| Журавлева В.Н. - ИЗОБРЕТЕНИЯ, ЗАКАЗАННЫЕ МЕЧТОЙ | |
|
HW100 - 45000
UAW55 - 105000 RRW100 - 175000 PKRR - 7500 |
Журавлева В.Н. - ИЗОБРЕТЕНИЯ, ЗАКАЗАННЫЕ МЕЧТОЙ Тамбов: Книжное издательство, 1964. "- Как странно: плыть на такой глубине, где никогда не было жизни!... И как жалко, что у нас останутся об этом только одни смутные воспоминания. - Эти воспоминания можно сделать и не смутными, - сказал капитан. - Что вы хотите сказать? - спросил я. - Я не понимаю вас. - Я хочу сказать, что нет ничего более простого, как сфотографировать этот пейзаж. Не успел я высказать удивление по поводу этого нового предложения капитана Немо, как матрос принес в салон фотографический аппарат. Я быстро схватил фотокамеру, соединил ее со вспышкой, навел фокус и сделал снимок. Я надеялся, что он будет хорошим и я смогу принести обратно на поверхность первую фотографию, снятую на дне Атлантического океана на глубине 4050 метров". Как вы, вероятно, уже догадались, это - отрывок из романа Жюля Верна "20 000 лье под водой". Но присмотритесь внимательней, и вы заметите, что текст научно-фантастического романа переходит в отчет о реальном погружении на дно Атлантического океана. Последний абзац отрывка я переписала из книги Жоржа Гуо и Пьера Вильма "На глубине 4000 метров", рассказывающей о глубоководных спусках батискафа ФНРС-3 и вышедшей в свет на восемьдесят восемь лет позже романа Жюля Верна. Вряд ли кого-нибудь сейчас удивит сам факт превращения фантастики в действительность. Примечательно другое: предвидения фантастов нередко исполняются с буквальной точностью. Эта точность настолько велика, что иногда просто невозможно отделить вчерашний вымысел фантаста от сегодняшней научной статьи, газетной информации и т. д. Тем, кто заподозрит здесь преувеличение, я предлагаю второй - тоже "составной" - отрывок: "Рабочие, одетые с ног до головы в прорезиненный войлок, в кислородных шлемах, руководили с нижней площадки охладителями и черпаками элеваторов. Это было наиболее опасное место работы. Неловкое движение, и человек попадал под режущий луч гиперболоида. Внизу поток раскаленных газов вырывался из сопла горелки со сверхзвуковой скоростью. Огненная струя вызывала быстрый и неравномерный нагрев породы, ее растрескивание и скалывание. Вместе с углублением черпаков опускалась вся система - "железный крот", - построенная по чертежам Манцева, верхнее кольцо с гиперболоидами..." Не так легко сказать, где тут граница между фантастикой и реальностью! А граница есть. Алексею Толстому принадлежат две первые фразы и одна последняя. Остальное взято из статьи о современном способе термического бурения. И еще один отрывок: "Предметом беседы служил огромный стальной шар, около девяти футов в диаметре, похожий на ядро для какой-нибудь титанической пушки. В двух местах, одно под другим, в стали были прорезаны круглые окна со стеклами чудовищной толщины. Мягкой обивкой было покрыто все, даже аппарат Майера, который должен был поглощать углекислоту и снабжать кислородом человека после того, как он влезет через стеклянный люк внутрь шара и люк будет завинчен". Легко догадаться, что речь идет о батисфере. Но не ищите на этот раз границу: текст целиком взят из рассказа Г. Уэллса "В бездне", написанного в 1897 году - за тридцать с лишним лет до того, как Биб и Бартон создали первую настоящую батисферу! Даже в деталях (например, наличие именно двух иллюминаторов, используемых в качестве входных люков) Уэллс предвосхитил конструкцию аппарата для глубоководных спусков. Научная фантастика, в сущности, еще очень молода: первый научно-фантастический роман появился немногим более ста лет назад. За столетие фантастика превратилась в неисчерпаемый источник научно-технических идей. Родословная многих изобретений начинается с идей, высказанных фантастами. Характерный пример - двойной корпус "Наутилуса". Жюлю Верну принадлежит не только приоритет, но и убедительное обоснование этой идеи. Тридцать лет спустя подводная лодка с двойным корпусом была построена, и ее создатель французский инженер Лебеф, нисколько не преувеличивая, мог назвать Жюля Верна своим соавтором. "Наутилус" капитана Немо, - пишет Е. Брандис, биограф Жюля Верна, - явление не только литературного порядка. Он занимает определенное место в истории подводной навигации, поскольку Жюль Верн сумел правильно наметить пути ее дальнейшего развития и стимулировал работу изобретательской мысли. Благодарны были писателю-фантасту многие конструкторы подводных лодок, а также изобретатели водолазного снаряжения". В наши дни особенно важно использование "патентов фантастики", ведь развитие техники идет все более быстрыми темпами. И не случайно мысль о планомерном и широком освоении "запатентованных" фантастами изобретений нашла признание прежде всего в космонавтике - авангардном участке научно-технического прогресса. В статье "Вопросы кибернетики и космическая медицина" видные советские ученые В.В.Парин и Р.М.Баевский говорят: "...наши писатели-фантасты (Г.Мартынов, И.Ефремов, братья Стругацкие и др.) изложили в своих произведениях много "кибернетических" идей, которые могут и должны быть взяты на вооружение космической биологией. Так, например, проблема регулируемого анабиоза имеет громадное значение не только для обеспечения межзвездных перелетов, но и для космических полетов большой продолжительности в пределах Солнечной системы, которые, возможно, состоятся еще в нашем столетии. К сожалению, наиболее подробное рассмотрение этого вопроса содержится не в научной литературе, а в романе И.Ефремова "Туманность Андромеды". Американский "ракетчик" У.