединить или, если технически удобнее, подключить и отключить заземление, подавая сигналы азбукой Морзе. Сегодня на стандартный приемник службы радиоперехвата эти сигналы удалось бы принять за сотни километров.

Отправить сообщение азбукой Морзе можно, повесив вертикально кусок провода и касаясь им заземленного стержня. Тогда радиоволны отражались бы равномерно во все стороны и создавали бы помехи радиоприему на волне, в четыре раза превышающей длину провода.

Внимательные радиослушатели могли бы обнаружить периодическое изменение громкости принимаемой станции и опознать в нем текст сообщения. А вообще-то, судя по иллюстрациям из книги, «передатчик» Матросова мог бы работать на частоте, близкой к 25 МГц, вблизи радиовещательного диапазона 13 м.

О чем говорят звезды?

Не удивительно, что М.Ю. Лермонтов написал в свое время строки: «И звезда с звездою говорит…» - у поэтов ведь особенный слух. Но разговор звезд можно услышать, даже не обладая поэтическим даром. Тем более что есть сугубо физические основание предположить, что звезды и планеты подают нам голоса.

Вот, например, кольца Сатурна. Как недавно выяснилось, это - рой метеоритов, связанных между собою гравитационными и магнитными полями. Ведут они себя, как упругое тело. При ударе метеорита кольца звучат, как колокол, и модулируют по амплитуде и частоте отражаемый свет. И при помощи простейшего телескопа этот свет можно сфокусировать на фотоприемнике. Усилив его сигналы, мы сможем услышать гудение колец в громкоговорителе.

Схему усилителя вы видите на рисунке.

Фоторезистор R1 служит одним из плеч делителя напряжений, вторым плечом которого служит постоянный резистор R2. С него пока очень слабый, пульсирующий электрический сигнал поступает на вход 3 операционного усилителя DA1. На его выходе 7 стоит эмиттерный повторитель на транзисторе VT1, согласующий сравнительно высокое выходное сопротивление операционника с более низким входным сопротивлением усилительного каскада на транзисторе VT2. Этот каскад обеспечивает «раскачку» выходного каскада на транзисторе VT3, который посредством трансформатора Т1 нагружен на низкоомную пару наушников BF1, работающих в монофоническом режиме.

В качестве датчика R1 использован высокочувствительный фоторезистор типа СФЗ-2Б. Для согласования с ним применен операционный усилитель с входным сопротивлением около 30 МОм и высоким коэффициентом усиления по напряжению, достигающим значения KU = 5 x 104.

Для нормальной работы операционника необходимо, чтобы в отсутствие входного сигнала напряжение на его выходе 7 имело нулевой уровень. Это достигается регулировкой резистором R6.

Если при наличии сигнала на входе возникает самовозбуждение, устраните его подбором емкости конденсатора С2. Фотодатчик смонтирован в центре, на дне пенала от фотопленки. Он одевается на окуляр телескопа после того, как тот уже наведен на объект.

Как видите, на уровне эскизного проекта наше устройство выглядит достаточно простым.

Питание устройства лучше производить от готового двуполярного источника, имеющего хорошую стабилизацию выходного напряжения. В схеме предусмотрены индивидуальные фильтры R3, С1 и R7, С4 в цепях питания делителя R1, R2 и микросхемы DA1. Их назначение - оградить указанные узлы от помех, могущих возникнуть на входе общего источника G1 при работе усилительных каскадов на транзисторах VT1…VT3.

Для нормальной работы этих каскадов их коллекторные токи должны иметь значения, близкие к указанным на схеме. Регулировать их можно подбором номиналов резисторов, стоящих в базовых цепях транзисторов.

В конструкции все постоянные резисторы могут быть взяты типа МЛТ мощностью 0,25 Вт, переменный резистор R6 - типа СП-0,4. Для упрощения подбора емкости конденсатора С2 на его месте удобно использовать подходящий по емкости керамический подстроечный конденсатор.

