Текст
                    Коммунистом стать можно
.:1ншъ тоrда, коrда обоrа­
тншь свою паиять знанием
всех тех боrатств, которые
выработае1
1
0 чее1
1
овечество.
В. 11• .ЛЕНИН


АКАДЕ!\IИЯ ПЕДАГОГИЧЕСКИХ НАУК РСФСР Второе издание ИЗДАТЕ.JIЬСТВО «ПРОСВЕЩЕНИЕ» 1\lосква J.965 = 1
ат��аа ДJl .Я СРЕДН ЕГ О �'- --1 " 11 СТАРШЕГО ВОЗРАСТА НЦИВ@IОП@�RВ
ГЛАВНАЯ РЕДАКЦИЯ Е. И. Афанасенко, Д. Д. Благой, Б. А. Воронцов-Вельями­ нов, П. А. Генкель, Ф. В . Герасин, Н. R. Гончаров, Б. А. Дехтерев, Г. Н. Джибладзе, А. В. Ефимов, R. А. Ива­ нович, И. А. Rаиров, Л. А. Rассиль, М. П. Ким, Н. П. Кузин, А. Н . Леонтьев, А. Р . Лурия, А. А. Маркосян, А. И. Мар­ кушевич (главный редактор), jc. Я . Маршак 1, В. А. Ме­ зенцев, С. В. Михалков, В. Ф . Натали, М. В . Нечки­ на, С. В. Образцов, Б. П. Орлов, И. В. Петрянов" Jo. Н . Писаржевский 1· С. Д. Сказкин, Ф. Д. Сказкин, А. А. Смирнов, А. И. Соловьев, И. М . Терехов, Л. И . Ти­ мофеев, С. Л. Тихвинский, Т. С. Хачатуров, Ю. В. Ходаков, Е. М . Чехарин, К. И. Чуновский, В. Н. Шацкая, Д. И. Щер- баков, Д. А . Эпштеин. Научные редакторы 5-го тома В. А . Мезенцев, Т. С . Хачатуров 3аместктели главного редактора Б. Л. Бараш, И. В . Латышев
Учптесь, думаi'�те, трудитесь, дерзай те! - Г . М. Кра;11жановский. . . . . . . . . 13 Технш;а11 коммунизм-В.А.Мезенцев . . 17 Тех1111ка, ее npom.JJoe, нас·rоящее и б"-д"·щее Прош.1ое-Е. В. Дубровск11й,В.А. l\Iе- зенце11 .. . . . . . . . 22 У наших далеких предко11 22 1/а заре истор11и техники 22 Новое время . . . . . . 24 Ilобеда э.1ектричества . . 27 Настонщее-Е. IЗ. Дубр ов с к 11 ii, В. А. 1\1 е- зс11цев, Т.С.Хачатуров 28 Дuп;�;ущан сила . __. . . . . 2\J G мпре автоматики . . . . . . 30 Х11�111зацпн народного хоэнiiства 31 На переднем крае . . . 32 Техюша и экономика . . . . . . 34 Техюша сегодняшнего дня . 37 Будущее-Е . IЗ. Дубр о11с кпй, В. А. Ме- зенце в .... . ...... . l\lншина - основа coнpt•s1e1111oii техники Че:ювек п машина-И. И. Артоболевскпii Что мы называем машпной-Л . Г.Ларионов Уз.•ы i1 детали машин - Л . Г . Ларионов Рабочие органы . Двпгате:ш . Передач и Опоры ... Тормоза .. Соединения . •• •• 38 41 42 44 44 44 46 50 52 53 Устройства управления . . . . . . . . . . . 54 Станины 11 ходовое оборудование . . . . . . 54 Rак создается машина - Л . Г . Ларионов 55 КБ получает задание . . 55 Машина обретает контуры . 56 ГОСТ и норыали . . . . . . 57 Взаимозаменяемость и допуск 58 У1111ф1шация дe тaJieii 11 тпнизацин машин 58 Из чего деJiают машины . . 59 Надеп;ность 11 долговечность . 60 1\Бсдаетза1шз..... 63 Чертеж - язы к тсхншш . . 64 Что та�;ое техно:югия-Д. l\I. Gеркович 68 СкоJiько стоит машина - Л . Я. ГаJIьпеr- штейн... . . . . . . . . . . . . . . . . 71 Организац ия работы промышленного вре;щрин- тпя-Д.l\I.I.>срко11ич..... 74 Техюшаиэстетика-С.l\I.И11анов . . . . 7\i �нергия - дВ1пк"·щая си.1а тех11и1си От плана ГОЭЛРО А.Б . l\Iар1;11н к большой Ла вина энергии . . . . . . Энергия до;1а;на быть дешевой . Э:1ек троста11цш1 страны «берутсн Двпгате.1 11 11 ге не раторы - Л . В. ров..... ... ... Новый об.11ш старых машин Первая теп."!ован . . На ;�;1цк ом то11.1иве . . . На высоких е1;оростях . . Вторичны е, но на нервом месте Ро;�;дающие то1; . . . . . энергетике за рукп» ВJIадими- Фабрик а э.1ек тр ичест ва и тепла-Л . Г . Ларио- нов .. . ....... ... 82 83 83 84 86 86 87 88 89 92 93 94 о
КакработаРТ Г:JС-JI.В.llладимиров Атомные элРктростанц1ш -Б . И. С ма г и н Энергия вокруг нас . сСердце» АЭ С Первые киловатт-часы Белоярская АЭС А что вперРди? . . . Переменныйи постоянныйток в техннке -Л.Г.Л а- рионов . Энергетика будущего - Л. В. Владим н ров Приливы за работой Из с олнечного луча ... Подземный кипяток . . Плазменный генератор Без движения . . . . сПрыгающие» электроны В дело вступает химия Топливо будущего -вода Авто11атика Нас окружают автоматы -Б . В. Фо м и п Истоки автоматики - Б . 13. Фомин.. Где нужны автоматы - Б . В.Фомин.. Станки-полуавтоматы и станки-автоматы Б.В . Фомин . . . . Положительные иотр1щательные обратные связп­ Б.В.Фомин.. сОрrаны чувств» автоматов . . Датчики -Б . В.Фом11н Усвл ителп -Б . В. Фо мин Реле-Г.И.Бабат Четыре шрофеrсии» автоматов . Ав т оматы контролируют - Б. В . Фо мин Иеченыратомы в автоматике -Б . И. См а г ин Надежная защита - Б. В. Фо М·Ин .. Автоматич!'сКоР регу:шров ание- Б . В. Фо мин Автоматическое управJ1ение - Б . В. Фо мин Родная сестра автоматики - Б . В. Фом11 н Комплексная автоматизацин - Б. 13. Фо м и н Будущее автоматики - Б. Н . Фомин . . , 100 104 104 104 106 106 108 11U 113 113 114 115 115 117 117 118 119 120 121 122 124 125 127 127 130 13U 131 131 133 133 134 135 135 136 139 f Радио��ектронпка Что такое радио:тектронпка -13. И. С и фо р о в Универсальный носитель инфор�шции - Р . А . Св орень .... . ....... . . ... В ш1ре электрических сигналов- Р . А . Свор ень Нак « изготовляют» : J : � ектрическпе сигналы Сп ектры сигналов . . . ... . .. . . Бо льшая семья электронных приборов - Р . А. Св орень ..... . . Электронные лампы . . . Газонаполненные приборы Транзисторы ... ... Эле� 1 енты радиоэ, 1 ектронной аппаратуры - Р. А. Св орень ......... . .. . Проводнансвязь-JI. 13. Кокосов Как организована связь . Что передаетен по проводам Путь телеграммы «Фабрика разговоров» Дальннн свнзь . . . На высокой частоте . Завтрашний день пролодноii свнзи Радиосвнзь и радиовещание - Р . А . Сворен ь Радиопередача и радиоприем . . . . . . . . Длинные, средние, короткпе п ультрак ороткие волны . Радиоприемник, радиола, магнитофон . Те. 'I евидение - Р. А . Сворень Пр евращенин « картинки» . . . Телевизор .. ........ . Те.1ев11дение больших дистанций Радполокацин-Р.А.Сворень Радиоэлектроника и космос -Р.А.Своре 11ь По. 1 упровод11 1 1ки в технике-К.А.ГJIадко в Лплппуты вмиревеликанов........ По лупроводникован « упрнжы Солнца ... :J. 1 ектроэнРргин не носредственно из теплоты Хо.10:.1 рож; ( аеттев.10...... Пo:iупро водниковые вып рнмители Сверхчувствитр;1ьность . . . Ус11;11 1 трл11света... .. . �lo J 1eкyлярная эJ i ектронпка 141 142 144 144 146 1;)0 1 ;)() 153 154 1:i6 1;19 1:i9 l:i!J 161 1U2 163 163 lli4 lli 5 1(j5 167 1()7 171 172 173 174 175 176 179 179 180 181 181 182 182 183 184
Нок добывают по.1ез11ые пснопаеиые Добычанефтиигаза -В.И.Рич и .\I.Б.Чер- н енка .. .... . 186 Сю1ые нужные и самые де шевые 186 Как бурят скважины . 187 Турбобур и эJ i ектробур 188 « Бур»безбура.... 188 Нефть и газ текут по скважин ам . 189 По дземная газификац ия . . . . . 189 Хранение и транспортировка нефти и газа 190 Добыча угJ i яируды-В.И.РичиМ.Б.Чер- ненко.... • . . 191 Как устроена шахта . . . 191 Подземный завод . . . . 1!JЗ Открытое небо над гоJ i овой горняка 194 Меньше людей, больше машин . 195 Непрерывное действие . . . . 198 Содна. м орского-В.И.Рич IIМ.Б.Чер- не нко 200 Как но;1езпые ископаемые станоnятся « ещебо.1ее 110. 1 езными» -· В . И.Ричи l\I.Б.Черненко 200 Добыча и обогащение руд цветных метаJ i лов - Р.Г.Григорьев . . . . . . . . . 201 Отку;з,а берутсяаJ i мазы-В.И.Ричи �1.13.Чер- ненко... . . . . . . . . . . . . . . 204 Техника помогает рубить лес и заготовлять дре­ весину -Б.В.3убков ... . . . . . . . 205 Нан по.1 1 �·чают и обрабатывают иета.1.1ы Непрерывное преuбра:ювание � 1еталла- А . И. Це- л11ков....... . . . . . . 209 Черная .металлургия - И. С. П е шк и н 210 Же.1езо, стаJ i ь,чугун...... . . 21 1) Что требуется ДJ I Я выплавки чугуна . . 212 Изчугунавсталь. . . . 214 .\ I артеновс1шя печь . . . . . . 215 Кислоро;з,ные конвертеры . . . 217 Легированная,или СIIециальная, стаJ i ь 217 ' Рождение стального слитка . . 218 Не прерывная раз.1ивка стаJ i и.. 219 Б.1юшшп1 и с;�ябинги . . . . . 219 .\ I еталл приобретает форму . . 220 Сегодня и завтра металлургии . 222 По лучение цветных мета. 11 лов - Р.Г.Гр11- горьев..... . . . . . . 226 Пр именение цветных металлов. Сплавы - Р. Г . Григорьев....... 228 .\ l етал.'1иформа -И.С.Пешк11н . 230 Дета;�ь и металл 231 Литейная форма . . 232 Литье в землю . . 232 Литейные без зе�1, 1 и. 234 Ковка-штамповка - И . С. П е шк11 н 236 Искусство нагревать металл 237 Два способа ковки мeтaJ I JIOB . 238 Ковочные машины . . . . . 239 Автоматический « Кузнец» . . 241 Пр ессование и хоJ i одная высадка 242 По рошковая метал. 1 ургия-Б.В.JIяпунов 242 Генеральное направление развития метаJI;юобработ- 1ш-В.И.Дпкушпн . . . . . . . 245 Обработка металларезание�� - Д. l\I. 13 ер к о- 246 вич............. 246 Что такое теория резания . . . 246 Типы метаJ I JIОре жущпх станков 246 Как повысить произDод11тельность станка 248 Новые методы обработки . . . . . . . . . 251 Ультразвук работает - Д. l\I. Берко в 11 ч 251 Электроэрозионныйметод - Д . .\1 . Бе р к о в 11ч 253 Электроннолучеваяобработка - .\I. Д. 13о ч а- р о в а .......•.......... 254 Обработка тока�швысокойчастоты - Г. И. Ба- бат.. . . . . . . . . . . . . . . 255 Как сваривают металл - С. l\I . Ив а нов 256 Автш1ат11ческая сварка под флюсом . . . 256 Электрошлаковая сварка . . . . . . . . 257 Резервуар и труба сворачиваются в pyJ i oн 259 Контактная сварка . . . . . 260 Газы оберегают дугу . . . . 260 Сп ираJ i ьная сварка и ТВЧ • • 261
Хо,1одная сварка . . . . . . . . 262 Диффузионна я св арка в вакууме 263 Электроннолучевая сварка 263 Плазма в руках св арщика . 264 Нейтронная сварка . . . . 264 Ве.:шкое будущее сваркп . . 264 Защитаметалла-Б.В.Л япунов.. 265 Конт ро.1ыю-из�1ерпте:1ьная техюша 11 дефектоско- пия . . . . . . . . . . . . . . . . . 269 Техника точностп - З. Н . П ерл я 269 Точность и надежность . . . . . . 2r;9 Инструменты-универсалы . 269 Рыч аг, пружина, зубчатое колесо . . 270 Высшая точность . . . . . Автомат ы-контро:1еры - А. Б. Клячко Контро.1ь и качество . . . . Измерение воздухом . . Электричесю1е датч пкп и «зряч пе» механизмы Ilx о;кпда ет бо,1ьшое будущее . . Дефектоскопия-А.Б.Клячко Почему разбилась «Н:о�1ета>> Просвеч11вание матерпалов . Звук-контро.1ер . . •. . . Магнитны ii метод проверки . Лампап1\раски.... . . . Х11м11чеснnя про11ыш.11.-1111ость ВекБо.1ы11оiiх1ш1111- В.А.Мезепцев Нахшшческомзаводе-В.А.Мезенцсв Основа хшшческой 11нду стрш1 Как по:1учают соду . . . . Сырье-вода ивоздух . . . Завод работает на урожай .. Чудесные превращенпя угля п нефти-В. зенцев .. .. . . Богатства «со.1нечного 1шмня» . . . Новая жизнь нефти . . . • . . . А.Ме- 271 2i2 2i2 2i3 274 274 275 275 ')- - -/;) 2i6 277 278 279 2!:!1 281 282 282 284 286 286 287 Материалы неограниченных возможностей - В .А. 1\1езенцев............... 289 l\lиp по.11шеров . . . . . . . . . . . . . . 28�• н:ак получают и перерабатывают нластмассу 291 Тысяча и одно применение . . 2\13 Химия строит дом . . 2!15 По.'lимерные нленки . . . . . 2�Ю Gуд ущее в настоящем . . . . 297 Познакомьтесь с кремнийоргаюшой -В. А . М е- з е нцев .... ... . 299 Награнидвухмиров........ . 299 Ни мороз не страшен, нп ;кара . . . 299 Промыш.1енностьСК-В.А.Мезепце1! 3011 Gиография синтетического каучука . Успехи СК... . . ... . . Настоящее и будущее ионитов-В . А . М е з е н- ц ев ...... ...... Что зто :шачпт - 1юш1ты? . . Серебро и зо.'1от о из ". во;1ы . Хшшчесю1е во.'!окна - 13. А. М е з с нцев Рубашка рас;rет в .1есу . Легче воздуха . . . . Почему мы до.'!;�>ны строить-Л. Б . Арсень ев Чтомыстропы-Л.Б.Арсен1,еIJ • Изчегомыстроим-Л.Б.АрсеньеIJ I>ыло так ... .. . «Скородом» Искусственныii 1>амень «Вооруженный бетон» Н:ак делают ;ке.1езобетонные детnш1 . Стена па конвейере . . . . ·. . . . 11 рокатны ii стан на заводе строiiма териа:юв Напряженный железобетон ... Деревообрабатывающий завод .. Металлы 11 пластмассы . . . • • 301 • 302 :11 () ЗJ1 314 :�14 :114 :ш; :ш; ;)J 7 318 31 �1 :)2l• 321 3')')