Корлисс пишет на первой же странице своей недавно вышедшей книги: "Литература по проблемам космического двигателестроения содержит разнообразные идеи, концепции и даже научную фантастику. В этой книге будут рассмотрены и некоторые фантастические схемы космических двигателей". Научная фантастика включает, конечно, не только идеи, относящиеся к космическим полетам. "Патентный фонд" фантастики охватывает все отрасли техники. В этой своеобразной "патентной библиотеке" хранятся самые различные идеи - иногда детально разработанные, иногда высказанные в самой общей форме. Есть идеи, осуществление которых - дело очень далекого будущего. Есть и "микроидеи", а также идеи безнадежно устаревшие. Особый класс - идеи, высказанные в шутку. Так, польский фантаст Станислав Лем говорит о трех способах окрашивать туман в приятные цвета и о жидкости, смывающей самые неприятные воспоминания... Для изобретателя наиболее интересны фантастические идеи, которые удовлетворяют, по крайней мере, трем требованиям. Во-первых, должна быть указана разумная и новая цель, ведь изобретение обязано быть полезным и новым (к счастью, научная фантастика никогда не противопоставляется по новизне заявкам на изобретения). Жюль Верн, например, упоминает о дымопроводах для курильщиков; вряд ли есть смысл разрабатывать такое изобретение. Во-вторых, цель изобретения должна быть сформулирована достаточно ясно. В романе Уэллса "Когда спящий проснется" говорится, в частности, о "кинетоскопе", но трудно определить, что это такое: то ли миниатюрный кинопроектор, то ли телевизор. Наконец, третье требование состоит в том, чтобы изобретение, сегодня еще фантастическое, могло и должно осуществиться в сравнительно близком будущем. Это, пожалуй, самое важное и самое каверзное требование. В сущности, речь идет о том, что фантастическая идея должна совпасть (в будущем!) с линией развития техники, а это не так уж просто - определить заранее, "совпадет" или "не совпадет". Можно привести такой пример. В романе А.Беляева "Прыжок в ничто" есть упоминание о плавучих островах в океане. По идее А.Беляева, эти острова играли роль аэропортов. На них совершали посадку пассажирские самолеты, заправлялась горючим, а потом продолжали полет. В ту пору (роман написан в 1934 году) регулярные беспосадочные авиарейсы через океан были фантастикой. Создание плавучих аэропортов тоже было фантастикой. Романисту предстояло решить вопрос, что же произойдет раньше: самолеты "научатся" летать без посадки или строительная техника поднимется на такой уровень, что станет возможным строительство плавучих островов? Беляев выбрал последнее... и ошибся. Регулярные трансокеанские полеты давно стали действительностью, а плавучие острова и по сей день остаются фантастикой. Итак, далеко не все идеи, высказанные фантастами, могут быть предложены изобретателям в качестве конкретных тем. И все-таки это очень заманчиво - составить темник изобретений, заказанных мечтой! КРЫЛЬЯ, ХВОСТ И ФАНТАЗИЯ Пожалуй, самый старый "заказ" фантастики - крылья, которые позволили бы человеку летать так, как летают птицы. Мечта о крыльях возникла очень давно, но фантастика придала этой мечте больший размах и выработала твердую уверенность в том, что люди будущего обязательно станут "крылатыми". Об этом писали А.Толстой, А.Беляев, И.Ефремов, Г.Мартынов, Г.Анфилов и многие другие фантасты. Правда, в фантастике не всегда речь идет о крыльях в прямом смысле этого слова. Иногда, например, фантасты поднимают человека в небо с помощью антигравитационных поясов. Но суть одна - летать! Летать не на самолете, а самому. Летать, рассекая грудью воздух, подниматься к облакам и нырять вниз, к земле, всем телом ощущая волшебную силу полета... Таковы мечты. Действительность пока значительно скромнее. Построены мускулолеты с машущими крыльями (1 на рис. 1). Теоретически соотношение между мощностью, развиваемой человеком, и его весом таково, что человек может - на короткое время - подняться в воздух. Но нужно учесть и вес летательного аппарата. Поэтому практически мускулолеты способны совершать лишь небольшие прыжки. Безуспешны пока и попытки сделать двухместный мускулолет: сила, конечно, удваивается, однако почти вдвое возрастает и вес конструкции (2). Рис. 1 Лучшие современные мускулолеты весят 30-40 кг. Создать почти невесомую конструкцию, сэкономить хотя бы 20-25 кг - такова стоящая перед изобретателями задача. Можно, разумеется, пойти другим путем: использовать компактный и легкий двигатель. Только так, например, удастся поднять в воздух аппарат, построенный по схеме вертолета (3 на рис. 1). Вес конструкции здесь меньше, но крыльев нет, и потому мощность человека уже недостаточна для полета. Итак, либо "невесомые"крылья, либо почти "невесомый" двигатель... Может быть, ракета? Реактивный пояс-вертолет (4 на рис. 1) при небольших, казалось бы, размерах весит 50 кг. Слишком много! Более удачная конструкция – "летательный ранец" (5 на рис. 1). Устройство этого "ранца", весящего 43 килограмма, сравнительно несложно. Из баллонов под давлением подается в газогенератор перекись водорода. В газогенераторе перекись разлагается. При этом образуется нагретая до 500-600 градусов смесь кислорода и водяного пара. Вырываясь из сопел, парогазовая смесь создает реактивную тягу до 136 кг. Человек поднимается на высоту около 10 метров, совершает прыжки длиной 120 метров и передвигается со скоростью 30 км/час. Люди, испытывавшие новый аппарат, говорят: "Ощущение непередаваемое. Кажется, что ты стал птицей..." Реактивный "ранец" - пока единственная надежно работающая конструкция. Но все-таки это не крылья, о которых мечтают фантасты. Слишком мала высота полета, слишком быстро кончается горючее... Кстати, о