Супергерой из вакуума: Человек-пылесос штурмует небоскреб

Альпинистские восхождения на присосках — это не новость. Таким образом немало бесстрашных героев забиралось вверх по небоскребам, облицованным прочным и, главное, гладким стеклом. Мы решили построить машину на основе пылесосов, позволяющую забираться по любым вертикальным и отвесным поверхностям, не только гладким, но и шершавым, неровным. Сделав что-то вроде резиновой юбки, препятствующей выходу воздуха из-под присоски, мы изобрели нечто вроде судна на воздушной подушке наоборот.

Пылесос — страшная сила. Он создает определенное разрежение, обусловленное мощностью всасывания. При этом от площади, на которую будет воздействовать это разрежение, зависит та сила, которой сможет противодействовать наша присоска. Чем больше будет присоска, тем большую массу она будет способна удержать на весу. При этом закон сохранения энергии не нарушается: чем более объемной будет присоска, тем больше времени потребуется пылесосу, чтобы откачать из нее воздух. А времени у пылесоса хоть отбавляй.

Не верите, что пылесос способен удерживать на весу хоть какую-то массу? Проведите эксперимент. Переверните пластиковый ланчбокс на столе и откачайте из него воздух через специально вырезанное отверстие. Отверстие должно точно соответствовать диаметру трубы пылесоса, чтобы не терять драгоценный вакуум. Если вы все сделаете качественно и попробуете оторвать ланчбокс от стола, скорее всего, вы поднимете стол.

Подобный принцип используется в гидравлике: чем больше диаметр поршня, тем больше жидкости приходится закачивать в цилиндр, но тем большую силу удается развить. А это значит, что грузоподъемность нашего пылесоса практически не ограничена. Разобравшись с теоретической базой и вдохновившись фильмами про Человека-паука и доктора Октопуса, мы приступили к опытно-конструкторским работам.

В качестве двигателей для нашего супергеройского костюма мы взяли два пылесоса Dyson Ball с мощностью всасывания 290 Вт. Их выбор отчасти обусловлен соображениями дизайна, однако главный критерий — это высокое отношение мощности к массе. Ведь отважному альпинисту предстояло нести целых два пылесоса на спине. Каждый Dyson весит 7,5 кг.

Размер присосок мы угадали на глазок, они представляют собой слегка сглаженный квадрат со стороной чуть больше полуметра. В остальном наши присоски — продукт высоких технологий. Каждая из них состоит из сплошной крышки и трех концентрических рамок. Для всех этих деталей мы нарисовали векторные чертежи, а затем специалисты рекламно-производственной компании «РАШ Груп» вырезали их для нас из 20-миллиметрового оргстекла. Резка проводилась на фрезерном станке с ЧПУ. На компьютерном станке были также просверлены отверстия в деталях под винты.

Оргстекло толщиной 20 мм — потрясающе красивый и прочный материал. Но, если вы не вынуждены беспокоиться о фототворчестве, как мы, ни в коем случае не повторяйте наш печальный опыт. Оргстекло — материал плотный и тяжелый. Каждая наша присоска в сборе оказалась столь тяжелой, что ее с трудом можно было поднять одной вытянутой рукой несколько раз. Собственно, именно с массой присосок были связаны все дальнейшие проблемы нашей в целом удачной конструкции.

Получив детали с производства, мы тут же провели эксперимент: просто положили на стол самую маленькую рамку, накрыли крышкой и откачали из-под нее воздух. Два человека так и не смогли оторвать крышку от стола. Мало того, тот же комплект отлично держался и на гладкой стене, а вот попытка встать на него закончилась соскальзыванием. Конечно же, нам нужен был уплотнитель с повышенным коэффициентом трения.

По фотографиям вы вполне можете судить о назначении рамок. Внешняя и внутренняя рамки прижимают к крышке края резиновой ленты, натягивая ее. Средняя рамка служит опорой для уплотнителя. Она в несколько слоев оклеена пенопластовой лентой для утепления окон. Эта лента очень упруга. В сочетании с мощной прижимной силой пылесоса она очень плотно облегает любые неровности стены. А резиновая лента, уложенная поверх пенопласта, предотвращает скольжение присоски по стене.

Полностью собрав присоску на болтах, мы испытали ее на разных поверхностях. Машина показала абсолютную устойчивость на крашеных стенах, шагреневых обоях под покраску, ровном и не очень бетоне и даже на гладком скользком стекле. Мы висели на ручках, забирались на присоску ногами, прыгали на ней. Было ясно, что мы на верном пути.

Вместе с деталями для присосок мы заказали большую ромбовидную платформу для крепления пылесосов. К счастью, она не должна быть герметичной, поэтому в ней проделали множество отверстий, облегчив конструкцию. В пылесосах безжалостно просверлили отверстия и закрепили их на пластине винтами.

Из клеммников и розеток собрали простой блок управления. Каждая розетка была подключена к вилке через выключатель. В розетки включили пылесосы, а провода к выключателям на рукоятках закрепили на шлангах хомутами.