Спомощью чего мы строим -Л . Б. Ар сенье в 324 Как мы строим - Л. Б.Ар сенье в 328 Законы строительства Ско.1ько стоит дом . Строи м дш1 . ... . Дом из объемных ::шементов На строительстве завода . . Набережные, каналы, плотины . Стропт е:1ьство доро г . . .... Gан иаготов.;�иют одежд�' 11 11род�·нты питании Нас одевает техника - fi. И.Ша бано в От волокна до ткани - З .П.Пр е ображе н- ск ая .. ... ... ... . Натуральные тексти:1ьные во.'lокна Искусственные JI синтетические водокна Изготовление пряжп Производство ткани . Отделка тканей . . . « Ткапш,которые не ткут - А.Л. Т а ла л а й lla швеi i ной фабрпке -З . П. П реоб раже н- ская......... . Ботш�к11 на :копвеi i ере -З. П. Пр е ображе п- с к а я ............... Вехи прогресса-В . Ф . Г ати .'!и н .. Х.1ебозаnод-автш�ат - Г. Юрм п н . . 1\10.1очныi\: :комбшшт - Е . Б . Бор 1 1со JJ И.ll.11ятнова.... 1\!ясоко�16 1 1нат - Г.Юрмин . Сахарныйзавод-Е. Б. Бор JIсов и И. п и. 328 33U 33U 330 332 333 335 336 337 337 338 339 341 344 344 345 347 351 352 354 358 ПнтноJJа . . . . . . . •.. . 3Ы Кондитерсканфабри:ка-Л .Я . Га л ъ 11ерш те йн 3!j5 1 \ онсервный завод -Л . Я . Га л ьиерш тейн 367 Искусственн ый холод - 13. И .Канторо в и ч 370 Н:ак работают холодильные машины . 37U Све;кие фрукты кру гл ый го д . 371 Гл у бокпйхо:1од...... 372 Тра11спорт Единая транспортная сеть ССС Р - Т . С. Ха ча- туров . . ... .. .. . Зачем нужен транспорт . . . .... У каждо го вида транспорта своипреимущества Четкостьи со гласованность ... . ..... Же. '! езнодорожный транспорт - Т .С. Ха ч а т у- ров..... .. . . . ..... . Пуп, должен быть по возможности поло г ими прямым .. Мосты и тонне.111 ... Почему поезда не сходят с рельсов . Железнодорожный путь . . .. . . Как укладывают шпалы 11 рельсы .. Электрическая и те1шовозная тя га i l агоны... . . . . . •. . . Станцип иперегоны... . . .. Аnтоматика помо га ет машинисту и диспетчеру График работы железных доро г . . ilодный транспорт . . . . .. Суда-Э.Г.Ло гвп 11о nич 111\1.А.Гре- ч11н.... . . . .. От челна до атомохода Из че го строят суда . Как устроено судно Типы судов . . . , .. Подводные лодки .. . Суда на 1щ:�,водных крыльях ... Суда на воздушной подушке . . Водныепути-Ю.В.Медведев llopт -IO . 13. l\Iедведев . Автоматы помо га ют штурманам и капитана м - 374 37.') 375 378 379 379 379 381 381 383 383 388 389 3rю 3Я1 3Н2 3Н2 392 393 393 395 399 401 403 404 406 н.и.полянск 1 1й. . .... . ... 408 Автомобш1ьный транспорт-Ю . А . До л мато в- ск п й...... ... .. ... 411 Автомобили вчера, се го дня и завтра 411 Автомоби.1ь «Москвич» 414 Автомобильные доро ги . . . • . • 419
Ав пацпонный транспорт . . . . . . . • . .. .\ f ашины нашего неба - А. 1\1. Ма рну ша С;ю;.кное начинается с простого .. Во здушный лайнер . . . . Наши крылатые защптникп Наши крылатые 1 10�10щники Сю10: 1 еты возвращаютсн на аэродром Gезкрыльев...... • Техн1ша помогает водить самолеты - Н. l\оnд ратьев .. . .. . ..... Реанпшные двигатели - К. А. Г иль з и н Ракеты, космические корабли, космодромы 421 421 421 422 424 425 427 427 я. 429 436 К.А.Гильзин........ 440 Трубопроводы - Е.С.Муслин ..... 444 Неподвижный транспорт . . . . . . . . 444 .\ ! еталл, железобетон, стекло, пласп � асса 445 Труба в трубе . . . . . . . 445 Будущее трубопроводного транспорта . . 446 Транспорт большого города - А. А. Пол я к о в 447 I!е�шого истории .. На че)\мы ездим . ... Грузовые перевозюr . Спецнальные автомобили Оргnнпзация городского двнженин . Город совершает утренний туалет . . . . . Тех11ика, 11а с"ч·жбе 11а�·ки, иск�·сства 11 быта 447 448 449 449 450 452 Г,езтехники нельзя шагаТJ,в будущее-Б. И .Лосев 453 Машины-математики - 13. Д . Пе к ел 11с 454 Счетный автомат . . 454 .\fо:шиеносный счет . 456 Э.1ентронные цепочки 456 Невидимым пером . 457 Э: � ектроннан арифметика 458 Электронный «Командир» 458 Сутки ю1есто ста лет . . . 459 Вы чис.1ительные машины завтрашнего дня 459 Машины-переводчики - В . Д. Пе к ели с . 460 • Машинаобучает -В.Д.Пекели с. . . . . 462 Техника помогаетизучать космос - К .А . Ги ль- зин. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 464 Техника службы погоды - В. А. Б уг а ев . 468 Техника помогает изучать подводный мир - Н. В.Вершинский .. . . . . . . 471 Техника помогает лечить - А.А.Доро х о в 476 Электрические разведчики 476 Оружие хирурга 477 Искусственное сердце 478 Вр ач слышит через стену 479 Пушка направлена на опухоль . 480 Фо тоаппарат и киносъемочная камера - Л . Я. Гальперштейн... . . . . 480 Техникакино - Л.Я.Гальперштейн 484 Техника театральных кулис - И . А. О глоб- лин . 487 Какделаютбумагу -А.А.Дорохов.. 489 От бревна до кашицы 490 Машина-гигант . . . . . . От кашицы до листа .... 491 492 Какпечаталасьэтакнига- А.А.Дорохо в 493 Бу квы торопятся по местам Картинка из точек .. . . . За три секунды . .. . . .. 493 494 496 Как де.1ают цветные картинки 497 Как листы становятся книгой 498 Техника в нашей квартире - В . Ю . И ваниц- кий.. . . . . . 499 Техникапспорт -Г.Л.ЕJIенский.. . . 501 Краткие бuограф11и выдающ11хся деяте"'lеfi техники Леонардо да Бинчи -Б . Ю . Над еждин 505 Иван Иванович Ползунов - Д. :\1.Берко в и ч 506 Иван Петрович Кулибин - Д..:'11.Берк ов и ч �06 Джемс Уатт -М. И.Поступальская 507 .\fеханики Черепановы - В. С.ВIIр ги н ский 507 Джордж Ст ефенсон - Б. С.Б ир гинс кий 508 • • •
Павел Петрович Аносов - И. С. Пешк ин .. Борис Семенович Якоби - Л.Я.Г а л ь п е р- 508 штейн.... . ...... .. 509 Дми трий Константинович Чернов - А .А.Смир- н ягина. . . . . . . . .... 509 Павел Николаевич Яблочков - М . И. П о с ту- 11альская..... . . . . . . 51О Ни коiiаЙ Егорович Жуковский - Д. М. Б ер к о- вич. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 510 А;�ександр Николаевич Лодыгин - М .И. Посту- вальская ..... • . . . . . . . . . .'i11 Томас Алва Эдисон - М .И.Поступа ль с к а я 511 В:шд имир Григорьевич Шухов - А . Я .К о з а- ков........ . . . . 512 Николай-Иванович Кибальчич -Б. Ю . На дет- дин...... , . . . . 512 НикоJJаТесла-Т.К.ГJJадков . . . . 513 Константин Эдуардович Циолковский- Б.Ю . На- де жди н . . . .•.. ......... 513 РудоJJьфДизель- М.И.Поступальс ка я 514 Александр Степанович Попов - Л. Я . Гал ь- верштейн.. . . . . . . 514 Алексей Нико:�аевич КрыJJов - Д. l\f.Б е р к o- IJич . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 515 Евгений Оскарович Патон - С. М.И в а н о в 515 СергейВасильевичЛебедев-Т.1\. ГJJадков 515 Фридрих Артурович Цандер -Б. Ю. Надежд ин 5 16 Юныи .11юбите.11яи техники Какстроятмодели-Е.П.Москатов. 517 Знакомство с оп11санием . . . . Подбор дета.'lей и материалов Ваша мастерская «Игра в кубпкш> .... Испытайте модели ДJJя вашей мастерской -Е . П.П е т ров Рабочий сто."I .. . . . . Настольный верстак . . Раздвижной держатель для JJампы .. 517 518 518 519 519 520 520 520 520 Электрощиток ... ПуJJьверизатор . . 521 521 Своими руками- Е. П.Петров 522 Кибернетический советчик . . .122 Гирллндная ГЭС . . . . . . . . 522 Комнатная тепличка-инкубатор с автоматиче- ской регулировкой подогрева 523 Радиоприемник-маJJютка . . 52.'J Шлакобетонные парники 525 Птицелет . . . . . . . 526 Модель ракеты . . . . 527 Байдарка из бумаги . 529 Микроскоп . . . . . . 530 Справочныfi 1•аз,т1,е.1f Советский человек штурмует космос (справочные таблицы по освоению космиqеского простран- ства)-И.Г.Вирко .. . . . . . . 532 Что читать по технике - Е.И.К а пла н 11 Б. В. Ляпу нов . . . . . . . 537 Словарь-указатель - А. Б.Д м и т р 11 ев 546 Справочное бюро юного техника- Е .П.Петро в Какгнуть дерево . ... ...... . .. . 54 Как удалить ржавчину . . . . . . . . . . . . 70 Несколько советов тем, кто собирапся окраши- вать деталь . . . . . . . . . . . . . 74 Осторожно-стекло!...... • • . . . . 77 Несколько советов тем, кто собирается паять 225 Лаки . . . . . . . . . . 285 Пластмасса из бумаги . . . . . . . 296 П.'lастмасса из казеина ... . . . Пласв1асса из пресс-порошка ... К.'lеп ..... Кс1шолит ... 302 302 306 306 Знаешь ш1 ты?- Б. Ю. Надежди н ... 27, 37, 39, 40, 98, 112, 116, 138, 139, 170, 198, 222, 304, 322, 326. 350, 373, 391, 396, 416, 419, 452, 458, 464, 468, 476, 479, 494
D.Jl.JIIOCTPAЦИll НА ОТДЕ.JJЬНЫХ "1JИСТАХ В. И . Ленин у карты ГОЭЛРО (рисунок Н. Н. Жукова) . . • . . . . . . . 12- 13 Высоковольтная линия электропередачи (фо- тография) . . • . . . . 16- 17 Автоматическая линия (фотография) ••• Большая химия (!fютография) . • . . .. Человек штурмует космос (фотографии) .. Обработка металла с помощью лазера (фото- графия) . . . . . . . . . . . . . 20- 21 Импульсный генератор (фотография) Прошлое, настоящее и будущее техники (2 полосы; художник Р.Ж . Авотин). 32- 33 Чертеж - язык техники (художники А. П. Петров, Д. А.Лисичкин) .. .•.• . " • 68- 69 Эстетика и техника (художник Р.Ж. Авотин) Схема действия ТЭЦ (художники А. П. Петров, В.А.Врюн) ... . ..• ., • 96- 97 Паровой котел теплоэлектростанции (худож- ник В.А . Подымахин) . . . . . ... . . . ГЭС в разрезе (художник В.А. Попов) ..104-105 Источники энергии, используемые челове- ком (художник В.А .Попов) . , Обратные связи в автоматике (художник Ю. А .Макаренко) . . • . • . • , 128-129 Автоматическая линия для производства под­ шипников (художник Л. С. Вендров) Схема передачи и приема в телевидении (ху- дожник Ю. А. Макаренко) . , .., . 172-173 Изготовление радиосхемы на кристаллической основе (художник Ю. А. Макаренко) Ковш экскаватора-гиганта (фотография) . . 192-193 Джезказган (фотография) .. ••. Роторный экскавDтор на открытой разработ- ке (художник О. А . Рева) . . . . • . . . 208-209 Схема металлургического цикла (хуdожник В. А . JlfaJiышeв) •........ Прокатный стан (фотография) .. ... ... 224-225 В цехе алюминиевого комбината (фотография) Непрерывная разливка стали (худижник В.А. Попов) . , . , . • • • . . • • .. 236-237 Точное литье (художник В.А. Попов) Сварка подшипников (фотография) . . . 264-265 Главный конвейер (фотография) .... Схема производства серной кислоты (ху- дожник В.А.Попов) ... . ..•. 2 8 8-289 Схема производства полиэт11лена и изделий из него (художник В.А. Попов) На строительной площадке химического завода (художник А. А. Попов) ... .. 312-313 Стр оительство дома из объемных элементоn (художник А. А . Попов) ... . . . . . Стартуют башенные краны (фотография) • • 3 20-321 12 На строительстве гидроэлектростанции (фо- тография) ... ............. . От хлопRа до тRани (художник В.А. Попов) Схема работы хлебозавода-автомата (ху- дожник Б. А. Попов) ... .. .. . Советские тепловозы и электровозы (ху­ дожник Э. Н . Ревнова) ..... Панорама железнодорожного узла (ху- дожник В.