горючем. Из сопел ранца выбрасывается смесь водяного пара и кислорода, а ведь кислород можно использовать, сжигая в нем бензин. Тогда резко уменьшится расход перекиси: тяга будет создаваться за счет истечения продуктов сгорания бензина. Правда, одновременно усложнится конструкция аппарата и потребуется более надежная изоляция человека от раскаленной струи газа. Кому, как не изобретателям, распутать этот сложный клубок противоречий... Следующая задача - тоже традиционно фантастическая. Речь идет о создании двигателя для подводного скафандра. Небольшие скорости передвижения под водой - одно из главных препятствий в завоевании морских глубин. В шланговом скафандре, например, водолаз передвигается со скоростью всего полкилометра в час. Подводный пловец с аквалангом и ластами развивает в среднем 1,5 км/час. Мало, очень мало! Несколько больше скорость подводного педального велосипеда (1 на рис. 2). Такой велосипед, рассчитанный на двух человек, развивает около 6 км/час. Но "запас хода" невелик: движение в плотной среде требует больших усилий, люди быстро устают. Самоходный носитель водолаза (2 на рис. 2) приводится в движение двигателем, работающим на сжатом воздухе. Скорость достигает 7,5 км/час. Главный недостаток конструкции - громоздкость. В сущности, это миниатюрная подводная лодка. Рис. 2 Буксировщик (3 на рис. 2), использующий электрические аккумуляторы, несколько более компактен. Но и эта конструкция далека от идеала. В частности, буксировщик, расположенный впереди пловца, существенно ухудшает видимость. Подводный мотоцикл (4 на рис. 2), также имеющий батарею аккумуляторов и электродвигатель, обеспечивает сравнительно лучший обзор. Но за это приходится расплачиваться резким увеличением размеров. Любопытно, что ранцевых двигательных аппаратов пока нет, хотя, с точки зрения инженеров, создание "плавательных" ранцев легче, чем ранцев "летательных". Что же касается фантастов, то у них в данном случае на редкость единое мнение: нужен именно ранцевый аппарат! Вспомните "Тайну двух океанов" Г.Адамова. Скафандры, описанные в этом романе, приводятся в движение миниатюрным гребным винтом. В романе это просто: автор мельком упоминает о "сверхъемких" аккумуляторах - и все. В кинофильме, поставленном по роману Г.Адамова, движущая система скафандров приведена в соответствие с духом времени: вместо гребного винта используются реактивные водометные движители... Винт, ракета, плавник - что же предпочтительнее? Недавно на студии научно-популярных фильмов построили два водных велосипеда. Один имел гребной винт, другой - резиновый плавник. Оказалось, что велосипед с "хвостом" легко обгоняет винтовую машину. Видимо, не зря природа снабдила рыб хвостами... И все-таки центр тяжести проблемы не в выборе движителя. Если для полета важнее всего крылья, то для создания плавников, прежде всего, важен вопрос о компактном и экономном моторе. Может быть, и здесь пригодится перекись водорода? Одну такую заявку мне пришлось видеть. По мысли изобретателя, парогазовая смесь, образующаяся при разложении перекиси водорода, приводит в движение гребной винт, вытекая из отверстий на лопастях. В этом изобретении много привлекательного. Например, легкость перезарядки: достаточно залить в бак несколько литров перекиси водорода - и аппарат снова готов к работе. Но слишком мал "запас хода" (по оптимистическим подсчетам изобретателя, получалось что-то около четверти часа). И снова возникает та же мысль: зачем так расточительно обращаться с кислородом? Ведь под водой он особенно ценен. А что если отработанный кислород использовать для дыхания? Или сжигать кислород, увеличивая реактивную тягу? Тут невольно напрашивается еще одна мысль: использование энергии сжатого воздуха, запасенного в баллонах акваланга. Сейчас эта энергия, в сущности, пропадает. А ведь давление воздуха всё равно приходится понижать; только после этого воздух идет на дыхание. Расточительная конструкция! Создание ранцевого двигателя для подводного плавания - одна из актуальных задач современной техники. Решение этой задачи позволит форсировать подводные исследования и - главное - создаст предпосылки для осуществления еще одной мечты. Я имею в виду подводное земледелие. Неисчерпаемые запасы подводной флоры используются пока в ничтожной степени. Человек слишком робко передвигается под водой. Земля - морская планета. Вода покрывает три четверти земной поверхности. Моря и океаны принято обозначать на картах синим цветом, но, строго говоря, это белые пятна, огромные белые пятна - неисследованные и неиспользуемые подводные континенты. Эти континенты будут завоеваны лишь тогда, когда люди научатся плавать, как Ихтиандр, герой романа А. Беляева "Человек-амфибия". Долгое время считалось, что идея "амфибизации" человека представляет собой чистейшую фантастику. Но вот газетное сообщение: "Создается миниатюрный аппарат, легко умещающийся на поясе, который будет снабжать кровь кислородом без помощи легких. Шланги аппарата можно оперативным путем соединить с аортой, заполнив предварительно легкие стерильным несжимаемым пластиком. Жак-Ив Кусто - тот считает, что искусственные жабры дадут возможность новым Ихтиандрам погружаться на глубину в 2 км и более". Ихтиандр, как известно, дышал под водой вообще без всяких приборов. Удастся ли когда-нибудь решить такую задачу? Видимо, да. Уже поставлены опыты, в которых животные (мыши, крысы, собаки) дышали растворенным в воде кислородом. В некоторых опытах мыши жили под водой 16 часов! Пока не совсем ясно, почему животные в конце концов все-таки погибают в насыщенной кислородом воде. Скорее всего, причина здесь в том, что "дышать