Трансформатор Т1 готовый, от любого переносного радиоприемника. Заметим, если в вашем распоряжении имеются парные высокоомные наушники типа ТОН-2 либо ТА-56, можно обойтись без трансформатора Т1, включив эти наушники на место его первичной обмотки. В таком случае коллекторный ток транзистора VT3 следует уменьшить до 1,5…2 мА.

Закончив все подготовительные операции, можно приступить к поиску и прослушиванию сигналов, доносящихся из космического пространства.

Кстати, кроме Сатурна, кольца есть у всех дальних планет. Кроме того, возможно образование акустических волн на поверхности и в атмосфере Солнца и звезд. Таким образом, собрав электронную приставку к окуляру телескопа, вы, возможно, откроете для себя звучание звезд всей Вселенной.

Ю. ПРОКОПЦЕВ

Дорогие друзья!

В этом году мы писали о ядерной физике, энергетике, успехах механиков, связистов и, конечно, о работах ваших сверстников, любителей науки, техники, моделирования. Всего за год вы прочитали около 400 статей и заметок на самые разные темы.

Но о многом мы не успели написать.

В следующем, 2006 году наши читатели узнают:

- о людях, которые своими руками строили «летающие тарелки»;

- о том, как в Австралии сумели опровергнуть закон термодинамики;

- о школе, на уроках в которой учеников учат летать.

Вы прочтете также о том:

- зависит ли от вас судьба Вселенной;

- можно ли питаться солнечным светом;

- как превзойти Эдисона;

- стоит ли стрелять из пушки по генам;

- зачем металл превращают в стекло;

- когда скрестят капусту с альбатросом;

- понадобится ли компьютеру зеркальце и помада и о многом-многом другом.

Напоминаем! Наши подписные индексы - 71122 и 45963 (годовая) по каталогу агентства «Роспечать» и 99320 по каталогу Российской прессы «Почта России».

К сожалению, яркий свет, даже вполне лишенный инфракрасного излучения, сам по себе вызывает быструю гибель микроорганизмов.

Способ борьбы с этим явлением только один - применение чувствительной телекамеры, подключенной к видеопроектору. Но сегодня такие системы для школ слишком дороги. Правда, есть надежда, что скоро она станет значительно дешевле.

А. ВАРГИН

ЗАОЧНАЯ ШКОЛА РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Внимание на эфир!

В ночь с 14 на 15 апреля 1912 года с борта гибнущего океанского лайнера «Титаник» прозвучал сигнал бедствия. Грандиозность катастрофы и эффективность этого радиопризыва о помощи вскоре стали известны всему миру. Простой, легко запоминающийся набор телеграфных посылок - три точки - тире - три точки - с тех пор выручил многих бедствующих мореплавателей. Чтобы его было легче услышать, выделена стандартная частота передачи - 500 кГц (длина волны 600 м) и режим радиомолчания на этой волне дважды в час - с 15-й по 18-ю и с 45-й по 48-ю минуты.

В одну из таких пауз в апреле 1972 года радист американского лайнера «Теодор Рузвельт» принял сигнал бедствия давно погибшего «Титаника». Запрошенные береговые службы такого сигнала не зафиксировали…

Тем не менее радист обратился к военным архивам и там обнаружил донесения, подтверждающие его собственные наблюдения: SOS с «Титаника» фиксируют, начиная с 1924 года, с периодом в шесть лет. А в апреле 1996 года канадская газета «САН» сообщила об очередном сигнале с «Титаника», принятом канадским судном «Квебек».

По мнению некоторых ученых, причиной удивительного явления стал фантом радиосигнала, который сформировался в поле пространства-времени, и его очередного появления можно ожидать теперь в 2008 году.

Оправдается ли прогноз?

Это при желании и терпении можно проверить с помощью собственной аппаратуры. Приемник аварийных радиосигналов, работающий в диапазоне средних волн, может быть построен согласно принципиальной схеме, изображенной на рисунке 1.

