Кто из вас не слышал о стыковке космических кораблей? Нет необходимости объяснять, до чего это сложно, какой тончайшей техникой должны располагать люди. Ведь по какой бы точной программе ни шли космические корабли в условиях невесомости, их положение всегда нужно корректировать, движения стабилизировать.
Когда я узнал, что в одном из московских кружков ребята сделали модель такого «космического стабилизатора», я очень удивился: ведь это необыкновенно сложно! Но все оказалось иначе. Модель была выполнена на редкость просто. Изготовить ее сможете и вы, ребята в своей школьной мастерской. Но прежде чем приступать к работе, разберемся в принципе действия настоящего устройства.
Известно ли вам, что такое прецессия? Прежде всего, это движение, — если тело вращается, то его ось вращения, получив импульс, тоже начинает двигаться, но уже по своей траектории.
Ученые в своем стабилизирующем устройстве использовали явление прецессии применительно к маховику. Маховик вращается, а ось его, связанная с корпусом корабли, заставляет корабль поворачиваться в сторону, противоположную вращению маховика. Так можно корректировать движение космической станции. Нужно, чтобы космическая станция отклонилась вправо, с помощью специального устройства приводят во вращение маховик против часовой стрелки.
Три маховика, расположенные в трех взаимно перпендикулярных плоскостях, позволяют станции отклоняться в любом направлении. Но и это лишь принцип. В настоящем космическом стабилизаторе система маховиков заменена одним шаром с тремя взаимно перпендикулярными обмотками. Он вращается на магнитной подвеске, а питание к обмотке подается от солнечных батарей. Сложнейшее устройство регулирует силу тока.
Ребята в своей модели не стремились скопировать устройство настоящего стабилизатора, а лишь хотели показать принцип его работы. Роль маховика в их модели выполняют небольшие дюралюминиевые диски, Приводимые во вращение моторчиками. Таких дисков два — они расположены взаимно перпендикулярно, так что один поворачивает станцию вокруг оси по часовой стрелке, другой вниз. Модель имеет таким образом только две степени свободы.
Вращение маховиков легко увидеть; для того чтобы облегчить вес модели (двигатели взяты от детских игрушек), а также для наглядности ребята сделали лишь проволочный каркас станции. Диски маховичков с двигателями установлены на большом дюралюминиевом диске-держателе, приваренном к каркасу. Для того чтобы облегчить вес модели, в диске-держателе просверлите множество отверстий. Модель на дугообразной подвеске крепится к потолку. Питаются двигатели от двух батареек, установленных внизу на пульте управления. Более подробно об устройстве модели вы узнаете из описания работы над ней. Что же вам для этого понадобится?
Лист дюралюминия толщиной 3—4 мм, фанера толщиной 2 мм, стальная проволока 0 0,5 мм, рыболовная леска, старая лыжная палка, 2 моторчика от детских игрушек, два двухполюсных переключателя, 2 батарейки от карманного фонарика, электрические провода.
Начинать работу следует с круглой пластинки, держащей диски маховиков. Назовем ее условно диском-держателем. Сначала на токарном станке из листа дюралюминия выточите большой диск. Это еще не сам держатель, а заготовка под него. Если вы заранее выточите диск по заданным (0 210 мм) размерам, то он может получиться не совсем точным, а в этой конструкции важна безупречная геометрическая правильность. Выпилите из диска ножовкой правильный восьмиугольник, а уж затем снова обточите его на токарном станке под указанный размер.
Карандашом разметьте на держателе расположение отверстий под диски маховиков и отверстия под моторчики. На сверлильном станке высверлите контуры этих отверстий, потом острым зубилом прорубите перемычки. Прорези опилите напильником. Высверлите на диске несколько отверстий (как показано на рисунке) для облегчения конструкции.
Приступаем к работе над дисками маховиков. Их так же, как диск-держатель (технология та же), выточите из 3 4 мм листа дюралюминия 0 80 мм. Дисков должно быть два — в центре каждого просверлите отверстие под вал мотора. Сделайте их чуть меньше, чтобы диски сидели на валу плотно. Насадите диски на валы моторчиков легкими — так чтобы не повредить вала — ударами небольшого молотка.
Итак, оба мотора соединены с дисками. Теперь укрепите их на диске-держателе. Для этого из листа дюралюминия (толщиной 1—2 мм) изготовьте 4 специальных хомута, показанных на рисунке. Просверлите в диске-держателе 4 отверстия под винты МЗ. Закрепите моторчики на держателе хомутиками. Основное устройство стабилизатора готово. Отложите его в сторону, и займемся изготовлением пульта «уп- равления. Корпус изготовьте по чертежу из 3-мм фанеры. Два переключателя, четыре батарейки и выключатель соедините по схеме. (Переключатели и выключатели укрепите на крышке корпуса.) На одной из боковых стенок пульта просверлите отверстия 0 5 мм для вывода проводов.
Пульт готов. Приступаем к изготовлению проволочного каркаса станции. Нарежьте проволоку по размерам, указанным на рисунке. Согнуть ее по форме вы сможете, воспользовавшись любой цилиндрической поверхностью.
Части каркаса можно спаять или соединить той же проволокой.
Диск-держатель укрепляйте на каркасе одновременно со сборкой каркаса. Диск лучше всего припаять к той части каркаса, что указана на рисунке.
Приступаем к подвеске — это наиболее сложная часть модели. Ведь во внутреннее отверстие лыжной палки нужно вставить провода, леску, а после этого еще согнуть ее и подвесить к потолку. Начинайте с опиливания лыжной палки с двух концов. Затем отмерьте по высоте середину и просверлите отверстие 0 5 мм (для вывода проводов и лески). Можно сделать подвеску и из жести, как показано на рисунке. Подсоедините провода к моторчикам, а затем проденьте провода в отверстия подвески и подсоедините к пульту. Привяжите леску к диску-держателю. Леска должна быть плотно натянута (соединяя диск с концами дугообразно согнутой лыжной палки) и выведена в центре подвески в отверстие 0 5 мм. На конце лески сделайте петельку для того, чтобы вешать модель на гвоздь. Провода отведите в сторону от лески, как показано на рисунке.
Модель готова — включаете цепь, затем, нажимая на рычаг первого переключателя, приводите во вращение горизонтальный диск — модель поворачивается по часовой стрелке, перевели рычаг в другое положение — модель повернулась вокруг горизонтальной оси.
1 — диск-держатель; 2 — диск маховика; 3 — моторчик; 4 — хомут; 5 — проволочный каркас; 6 — норов.
Желтой линией на рисунке обозначена леска, оранжевой — электрический провод.
В. НИКОЛАЕВ Рисунки В. БУТУРЛИНЦЕВА