водой" трудно - устают дыхательные мышцы. Интересно, что фантастика уже наметила (в общем, довольно перспективный) путь решения этой проблемы. Вот что говорится в рассказе Г. Альтова "Подводное озеро": "Есть средство простое и надежное. Давление воздуха должно быть равно наружному давлению - эта вековая заповедь водолазной техники ошибочна. Давление воздуха должно быть немного больше наружного при вдохе и немного меньше при выдохе. Тогда воздух пройдет по дыхательным путям не в результате работы быстро устающих дыхательных мышц, а под избыточным давлением. Этот принцип давно известен медикам. Именно так работают аппараты, применяемые при искусственном дыхании..." Заманчивая изобретательская задача - создать прибор, помогающий работе дыхательных мышц. Такой прибор уже сегодня пригодился бы водолазам. Опыты по "амфибизации" животных ведутся в воде, специально насыщенной кислородом. Здесь возникает "смежная" задача: а почему бы не использовать "воздушные удобрения" в рыбном хозяйстве? Каждый владелец аквариума знает, как важно "удобрять" воду свежим воздухом. Между тем в "естественных аквариумах" (например, в прудах, озерах) обогащение воздухом не производят. Тут открывается огромное поле деятельности для изобретателей, причем направления могут быть самые различные. Недавно были поставлены опыты по "удобрению" углекислым газом воздуха в теплицах и парниках. Результаты оказались поразительными: урожай овощей увеличился в три-шесть раз, а скорость созревания повысилась вдвое! Еще лучшие результаты должно дать "удобрение" воздухом при выращивании подводных растений. В одном из фантастических рассказов ставится интересная проблема "оживления" Черного моря. Дело в том, что глубины Черного моря насыщены сероводородом. Уже на глубине 150 метров кислород исчезает, а вместе с ним исчезает и жизнь. Поэтому "живой слой" Черного моря составляет всего 12-13 процентов объема. Остальные 87-88 процентов - царство серных бактерий. Найти дешевый и эффективный способ уничтожения этих бактерий - значит в десятки раз увеличить рыбные ресурсы Черного моря. Море зовет изобретателей… ДА БУДЕТ ДОЖДЬ! Коль скоро речь зашла об изобретениях, нужных сельскому хозяйству, нельзя не сказать о проблеме управления погодой. Само собой разумеется, такую громадную проблему нельзя одолеть в одиночку. Здесь потребуются соединенные усилия многих изобретателей и ученых. Но начинать всегда приходится с идеи. А тут особенно остро чувствуется нехватка идей, способных дать толчок практической работе. В фантастике управление погодой считается чем-то само собой разумеющимся. Дежурный в бюро погоды получает заказы, нажимает нужные кнопки и... Словом, в фантастике задача решается просто. Иначе обстоит дело в действительности. Лет пятнадцать назад научились более или менее удачно вызывать дождь из облаков (впрочем, недавно попытались вызвать дождь во Франции, а он пролился в Германии). Но как быть, если на небе нет облаков? Единственный "погододелательный" агрегат, существующий не на страницах романа, а в действительности, - это метеотрон французского изобретателя Дессена. Представьте себе 200 мощных форсунок, расставленных по окружности диаметром около 70 метров. В течение 30 секунд форсунки буквально заливают огнем пространство внутри окружности. К небу взлетает огромный столб черного дыма... и через пять минут появляются облака. "Механика" работы метеотрона несложна. Форсунки разжигают "костер" мощностью в 700 тысяч киловатт. Получается "труба без трубы": над небольшим участком земной поверхности создается усиленная тяга. Нагретый воздух устремляется по этой "трубе" вверх, охлаждается и образует облако. Подхваченные восходящим течением воздуха мелкие частицы песка способствуют конденсации водяных капелек. Сейчас в Ливии испытывается другой метеотрон, работающий без пламени. Участок площадью в несколько квадратных километров покрыт водонепроницаемым битумом. Над этой поверхностью, поглощающей солнечное тепло, образуется интенсивный поток восходящего воздуха и, следовательно, возникают дождевые облака. Пока метеотрон работает очень неустойчиво. Как видите, до управления погодой с помощью кнопок еще далеко. К тому же управление погодой отнюдь не сводится к вызыванию дождя. Нужно научиться регулировать температуру и влажность воздуха, управлять снегопадом, получать ветер нужной силы и направления, наконец, предотвращать ураганы... КТО ИЗОБРЕТЕТ ОРФОПТЕР? Мало кто помнит, что такое орфоптер. Этим словом Жюль Верн назвал машину, представляющую собой "синтез" самолета, автомобиля, корабля и подводной лодки. Во времена Жюля Верна об универсальной машине можно было только мечтать. Сейчас над созданием орфоптера работают изобретатели многих стран. Даже частичное решение открывает заманчивые перспективы. Казалось бы, нехитрое дело - увеличить диаметр колес автомобиля. Но за каким-то пределом количество переходит в качество: новая машина (1 на рис. 3) приобретает способность передвигаться по бездорожью и болотам, плыть по воде, идти по снегу, песку, камням... Но машина эта, созданная американцами, едва-едва заслуживает три с минусом. В самом деле, ведь такая громадина почти целиком состоит из гигантских колес; полезный объем и полезная нагрузка очень невелики. Вот если бы изобретатели придумали способ менять размеры колес на ходу, машина нашла бы широкое применение. В гараже она занимала бы места не больше, чем обычный грузовик, а во время работы количество колес или их размеры изменялись бы, приспосабливаясь к требованиям местности. Рис. 3 В романе Жюля Верна "Паровой дом" описан шагающий вездеход. Надо отдать должное смелости фантаста: ведь в то время у всех на памяти были отвергнутые шагающие паровозы. Да и по сей день Жюля Верна нередко упрекают в том, что он описал шагающий, а не гусеничный вездеход. Время, однако, возродило идею шагающего движителя. Сейчас многие изобретатели трудятся над созданием бесколесных шагающих машин (2 на рис. 3). Любопытная закономерность: простые технические идеи, казалось бы, навсегда сданные в архив, со временем возникают вновь, позволяя именно вследствие своей простоты решать сложные задачи. Так получилось, например, с использованием пневматики в кибернетических устройствах. Вот что говорит об этом академик А.