М. Иванов) .... Электрификация железных дорог (фотография) Гиганты советской авиации (фотографии) • Основные типы океансRих судов (худож- ник О. А. Рева) Панорама морского порта (художник Р.Ж . Авотин) ......... , .. Советские легковые автомобили (художник Э. Р. МоJ�чанов) ........... . Основные типы советских грузовых автомо­ билей и автобусов (художник Э. Р .МоJ�чанов) "Устройство автомобиля (3 полосы; худож- ник В. С. КобыJ�инский) ..... ... . ДвухRолесный транспорт (художник В. С. НобыJ�инский) . . . . . . . . • . Автомобиль «Москвич-408» (художник Э. Р . 11fоJ�чанов) . . . . . . . .. . . . Московская кольцевая автострада (худож- ник Э. Р. Молчанов) ... .. . Советские пассажирские самолеты (худож- ник В.11 1 . Иванов) ...... . Панорама аэропорта (художник В.М.Иванов) Схема действия счетной машины (художник Ю.А.Макаренко)......... . . . Техника помогает изучать космос (художн111<; Р. Ж . Авотин) ...... .... . Телескоп Г. А . Шайна (фотография) . Радиотелескоп (фотография) Батискаф (художник А. С . ШумиJ�ин) Операция на сердце стала возможной во многом благодаря современной технике (ху- дожник В.А. Врюн) ..... . Советские фотоаппараты (художник Л. С. Вендров) ........... . Советские любительские кинокамеры (худож- ник Л. С. Вен.дров) ...·.... Киносъемки в павильоне (художник С. Н . ВоJ�ков) .. . . .. . . . . .. Натурные съемки (художник С. Н. Вилков) Изготовление цветных иллюстраций (худож­ ник Л. С. Вендров) Четыре способа кинопроекции (художник С. Н. ВоJ�ков) .. .... ... ... .. . Юный лтбитель технического творчества (Фо- тография) .. . . . . . .. .. В техническом Rружке (фотография) . .. . 320-321 352-353 384-385 388-389 400-401 412-413 416-417 420-421 432-433 464-465 468-469 472-473 480-481 484-4851 496-497 520-521
РАНЬШЕ ВЕСЬ ЧЕЛОВ ЕЧЕСКИЙ УМ, ВЕСЬ ЕГО ГЕНИЙ ТВОРИЛ ТОЛЬКО ДЛЯ ТОГО, ЧТОБЫ ДАТЬ ОДНИМ ВСЕ БЛАГА ТЕХНИКИ И КУЛЬТУ­ РЫ, А ДРУГИХ ЛИШИТЬ САМОГО НЕОБХОДИ­ МОГО - ПРО СВЕЩЕНИЯ И РАЗВИТИЯ. ТЕПЕРЬ ЖЕ ВСЕ ЧУДЕСА ТЕХНИКИ, ВСЕ ЗАВОЕВАНИЯ КУЛЬТУРЫ СТАНУТ ОБЩЕНАРОДНЫМ ДОСГОЯ­ НИЕМ, И ОТНЫНЕ НИКОГДА ЧЕЛОВЕЧЕСКИЙ УМ И ГЕНИЙ НЕ БУДУТ ОБРАЩЕНЫ В СРЕД­ СТВА НАСИЛИЯ, В СРЕДСТВА ЭКСПЛУАТАЦИИ. В. И. ЛЕНИВ
УЧИТЕСЬ, ДУМАЙТЕ, ТРУДИТЕСЬ, ДЕРЗАЙТЕ! Дорогие д рузья, юные любители техники, читатели Детской энциклопедии} Вы получили книгу, которая познакомит вас, может быть, впервые с вашей б удущей пр офессией . Вы узнаете, как работают энергетики, машиностроители, ме­ ханики , токари, бетонщики ... Но nрежде чем вы начнете читать, мне хочется ска­ зать вам несколько напутственных слов . В жизни я видел много такого, чего вы не увидите никогд а. Может быть, вам трудно будет понять меня . Но все-таки постарай­ тесь и понять, и запомнить мои сл ова. Вы знаете, какой великолепный город наша столица Москва . Проспекты, огром­ ные зд ания, каменные набережные, высокие мосты, потоки автомашин, красивейшее в ми р е метр о. Но я помню Моск ву с маковками церквушек, помню цоканье лошади­ ных под ков на тряском булыжнике, лотки с зеленью в Охотном ряду . Мои современ­ ники, товарищи, сверстники превратил и купеческую Москву в социалистическ ую . Вы вид ите результат, а я вспоминаю труд инженеров, каменщик ов , землекопов ... Ведь я жил еще в дореволюционной, отсталой России . Я видел бурлаков на Волге, помню крестьян в лаптях, гнувших спину над допотопной сохой, помню унылое б рюзжание не которых интеллигентов : «Куда уж, где уж нам ДО за границы! Мы - лапотники, мы - самоварники . Вот в Париже - культура, вот в Берлине - техника !» И когда в пер вые сур овые годы существования Советской власти был поста влен вопрос : «Что делать в области экономики?» - ·ответ был найден не сра зу. Много раз великий Ленин совещался с инженерами и экономистами. Мы все искали тот решающий рыча г , с помощью которого можно был о бы быстр о поднять советскую экономику . Вспоминаю, как 26 декабря 1 91 9 г. � лади!lшр И.�:ьич вы звал меня в Кремл ь. В этот вечер мы много говорили об э.11ектрификации . Я знал, что не был о лучшего средства отвJrечь Ил ьича от тяil\елых забот, как расска зать ему о последних завое ­ ваниях науки и техники. А интер есовали его, конечно, прежде всего те достижения , которые могли найти приложение у нас в стране . В то время я управлял подм осковной электростанцией «Электропередача» - перв ой в нашей стране и д аже пе рвой в мире электр останцией на торфе . В те тяжелые годы , когд а центральные губерник были отрезаны от нефтяного Баку и уг ол ьного Дон- 18
УЧИТЕСЬ,ДУМАИТЕ,Т РУДИТЕСЬ,ДЕР3АИТЕ :14 басса , когда Ленин должен был лично следит ь за каждым вагоном топлива , поступаю­ щим в Москву, скромная станция «Электропередача » играла важную роль в снаб­ жении Москвы электричеством . И вот я расска зал Владимиру Ильичу о возможностях испол ьзования подмосков­ ного торфа . Торф мог бы стать базой для электрификации . Но чтобы пол учит ь достаточное количество торфа , нужно было усовершенствовать технику добычи : не горбом и лопатами , а машинами следовало его добывать. В тот же день поздно вечером кремлевский кур ьер доставил мне на нвартиру срочный пакет от товарища Ленина . «Меня очень заинтересовало Ваше сообщение о торфе», - - писал Владимир Ильич . И затем он просил поскорее соста вить для печати статью о торфе , его запасах и зна­ чении для электрификации . Предла0гался даже план статьи . Поручение Ленина было выполнено . Ст атья появилась в «Правде». Вскоре по просьбе Ильича я написал и другую статью - об электрификации пр омышленности - и послал ему на пр осмотр . В этой статье доказывалось, что подъ­ ем пр омышленности тесно связан с электрификацией . С увлечением я нарисовал буду­ щее электрификации молодой Советской республики . На другой день Ленин прислал мне такое письмо: «Гл. М .! (Глеб Максимилианович !- Р ед.) Ст атью получил и прочел . Великолеп­ но . Нужен ряд таких ...» Далее в письме Владимир Ильич указал, что нужно дополнить статью предложе­ ниями о плане электрификации России : «Примерно: в 10 (5?) лет постр оим 20 -30 (30 -50?) станций, чтобы всю страну усеять центрами на 400 (или 200 , если не осилим больше) верст радиуса ; на торфе , на воде , на сланце , на угле , на нефти ... Через 10 (20?) лет сделаем Россию «электри­ ческой» ... Надо увлечь м а с с у рабочих и сознател ьных крестьян великой програм­ мой на 10- 20 лет. Позвоните мне, пожалуйста , по телефону, получив это письмо, и мы поговорим». Это замечательное письмо послужил о основ ой для технической разработки Государственного плана электрификации России - ГОЭЛРО. От него ведет свою историю электрификация нашей страны. Вспоминаю, как накануне VIII Всероссийского съезда Советов , на котором впер­ вые был оглашен план ГОЭЛРО, я выступал в Кол онном зале Дома союзов с пред­ варител ьным доклад ом о плане электрификации . Мраморный зал с роскошными люстрами был не топлен . Я стоял на трибуне в пальто, видел перед собой истощенных гол одом людей . Сколько раздр аженных , сколько враждебных выкриков слышал я по своему адресу : «Страна погибает от гол ода и ·тифа ! На улицах Москвы дохлые лошади! А тут инженер -пр актик рассуждает о гигантских стройках, о миллиардных вложениях, об электрической стр ане будущего! Как барон М юнхгаузен, сам себя собирается вытащить из бол ота за волосы !» И все же , несм отря ни на чт о, несм отря на интер венцию, гр ажданскую войну , блокаду , мы ленинский пл ан ос ущест вили . Построили Шатурскую электрост анцию на торфе и Каширскую на подмосковном угле , а затем и Волховскую , и Днепровскую , и еще Волжскую им . В . И . Ленина - небывалую , невиданную , которая одна дает электр оэнер гии в несколько раз бол ьше , чем все электростанции царской России .
УЧИТЕСЬ, ДУ!\IАИТЕ, ТРУДИТЕСЬ, ДЕР3АИТЕ Тепер ь стр оится еще более мощна я - Братская гидр оGтанция на Ангаре, самая мощ­ ная в мире, и м ного других тепловых и гидр оэлектрических станций1 • . .. Громадный пут ь пр ошла советская энергетика от подмосковных торфяных болот до сверхм ощны х тепловых турбин , до порогов Ангары, до атомных эл ектро­ ста нций . И все это произошло на моей памяти , все сделано руками моих современ· пиков , сверстников , товарищей, знакомых . Мн огих я знал лич но, помню их трудно­ сти , сомнения , неудачи , находки ... Интереснейшую жизнь пр ожил я, но ваша будет еще интереснее . При вас будет создана Единая энер гетическая система . Она свяжет все электростанции страны в один узел , будет распределят ь потоки электричества по всей Европейской России, а затем Сибири и Средней Азии , позв олит охватить центр ализованным энер госнабжением все города , промышленные и сел ьские районы нашей стр аны . При вас будут включены в сеть новые источники энер гии - Солнце , подземное тепло, при вас вступят в строй м ногочисленные атомные станции . Вы сумеете преобразовать пр ироду, смягчить зи ­ му, управлять морскими и воздушными течениями . Вы будете создавать по своей в о ле чудесные пл оды , цветы и растения , будете изучать и осваивать Луну, Марс, Венеру и другие планеты , уничтожите болезни , пр одлите жизнь вдвое , втр ое ... Даже трудно пр едставить себе блистательные перспективы жизни, науки и техники в ближайшие полвека , трудно представить то, что вы сделаете своими руками. Ваши горизонты шире, но это потому, что мы - ваши прадеды , деды и отцы - расчистили дор огу для вас , прошли самый трудный и опасный участок пути . Вы будете жит ь в коммунизме . Но это не значит - без труда ! Глубоко ошибают­ ся те пустоцветы , которые уповают на счастливый случай, вместо того чтобы работать по плану . Успех всегда пропорционален затраченному труду . Поистине справедливы слова , что гений - это на один пр оцент вдохновение и на 99 процентов - труд и терпение . Глубоко ошибаются и те белоручки, которые чуждаются физического труда , думают , что вел работа в будущем сведется к нажиманию кнопок . Ведь прежде чем нажимать кнопки, прежде чем управлять машиной, нужно задумать ее, сконстр уи­ ровать, изготовить детали, собрать и отрегулировать, проверить и тогда уже пустить в ход . Вы будете бет онир овать, сваривать, пилить, сверлить, шлифовать, чертить, рассчитывать. Вам изрядно придется поработать и руками , и головой в своей жизни. Готовьте себя к сложному, многообразному труду . Учитесь, чтобы трудиться как следует , читайте книги , посвященные науке и технике! Будьте трудолюбивы , тре­ бовател ьны к себе и скр омны ... Мне выпало в жизни великое счастье в течение тридцати лет встречаться с самым т рудолюбивым , требовательным и скр омным из великих людей, с величайшим гением человечества - Владимиром Ил ьичем Jlениным . Образ его незабываем ! Небольшого общения с Лениным было достаточно, чтобы почув ствовать его особую бодрящую силу, энер гию борца , стр астного, находч ивого и много знающего . Ильич был преисполнен самоот верженной любви ко всем «стр ажду щим и обремененным ». И особенно отличал­ ся он исключительной пр остотой . :Костюм Ленина всегда был пр ост , обычен и опрятен . Фразерства оп не выно · сил , в ысо к о ценил метк ое , простое , всем попятное слово. В самые ответственные моменты 1 Эта статья написана Глебом Максимилиановичем Rржижановским в 1958 г. Сейчас Брат­ ская ГЭС уже дает ток, строятся еще более мощные.