Рис. 1

Аппарат выполнен по схеме прямого усиления; его работа в отличие от супергетеродина свободна от ложных свистов, мешающих настройке. Двухконтурный настраиваемый вход на элементах L1, С2, С3.1 и С3.2, С7 и L2 дают неплохую избирательность. Чувствительность и избирательность могут существенно возрасти при умелом действии регулятором обратной связи С6. Сигнал обратной связи снимается с резистора R1 на выходе РЧ-тракта и подается в цепь входного контура.

Элементы в корпусе микросхемы DA1 осуществляют также детектирование принятого сигнала и его усиление на звуковых частотах, которые воспроизводятся телефонами BF1 от аудиоплеера.

Громкость приема можно регулировать переменным резистором R2. Катушка L1 наматывается на ферритовом стержне диаметром 10 мм и длиной 200 мм и содержит 45 витков провода ПЭЛШО 7x0,07. Катушка L2 - на кольце К16x8x4 из феррита 100НН имеет 94 витка того же провода. У катушки обратной связи L3 порядка 10 витков провода ПЭЛШО-0,2.

Конденсатор С4 образован скруткой коротких отрезков изолированного провода диаметром около 0,4 мм, припаянных к лепесткам выводов блока КПЕ СЗ. Магнитную антенну следует располагать на расстоянии порядка 50 мм от КПЕ.

Направленность приема магнитной антенны WA1 удобно использовать для определения азимута передатчика аварийных сигналов. Внешняя антенна WA2 увеличивает дальность приема. Для более тонкой регулировки обратной связи на месте С5 следует использовать конденсатор типа КПВ с воздушным диэлектриком.

Регулируя обратную связь, не доводите ее до генерации. Как расположены выводы у микросхемы DA1 типа К174ХА10, подскажет рисунок 2.

Рис. 2

Итак, 14–15 апреля 2008 года ждем сигналов с «Титаника». Время для приема выбираем с поправкой на свой часовой пояс, ведь «Титаник» погиб южнее Лабрадора. И постарайтесь его позывные записать на магнитофон!

Успехов вам!

Ю. ПРОКОПЦЕВ

ЧИТАТЕЛЬСКИЙ КЛУБ

Вопрос - ответ

Скажите, пожалуйста, почему единую европейскую валюту назвали именно «евро»? Были ли еще какие-то варианты названий?

Александр Перевозчиков ,

г. Нижний Тагил

Да, варианты были. Так, у евро был предшественник - экю. Это сокращение, которое при расшифровке и переводе так и означает: «единая европейская единица». Однако когда в 1995 году правительства 12 европейских стран принимали решение о переходе на общую валюту, после некоторых обсуждений было принято название евро. Решили, что оно, во-первых, уже является частью слова «Европа» и тем самым характеризует принадлежность валюты. А во-вторых, это слово практически одинаково звучит на многих языках и понятно всем людям без перевода.

Планируют ли российские специалисты в ближайшее время полеты к Луне и высадку на ее поверхность?

Андрей Караванов ,

г. Санкт-Петербург

Да, планируют. Более того, британская компания «Спейс Адвенчерс», которая работает в тесном контакте с нашими специалистами, уже объявила, что продает два билета на путешествие к Луне за 53 млн. британских фунтов каждый.

Пассажиры отправятся к Луне вместе с российским космонавтом, который будет управлять кораблем, представляющим собой модификацию «Союза». Этот корабль изначально предназначался для участия в советской лунной программе «Звезда».

«Экипаж из трех человек пролетит над поверхностью Луны на высоте всего 65 миль и вернется на Землю с минимальным риском, - уверяет президент компании Эрик Андерсон. - Согласно предварительной договоренности с российской стороной, первое такое путешествие может состояться в 2010 году. А всего, по нашим данным, в мире насчитывается около 1000 человек, которые хотят участвовать в подобной экспедиции»…

К сказанному остается добавить, что именно «Спейс Адвенчерс» в свое время предложила нам первого космического туриста Дениса Тито, побывавшего на орбите в 2001 году. Так что вскоре на МКС появятся и первые туристы-«лунатики». Они проведут на орбите около двух недель, чтобы привыкнуть к невесомости, а потом совершат шестидневное путешествие к Луне и обратно.