Ю.Ишлинский: "...вместе с развитием новых областей техники происходит регенерация ее старых разделов с использованием совершенно элементарных средств и приемов. Поэтому нельзя упускать из виду простые принципы решения задач технической кибернетики; надо уметь возрождать их, и возможно, что в ряде случаев это принесет немалый экономический эффект". В вездеходе советского изобретателя В.Пикуля использован принцип, более древний, чем шагание. Машина В.Пикуля имеет... ползающий движитель (3 на рис. 3). Опоры этой необычной машины выполнены в виде пустотелых лыж-поплавков. Под действием гидропривода одна из лыж выдвигается, "выползает" вперед. Другие лыжи в это время остаются на месте, обеспечивая надежную опору. Когда ушедшая вперед лыжа займет крайнее положение, начинает выдвигаться вторая лыжа и так далее. Преимущество ползающего вездехода в том, что удельное давление на грунт остается постоянным (машине - в отличие от шагающего вездехода-не приходится поднимать опоры). Как знать, быть может, именно такие машины первыми оставят свои следы "на пыльных тропинках далеких планет". Ну, а пока Краснодарский совнархоз признал ползающее шасси хорошей основой для камышеуборочного комбайна и премировал изобретателя. Еще одно изобретение, делающее свои первые шаги,-это гибколет (4 на рис. 3). Неказистый на вид аппарат представляет собой маленькую платформу на четырех колесах. Двигатель мощностью в 100 л.с. расположен сзади, а сидение водителя - спереди. Вместо крыла гибколет имеет... складной парус, сделанный из прочной капроновой ткани. В горизонтальном полете гибколет развивает скорость до 100 км/час. Минимальная скорость, при которой он держится в воздухе,-40 км/час. Длина разбега 150 метров. Гибколету еще предстоит совершенствоваться, а потом он, вероятно, станет хорошим гибридом самолета и автомобиля. Впрочем, у гибколета есть опасный конкурент-машины на воздушной подушке (5 на рис. 3), или, как их иногда называют, аэроходы. Пока аэроходы больше других машин напоминают фантастический орфоптер. Правда, аэроходы поднимаются на очень небольшую высоту и совсем не могут плавать под водой. Идея воздушной подушки не нова. Достаточно сказать, что в России первая привилегия на такое предложение была выдана еще в 1887 году. Однако фантастике принадлежат приоритет в идее "паровой подушки". Под водой нет воздуха, а подводные лодки особенно нуждаются в уменьшении сопротивления движению. Вот как решается эта задача в романе Г.Адамова "Тайна двух океанов": "Пользуясь своими неиссякаемыми запасами электроэнергии, "Пионер" с ее помощью нагревал весь наружный корпус подлодки до температуры в две тысячи градусов. При такой температуре небольшой слой окружающей воды мгновенно превращался в пар. Вследствие быстрого движения подлодки все новые и новые слои воды приходили в соприкосновение с ее накаленной поверхностью, непрерывно создавая вокруг нее сплошную газообразную оболочку. Этим устранялось трение воды и возникало трение в газообразной среде, плотность которой, правда, была более значительной, чем плотность атмосферного воздуха, но во много раз ниже плотности воды. Образующийся вокруг подлодки пар, как только она удалялась из данной точки, немедленно охлаждайся под влиянием окружающей низкой температуры и превращался опять в воду, не достигая поверхности в виде пузырей". Создание "паровой подушки" действительно требует "неиссякаемых запасов электроэнергии". Такие запасы легко создаются лишь в фантастике. Тем не менее изобретатели выдвигают сейчас идеи еще более "энергоемких" изобретений. Например, в книжке советского изобретателя А.Г.Преснякова "Рождение и воплощение замысла" описан проект судна, движущегося на "газовой подушке". В носовой части этого судна (рис. 4) установлены электроды, на которых при прохождении тока выделяются водород и кислород. Рис. 4 Американский изобретатель Эйхенбергер пошел другим путем: он предложил создать замкнутую схему циркуляции воздуха. По этой схеме воздух омывает нижнюю часть корпуса подводной лодки, затем обтекает борта, поднимается вверх... и улавливается. Однако такая замкнутая, воздушная пелена получается неустойчивой. Пока здесь что-то недодумано. В Программе КПСС говорится - как об одной из важнейших для народного хозяйства задач - о необходимости значительного повышения скоростей на железных дорогах, морских и речных путях. Надо сказать, что фантастика, занятая в последние годы преимущественно космосом и кибернетикой, как-то оскудела идеями, относящимися к увеличению скоростей на транспорте. Например, идею подводных крыльев фантасты просто "прозевали". Потом, спохватившись, они придумали машущие подводные крылья (рис. 5). Рис. 5 Суть дела такова. Подводные крылья пока невозможно применять на больших кораблях из-за резкого увеличения размеров крыла по отношению к размерам корпуса. Машущее подводное крыло должно быть более компактным. Кроме того, такое крыло будет одновременно играть роль движителя. А это решает очень сложную проблему: ведь у большого корабля винты пришлось бы располагать