УЧИТЕСЬ, Д УМАИТЕ, Т РУДИТЕСЬ, ДЕР3АИТЕ своей жизни он всегда был самим собой . Необыкновенный трудолюбец , Владимир Ильич обладал необычайной способностью к неустанной и непрестанной работе над собой , редким умением ор ганизовать свой рабочий день и часы досуга . Вся жизнь Ленина , все черты его служат замечател ьным примером для подр ажа­ ния . Я не говорю вам : «Будьте , как Ленин!» Такие , как Ленин, рождаются оди н раз в эпоху . Но старайтесь подр ажать ему , будьте достойны звания пионера-ленинца и члена Лен инского комсомола . Я жив о помню , как в одном из своих выступлений Владимир Ильич сказал, что том у поколению, к которому принадлежит он сам и его сверстники, уже не удастся дожить до светлых и радостных дней коммунизма . - А вот те малыши , которых я вижу на руках многих матерей ,- вот эти счаст­ ливцы узнают подлинную суть коммуни зма , -- говорил он . Малыши , о которых говорил Ильич,- это ваши отцы и матери. Мечта Ленина сбывается . Ваши родители войдут в комм унистическое общество на склоне жизни , вы - в ц ветущем возрасте . Им и вам , сегодняшним школьникам , предстоит величай­ шая задача - завершить стр оител ьство коммунизма . Будьте достойны этой чести, готов ьте сейчас ваши руки, головы и сердца ! Учи� т ес ь, думайте, трудитесь, дер зайте! За работу, дру зья !
t"" >< 11 1 о " "
Космический 11орабпь типа «Восто11»- в числе авсповатов выставки достижений народного хоаяйства СССР в Мосв11е. На таких кораблях совершали свои попеты Ю. А . Гаrарвн, Г. С. Титов, А. Г. Николаев, п. Р. Попов11Ч, в. Н . Тереш­ кова, В. Ф. Бы11овскнй (вер:1>ний .,. . "..,_), А это· «спускаемая часть» корабля «Восток»; в иппю11инатор видно катапультное кресло и скафандр 11ос11 1 онавта (<шuмон справа вниау). · Эта фотография одепаиа непосредственно в кос11осеl Кос110- вавт А. А . Леонов покинул борт ворабпя-спутиика "Вос­ ход-2» и вышел в открытое кос11ичесвое пространство (.,. . "• .wон елева внuау).
ТЕХНИКА И КОММУНИЗМ . . . В огромном светл ом цехе тянется длинная череда машин-автоматов. Людей п очти н е в идно , но работа идет полным ходом . Лента конвейера непрерывным пото­ :к ом подает в цех стальные з аготовки . Они попадают в «руки» машин и выходят на другом конце цеха преображенными в изделия - неотличимыми одно от друго го , бл истающими свежей краской. Друг за другом, словно торопясь , изделия бегут д а льше в отделение упаковки и оттуда , готовые к любому путешествию, ух.одят в а склад готовой продукции . На всем этом пути I\ металлу н е прикасаются человеческие ру1'и . - Какая высокая техника !- с уважением говорят люди , н аблюдая , 1'ак трудят­ ся здесь современные «умные» машины . . ..Человек пришел на прием к врачу, чтобы обследовать свой желудон . Е111у д аю т проглотить совсем маленышй , в еличиной с горошину, радиопередатчи1' в п ластмассовой оболочке, и этот «радиопередатчик» тут же начинает сообщать в р ачу о состоянии жел удка . - Какая добрая техника! - с изумлением говорит каждый, кто з накомится с этим достижениен современной медицины . . ..По Красной площади мимо стен древнего ря дами идут части механизиров анных войск , ракеты . Мос1'овсного Кремля строги111и плывут громадн ые остроносые - Какая грозная техника! - с восхищением говорим 11 1 ы , наблюдая этот парад . .. .В кварти рах советских людей трудятся «механические помощюшш - пы­ лесосы, полотеры , стиральные машины , холодильники. А бытовые радиоэлектрон­ н ые устройств а - радио- и телевизионные прие1 1 1нини, магнитофоны ! Техника ... Техническ ий прогресс ... С этими сл овами связана теперь вся наша жизнь . Нет такой области народного хозяйства, успехи которой не были бы тесно , неразрывно связаны с техникой , с ее совершенствованием. Вооруженный са111ыми разнообразными машинами и механизмами , техничесними прибора!I I И 11 приспо­ соблениями , человек стал в наши дни настоящим волшебником из сн а зю1 . Он ви­ дит и слышит на тысячи километров . Опускается на дно гл убочайшего океана и улетает от Земли в космос . За девяносто минут совершает кругосветное пут ешествие. Он пол учает из воздуха удо брение и из древесных опилон - ре зино . в ые шланги 11 галоши . Он может увидеть , как растет трава и .кан летит пуля . Ему подчиняются сил ы воды и ветра , энергия эле.ктричества и энергия атомного ядра. Могучая и разнообразная современная те хни.ка ув ел ичив ает силы челове.ка, данные ему природой, в десят.ки и сотни раз . Что может сделать че.�:овек только своими руками? За весь день мусnульной работы он не сделает то го , что с1110- жет сдел ать один килов атт-ч ас электроэнергии . А киловатт-часа достаточно для того , чтобы добыть в шахте и доставить на-гора 75 кг уг ля п.111 выдо ить с по­ мощью эле.ктродоильноrо аппарата более 40 коров . Чтобы представить себе, нас.колько увел ичив ают силы человека нен оторые машины , стоит вспомнить современные земл еройные маши ны . Например , ротор­ ный эксnав атор - детище машиностроител ей Ново-Краматорсноrо завод а - з а о дин час вынимает и отбрасывает в сто рону 3000 .113 грунт а! Чтобы т о.�:ьк о отвез­ ти такое количество грунта в отвал , требуется тысяча восьмитонных автомашнн. На просторах нашей Родины идет громадное строител ьство. J\а/i\дый д ен ь строители перемещаю т о.коло 9 мл н. кубометров грунта - 300 тыс . железнод орож­ ны х платф орм. Без по11 1 ощи могучей строител ьной техюши - экс1'аваторов , буль­ дозеров , скреперов - мы не могли бы выполнить и двадцатой д о ш1 тanoro объе1 1 1а земляных работ . Не только производство , но и быт людей , их привычки беспрерывно измен яет, обогаща ет та техника, кото рая становится достоянием обществ а. Бспоllfнпв, как жили , например , в аши деды , нетрудно увидеть , насколько иной ст ала ж и знь за 50 -60.л ет под влиянием огромного потока технических усовершенство вани й , за­ п олнивших наш быт . •2д.э.т.5 1.7
ТЕХНИКА И КОММУНИЗМ 1.8 Постепенно совершенствуясь и разветвляясь , техник а заняла теперь в нашей жизни особое место . Без нее уже просто невоз можно Промышленное и сельско­ хозяйственное проазводств о. На многи х современных заводах и фабриRах исполь­ зуются очень высокие давления , сверхвысокая температура, применяются невидан­ ные скорости , громадная энергия. Без техники тут никак не обойтись ! Многие и многие изделия требуют при их изготовлении исключительно точных технических методов измерения 11 :контроля. Производственный процесс любого сов р еменного комбината, ог ромного по своим размерам , обязательно требует технических средств связи. Те хника - разнообразная , могучая - необходима теперь и па стройках, и в сельском хозя йстве; ца рств ом техники стал весь сов ременный транспорт. Всюду техник а! И она на наших глазах непрерыв но совершенств уется , мно­ жится , становится все более могущественной. Оценивая в еликое незаменимое значение технических устройств в жизни че­ ловека, в нашем движении вперед, :к лучшей жизни , мы не м ожем забывать о главном - о том, что техничес.к ий прогресс поднимает все в ыше производитель­ ность нашего обществ енного труда , а это очень важно для строительства :комму­ нистического обществ а. «Повышение производительности труда , - писал еще в 1919 г. Влади мир Ильич Ленин ,- составляет одну из :коренных задач , ибо без этого окончател ьный переход :к :коммунизму невозможен». Коммунистическая партия нашей Родины , весь наш народ создают па земле прекрасное будущее человечеств а, строят мир , в :котором будет действовать вели­ кий принцип Rоммунизма «от каждого - по способностям, каждому - по потреб­ ностям» . Чтобы построить такой мир - мир изобилия для всех, мы должны и меть п_;юизводство, которое, используя новейшие достижения науки и технюш, дает самую высокую производител ьность труда . Путь в коммунизм - это путь постоянпо1·0 совершенств ов ания техники, путь технического прогресса. Вот почему в Прогр амме КПСС , наметившей конкретный план н: оммунистического строитедьства, говорится о том, что мы должны создеть материально-техническую базу нового обществ а. Новая могучая техника, которой будет вооружено наше производство , поднимет за 20 лет производительность труда в 4-4,5 раза . А объем промышлен ной продук­ ции ув елпчптся за эти годы не менее чем в шесть раз . Другими слова ми , наша стр ана по своей индустриальной мощи как бы раздвинется в своих грани цах и ув еличится вшестеро! И это сделает героический труд советского народа , помножен­ ный на техничес.1\ИЙ прогресс . *** Технический прогресс - понятие очень широкое. Это - совершенствов ание всей многогранной современной техники: старая техника заменяется новой, а новая - нов ейшей; ручной труд перекладывается на плечи машин. Технический прогресс означает также совершенствование техноло­ гии производств а - способов изготовления тех или иных изделий. При этом одна из величайших целей - повышение качества изделий до уровня лучших мировых стандартов . Эти две стороны rехнического прогресса тесно сщIЗаны. Но есть та­ кие отрасли техники, развитие которых имеет решающее значение для ее прог­ ресса. Об этих отраслях говорится в Программе партии - там, где дается харак­ теристика основных условий создания материально- технической базы коммунизма . Это - полная электрификация страны и совершенствование на ее основе техни­ ки, технологии и организ ации производств а во всех отраслях народного хозяйств а. Это - комплексная механизация производств енных процессов и все более пол­ ная их автоматизация . Это - шир окое применение химии в народном хозяйств е; всемерное развитие новых, экономически выгодных отраслей производств а, но­ вых видов энергии и материалов . Это также всестороннее использование природ­ ных , материальных и трудовых ресурсов .
