Механіка простих речей

Ці речі оточують нас всюди і справно служать нам щодня. Ними настільки легко і зручно користуватися, що ми практично не помічаємо їх роботи, сприймаючи їх повсюдну присутність як належну. Тим часом за зовнішньою простотою часто ховаються досить складні, оригінальні та дотепні інженерні ідеї, які вклали в них творці. Цим матеріалом ми віддаємо належне простим речам, які роблять наше життя легким.

Ескалатор

Що робить: висота сходинки у ескалатора дещо більше, ніж у звичайних сходах - адже по ньому зовсім не обов'язково ходити пішки. Однак при наближенні до виходу сходинки стають все нижче, а потім і зовсім перетворюються на рівну підлогу.

Як працює: кожна сходинка в перетині являє собою трикутник. Про один з його кутів ми можемо поспіхом спіткнутися, другий першим йде під підлогу, коли ми наближаємося до кінця ескалатора (назвемо його «дальнім»), а третій ховається десь внизу за наступною сходинкою (він буде «нижнім»). «Дальні» кути всіх сходинок шарнірно прикріплені до ланок двох гігантських ланцюгів, натягнутих під підлогою. Уся драбина нагадує гусеницю танка. Чому ж сходинки, розтягнуті між ланцюгами, не бовтаються вільно, як маятники?

Вся справа в тому, що до «нижніх» кутів сходинок прикріплені ролики, які котяться по направляючих рейках. Чим ближче рейка підходить до ланцюга, тим вище піднімається сходинка. Найцікавіше, що на зворотному шляху сходинки також їдуть по рейках, але вже «вгору тормашками». Все навантаження припадає на рейки, а ланцюг лише приводить сходинки в рух. Механізм переходу роликів з верхньої рейки на нижній - найскладніша і найгаласливіша частина ескалатора.

Ескалатор, що піднімає людей на один поверх, приводиться в дію двигуном потужністю приблизно 100 к. с. При швидкості 44 метри на хвилину він перевозить понад 10 000 осіб на годину.

Торговий автомат

Що робить: торговий автомат приймає опущені в слот монетки і точно визначає їх номінал. Однак він відмовляється визнавати пластикові фішки, залізні шайби, монети інших держав.

Як працює: механізм розпізнавання схожий на атракціон у парку, тільки призначений він не для людей, а для монеток. Пройшовши через слот, монета потрапляє на похилий жолоб. Перше випробування, найважливіше, - перевірка «магнітного підпису». Монета прокатується між двома котушками індуктивності. Одна створює магнітне поле, а інша зчитує його. Матеріал і розмір металевого диска мають характерний вплив на поле, який не залежить від того, стара монета чи нова, чиста чи брудна. А ось шматочок пластику або іноземний платіжний засіб таку перевірку пройти не зможуть.

Довівши свою справжність, монетка котиться на сортувальник. Це жолоб, вздовж якого покладено зважувальні коромисли зі збування маси. Щоб відкрити «ворота», монетка повинна переважити противагу. Тільки найважча монета може провалитися в перші ворота, найлегша ж докотиться до останніх. Існує чимало схожих пристроїв, що контролюють також діаметр і товщину монет. Закінчується жолоб віконцем здачі - туди скочується все сміття, яке недобросовісні громадяни намагалися видати за гроші.

Зрозуміло, електронна торгівля не обходиться без казусів. Наприклад, дуже багато торгових автоматів в Європі не приймають монети номіналом у два євро. Це пов'язано з тим, що монета в десять тайських батів ідентична їй за розміром і матеріалом, хоча цінність її у вісім разів нижча.

Офісне крісло

Що робить: коли ми натискаємо на важіль, офісне крісло плавно опускається вниз під вагою сидячої людини або настільки ж плавно піднімається, якщо сідока в ній немає. Варто відпустити важіль, і крісло непохитно завмирає на заданій висоті і лише злегка пружинить для «м'якої посадки».

Як працює: крісло спирається на газову пружину, але працює вона зовсім не так само, як шприц або велосипедний насос. Шток поршня кріпиться до ніжок крісла, сидіння ж закріплено на циліндрі. Газовий циліндр має отвори в торцях і знаходиться всередині зовнішнього циліндра. Зазор між внутрішнім і зовнішнім циліндром служить каналом, по якому газ переходить з простору над поршнем в простір під поршнем. Як відомо, тиск в газах розподіляється рівномірно, а значить, тиск з обох сторін поршня завжди однаковий.

Зверніть увагу, що частина нижнього простору циліндра зайнята штоком, а площа нижньої поверхні поршня менше площі верхньої на розмір площі перетину штока. Діючи на велику площу, газ у верхній частині циліндра приводить поршень у рух. Оскільки тиск газу в циліндрі значно більший за атмосферний (газ закачано туди ще на заводі, а невелика кількість олії і якісні сальники не дають йому витікати), сили газової пружини вистачає, щоб піднімати крісло без навантаження, якщо важіль натиснуть. Однак пружина недостатньо сильна, щоб підняти вагу людини.

Коли ми відпускаємо важіль, клапан перекриває газу шлях з верхньої частини циліндра в обхідний канал. Кількість газу вище і нижче поршня стає фіксованим, і пружина блокується, як шприц із закупореною голкою.

Заправний пістолет

Що робить: Коли рівень палива в бензобаку наближається до максимуму, всередині пістолета щось клацає, і подача пального припиняється. При цьому на пістолеті не видно ні датчиків, ні навіть електричних проводів.

Як працює: Всередині заправного пістолета бал править ефект Вентурі. Він полягає в тому, що коли рухомий потік рідини проходить через звужену частину труби, тиск в рідині падає. Бензин, що надходить із заправного термінала, проходить через кільце Вентурі, діаметр якого менший, ніж діаметр шланга. У кільці є отвори, з яких, завдяки ефекту Вентурі, підсмоктується повітря. Отвори з'єднуються з вакуумною камерою з діафрагмою на дні. Характерна кругла кришка перед рукояткою пістолета якраз приховує вакуумну камеру.