на крыльях, что, конечно, увеличило бы сопротивление движению. Любопытно отметить, что фантастика в данном случае синтезирует то, что уже есть в отдельности. Существуют обычные подводные крылья, существуют и вибродвижители (на рис. 5 показан вибродвижитель А. Г. Преснякова). Но машущих подводных крыльев пока нет. И еще одна фантастическая идея. Допустим, корабль так или иначе (на подводных крыльях или на воздушной подушке) поднялся над водой. В воздушной среде корабль, казалось бы, должен развить скорость, близкую к скорости самолетов. Но, как известно, аэроходы и корабли на подводных крыльях движутся намного медленнее самолетов. В чем же дело? "Виноват" корпус корабля, который значительно больше, чем фюзеляж самолета, рассчитанного на такое же число пассажиров. Может возникнуть вопрос: а почему не построить корабль с более компактным корпусом? Построить такой корабль, конечно, можно, однако он... утонет. Ведь на стоянке аэроходы и корабли с подводными крыльями держатся на плаву, как обычные водоизмещающие суда. Несколько лет назад по просьбе журнала "Изобретатель и рационализатор" я написала научно-фантастический рассказ "Летающая черепаха". В этом рассказе, в частности, говорилось о скоростном глиссере: "Корпус имеет очень малую площадь поперечного сечения. Так сказать, "кожа да кости", или точнее "кожа да мускулы": двигатели, кабина и ни сантиметром больше. Конечно, такой корпус во время стоянки утонул бы, но его поддерживают поплавки - эластичные, наполненные воздухом. Когда глиссер движется, поплавки выходят из воды; они теперь не нужны. Я выпускаю из них воздух, складываю и убираю внутрь корпуса. Поперечное сечение глиссера, а, следовательно, и сопротивление воздуха резко уменьшается, и скорость возрастает. Когда двигатель останавливается, поплавки автоматически возвращаются в исходное положение и наполняются воздухом". Вероятно, редактор усомнился в этой идее. А может быть, просто сказалась привычка проверять изобретения и рацпредложения. Как бы то ни было, рукопись рассказа отдали на техническую экспертизу. Через некоторое время я получила рецензию. Вот что писал эксперт: "Уменьшение поперечного сечения корпуса может несколько снизить сопротивление воздуха движению судна и позволит в какой-то степени повысить скорость хода. Однако роль поплавков автором явно переоценивается. Применение их может вызвать эксплуатационные и конструктивные затруднения..." - Послушайте, - сказал мне редактор. - Зачем вам вникать в детали? Напишите "сверхмощный" мотор - и никто не будет возражать. Сверхмощный мотор- значит и сверхскоростной корабль. Просто и ясно. Мне нравилась идея убирающихся поплавков, и я не хотела заменять ее туманным упоминанием о "сверхмоторе". И тут меня осенило: - Вспомните авиацию. Там тоже кое-кто был против убирающихся шасси. Дескать, будут эксплуатационные и конструктивные затруднения. Но ведь теперь абсолютно ясно, что шасси надо убирать! Не знаю, как при экспертизе изобретений, но для защиты фантастического рассказа главное - психологический фактор. Аналогия с убирающимися шасси подействовала, рассказ был опубликован. И вот недавно в журнале "Наука и жизнь" появилась статья авиаконструкторов Г.Бериева и А.Богатырева. Вот что говорилось в этой статье: "Гидросамолет будет непотопляемым при определенном запасе плавучести... объем лодки гидросамолета получается больше, чем это необходимо для размещения экипажа, пассажиров, грузов, оборудования. Увеличиваются размеры, растет вес машины, и все это ухудшает ее летные данные. Гидродинамика ущемляет интересы аэродинамики: дополнительные объемы, так необходимые кораблю-самолету, губят самолет-корабль". Так логика развития техники подвела к задаче, поставленной в фантастическом рассказе. Принцип изменения объема (быть может, правильнее сказать-принцип изменения поперечного сечения) - это изобретательская целина. Этот принцип может быть использован при решении многих задач, связанных с увеличением скорости движения. РАКЕТА-БУР И МЕХАНИЧЕСКИЕ КРОТЫ В 1950 году советские изобретатели А.В.Бричкин и А.Л.Качан получили авторское свидетельство на изобретение под названием "Реактивный прибор, основанный на сжигании жидкого топлива в кислороде, для получения высокотемпературной струи для разрушения крепких горных пород". Этот длинный "титул" принадлежит термобуру -одному из самых интересных и важных изобретений XX века. Термобур похож на ракету. В горелке сжигается керосин. Раскаленные газы вырываются из сопла со сверхзвуковой скоростью - две тысячи метров в секунду. Температура газовой струи превышает 3 500 градусов. На небольшом участке пробиваемой скважины концентрируется тепловая энергия в миллионы килокалорий. Обычные буровые установки имеют очень низкий коэффициент полезного действия - не более трех-четырех процентов. Огненное бурение в восемь-десять раз экономичнее. Не случайно на Всесоюзном совещании железнодорожников Н.С.Хрущев подчеркнул необходимость скорейшего внедрения "буровой ракеты". Коллектив, работающий под руководством А.В.Бричкина, за последние годы получил сорок авторских свидетельств на изобретения, связанные с применением ракеты-бура. Быть может, именно с этих изобретений и начнется путешествие к центру Земли... Там, в земных глубинах, скрыты колоссальные богатства - энергия, руды, алмазы, нефть. К сожалению, пока лишь фантастические подземоходы идут неизведанными путями сквозь толщу земной коры. Действительность намного скромнее фантастики. В повести Б.Фрадкина "Пленники пылающей бездны" подземоход не только достигает центра Земли, но и пронизывает нашу планету насквозь. Путешествия реальных подземоходов измеряются всего лишь несколькими десятками метров. Одна из наиболее работоспособных конструкций- "крот" польского изобретателя В.