ТЕХНИКА И КОММУНИЗМ В ажне йшую роль в техническом прогрессе играет н аше машиностроение . Е же­ годно с ов етские м ашиностроители создают тысячи новых , в се более совершенных станк ов , машин. механизмов , средств автоматики. Кон структоры новой техники д обив аются , чтобы каждая вновь созданная машин а работала лучше и быстрее, р асх одовала меньше энергии , с тоила дешевле. Все теснее и плодотворнее связи ма­ шинострое ния с сельским хозяйством. Конструкторы, инженеры , рабочие все полнее удовлетворяют запросы тружен иков полей и животноводов в новой , прогрессивной технике . С :каждым днем все новые машины , цехи и цел ые производств а автоматизиру­ ются , переводятся н а «самостоятельную работу». При этом для полной автомати­ зации в сего производств енного процесса создается система машин-автоматов , в н ее входят автоматы-двигатели , автоматы-орудия и управляющие автоматы . Вот пример такой автоматической системы . С осени 1964 г. н а Криворожском метал­ лургическом заводе начал действоваrь блюминг «1300» с непрерывно-заготовочным станом. В се опер ации на н ем , включая уборку отходов проката , выполняют меха­ н измы- а втоматы . За работой этого огромного агрегата н аблюдает один дежурный инженер. Автоматизация социалистического производств а - всюду , где это возможно и э кономически выгодно , - главное направление технического прогресса н аших дней . Обществ енное производств о эпохи коммунизма будет характеризоваться так­ же обилием энергетических источников. Программой КПСС принят грандиозн ый план развития нашей электроэнергети ки . Электричество - это самый удобный вид энергии. Е е можно дробить на любые части : огромный прокатный стан приводят в движение электродвигатели мощностью в сотни киловатт , а в карманном фона­ рике мы используем электрическую батарейку мощностью меньше одного ватта . Э лектрическую энергию можно мгновенно передавать н а любые расстояния - ту­ д а, где она необходима . Эта энергия, при желании, легко превращается в дру­ г ие виды, так же :как и все другие виды энергии превращаются в электри­ ческую . Электричеств о уже настолько широко и всесторонне вошло в жизнь, что н ам не­ легко представ ить , как можно без него жить . И по мере того как развивается на­ ше народное хозяйство , умножается мир машин, все большее значение приобре­ тает электроэнергетика. С помощью электричества осуществляется сейчас механизация и автоматиза­ цин производства. Обилие электроэнергии даст новую жизнь многим энергоемким производств ам. Без титана , алюминия , н икеля, без редких металлов , без разно­ образных марок специальных сталей не может жить современная техника, а их получение немыслимо без электричеств а. Много электрической энергии требуют производств а: св арочное, азотных минеральных удобрени й, синтетических мате­ риалов ... «Электрический коны - н аш транспорт. Все больше электроэнергии тре­ буют разнообразные бытовые приборы. Внедрение электрической энергии в любую отрасль народного хозяйства несет с собой выгоды, улучшает , совершенствует производство . Электриф икация всей нашей страны - основа развития техники, основа созда­ ния м атериально-технической базы коммунизма . Вот почему в Программе КПСС подчеркив ается необходимость обеспечить опережающие темпы производств а элек­ троэнерги и. Электрификация дает могучую силу и неуд ержимую стремительность технич ескому прогрессу . А вот еще один неисчерпаемый источник прогресса техники - химизация на­ родного хозяйств а. Химию справедливо называют наукой чудесных превращений. С ее помощью мы получаем то , что не дает и не может д ать природа . Прекрасные зам енители металлов и химические ткани , невиданные прежде строительные мате­ риалы и пищевые жиры, чудодейственные ростовые вещества и лекарств а - все это д ары современной химической н ауки и промышленности . Многие и многие веще­ ств а, созданные химиками, недаром называют «материалами технического прог- :1V
ТЕХНИКА И КОММУНИЗМ ресса» . Именно в них нуждается современная технина высоних сноростей , темпера ­ тур и д а влений. Химия сегодня - это также обилие дешевы х тов аров народного потребления. Это - совершенствов ание, изменение в л учшую сторону многих произ­ водств енных процессов, их ускорение и упрощение. Дальнейшая электрифинация, автоматизация и химиза ция со вре менного производ­ ства имеют огромное значение и для развития сельского хозяйства. Есть ещ е одна очень важная особенность современного производств а - его тесная свя зь с наукой . Не только химия, но и физика, механика, математика оказыв аю т теперь непосредственное и все более весомое влияние на промышленность и сельское хозяйство , становятся непосредственной прои зводительной силой. В машиностроении новые технические устройств а все чаще теперь создаются на использовании посл едн их научных достижений в области радиоэлектроники и ки­ б ернетики. Это позволяет существенно упрощать и совершенствовать производ ст­ в енный процесс , вводить новые методы управления и контроля , а в конечном сче­ те опять-таки поднимать производительность труда и качество проду1щии. Уже трудно назвать отрасль про11 1 ышленности , где не работал бы сейчас мир­ ный атом. Например , радиоактивное излучение д ает возможность осуществлять автоматический контроль различных изделий . Металлическ ая лента просв ечивается радиоизлучением (гамма-лучами) в процессе ее изготовления : чем толще лента, тем сильнее она поглощает излучение. При этом с помощью несложного автоматичес­ J<ого приспособления можно подд ерживать одну и ту же заданную толщину лен­ ты , не останав ливая производственного процесса. В энергетиJ<е физика и химия отхрывают теперь новые очеuь заманчивые и го­ раздо б олее простые пути получения электричесJ<ой энергии, н апример при по­ мощ и топливного элемента; в J<отором химичесI<ая энергия преображается пряr.ю в эл ектричесJ<ую . ОтI<рыты и уже внедр яются в жизнь и другие высоJ<оэффективные способы получения электроэнергии. А теоретическая механика - научная б аза в сего машиностроения. *** Перед вами лежит книга , в которой расск азывается о современной технике, о ее успехах и приложениях . (Важнейшей теме - сельскохозяйственной технике - по­ священ большой раздел в т. 6 ДЭ <<Сельское хозяйство».) Познакомьтесь с этой полез­ ной книгой, подружитесь с в елико й силой, которая преображает окружающий насмир,- с ·r ехникой ХХ века , и вы уверенно пойдете в жи знь , станете не гостями , а хозяевами в царстве машин, наших верных помощвихов, обогатите это царство св оими отхрытиями . И в этом будет ваше настоящее счастье. На всю жизнь ! 1 • Ослепительный сноп искр - и в твердом сплаве , устоявшем перед стальным. резцом, осталось тонкое _ .. .. ._ отверстие. Ero вырезал луч света. Такой луч-реаец .. .,. .. дает специальный 11вантовый генератор - лазер.
Ро•да�ощай 11оnв11 1О . с ПОllОЩЬIО 8'l'OrO )'ВВ­ ••.пwюrо -оупьсвоrо. rевератора 11о•во оопу­ "т" раар.-д вапряжевве11 в вескопько 11вппво­ вов воп"".
• ТЕХНИКА, ЕЕ ПРОШ.JIОЕ, НАСТОЯЩЕЕ И Б�Д�ЩЕЕ Сиол ьи о вы знаете различных машин? Два­ дцат ь? Тр1ццать? Может быть, насчитаете даже пя тьдесят? Все равно это будет лишь небо.'1ьшая ч асть всех машин и механизмов , иоторые слу­ жат в на ш веи человеи у, облегчают его труд , уир ашают жизнь . Машнны дел ают для нас практичесии все , чем м ы по.'1ьзуемся . Полезные исиопаемые до­ быты 11 переработаны с пом ощью различных ма­ ш и н и !ltеха низмов . Ма шины помогли нам по­ ст роить дома, сделать мебел ь, иниги , тарелии и и аранд аш и ... Из пр одуиции сел ьсиохозяйст­ в е нного прои зводства (из злаиов , овощей , хл оп- иа , выращенных и убранных тоже с помощью машин) пеиут хлеб, делают сахар и консер­ вы , за готовляют мл сные изделия , шьют одеж­ ду и обув ь. Чтоб ы ос ущест вить эти операц ии, ну жно много энер гип - ее на элеитростан­ циях тоже производят для нас ма шины . Да , без машин не обойтис ь! Что можно сделать одной своей силой? Совсем немного . Ученые подсчитали: чтобы удовлетворит ь все с во и потребностп , чел овеи должен быть А 80 раз сил ьнее самого себя . си·азочными си.'lача­ ми и делают нас ма ши ны . Но прошло много ве­ ион, прежде чем чел овеи стал таиим 13е.тruианом . 21.
ТЕХНИКА, ЕЕ ПРОШЛОЕ, НАСТОЯЩЕЕ И БУД УЩЕЕ IIРОШЛОЕ У наших да.1 1 еких предков . . .Холодные , серые воды океана . Голые , темные скалы . Почти не видно растительности . Тишину нар ушают лишь плеск волн да прон­ зител ьные крики морских птиц . Из узкого гор ­ ла небольшого залива выплывает лодка . В ней человек; он почти голый . Богатыр ские плечи , мощные руки и кор откие слабые ноги . Не уди­ вител ьно - ведь он почти все время проводит влодке.Ноонтамнеодин-снимженаиде­ ти . Да , зто лодк а-дом - убежище и средство передвижения жителей Огненной Земли ... Такую картину застали здесь, на южной оконечности Американского континента , ев­ ропейские путешественники. Огнеземельцы не стр оили жилищ, не вели счет дням , не имели никаких свя зей с др угими нар одами . Они пи­ тались тем , что давала прир ода ,- рыбой , мол­ люсками, съедобным и водор ослями, яйцами морских птиц . Они жили так, как много тысяч лет на зад жили на Земле все люди . В разных уголках земного шара ученые­ археологи разыскивают и изучают сохранив­ шиеся следы жи зни наших далеких предк ов - остатки их поседе ний в пещер ах, предметы быта , орудия труда . По этим находкам мы узнаем , как постепенно, в пр оцессе труда , чело­ век дела.'! разл ичные орудия и совершенств овал их . На пр отяжении всей истории развития че­ ловеческого общества л_юди создавали все новые и новые орудия тр уда , исподьзовади новые и но­ вые материалы, применяли новые и новые спо­ собы их обработки. В эт ом и заключался про­ гресс техники - от рыча га , мотыги , топора до современных автоматических диний . С этого, пожалуй, 11 началась история техии�;и" . 22 Самые первые орудия чедовек просто брал у природы, · находя крепкую палку или острый камень . Затем у первобытных людей родилась счастливая мысль привя зать стеблями гибких растений за остренный камень к палке . Это был первый каменный т опор. Наряду с камнем и деревом для изготовления орудий труда применялись кости , раковины, сухожи­ лия жив отных и пр . Так в постоянной тяжелой бор ьбе за существование люди создали топоры и ножи , палицы и копья , луки и стрелы... В пр оцессе труда , изготовляя ор удия , из­ менялся и сам человек - совершенствовались руки, И3ощрялся ум , приобреталась сноровка . Постепенно чел овек понял : чтобы быстрее св а­ лить дерево, нужно сначала изготовить топор , чтобы удобнее было копать землю, надо сделать моты гу , а чтобы легче поднять тяжесть - изготовить рыча г. Затраты тр уда при этом вполне себя оправдывают . Сделав ор удие , можно быстрее и легче добывать то, что необходимо для существ ования . Сильным толчкои для материально-те хниче­ ского пр·огресса было открытие огня . С его по­ мощью люди научились не только варить пищу и защищаться от холода и хищных зверей, но и обжигать глиняные изделия , обрабатыв ать ка­ ме:rшые орудия . А позднее огонь привел к от­ крытию металлов - материала, из которого мы до сих пор делаем большинство орудий тру­ да . До наших дней огонь остается важным сред­ ством обработки изделий в пр омышленности . Большое значение для ра звития техники имело также приручение жив отных - лошади , буйвол а, верблюда ... В ту же эпоху (а длилась она много тысяч лет) люди создали первые машины . Они были очень пр остыми и приводились в действие силой человека . Но зто было огр омным шагом вперед. Вот пр остой пример . Зерна злаков сначала про­ сто растирали между двумя камнями. А потом эти камни немного обработали и стали вращать один из них. Дело пошло куда быстр ее . Так появиласьручная мельница. На ааре истории техники Совершенствование средств тр уда постепен­ но вело к тому, что чел овек мог произвести неск олько больше одежды и пищи , чем ему надо был о, чтобы кое-как существ овать. С этого вре-
Величайшее достижение древней техники - колесо. Оно ведет свою родословную от катков, помогавших рабам древнего мира возводить грандиоаные сооружения. мени в племенных объедпнениях возникло новое явление : происходит деление на богатых и бед­ ных. Обладающие властью - вожди племени, ст аршие рода -присваивают себе большую часть пр оизведенных пр одуктов. Пленных уже не убивают и не принимают в члены рода , как раньше. Их тепер ь превращают в рабов. Так начали создаваться основы нового об­ щественного стр оя - рабовладельческого. За счет бесчеловечной эксплуатации сотен тысяч и миллионов рабов происходит уск оренное на­ копление богатств , совершенствуется техника . Рабовладел ьческое общество оставило много замечательных памятников труда . Вспомните такие сооружения древности , как египетские пирамиды , крепости Вавилона , греческие хра­ мы, дороги и акведуки, постр оенные римлянами во многих странах мира, храмы Индии, крепо­ сти Средней Азии, дв орцы и гр обницы ацтек ов и майя. Именно в этот период появился термин «тех­ ника». Происходит он от греческого слова, о значающего искусство, мастерств о. И дей­ ст в ительно, в то время самым важным в техни­ .ке было индивидуальное мастерство человека . Именно от ум ения ремесленника или раба за­ в исело, насколько пр очен будет меч, как хоро­ ш о обтесана и уложена в стену глыба камня , на с.колько красива ткань или удобен глиня­ ный кувшин. Но, конечно, все большую роль приобретают ор удия труда. Какие же технические приспо­ с обления испол ьзовались в эпоху рабовладель­ ческ ого общества? ПРОШЛОЕ Воздвигая огромные сооружения , стр оители того времени пользовались рыча г а м и. Свой­ ства рычага изучил в 111 в. до н. э. гениаль­ ный древнегреческ11й ученый Архимед. Другое величайшее изобретение техники - к о л е с о ведет свою родословную от к а т к о в. (Оно используется и сей час в огромном бол ьшинстве машин и механизмов .) В ту же эпоху люди сде­ лали первые шаги в использовании природной энергии - силы ветра . На морских весел ьных судах, где гребли прикованные к скамьям рабы, устанавливались и п а р у с а. Более широко энергия воды и ветра начинает испол ьзоваться во времена феода.1 1 изма. Вода приводит в движение колеса м е л ь н и ц, тяжелые молоты п мехи в кузницах . Шире применяется и энер гия ветр а - в ветря­ ных мельницах, на кораблях. Но все эти источ­ ники энер гии были «привя заны» к одному ме­ сту , зависели от погоды , от времени года и т. п. Основными материалами техники в это вре­ мяостаютсякамень, дерево, медь, бронза, железо. Появляется и сплав железа с углеродом - стал ь. Она была на­ много пр очнее всех известных ранее материалов. Из стали делали ор ужие , воинские доспехи, инструменты. Люди научились изготовлять и такие важные материалы , как бум а га, с т е к л о. Бьшо создано книгопечатание. Былизобретен порох,появилосьогно­ стрельное оружие. Возникают и совершенствуются приспособ­ ления для переработки 11Iатериалов (т е х н о- В опоху феодализма важнейшим источником <1верrвв быпа <1нергил воды и ветра. 23
ТЕХНИКА, ЕЕ ПРОШЛОЕ, НАСТОЯЩЕЕ И БУДУЩЕЕ лог11ческ11е машины)-лесопилки, устройства д:1я ра з11 1е.11ьчения руды , бумажные ме.1 ьющ ы, бо.1Iьшие кузнечные мол оты, метал­ лоп.1авильные печи . Идут века . Растут сре;:�.невековые города, в них ра звиваются ра знообра зные ремесла . Ра з б огатевшие :ку пцы ор га низуют военно-торго­ вые экспедицпп в дале кие страны . Нарождают­ ся к.1ассы пролета риата и буржуазии . Время вьцвпгает новые требования, рождает новые взг,1яды 11 отnрытия . Буржуа зия заинтересо­ вана в ра звитии производств, в совер шенствова­ нпп техншш . А для этого нужна наука , опыт­ ное. всест ор оннее изучение прир оды . Наступает век веJшю1х географических от­ крытий: . В 111 орские дали, к неведомым землям устремляются бывалые моряки, :купцы , искате­ ли прпnл юченпй:. Христофор Колумб открывает новый материк - А11 1 ерику, каравеллы Магел­ дана совершают первое путешествие вокруг земно го шара. Все новые бол ьшие и маJ1Ь1е зем.'lи открываются в океанских пр осторах. То была бурная эпоха велIIких открытий и изобретений, эпоха, о :которой Ф. Энгельс писал: (СЭто был велича йший прогрессивный переворот и з всех пе режиты х до тоrо времени 1fел 01rечеством , эп оха , которая нуждалась в титанах 11 которая пор одила титанов по силе мысли, страсти и ха­ рактеру, по многост ор онности и у'lен ости». Возникают первые капиталистические пред­ приятия - м ан уф а :кту р ы. Беспощадной была здесь ;шс плуатация трудящихся. Рабочий де нь длился 14-16 часов , трудились даже ма­ ленькие дети. Каждый раб очий выполнял на ма нуфакт уре только какую-нибудь одну операцию . Нап­ ример, при изготовлении тка ни од ни рабочие сортировали ше рсть, др угие пряли, третьи ткали, четвертые отделывали и т. д., тогда как ран ьше все эти операции выполнял один ремесленник . Подобная организация работы была выгодной . Производител ьност ь труд а очень возросла . Кроме того, она имела бол ьшое значение для развития те хни1ш. Несложные Большой mar вперед сде­ лала техника в век вели­ ких rеоrрафических от- крытий.
