dxdt.blog: занимательный интернет-журнал

Вот, между прочим, многие думают, что задачи по стабилизации полета ракеты решаются только там суперэлектронными методами. А есть вот такое отличнейшее чисто механическое решение. Которое, конечно, для своего появления требовало привлечения математизированного ума. Но очень красиво и просто.

Это роллерон – элементарный по устройству и поэтому сверхэффективный активный стабилизатор вращения вокруг продольной оси (по крену). Устроено все так: достаточно массивный диск с крыльчаткой закреплен внутри аэродинамической поверхности – пусть это будет пластина, – расположенной ближе к законцовке хвостовых стабилизаторов и закрепленной на оси, дающей, таким образом, одну степень свободы (см. рис, короче говоря). Диск (имеющий возможность вращаться) благодаря наличию крыльчатки, раскручивается встречным потоком воздуха – получается гироскоп.

Упрощенная схема роллерона.

Расположение роллеронов (http://naca.larc.nasa.gov).

Теперь, если ракета начинает вращаться вокруг продольной оси, наш диск-гироскоп (из-за известной основной особенности гироскопов) будет создавать момент, отклоняющий пластину, внутри которой закреплен, таким образом, что действие потока будет противодействовать вращению. Иными словами, так как ось гиросокопа прецессирует перпендикулярно действующей со стороны стабилизатора силе, то роллерон будет подруливать ракету в обратную направлению возникшего вращения сторону.

Интересно, что роллерон, несмотря на давнее и широкое использование, почти неизвестен широким кругам интересующихся, несмотря на то, что роллероны стабилизируют полет весьма известной ракеты AIM-9 Sidewinder:

Роллероны на Sidewinder (http://www.dod.mil)

Так вот. Никакой электроники и идеальное решение.

Оказывается, если только я не путаю, при сертификации мячей для чемпионата, FIFA использует измерения формы поверхности, веса, испытания “влагостойкости”, испытания “несдуваемости” и еще какой-то прочностной тест. Для предсказуемости же отскока используются только падения меча под собственным весом на плоскую стальную поверхность, с заданной высоты. То есть, получается, что можно сконструировать мяч, который пройдет все сертификационные тесты и при этом будет не слишком точен в полете (после удара, разумеется). Кроме тех случаев, когда игрок знает, как надо мяч для удара устанавливать.

(обсуждение)

Цитаты отсюда по поводу “интеллекта” животных:

 Шимпанзе Рафаэлю исследователи давали дырявую кружку и шарик, которым можно было заткнуть дырку. Рафаэль не догадывался это сделать, пока однажды случайно не плюнул шариком в кружку. Шарик заткнул отверстие, вода перестала вытекать, и шимпанзе это запомнил. С тех пор он постоянно пользовался шариком, чтобы заткнуть дырку в кружке, но всегда делал это тем же способом, что и в первый раз ? брал шарик в рот и плевал им в кружку. Через некоторое время ему дали кружку без дырки, и Рафаэль, совсем уж по-глупому, плевал шариком и в нее тоже. Наконец, когда ему предложили на выбор две кружки ? привычную дырявую и целую, бедное животное, не колеблясь, выбрало дырявую.

… 

Дикие шимпанзе в одном из африканских национальных парков научились сбивать плоды с дерева, на которое не могли забраться, с соседнего дерева при помощи сорванных с него веток. Когда все подходящие ветки были оборваны, животные впали в полную растерянность, и никто из них так и не догадался принести ветку с какого-нибудь другого дерева или куста, хотя для других целей (например, для выковыривания насекомых) шимпанзе часто пользуются палками, принесенными издалека.

А вот в Berkeley придумали якобы “искусственный глаз”, как у насекомого, по типу стрекозы. Они берут пленку с микроскопической сотовой структурой и “выдувают” (используя давление воздуха) из нее полусферу нужной формы. Важно заметить, что исходные ячейки сами имели линзоподобную вогнутую форму.

Когда дутая пленка затвердевает, получается уже форма побольше, внутрь которой заливают полимерную UV-чувствительную смолу – основу будущего “глаза”. Заготовку они греют, вынимают в подходящий момент, и выходит этакая полимерная полусфера, покрытая микролинзами. Хитрость заключается в способе создания “волноводов”, ведущих от каждой микролинзы внутрь, по радиусам полусферы: тут авторы изделия используют лучи света (UV?), направленные как раз по радиусам.

Лучи фокусируются микролинзами и сами прокладывают (по сути – прожигают) себе дорогу, создавая “волноводы”. Понятно, что это происходит один раз, после чего получившиеся микроскопические оптические устройства фиксируются химически.

В итоге, так как “волноводы”, по происхождению, хорошо совмещены с микролинзами поверхности, получается оптическая система с углом зрения 180^o. Теперь авторы говорят, что приделают к выходу из каждого “волновода” CCD-элемент и получится замечательный искусственный глаз, аналогичный фасеточным устройствам природных насекомых. Что ж, будем посмотреть. Сейчас не ясно только, зачем это инженерное достижение уже называют глазом в СМИ.

(Исходное сообщение)

Вот, кстати, одно из замечательных инженерных решений, которое многим современным “специалистам” почему-то даже на ум не приходит. Это бесконтактный акустический взрыватель германской авиационной ракеты Х-4. 1943 год.