Зенкевича, протаскивающий под землей провода и трубы (1 на рис. 6). "Крот", представляет собой обтекаемый цилиндр длиной 170 см и диаметром 9 см. По шлангу в головную часть "крота" поступает сжатый воздух, и расположенный впереди пневмомолоток пробивает туннель диаметром до 15 см. Средняя скорость "крота"- 42 метра в час. Рис. 6 Другой "крот" (2 на рис. 6) создан советским инженером А.Требелевым. Любопытна история этого изобретения. Задумав сконструировать подземоход, Требелев прежде всего начал собирать сведения о том, что было сделано в этой области раньше. Он узнал, что французское общество "Сосьете аноним" разработало проект подземохода, использующего принцип штопора. Расчеты, проделанные Требелевым, показали, что трение штопора о грунт потребует слишком больших затрат энергии. Тогда Требелев решил скопировать конструкцию, созданную природой. Крот - живой прообраз будущего подземохода - отлично приспособлен для путешествий под землей. Достаточно сказать, что скорость движения крота достигает 100 метров в час! Казалось бы, все просто: остается сделать механический аналог крота. Но тут выяснилось, что даже биологи не представляют во всех деталях механизм работы крота. Требелеву пришлось начать самостоятельные исследования. Вот что рассказывает об этом инженер П.Коверда: "Вскоре начались эксперименты с живой "подземной машиной". Крот измерялся от пятачка до кончика хвоста, а затем выпускался в специальный ящик с утрамбованным грунтом... Как же движется живая модель? Через ящик пропускались рентгеновы лучи. На экране получалась картина работы крота. Отчетливо было видно движение его мускулов и скелета - "кинематическая схема" живой подземной лодки. Крот прокладывал себе путь всем телом. Головой и передними лапами он двигал вправо и влево, как бы сверля вокруг предполагаемой оси норы. Задние лапы помогали движению вперед. Крот опирался ими, как домкратами. Требелев тщательно изучил части скелета зверька. Особенно мощны были позвонки шеи, кости лопаток, плечевая кость… Сильно развиты задние лапы. Ну, а самое главное: куда же девает крот выбуренный грунт? Ответ не заставил долго ждать: зверек вдавливал его своей холкой во внутренние поры стенок. А может ли уплотнить землю машина? Требелев решил изготовить механические заменители основных частей скелета крота. Голову и передние лапы зверька он решил заменить специальным буром. Роль задних лап, толкающих крота вперед, должны выполнить особые домкраты. Чем же заменить холку крота, которой он вдавливает землю в стенки? Требелев сконструировал специальный вдавливающий шнек. Модель получилась компактная и небольшая. Теперь-за испытания. Снова на сцену выходит уже проверенный на живых кротах ящик с грунтом. Модель прошла в нем шесть метров - грунт остался в земле!" Тут прежде всего интересна сама методика копирования природного прообраза. Использование рентгеноскопии, вероятно, окажется полезным и при изучении других живых моделей. После успешного испытания полуметрового подземохода А.Требелев начал сборку первой в мире машины для "подземного плавания". Эта машина тоже была успешно опробована на Урале, на горе Благодать. В 1958 году Александр Иосифович Требелев умер, работа приостановилась. Слово сейчас за изобретателями. Им предстоит подхватить эстафету... В фантастике не раз высказывалась мысль о соединении механического крота с огненным бурением. Кстати сказать, появились ракетобуры, работающие на жидком окислителе. Такие установки отличаются огромной мощностью, с их помощью предполагают бурить шахтные стволы (3 на рис. 6). Интересен и проект инженера А.П.Островского (4 на рис. 6). По этому проекту путь сквозь земную толщу прокладывают микровзрывы. По трубам к забою подаются маленькие ампулы, заполненные взрывчаткой. Ежеминутно через соплометатель проходят два десятка ампул. Один за другим следуют микровзрывы, и промывочная жидкость уносит на поверхность разрушенный грунт. Академик Д.Наливкин говорит: "Думаю, что на глубины 20-30 и более километров сможет проникнуть только свободно движущаяся машина гигантской силы с буровым устройством - нечто вроде подземной ракеты. Управлять этой машиной с поверхности придется подобно тому, как с Земли управляют космическими кораблями. Ракета должна быть снабжена собственными сверхмощными двигателями с достаточным запасом топлива. От нее на поверхность Земли будут поступать сигналы с данными о свойствах тех слоев земного шара, через которые ракета будет проникать". Итак, кто станет Главным Конструктором подземных ракет?... МЫСЛЬ, РАСЧЕТ, ИСПОЛНЕНИЕ "Во всех изобретениях марсиан для нас удивительней всего совершенное отсутствие того, что является важнейшим элементом почти всех человеческих изобретений в области механики - колеса; ни в одной машине из доставленных ими на землю нет даже подобия колес... Почти все соединения в их машинах представляют собой сложную систему скользящих деталей, двигающихся на небольших, искусно изогнутых подшипниках. Затронув эту тему, я должен упомянуть и о том, что длинные рычажные соединения в машинах марсиан приводятся в движение подобием мускулатуры, состоящим из дисков в эластичной оболочке; эти диски поляризуются при прохождении электрического тока и плотно прилегают друг к другу. Благодаря такому устройству получается странное сходство с движениями живого существа, столь поражающее и даже ошеломляющее наблюдателя". Роман Уэллса "Война миров", откуда взяты эти строки, написан в 1898 году. Используя современную терминологию, можно сказать, что техника марсиан