о пе рации, на которые был расчленен трудовой пrоцесс , в принципе можно было поручить ма­ ш1 1нам. Именно мануфактуры создали предпо­ сы.тши д ля победы машинной техники. Н о одних машин недостаточно - их надо п р ив одит ь в движение . Был нужен такой источ­ ни к энергии, который не был бы <шр ивязан» к од ному месту, как энер гия текущей воды , не зав исел бы от погоды , как энер гия ветра. И такой вид энергии нашли - тепл о, энер­ гия водяного пара. Над тем , как обуздать зту зне ргию ,трудились многие изобретатели в XVII и XVIll вв . - англичане Томас Севери и Томас Н ьюкомен, француз Дени Папен, русский И. И. Ползунов ... В 1698 г. Т. Севери изобрел паро в ой насос дляоткачкиводыизшахт.Ав1705г. Т. Ньюкомен, познакомившись с работами Д. Папена, создал пар о атмо сферн у ю м а ш и н у. Принцип ее работы был такой: пар из котла входил в цилиндр и поднимал его доверху. Затем в цилиндр под поршень пу­ скали воду, па р конденсировался , давление понижалось, и атмосферное давление опускало поршень вниз. Машина была крайне громоздкой, действовала неравномерно и требовала огром­ ного кол ичества угля . Поэтому ее можно бы ло испол ьзовать только для откачки воды на шахтах. Первый паровойдвигатель не­ прерывно го действия создал И . И . Ползунов . Его машина была построена в 1766 г. и неко­ торое время работала на Урале на металлур ги­ ческом заводе . Создателем у нив е р с а л ь­ ногопарового двигателя,который получил широкое распр остранение , стал англий­ ский механик Джемс Уатт . Работая над ус овер­ шенствованием пар оатмосферной машины Нью­ комена , он в 1784 г. построил двигатель, кото­ рый годился для любой машины . А нужда в та­ ком двигателе бы ла тогда огр омная. В наиболее развиты х странах Европы ручной труд на капи­ талистических фабриках и заводах все бол ьше заменялся работой машин. Универсал ьный дви­ гатель был необходим производству, и он был созда н. Таков закон развития техники - изо­ бретения появляются и внедряются в жизнь т огда, когда в н их возникает необходимость. В конце XVIII - нача.'lе XIX в. появляются м а шинные фабрики и заводы - комплексы ма­ шин, которые при помощи системы передач (трансмиссий)приводилисьвдвижение од ним двигателем . Наступает время , назван­ н ое в ист ории техники пр омышленным перево­ ротом. С эт ого периода техника начинает раз- П РОШЛОЕ В XIX в. становятся все более мноrочнсленнымн фабрики и ваводы с машинным производством, на которых станки приво­ дились в ;\внженне через сложную систему пере;\ач. виваться значительно быстрее, чем раньше. Особенно ва жным результатом промыш.'lе нно го перевор ота было возникновение м а ш и н о­ стр о е ния, т. е . пр едприятий , делающих машины для других фабрик и заводов . Ра звива ются горное дело, металлур гия , ме­ таллообработка . Большое значение приобретает резание металлов . Андреем Нартовым еще в пер­ вой четверти XVIII в. был изобретен механиче­ ский суппорт для токарного станка. (Неско.'l ь­ ко десятилетий спустя эт о изобретение повтор ил английский механик Г. Модели .) Ста нки с ме­ ханическим суппортом постепенно распр остра­ нилис ь во многих странах. Теперь на токарном станке можно было делать сложные дета ли ма­ шин с такой точностью и быстротой , что с ними не мог конкур ировать да же самый искусный ремес.'lе нник. Сотни и сотни фабрик , заводов заработали на по.т�ный ход. Дымили тысячи труб , стучали и греме.11и станки, рабочие трудились с утра до ночи . Развивающееся производство ежеднев­ но требова.1 1 0 огромного кол ичества каменного угля, др ов , металла, хлопка и других материа­ лов . А на складах скапливались кипы готовых товаров . Как все зто вы возить? Лошади и мед­ .т�ител ьные парус ные суда , зависящие от капри­ зов погоды , не могли справитьс я с пост оянно раст ущим потоком гр узов. Д.'lя разви вающег о­ ся машинного производства нужен был и ме­ ханический транспорт . И такой транспорт вскоре появился . Помог этому все тот же универсаль ный паровой дви­ гате.1ь. В 1803 г. в Париже на р. Сене амери­ канец Р. Фу:1 ьто н впервые испытал судно , дви­ ж имое силай пара . А через четыре года по р. Гудзону уже ходил построе нный Фультоном 25
ТЕХНИКА, ЕЕ ПРОШЛОЕ, НАСТОЯЩЕЕ И БУДУЩЕЕ первый в мире колесный п а р о х од «Клермонт)) с двигателем мощ ностью в 20 л. с. В 1814 г. англичанин Джордж Стефенсон создал п а р о в о з, который двигал состав весом 30 ,5 т со скоростью 6 км/час. В Ро с­ сии отец и сын Черепановы, крепостные ма­ стера ур альского зав ода, тоже вскоре постр ои­ ли па роnоз . :Механический транспорт начал действовать и быстр о распространился по всем промышленно развитым странам . В XIX в. техника сделала огром ный скачок вперед . Были созданы новые, быстр ох одные станки. Люди научились получать высоко­ качественную сталь в к онв ертерах, изо­ бретенных англичанином Генри Бессемером, и в печах, предл оженны х фрапцузами Эмилем и Пьером :Мартенами . Наука в это время да­ вала технике все новые и новые металлы и сплавы . Появился, например, металл будущей авиации - алюминий. Широ1: ое развитие получают химия и хим и­ ческая пр омышленность. Огромное значение в убыстренном прогрессе этой важнейшей отрас­ ли производства имели работы замечател ьных русских ученых-Д . И . Менделеева и А. М. Б ут­ лерова . Появляются первые крупные х и м и­ ческие заводы:предприятияпопроиз­ водству соды, серной кислоты, минеральных удобрений . Поиски более удобного и экономичного тепло­ вого двигателя шли по двум основным путям . Одни изобретатели стремилис · ь создать пр инци­ пиально новый вид теплового двигателя, в ко­ тором то пл иво сгорало бы прямо в цилиндре. Такой двигател ь был бы меньше по размерам и удобнее, особенно на транспорте . Другие 26 Техника дала людям тыся­ чи и тысячи изделий. Тех­ ника дала людям и транс­ порт ,способиый быстро раз­ возить зти изделия и до­ ставлять на фабрики сырье и топливо. Первыми меха­ ническими средствами транспорта были пароход и паровоз. изобретатели стремились усовершенств овать па­ ровой двигатель, сделать его более мо щным и эконом ичным. Долгие по иски дали свои результаты . Фран­ цуз Ленуар в 1860 г. со здал первый д в и га­ тель впутреннего сгорания. В нем он сохранил части паровой машины -пор ­ шень и цилиндр, использовал в качестве топли­ ва нефть, а для ее зажигания предложил элект­ рическую искру. Новый двигател ь стал про­ образом современных моторов, l\оторые сейчас работают на автомо билях, тракторах, винто­ моторных самолетах. А в 1897 г. немецкий Инженер Рудольф Ди­ зел ь получил патент на другой тип двигателя внутреннего сгорания . В нем не был о системы электрического зажигания, в цилиндре сжимал­ ся воздух, а затем впрыскивалось горючее . При сжатии температура повышалась и горю­ чая смесь самовоспламенялась. Двигатель эт ого типа-егоназвалидизелем -установлен сейчас на тепл оходах и тепловозах, тяжелых автомобилях и походных электр останциях . Коренным образом изменился и пар овой двигате.1 1 ь. Изобретатели решили использовать пе давление па ра, а скор ость его движения . Так была создана в 1884 г. англичанином Пар­ сонсомперваямногоступенчатая па- ровая турбина. Все это были достижения ог ромной важности в истории развития техники XIX в. Но главным, величай шим из них было широкое распр остр а­ нени е нового вида энергии - электричества. Путь его был дол гим и трудным, но именно электричество сделало нашу технику такой , какой мы ее видим сегодня .
Поf5еда а.1 1 ектриче ства В один из осенних дней 1838 г. жители Пе­ тербурга , проходившие по набережной Невы, не вольн о останавливались и с интересом смот­ рел и на реку. По ней против течения шла боль­ шая лодка необычного вида . На лодке не было ни гребцов , ни весел. Не походила она и на пар оход. У судна были гребные колеса , но не было трубы , не было слышно стука парового д вигателя . Какал-т о сила вращала гребные ко­ леса, и лодка быстро продвигалась вперед, пре­ одолевал сильное встречное течение. Эт о испытывалось пер вое в мире судно, при­ водимое в движение электрическим мотором ; ток для него давала мощная батарея гальваниче­ ских элементов. Электрические явления были известны еще в древней Греции. Однако сер ьезно их начали изучать только в конце XVIII в. После того как замечательный английский физик Майкл Фа радей открыл в 1831 г. электромагнитную индукцию (см. статьи раздела «Электромагнит­ ное поле» в r. 3 ДЭ), начинается работа над созданием источников (генераторов) электри­ ческого тока и электр од вигателей. Одним из первых такой двигатель создал в 1834 г. русский ученый и изобретатель Б. С. Як оби . Его двигатель состоял из вра­ щающегося диска , по окружности котор ого были закреплены электр ома гниты. Такие же электромагниты были укреплены по окружно­ сти на неподвижной раме. Когда включался электрический ток , подв ижные и неподвижные электр омагниты притягивались друг к другу и диск начинал вращаться. Почти четыре года совершенствовал Якоби свое изобретение , прежде чем решил его пр о- ПЕРВЫЙ ПРОЕКТ РЕАRТНВНОГО П РОШЛОЕ демонстрировать. Нанонец все сомнения отпа­ ли, и осенью 1838 г. новый электрический дви­ гател ь был успешно испытан на Неве. Так был создан практически пригодный электрический двигатель, работающий на постоянном токе. Вскоре появились и др угие , более совершен­ ные двигатели и генераторы электрического то­ ка. Одновременно велись опыты по передаче электрической энергии на дал ьние расстояния. Французский ученый М. Депре построил линию длиной 57 км и переда вал по ней ток напряже­ нием 2 тыс. в и мощност ью 3 квт. Ф. Энгельс писал об этих опытах: «Паровая машина научила нас hревращать тепло в ме ханическое движение , но использова­ ние электричества откроет нам путь к тому , чтобы превращать все виды энергии - теплоту, механическ ое движение , электричеств о, маг­ нетизм , свет - одну в другую и обратно и при­ менять их в пр омышленности. Круг завершен. Новейшее открытие Депре, состоящее в том, что ток очень высокого напряжения при сравнител ь­ но малой потере энер гии можно переда вать по простом у телеграфному пр оводу на такие рас­ стояния , о каких до сих пор и мечтать не смели, и испол ьзовать в конечном пункте ,- дело эт о еще только в зародыше ,- это открытие окон­ чательно осв обождает пр омышленность почти от всяких гр аниц , налагаемых местными усл о­ виями... » Электротехника переживала во вт орой по­ ловине XIX в. бурное разв итие. Знаменитый изобрета тел ь П. Н . Яблоч1tоn предл ожил ис­ пользовать электричество для освещения. Разрабатывая схему питания своих «электри­ ческих свечей», он, по существ у, дал прооб­ раз современных энер гетических систем с цен­ тральной электр останцией , с повышающими САМО.ЧЕТА Первая фотография этой рукописи, присланная на Парижа, окааа.1 1 ась не­ удачной. Даже опытный музейный ра­ ботник, в совершенстве знавший фраи­ цуаский яаык, не смог ее прочесть. Вторая была более совершенной. Ру­ копись удалось перевести на русский язык. И тогда историки авиации сде­ лали замечательное открытие.� . д.1 1 я подтверждения ааявки на патент», поданным в патентное бюро Франции 17 августа 1887 г. России министры и чиновники осмея­ JIИ создателя аамечате.1 1 ьного проекта, они назвали его .-химерой» , .-меч­ той». Иавестио также, что, когда народовольцы в 1881 г. кааиили царя А.1 1 ександра 11, Н. А. Те.1 1 ешев был за­ подозрен в близости к революционе­ рам. Вовремя предупрежденный, Ни­ колай Афанасьевич успел скрыться. Он ЖИJI в Париже и скоичаJIСЯ в 18115 г. шестидесяти семи лет. Друзья ааме­ чзтеnьноrо русского иаобретатеJ1я во­ хорони.1 1 и его на кладбище Пер-Лаmеа. В аеи.1 1 е, где покоятся ве.1 1 икие бойцы Парижской :Коммуны. Отставной артиллерийский офицер Нико.1 1 ай Афанасьевич Те.1 1 ешев почти 100 лет назад зарегистрировал в Па­ риже заявку на .-реактивный самолет». Расшифрованная французская ру­ копись бы.1 1 а «Описательным докладом :Конечно, реактивная .1 1 етательная машина Н. А. Те.1 1 ешева - и.1 1 и, как он называл, .-теп.1 1 ородный духомет» - не похожа на современные реактив- ные самолеты. Но многие свойства этого аппа­ рата позво.1 1 яют считать его под.1 1 ин­ ным прародителем реактивных само­ .1 1 етов современности. О жиаии Николая Афанасьевича Те.1 1 ешева, к сожалению, сведений очень мало. Известно, что в царской 27