Недавно у нас над Химками многие видели в небе странные предметы V-образной формы. Некоторые говорят, что то были HЛO-разведчики, но мне не верится. А как вы полагаете?

Игорь Квасников ,

Расследование показало, что в роли НЛО в данном случае выступали полоски фольги, соединенные вместе тонкой проволокой. Такие простейшие устройства, как и просто кусочки станиоли, обычно используются военными самолетами в качестве пассивных помех, призванных озадачить наблюдателей ПВО противника. Загадка лишь в том, кто и зачем произвел сброс этих полосок над городом.

Я читал, что зимой у голодного волка в темноте глаза светятся зеленым светом. Почему?

Александр Заикин ,

г. Оренбург

Глазная сетчатка волков, кошек и некоторых других животных является своеобразным катафотом, отражающим свет Луны или звезд. Дело в том, что в темноте зрачок глаза расширяется до максимума, и когда его освещают лучом света (а иначе ведь глаз не увидеть), то происходит отражение от дна глазной сетчатки. Что же касается поверья, будто у голодных волков глаза светятся в темноте сами по себе, то ученые этот факт не подтверждают. Глаза все равно должны отражать хоть какой-то свет.

Обычно так говорят о людях-умельцах. Однако на II Специализированной выставке робототехники незаурядное мастерство и возможности продемонстрировали «железные работники» - киберы самых различных конструкций и назначения. С ними познакомился наш специальный корреспондент Станислав ЗИГУНЕНКО. Вот каковы его впечатления.

У кого рука длиннее?

Уж про кого только не говорили, что у него глаза завидующие, а руки загребущие. А между тем чемпионами в этом деле являются роботы-манипуляторы, - пояснил мне представитель Государственного научного центра РФ «Институт высоких энергий» В. Я. Потапов. - Вот посмотрите, с его помощью я могу достать предмет, отстоящий от нас с вами на добрых три метра…

И Владимир Яковлевич легонько повел своей рукой. В тот же миг зашевелилась кисть манипулятора, заканчивающаяся особыми схватами, и аккуратно достала из штатива стоящую в нем стеклянную пробирку.

Современный промышленный робот уже никого не удивляет.

Так выглядит робот-трубочист…

Проявление машинной галантности: робот-манипулятор вполне способен преподнести цветок даме-оператору.

Впрочем, как рассказал мне Павлов, тренированные операторы способны с помощью манипулятора вдеть нитку в иголку. И это еще что! К производству готовится новое поколение телеманипуляторов, задающая и исполнительная части которых могут отстоять друг от друга не на метры, а на многие сотни и даже тысячи километров. В этом случае связь между ними осуществляется не посредством кинематики, а с помощью телеуправления, осуществляемого по специальным каналам связи или даже через Интернет.

Говорят, с помощью таких манипуляторов уже проведены первые экспериментальные хирургические операции. Причем хирург может находиться, например, в Москве, а его пациент - скажем, в Антарктиде. Но независимо от расстояния точность движения будет микронная.

Пока же копирующие манипуляторы чаще всего используют при работе с радиационными изотопами или особо опасными химическими веществами. Оператор отделен от них надежной защитой, наблюдает за операциями через специальные окошки или с помощью телемонитора.

Робот-трубочист

В случаях же, если куда-то не может пробраться даже самый гибкий манипулятор, в ход идут самодвижущиеся роботы-чистильщики. Одного из них, чем-то похожего на увеличенного дождевого червя, мне показал один из его создателей, главный конструктор лаборатории робототехники и механотроники Института проблем механики РАН Л.Н.Кравчук.