была основана на широком применении бионики. Если "главное" предвидение Жюля Верна-"Наутилус", то у Герберта Уэллса наиболее интересно, как мне кажется, предвидение бионики. Надо сказать, что вся кибернетика (а не только бионика, являющаяся одним из ее разделов) многим обязана научно-фантастической литературе. Характерно, что даже слово "робот", ставшее одним из основные терминов кибернетики, впервые появилось в фантастической пьесе Чапека "РУР". Однако сейчас стремительно развивающаяся кибернетика нередко обгоняет "кибернетическую" фантастику, которая лишь иллюстрирует то, что уже теоретически установлено или предсказано кибернетикой. Такова, например, идея, содержащаяся в рассказе А. Днепрова "Эксперименты профессора Леонозова". Еще до этого рассказа в научной литературе появились сообщения о попытках использовать мозг голубя в качестве одного из блоков кибернетической машины. В рассказе А.Днепрова развивается смежная идея: "Березка была подключена к химическому прибору, сквозь который по змеевикам прогонялась жидкость. - В нашей опытной установке регулируется концентрация обыкновенной поваренной соли. Если мы уменьшим ее концентрацию, добавив воды, то растение немедленно пошлет сигнал на реле, которое включит источник солевого концентрата. Дальше можно было не объяснять. Я все понял. Коротко это можно было назвать так: растение в качестве механизма регулирования! Я мысленно представил себе, какую сложную электронную систему нужно было бы пустить в ход, чтобы автоматически регулировать концентрацию раствора в химической ванне. А здесь это делает обыкновенная береза! - Вместо березы, наверное, можно взять любое другое растение, например, крапиву или какой-нибудь горох!-воскликнул я. - Конечно. Я представил себе луг перед моей дачей и лес вокруг этой лаборатории - деревья, кустарники, цветы и травы, представил все леса и поля на земном шаре... Кругом, куда ни глянь, росли готовые "регулирующие системы", которые с такой пользой мог применить человек при решении многих технических проблем". Как правило, "кибернетические" идеи фантастов относятся к далекому будущему. Идея "растений-автоматов" является удачным исключением из этого правила. Эту идею можно осуществить уже в ближайшее время. Здесь опять-таки слово за изобретателями. В другом рассказе А.Днепрова "Крабы идут по острову" впечатляюще проиллюстрирована выдвинутая кибернетикой мысль о саморазвивающихся машинах. На первый взгляд, создание подобных машин кажется делом очень и очень далекого будущего. Однако уже сейчас назревает необходимость в машинах, способных к "саморазвитию". Вот что говорит об этом Н.С.Хрущев: "Мы находимся как бы в безвыходном положении. Пока делали одну машину и еще не успели внедрить ее в производство, уже на смену этой машине ученые и изобретатели создали более усовершенствованную машину, лучше прежней". Идеальным решением этой проблемы было бы создание саморазвивающихся машин. Пока это невозможно, и изобретателям предстоит решить другую задачу: нужно разработать машины, приспособленные к регулярной модернизации "на ходу". Иначе говоря, проектируя новые машины, необходимо учитывать, что они очень скоро устареют, и заранее приспособить их к "омоложению" (периодической модернизации) в процессе работы. В романе И.Ефремова "Туманность Андромеды" изобретатели найдут немало идей, являющихся своеобразными техническими заданиями. Хотя действие романа отнесено в далекое будущее, многие научно-технические идеи И.Ефремова уже осуществляются. "Привычно тихо пели приборы, настроенные на определенную мелодию, - малейший непорядок отозвался бы фальшивой нотой. Но тихая мелодия лилась в нужной тональности", - так описывает фантаст "музыкальный" контроль в рубке звездолета. И почти теми же словами сообщили недавно газеты об изобретении киевских инженеров Ю.А.Весновского и И.М.Ермакова: "Работающий в нормальных условиях агрегат создает звук определенной тональности. Если же где-то "заедает" - примешивается посторонний шум". Надо полагать, и другие задачи, о которых рассказано в "Туманности Андромеды", могут быть осуществлены уже сейчас. Было бы, однако, ошибочным утверждать, что для изобретателей интересны только научно обоснованные предвидения фантастов. Фантастика -прежде всего художественная литература. Она развивает творческое воображение, воспитывает смелость, зовет в новое, неизведанное. Поэтому, даже технически заведомо ошибочные идеи способны стимулировать изобретательскую мысль. Так, ошибочная идея Ж.Верна о полете в пушечном снаряде положила начало работам К.Э.Циолковского. Можно вспомнить и другой факт: Жюль Верн был любимым писателем Эдисона, изобретателя весьма и весьма практичного. И это, конечно, не единичные примеры. Вероятно, все крупные современные изобретатели любят фантастику. Во всяком случае, мне не приходилось встречать ученых и изобретателей, которые не были бы горячими приверженцами научной фантастики. Типичный случай: отвечая на анкету Тамбовского книжного издательства, Д.В.Казменко, автор 40 изобретений, специально подчеркнул, что темы ряда его изобретений заимствованы из фантастики. С фантастики началась и работа Я.Гуменника. Сначала он писал научно-фантастическую повесть о путешествии на подземоходе. Где-то на середине автор оставил своих героев и принялся рассчитывать реальную подземную проходческую машину. Повесть осталась незавершенной, а машина лауреата Ленинской премии Гуменника была построена, испытана и оказалась лучшим в мире горным комбайном! "Сначала неизбежно идут мысль, фантазия, сказка, - говорил Циолковский. - За ними шествует научный расчет, и уже в конце концов исполнение венчает мысль". |