ТЕХНИКА, ЕЕ ПРОШЛОЕ, НАСТОЯЩЕЕ И БУДУЩЕЕ Изобретение А. С. Поповым «беспроволочноrо телеrрафа» положило начало истории ра;�.ио. и понижающими трансформаторами, с элект­ родви гателями и осветите.'1 ьным и приборами . Русский инженер М. О. Доливо-Добровол ь­ ский предложил применять трехфа зf!:ЫЙ ток и создал эл ектродв игатель переменного тока . В 1899 г. генератор трехфа зного тока был впервые соединен с па ровой турбиной . Так по­ я в илась наша современная энергетическая схема , в которой ест ь первичный двигател ь, черпаю­ щий энергию от природы , генератор электроэнер­ гии и вторичный двю атель. Так было положе­ но начало электрификации, которую Владимир Ильич Ленин на звал основой техники будущего . Современная жизнь немыслима без элект­ рических дви гателей . Они работают всюду : в шахте и на железной дороге, в квартире и на фабрике , на подв одной лодке и н а теплоходе , в механической мастерской и в лаборатории ученого . Они во многом облегчают нашу жизнь. Электрический двигатель имеет в сравнении с паровой машиной ряд бол ьши х преимуществ . Он занимает немного места , при работе эле кт ­ ромотора не выделяется ни дыма , ни пара , ни га зов . В любое время его можно пустить в ход, достаточно лишь включить рубильник , т. е . пустить в мотор электрический ток . Он значительно более пр ост , чем па ровая ма шина. Его можно сделать любых размеров, любой мощности - от моторчика для настольного вен­ тилятора д о дви гателя , прив одяще го в движение огромную машину на фабрике или заводе . Электричест во помогло осветит ь гор ода . Изо­ бретатели П. Н. Яблочков , А. Н . Лоды гин, Т. Эдис он много сделали для того, чтобы тьма ночи отст упила перед человеком . Бла года ря электричеству появились новые технические пр оцессы - электр отермичес:кая обработка , электр охимия , электросварка . Элек­ тричество от крыло широкие пути автоматике . Электрическая э нер гия да.'1а миру также еовремснную связь - быструю и надежную . Бла годаря работам американца С. Морзе, рус­ ского ученого П. Л . Шиалинга и других был создан телеграф . В 1876 г. америка нец А. Бел:� создал телефон . Победное шествие электричества пр одолжа­ лось. В 1895 г. пр офессор А. С. Попов впервые пр одем онстрировал в Русском физико-химичес­ ком обществе свое новое изобретение -«беспр о­ волочный телеграф» . Началась ист ория радио , которое в пр оцессе своего развития преврати­ лось в огромную , ши роко разветвленную об­ ласть техники - р ади о электр они к у. ХХ век принес технике новые замечател ьные победы . Мощнейшим рычагом в развитии всех сторон ж изни нашего общества явилась Великая Октябрьская со циалистическая революция. Она от крыла широчайшие перспеnтивы технического прогрес с а. I\ аждое десятилетие в развитии тех­ ники теперь равнялось прежнему столетию . • НА СТОЯЩЕЕ . ..В двух часах езды от Москвы, в г. Об­ нинске, стоит неск ол ьк о зданий . Самое боль­ шое из них , трехэтажное , чем-т о напоминает школу. Только высокая труба нарушает впе­ чатление . Здесь трудятся могучие силы атома . Это - первая в мире атомная электростанция , со­ зда нная гением советского чел овека . В 1954 г. она дала ток . 28 Сердце атомной электр останции - ядерный реактор , или , как его еще называют, атомный котел . Здес ь на х одится «атомное топливо», ил и, говоря точнее , ядерное горючее . Таким горючим служит тепер ь главным образом тяжелый сере­ бристый металл уран. Процесс «горения» атом ­ ного топлива идет не прекращаясь. Деление урановых ядер сопровождается выделением огр омных количеств энер гии . За ее счет на гре-
в а ется в ода , пар вращает турбины электрогене­ ра т оров - и по проводам «бежит» электриче­ ский ток (см . ст. «Атомные электростанции»). Ат омные реакторы работают уже на нескол ь­ к и х советских электростанциях. Они движут и ледокол «Ленин» - флагман советского Се­ в е рного флота . Они действуют в научно-исследо­ в ательских институтах и лабораториях. Появи­ л и сь передвижные атомные эле](тр останции - зам ечательные помощники тех , кто в гл ухих и далеких районах ищет полезные ископаемые , прокладывает д ороги , стр оит заводы и фабри­ ки , возводит новые гор ода . Движущаи c иoJ.Ia Немногим более ста лет назад царская Рос­ сия была участницей Всемирной выставки в Лон­ доне . Посетители яыста вки высоко оценили «мя гк ое золото» сибирских собол ей , любова­ лись изделиями из уральского малахита . Что касается научно-технических достижений , то показать России тогда было почти нечего . Ге­ ниальные труды руссних ученых были мало известны за рубежом . В 1958 г. на Всемирной выставке в Брюс ­ селе Советсний Союз дем онстрир овал народам мира «электростанцию будуще го» - действую­ щую модел ь первой атомной станции ; пер вые небесные тела , созданные человеком,- искус- НАСТОЯЩЕЕ ственные спутники Земли; самые совершенные ставни с программ ным управлением ... Это были зримые пл оды невида нного тех­ нического прогресса страны , жив ущей под солн­ цем социализма . При социа лизме , говорил В. И . Ленин , техника из силы , порабощающей человена , впервые ста новится мощным орудием его осв обождения . Идя по пути , указанному нашим велиним учителем , советсний нар од пре­ вратил отсталую в техническом отношении Рос­ сию в страну мощной uр омы шленности и пе;�во­ классной техники . Бор ьба за коммунизм предусматривает как . важнейший фактор всесторонний техни­ ческий пр огресс, постоянное совершенствова­ ние технини . А од но из непременных усл овий ее развития , как указал В. И . Ленин, - элект­ рификация . Вот почем у Комм унистическая партия и Со­ ветск ое правител ьство уделяют такое бол ьшое внимание развитию электр оэнергетики в нашей стране . Изобилие энергии - это важнейший залог автоматизации и механизации на производ­ стве и в быту, это высочайшая пр оизводител ь­ ность труда и столь же высокий уровень жиз­ ни людей . Ученые СССР работают сейчас на д пр оектами создания ЕЭС - Единой энер гетичесной систе­ мы страны . Это очень сложная техническая задача - объединить огр омные потоки энергии, поступающие со ·всех электр останций . Но зато В 1980 r. эJ1ектростанции Советскоrо Союаа будут про­ ивводить 27 00-3000 млрд. ><8m ." ЭJ1ектроэнерrии. Эту задачу поможет выполнить современна я техника, со­ эданные ею турбнны-веJ1н- к аны.
ТЕХНИКА, ЕЕ ПРОШЛОЕ, НАСТОЯЩЕЕ И БУДУЩЕЕ и очень выгодно создат ь единую сеть и на­ правлять энер гию туда , где она больше всего нужна в данное время . Известно, например , что вечер наст у пает на Урале раньше , чем в центральном районе . Электр останции Цент­ ра в это время начинают передавать на Урал часть вырабатываемой ими энергии . Но и утро приходит на Урал раньше, и тогда поток элект­ роэнергии идет в обратном направлении - с Урала в Центр . (Более подробно о целях и преимуществах ЕЭС рассказано в ст . «От плана ГОЭЛРО к большой ;тер гетике».) В нашей стране уже действует ряд энер гетических систем больших районов- Советского Союза . А энер го­ система Западной Украины объединена с энер ­ госистемами некоторых социалистических стран Европы . Ученые и инженеры работают над новыми проектами электр оста нций, над принципиально новым и способами получения электрической энер гии . Это не только свер хгигантские элект­ ростанции, которые возникнут на сибирских реках. Это и огр омные станции, которые будут испол ьзовать энер гию морских приливов и от­ ливов , энер гию ветра и солнечных лучей (см . ст . «Энер гетика будущего») . Широкие горизонты перед советской энер­ гетической техникой отк рывает испол ьзова­ ние внутриядерной энер гии . Уже ясно видны перспективы создания термоядерных электро­ станций. Каждая такая электростанция станет , по существу, маленьким солнцем на Земле - в ней будут происходить те же реакции, что и в недр ах нашего светила . А топливом будет служить тяжелый водород - эт о почти неисчер­ паемый источник энер гии . Так развивается современная энер гетичес.кая техника . Много и плодотворно работают ученые и инженеры нашей стр аны , гер оически трудит­ ся весь советский нар од, чтобы дать изобилие энер гии для за водов и шахт , для миллионов и м иллионов разнообра зных машин и механиз­ мов , радиостанций и телевизоров , нефтепр омыс­ лов и электровозов . А главное - для блага советских люд ей , для улучшения и облегче ния их ж изни, для того, чтобы наш народ как мож­ но скорее постр оил самое справедливое , самое счастливое общество - коммунистическое . В мире автомат ики Чтобы создать атомную электр останцию и управлять ею, чтобы постр оить свер хмощную иар овую турбину или гигантский генератор , ао: чтобы даже спр оектир овать и рассчитать их , нужна сложнейшая техника, нужны «умнейшие» машины . Вот мы на атомной электр останции . В ее реакторе выделяется огр омное количество энер­ гии . Как управлят ь этим пр оцессом , чт обы он пр о"екал равномерно , как подчинит ь его себе? Ведь люди не могут даже близко подойти к ре­ актору. Но человек создал себе помощников - автоматы . Это они следят за всем и мгновенно сообщают на пул ьт управления , эт о они момен­ тал ьно включат нужный механизм . Перед нами лопатка паровой турбины для ТЭЦ . Оказывается , она требует сложнейших математических расчетов . Ее конструктор дол­ жен предусм отреть все : и материал , кото­ рый выдер жал бы огр омные температуры и ско­ рости вращения , и оче нь точную конфигурацию , и нрепление лопатки к валу . И тут на помощь приходят эл ектронно-вычи­ слительные машины . Со зда нные чел овеком , они делают все необходимые расчеты в тысячи раз быстрее и точнее, чем люди . А затем на заводе автоматы сами управляют резцами станка и очень точно изготовляют эту лопатку - важ­ ную часть турбины . Современная техника немыслима без автома ­ тов . Не будь автоматов , не могли бы летать свер хзвуковые сам олеты , подниматься в космос ракеты , работать огр омные химические заводы и прокатные станы , погружаться в глубины океана подв одные лод ки, двигаться скорост­ ные тяжелогруженные поезда . Современная техника не прерывно совершен­ ств уется, переходит ко все более и более слож­ ным автоматам . Сейчас уже есть автоматические системы , которые не только следят за тем , чтобы машины работали в заданном режиме , но и сами настраиваются на нужный режим , выбирают наивыгоднейшие усл овия работы или изме­ няют свою пр ограмму в соответствии с внеш­ ними условиями . Развитие автоматики связано прежде всего v успехами электр оники . Это она дала возмож­ ность создавать в больших масш табах автомати­ ческие машины и целые системы машин, упра­ вляемые приборами и другими машинами (более подр обные сведения об этом вы можете найти в статьях разделов «Автоматика» и «Радиоэле ­ ктр оника») . В конце 40-х годов нашего ВРКа в результате того, что были созданы и начали применятьс я электр онно-вычисл ител ьные машины , возникла новая наука - кибернетика . Эта наука о свя­ зи , упр авлении и регулировании в машина х
и живых ор ганизмах значительно расширила в о зм ожности автомати зации пр оизводственных пр оцессов . Кибернетика изучает живые ор ганизмы и ма­ шины с точки зрения способности воспринимать о пределенную информацию (см . ст . «"Универ­ са льный носитель информацию> ), хранить и пе­ реда вать ее, перерабатывать в сигналы, которые направляют деятел ьност ь данных организмов или машин. С разв итием техники автоматических устройств , с возникновением кибернетики авто­ матизация пошла вперед семимильными ша гами. Ст а.'IИ появляться не только отдел ьные автома­ тические машины , но и целые автоматические цехи и заводы . Автоматизация - это ги га·нтс кий переворот в технике, качественно нов ое ее состояние . Она не только быстр о двинула вперед произ­ водство, позв олила резко поднять производи­ тел ьност ь труда , она коренным образом из­ менила сам характер труда . Однако в капита­ листическ ом обществе автоматизация во многих случаях становится врагом трудящихся . Когда капиталист автоматизир ует пр оизводство, он безжалостно выбрасывает на улицу всех рабо­ чих , без которых может обойтись. Растет без­ работица , и еще больше обогащаются эксплуа­ таторы. Совершенно иное дело у нас. В социалисти­ ческом обществе автоматизация не несет ника­ кой угр озы безработицы . Для внедрения автоматики , для того чтобы упр авлять ею, нужны знания , необходимо среднее и даже высшее техническое образование , Современная техника немыслима бев автоматов. Автоматы ве : только помогают водить сверхввуковые самолеты , подни­ мат ь в космос ракеты и управлять процессами на химиче­ сквх ваводах. Рав.1 1 ивка молока-тоже «профессия» автоматов . НАСТОЯЩЕЕ высокая культура труда . Ta.h. автоматизация в нашей стране ведет к повышению культурно­ технического . уровня трудящихся , к стиранию гр аней между умственным и физическим трудом . На автоматизированных предприятия х весь тяжелый физический труд пор учается машинам . Труд человека становится качественно иным . Кр оме того, автоматизация у нас ведет к сокра­ ще нию рабоче го дня , I< тому, что люди будут иметь все больше и больше времени для отды ха и художественного творчества. Как видим , автоматизация - одно из гл ав­ ных средств в бор ьбе за изобилие , зэ. коммунизм . Именно поэтому ей уделено такое бол ьшое место в Программе КПСС. Там подчеркивается, что в ближайшие годы у нас будет развиваться ком­ плексная автоматизация и механизация произ­ водства . Это значит , что будут внедряться целые автоматизир ованные и механи зир ованные це хи, заводы , комбинаты , шахты . Вот магистральный путь развития нашей техники . Хии11аации народного хоаиltства Мы расска зали о двух гл авных путях раз­ вития техники и всего народного хозяйства в нашей стране - об электрификации и авто­ матизации . Но есть еще одно важнейшее напра­ вление техническ ого пр огресса - химизация . Значение широкого внедрения в народное хо­ зяйство и быт достижений химии трудно пере­ оценить. Химизация помогает решит ь одну из важ­ нейших пр облем современной техники - пр об­ лему создания новых материалов . Без конструк­ ционных материалов , обладающих не обходимым набор ом свойств , немыслим сейчас прогресс техники. Возьмем , к пр имер у, современные гигант­ ские пар овые турбины , о которых мы уже гово­ рили . И х к. п. д. зависит от температуры пара: чем она выше, тем к. п. д. больше. А повышать темпер атур у можно лишь тогда , когда рабочие колеса , лопатки турбины сделаны из таких материалов , которые не теряют своих св ойств при сильном на гревании . И современная х имия в сотр удничестве с физикой дала советской энер готехнике металлы и сплавы высокой и сверхвысокой пр очности и жар остойкости . Их применяют в турбинах и генер атораж , ракетах и подводных лодках, ядер­ ных реакторах и электронных счетно-решающих устр ойствах. ai.