Для организации крепления двигательной установки на спине пилота пришлось принести в жертву отличный туристический рюкзак на металлической раме. С него были срезаны все полезные емкости, осталась лишь мягкая спинка. В раме просверлили отверстия и прикрепили ее к платформе на винтах. Пилот получил удобные регулируемые плечевые обхваты, поясной обхват с поясничным упором, грудную перемычку — все, что нужно для комфортной переноски тяжестей.

Осталось лишь прикрепить к присоскам ножные ремни, и можно было приступать к испытаниям. Задумка была следующая: находясь в исходном положении (обе присоски включены и закреплены на стене, ноги стоят в стременах, руки лишь слегка напряжены, прижимая тело к стене) пилот должен был выключить одну из присосок, перенести ее выше и снова включить, создав новую исходную точку. За перенос присоски отвечали руки, за подъем тела — ноги.

Стоит ли говорить, что наши испытания в стенах редакции на высоте один метр тут же собрали толпу благодарных зрителей. Оказалось, что на практике штурмовать вертикаль далеко не так просто, как в теории. Главная проблема заключалась в том, что отключенная присоска тут же перевешивала в свою сторону все тело пилота, которое фактически висело на одной точке. Поднять ее из этого положения было очень трудно. Ситуация усугублялась тем, что при отключении присоске требовалось время, чтобы вновь набрать воздух из пылесоса и отсоединиться от стены. В итоге, нажав на кнопку, пилот ждал секунд десять, не зная, когда именно на него обрушится вес высвободившейся конструкции.

Кое-как справляться с перевешиванием мы научились, разворачиваясь боком к несущей присоске и вытягивая ногу в сторону свободной, стараясь удержаться в вертикальном положении. В итоге наш рекорд составил четыре шага и полтора метра высоты. На большее не хватало ни сил, ни смелости: ведь прыжок с полутора метров с 40 кг оборудования может быть очень травмоопасным.

Помимо недюжинной физической силы для управления пылесосами в заданном порядке требовалось умение сохранять спокойствие, концентрацию и способность к логическому мышлению в столь нестандартной ситуации. Сотрудникам редакции до таких геройских качеств еще расти и расти. Поэтому мы решили привлечь к испытаниям профессионалов.

Взять на себя все риски общения с незнакомым аппаратом решился чемпион Москвы по промышленному альпинизму, многократный призер соревнований по спортивной спелеологии Евгений Рыбка. Страховать его вызвался Владимир Акимов, также альпинист-чемпион. За организацию работ отвечал генеральный директор компании «Альппром» Роман Усатов. А профессиональными условиями все эти смелые люди сочли недостроенный 48-й этаж башни «Федерация», самого высокого небоскреба в Европе.

Стоит сказать пару слов о выборе места. Большинство современных зданий строится по технологии с вентилируемым фасадом: на монолитных бетонных стенах закрепляется утеплитель, а затем все это закрывается тонкой керамической или деревянной плиткой. Эти покрытия неспособны выдержать вес пилота. Стоит ли говорить о стеклянных окнах, закрепленных в пластиковых рамах? Небоскреб «Федерация» облицован сверхпрочным стеклом и не имеет открывающихся окон. За вентиляцию в нем отвечают специальные инженерные системы, а в окна можно бросаться хоть металлическими сейфами — они выдержат. Так что получается, что «Федерация» — это одно из немногих действительно прочных зданий в Москве, подходящих для испытаний.

Знакомиться с машиной Евгений начал еще в помещении. На внутренней стороне окна он сразу продемонстрировал нам классический альпинистский вариант техники восхождения. Подцепив к одной присоске свою обвязку, он двумя свободными руками перемещал вторую присоску и спокойно включал ее. Затем он подцеплялся к следующей присоске, подтягивался к ней и повторял цикл. Такая техника восхождения позволяет сэкономить максимум сил. Мало того, некоторое время спустя и рюкзак остался не удел- Евгений подцепил пылесосы к обвязке, чтобы не таскать их на плечах. Подготовка к выходу на фасад заняла больше часа. Евгений привязал каждую присоску и пылесосы к обвязке длинными ремнями, чтобы не уронить их вниз на зевак.

Как только испытатель вышел на фасад, рацпредложения по усовершенствованиям посыпались как из ведра. Фраза «У него отказал правый двигатель» из начала статьи означала, что Евгений случайно нажал кнопку на корпусе пылесоса. Ее следовало защитить. Тогда же сработала и страховка. Несколько раз присоска соскальзывала: мы испытали ее на сухом стекле, но снег и грязь ввели свои коррективы. Приходилось ждать с секунду, пока пылесос создаст достаточный вакуум, чтобы присоска держалась действительно крепко. Случайно выключив присоску и «поймав» ее на ухо, Евгений посетовал, что она такая острая и угловатая. Мол, раз такая тяжелая, то могла бы быть хотя бы мягкой.

Тем не менее машина работала. «Аппарат, безусловно, работоспособен, — заключил Евгений, — хотя и нуждается в некоторой доводке, особенно в плане эргономики. Каждый новый механизм требует некоторого времени на освоение, и участвовать в этом процессе — большое удовольствие. Если вы усовершенствуете конструкцию и сделаете второй прототип, я буду рад испытать его снова».