Наш робот способен проползти по трубе, которая имеет многочисленные повороты и извивы, даже под углом в 90 градусов, - рассказал Леонид Никитич. - Этому в немалой степени способствует его конструкция. Робот действительно движется, словно дождевой червяк. Сначала протолкнет вперед свою лобовую часть, закрепит ее на стенках трубы, а потом подтягивает заднюю. А на концах его - вращающиеся щетки, с помощью которых он ведет прочистку труб.

Петербургские роботы готовы отправиться хоть под воду, хоть в космос…

Пока робот-трубочист получает энергию для движения и команды управления по кабелю, который за ним тянется. Но в будущем, как полагают создатели этого оригинального робота, появятся и полностью самостоятельные, автономные конструкции, управление которыми будет осуществляться по радио.

Из-под воды да в космос

Такое происходит не только с людьми. Как известно, бывший подводник петербуржец Валерий Рождественский стал затем космонавтом. И это не случайно. Между двумя стихиями довольно много сходства. В обоих случаях человек зачастую испытывает невесомость, его окружает довольно агрессивная, чуждая ему среда, не прощающая ошибок.

Поэтому, как рассказал мне представитель Государственного научного центра «ЦНИИ робототехники и технической кибернетики», базирующегося в Санкт-Петербурге, С.Ю.Степанов, все чаще и космонавты, и Подводники для выполнения наиболее опасных операций используют роботов.

Такие роботы, в отличие от обычных, наземных, должны иметь особое конструктивное исполнение, - пояснил Сергей Юрьевич. - Во-первых, их узлы делаются в модульном исполнении. То есть с таким расчетом, чтобы каждый узел был конструктивно закончен, мог быть сменен без особых проблем. Во-вторых, каждый модуль помещается в кожух, который защищает наиболее нежные части конструкции от вредных воздействий окружающей среды. И, в-третьих, такие конструкции должны быть сверхнадежными. Если они поломаются во время работы, хлопот с их ремонтом не оберешься…

Всем этим и многим другим требованиям и отвечают роботы, создаваемые в ЦНИИ. Они уже неплохо себя зарекомендовали в ряде спецпроектов, например, при работе в «грязной» зоне атомных подводных лодок и на некоторых других объектах.

Кисть манипулятора управляется рукой человека…

Спасатели и взрывотехники

Все чаще роботы приходят на помощь людям и в других затруднительных случаях. Например, многие уже не раз видели по телевидению, как к подозрительному предмету направляется не сапер-взрывотехник, а робот. Подъезжает, тщательно осматривает подозрительную находку со всех сторон, а операторы, внимательно следящие за деятельностью робота при помощи телекамер, решают, что делать дальше.

Как рассказал мне Михаил Германович Канин, ведущий конструктор Научного института специальных машин при МГТУ имени Н.Э. Баумана, многоцелевые робототехнические комплексы МРК-26, МРК-27, МРК-УТК, «Варан» и другие как раз и предназначены для замены человека при выполнении работ в экстремальных условиях. Гусеничное шасси, относительно малые габариты и масса позволяют роботу проникать в различные закоулки, подниматься по лестничным маршам, четко выполняя все команды оператора. При этом робот может нести на борту до 8 цветных видеокамер, аппаратуру подсветки, имеет дистанционно управляемый манипулятор, позволяющий поднимать различные предметы и переносить их на расстояние в несколько сот метров.

При этом сама конструкция робота модульная, дает возможность комбинировать на шасси различные наборы оборудования, быстро производить ремонт в случае, скажем, подрыва робота на мине, легко отмывать части конструкции после работы в радиоактивной зоне.

Подобные роботы уже прошли обкатку в подразделениях Минатома, МЧС и ФСБ, участвовали в ликвидации аварии в г. Сарове, в операциях по разминированию в Чечне и в Москве. Они выпускаются серийно, и с каждым днем таких помощников человека становится все больше, а сами они стоят все дешевле.