Принцип работы удивительно прост (см.рис.): массивная лопатка, прикрепленная к ней нитевидная упругая “стрелка”. Лопатка установлена таким образом, что на нее с двух сторон поступают снаружи корпуса звуковые волны сквозь разнесенные вдоль корпуса ракеты два отверстия. Лопатка служит как бы мембраной в получающейся акустической системе. Понятное дело, что атакуемый самолет гудит моторами (это ж 1943 год). Так вот, при пролете ракеты через зону смены знака доплеровского сдвига частот (то есть, в непосредственной близости от атакуемого самолета), из-за возникающих на лопатке вынужденных колебаний, в тонкой стрелке получается резонанс и она замыкает электрику – происходит подрыв. Вообще никакой электроники, нет даже магнитов каких-нибудь. А современный “инженер-специалист” отчего-то не сразу верит в возможность дистанционного взрывателя без радиоэлектроники.

Вообще, очень распространенное заблуждение, с “преодолением звукового барьера”. В “Детских вопросах” на “Элементах” спрашивают: Почему преодоление самолетом звукового барьера сопровождается взрывоподобным хлопком? И что, собственно, такое ?звуковой барьер??

Решил ответить:

С “хлопком” происходит недоразумение, вызванное неверным пониманием термина “звуковой барьер”. Этот “хлопок” правильно называется “звуковой удар“.

Самолет, движущийся со сверхзвуковой скоростью, создает в окружающем воздухе ударные волны, скачки воздушного давления. Упрощенно эти волны можно представить себе в виде сопровождающего полет самолета конуса, с вершиной, как бы привязанной к носовой части фюзеляжа, а образующими, направленными против движения самолета и распространяющимися довольно далеко, например до поверхности земли.

Когда граница этого воображаемого конуса, обозначающая фронт основной звуковой волны, достигает уха человека, то резкий скачок давления воспринимается на слух как хлопок.

Звуковой удар, как привязанный, сопровождает весь полет самолета, при условии, что последний движется достаточно быстро, пусть и с постоянной скоростью. Хлопком же кажется проход основной волны звукового удара над фиксированной точкой поверхности земли, где, например, находится слушатель.

Другими словами, если бы сверхзвуковой самолет с постоянной, но сверхзвуковой скоростью принялся летать над слушателем туда-сюда, то хлопок слышался бы каждый раз, спустя некоторое время после пролета самолета над слушателем на достаточно близком расстоянии.

А звуковым барьером в аэродинамике называют резкий скачок воздушного сопротивления, возникающий при достижении самолетом некоторой пограничной скорости, близкой к скорости звука.

При достижении этой скорости характер обтекания самолета воздушным потоком меняется кардинальным образом, что, в свое время, сильно затрудняло достижение сверхзвуковых скоростей.

Обычный, дозвуковой, самолет не способен устойчиво лететь быстрее звука, как бы его не разгонять – он просто потеряет управление и развалится. Для преодоления звукового барьера ученым пришлось разработать крыло со специальным аэродинамическим профилем и придумать другие ухищрения.

Интересно, что пилот современного сверхзвукового самолета хорошо чувствует “преодоление” своим летательным аппаратом звукового барьера: при переходе на сверхзвуковое обтекание ощущается “аэродинамический удар” и характерные “скачки” в управляемости. Вот только с “хлопками” на земле эти процессы напрямую не связаны.

Теперь думаю, написать ли про инопланетян, вот на такой простой вопрос:

73. Существуют ли инопланетяне?

Между прочим, раз тут зашел разговор, то Том Хейлз (Thomas C. Hales), механистически разобравшийся в 1998 году со старинной задачей Кеплера о наиболее плотной упаковке сфер, поддерживает целый проект по обоснованию своего доказательства с помощью специального формализма.

Хейлз подтвердил правильность данного Кеплером решения, частный случай которого давно применяется продавцами круглых апельсинов и известен даже Чебурашке (укладка апельсинов пирамидой, практиковалась этим персонажем).

Предположение же Кеплера, остававшееся недоказанным около четырехсот лет, заключалось в том, что максимально плотная упаковка сфер одинакового диаметра достигается при их гранецентрированной кубической укладке в ящик. Хейлз доказал, что это так, существенным образом использовав компьютерные вычисления. Именно из-за этих самых компьютерных вычислений, доказательство Хейлза так и не признано полностью, несмотря на то, что ему посвящали целые конференции.

Компьютерным программным кодам нет доверия.

Это правильно.

Но Хейлз поддерживает проект под названием Flyspeck. Вообще-то, flyspeck – английское название для “мушиного помета”, но по версии создателей проекта это всего лишь слово из словаря, подходящее под маску /f.*p.*k/ (где FPK – Formal Proof of Kepler).

Цель проекта – получение программной реализации некоего компьютерного “формализма”, оперирующего не какими-то “алгоритмами” и “данными”, а строгими теоремами (там есть и тип данных – theorem). Таким образом, планируется получение виртуально строгого, но, вместе с тем, компьютерного, вычислительного доказательства. Попутно обещают выкинуть все интуитивное из всех доказательств вообще. Вот так. Объем работы – двадцать человеко-лет.

Вообще говоря, у птиц самые “зрительные” глаза. Они, птицы, чувствительны глазами сразу в нескольких “цветовых” диапазонах (вероятно, больше чем в трех диапазонах) – это, понятное дело, для наблюдения замысловатой цветастой окраски друг у друга. Еще, у сетчатки глаза есть такая фовеа – центральная ямка желтого пятна, – это область с максимальной разрешающей способностью, обеспечивающая остроту зрения. Так вот, у хищных видов птиц мало того что в центральной ямке в разы больше чувствительных клеток, чем, скажем, у человека, так там еще и этих самых центральных ямок по две, в каждом глазу. И поле зрения велико. Сами птичьи глаза не шибко поворотливые – поэтому поворотливы птичьи шеи: это хорошо заметно по сове, которая весьма показательно вращает головой. Да. А глазные нервы у птиц, можно сказать, сразу тянутся в мозжечок – мозгам там особенно-то и делать нечего.

Тут вязанием интерпретируют геометрию Лобачевского.

(via)