ТЕХНИ КА, ЕЕ ПРОШЛОЕ, НАСТОЯ ЩЕЕ И БУДУЩЕЕ Х11м11я - это новые матер11алы, леrкие, прочные н 1<раснвые. Огромное значение в современной те хнике нередко имеет чистота материалов . Так , если бы не были получены свер хчистые кремний и германий и если бы их полупров одн ик овые свойства не были изучены , пол упроводники не произвели бы перевор ота в электр оте хнике и радиоэлектр онике . Получать сверхчистые ма­ териалы дает возм ожност ь фи зическая химия . Это бла года ря ей у нас есть ра знообра зные пол у­ проводники и сверхчистые изотопы урана дл я атомны х э.11ектр останций, свер хчистые мономеры для по.J.I учения пластмасс и сверхчистые мета.11 - :1ы для пол учения различных сп.11авов . Не.ТJьзя . на пример , пол учать иск усственные алмазы при пом ощи свер хвысоких давлениii, ес.'Iи нет сверх­ чистого углерода . Фи зик о-х имия дала и дает нам также отл ичные стр оител ьные матер иалы ­ цементы, сил ика .1 1 ьциты , ситаллы (к ристалличе­ ское стекл о, которое по многим качествам превосходит стал ь) . Химия не то.'1 ько улучшает природные ма­ териал ы. Она ceiiчac дает еще и огромное коди­ чество самых ра з нообра зны х материа.ТJов, кото­ рых в природе вообще не существует и которые по своим св ойства.\1 во многих отношения х луч­ ше естественны х. Советская химическая инду­ стрия производит п.1астические массы и иск ус­ ственные вол окна , .кремнийор ганические со­ единения и новейшие виды горюче го , различные :м атериалы с заранее заданными свойствами - 32 кисл отоупорные, жаропр очные , не боящиеся радиации , упругие , сверхлег.кие , не поддаю­ щиеся исти ранию , сверхизоляторы и сверхпро­ водни.ки , прозр ачные и непрозрачные ... И все эти синтетичес.кие материалы применя ются в пр ом ышлен ности , стр оител ьстве , сел ьс.ком хо­ зяйстве , быту . Химизация - это еще и разнообра зные ис­ кусственные удобрения , и синтетическая бел ко­ вая подкормка для жив отноводства , и ядохими­ каты для уничтожения вредителей сельского хозяйства , и ге рбициды для бор ьбы с сорня.ками , и ростовые вещества , способствующие быстрому развитию культурных растений . Химизация - это и новейшие красители, и краски, и отлич­ ная бума га , и ра знообра зные леиа рства (см . статьи разде.1а «Химическая промышленность») . Следует отметить и еще один дар химической на у.ки современной технике и производству. В содружестве с физии ой она да ла очень :много для развития технологии , новые способы об­ работии материалов на пример . Свер хтвердость и таропрочность новых ма­ териалов , требования очень высокой точностп - все это не могло не вызвать к жи зни новые методы обработки . На помощь пришла совре­ менная наука . Фи зика и химия поде.казали здесь такие пути , как экструзионный метод - выдав­ ливание при пом ощи высоких давлений, элект­ рохимические и ул ьтр азву.ковые методы и т. п . Из химии в ма шиностр оение . электр онную промы шленность, даже на транспорт пришла та .к называемая поточная те хнол огия . Она п о зволяет в широкой степени автомати зир овать и механизировать тр удовые пр оцессы . Вы , оче �идно, обратили внимание на частое употребление в этих статьях пр иста вки «сверх»: свер хтвердост ь и сверхчистота , сверхвысокие давления и свер хнизиие температуры . Это де.11ает ­ ся не для красного словца . Приста вка «сверх» на 1 1бо.11ее точно характер изует тенденции раз­ вития современной технпии . За плечами современной техники долrая и боrатая событиями история. На этом рнсун�;е изображены ее некоторые принц11nнально важные этапы. Ввер:r у­ аа 11аготовленнем �;аменных орудий; на строитель­ стве древнееrнпетс�;н" пирамид широко прнменя.111сь бронзовые инструменты для . обработк11 �;амня, кат �;н 11 рычаrн. В cepeдrme - знерr11я те�;�·щей .. .._ во�ы постав.вена на с.вужбу техники ; так nыгляде.111 -11" "' первые паровозы. B1m;;y - и �;онце 11 рош.1оrо ве�;а утщы 11 п.1оща�11 мноr11 х eвpone1lci;11x столи r1 за.1 11.1 свет «электрнчес�;ой дуг11 Яблоч1<ова» . На обороте: будущее советс�;ой технн�;н рождается сеrо�ня.
От техники постоянно требуются все бол ь­ ша я мощность и надежность, все лучший коэф­ фициент полезного действия и максимальная портативность. Конечно, через 50, 25 и даже 10 л ет то, что мы сейчас с гордостью отмечаем п риставкой «сверх», станет недостаточным . Пе­ ред наук ой и техникой встанет задача по дости­ жению новых «сверхпока зателей» . Вернее , перед н ими такая цель стоит постоянно - новый день приносит и новые успехи, и новые задачи . Но дл я каждого периода достижение своих «свер х»­ <>гр омная победа . Различных требований - самых разнообраз­ ны х , подчас противоположных, иногда даже в заимоисключающих друг др уга ! - в технике много . Как их сочетат ь? Этому и помогают про­ цессы , которые можно хараRтеризовать более или менее точно , только доба вив к их названиям п риставку «сверх». В пер вую очередь это тем­ ператур а и давление - так называемые фиви­ чесю�е параметры, поRазатели работы машин и механизмов . Совр еменная техника работает на сверхпараметр ах . Например , в мощной па­ ровой турбине применяется сверхвысокая (для такой машины) температура . В резул ьтате струя пара движется со сверхзву1{ овой скор остью , и турбина развивает огр омную , невиданную до СИХ пор мощност ь. Свер х высокие температуры , осв оенные тех­ ник ой, - это не только мощные двигатели, но и новые материалы, покоренная пла зма для термоядерной электр оста нции и многое другое . А сверхнизкие температуры - это сверхпр ово­ димость, т. е. возможность создать миниатюр­ ные эдектр онные приборы, усовершенствовать счетно-решающие машины , ск онстр уировать с в ерхъемние аккумуляторы . Темпер атуры, как :мы знаем , тесно связаны с давлением . Свер хвысокое давление дает тех­ н ике такие матер иалы, как искусственные алма­ зы, различные полимеры, новейшие сплавы . А без сверхнизкого давления не будут работать электр онные лампы , нев озможно исследовать ядерные частицы в уск орителях, получать свер х­ ч истые металлы, вести обработку материалов эл ектр онным лучом . Очень вые.окне и низкие температуры и дав­ ;1ения , сверхскорости и другие «сверх» встре­ ч а ем мы в современной технике буквал ьно на н а ждом шагу, почти в наждой новейшей маши­ не . А вот еще одна тенденция современной техники . С одной стор оны , о на стремится к н а и бол ьшей компактности , :к миниатюризации . Инженеры и констр укторы стараются в наимень­ шем объеме поместить :как можно больше эле- •3Д.э.т.5 НАСТОЯЩЕЕ ментов , приборов, машин, механизмов (обладаю­ щих в то же время наибольшей мощност ью, быстротой и точностью действия) . А с др у гой стор оны , создаются гигантс:кие соор ужения : плотины наших гидроэлектр останций, огр омные металл ор ежущие станки, прокатные ста ны дли­ ной в километр , ша гающие и рото рные э:кс:ка­ ваторы ... Успехи современной техники были бы невоз­ можны , если бы не достижения естественных наук , особенно таких , как физика и химия . Это понятно, ведь в основе техники - приме­ нение за:конов прир оды . И когда естество­ знание от:крывает новые за:коны природы , чело­ век сразу же стремится использовать их в своей трудовой деятел ьности . Так было всегда в течение всей истории тех­ ники . Например , физики открыли тайну атом­ ного ядра сравнител ьно недавно . Но уже рабо­ тают электр останции на ядерном топливе , пла­ вают корабли с атомными двигателями, химики облучают полимеры гамма-лучами , чтобы улуч­ шить :качество материалов . В то же время техника сама постоянно дарит науке все более мощные средстна для дальней­ ших исследований . Та:к , электронный ми:кроскоп, созданный инженер ами, помогает биологам про­ никать в тайны :клет:ки, гиrантские ускорители­ синхр офа зотр оны -дают физикам возможность исследовать элементарные частицы , электрон­ но-счетные машины помогают астрономам и эко­ номистам , математи1<ам и биолога м. И все же главное , что определяет развитие техники, - это социально-экономические усло­ вия . Техника не развивается вне способа произ­ водства , она важнейшая составная часть произ­ водительных сил . Когда мы гов орили об ав­ томатизации, мы упоминали, что технический прогресс при капитализме ведет :к резкому обострению капитал истических пр отиворечий, а в социалистическом обществе - к процве­ танию . Что же конкретно дает развитие современ­ ной техни:ки людям ? В нашей стране это прежде всего ·наилучший , наиболее быстрый путь .к созданию материально-технической базы коммунизма . С развитием техники у нас на пе рвый план выдвигаются та:кие отрасли производства, .как радиоэле:ктроника , добыча нефти и газа , хими­ ческая промышленност ь. Иначе говоря, техпи­ ческий прогресс ведет к из.менепию структуры экопомики страпы. В связи с техническим пр огрессом в на шей стране быстро растут повые про.л�ышлеппые 33
ТЕХНИКА, ЕЕ П РОШЛОЕ, НАСТОЯЩЕЕ И БУ:ДУЩЕЕ Химия - это удобрения ДJIЯ поJ1ей. районы, особенно в места х, где открыты бол ьшие залежи полезных ископаемых . В Тюменской области, например , обнар ужены бол ьшие за­ J1ежи нефти и газа . И сейчас в тайге возникают нефтепромыслы, стр оятся дор оги, трубопроводы , за воды . Гл ухой недавно край быстр о превращает­ ся в развитую промышленную область. Большие требования предъявляет современ­ ная техника и к ор ганизац ии пр омышленности . Так, современные заводы и фабрики постепенно превращаются в предприятия , где проводится глубокая специ ализа ц и я, т. е. они выпу­ скают какой-либо один вид пр одукции . Это дает возможност ь автоматизир овать процесс , уско­ рить его, обеспечить лучшее качество. А с дру­ гой стор оны, такая специализация ведет к раз­ витиюболеетесного сотрудничест­ ва между предприятиями (его называют кооперированием). Химия - зто 11овые ви;1ы транспортных средств. На рису11ке в ьi вид11те, как нефть перекачивают в ДJ1инный руJ1он на сии­ тет11ческого материаJ1а, превращая его и своеобразную иаJ1ин- ную баржу. Развитие техники влияет не только на раз­ мещение и ор ганизацию пр омышленности , не только на духовный , творческий рост совет­ ских рабочих и инженер ов . Современная тех ни­ ка буквально про низывает все области жизни . Вносит она глубокие изменения и в н аш быт . Благодаря достижениям техники мы можем теперь быстр о и хорошо стр оить современны� дома . И в квартир ах у советских людей ест ь. множество самых разнообразных технических устройств - радиоприемники и телевизоры, ма ­ гнитофоны и х олодильники , пол отеры и пы­ лесосы . .. Тех11нка и аковоиика А тепер ь поговор им об экономической сто­ роне совершенствования техники . Перв оначально доля труда , которую люди затрачивали на изготовление орудий труда , была невелика . Орудия были тогда пр осты � изготовить их было несложно, это не требова­ ло больших затрат . Но пр остые орудия и производител ьност ь труда давали невысокую . Она зависела главным обра зом от умения , от ис­ кусства работника , постепенно, в течение всей. своей жизни, накапливавшего опыт и навыки _ Техника развивалась, ·человек стал все больше испол ьзовать силы природы для приве­ дения в действие орудий пр оизводств а. Появи­ лись машины . Ор удия труда ста новятся все более сложными, труд, который люди затрачи­ вают на их изготовление , становится все боль­ ше . И все же людям эти бол ьшие затраты был к выгодны - новые ор удия позволили в гр омад­ ной степени поднять производительность тр уда . увеличить кол ичеств о производимой продукции и удешевить ее . Комм унистическая партия в своей Програм­ ме поставила зада чу -так развить пр оизводств о. чтобы за 20 лет создать полное изобилие в стра­ не . Но д.11я расширения производства ну жны новые ма шины и станки, целые новые заводы , шахты , электр останции, транс портные маги­ страли . Поэтому наши хозяйственные планы предусматривают все бол ьшие затраты на по­ стр ойку новых и расширение существующих заводов , фабрик, электр останций, ша хт, неф ­ тепр омыслов и рудник ов , совхозов и колхозов , желе зных дорог и портов . uти затраты очень велики, и их надо пр оиз- . водить экономно, с таким расчетом , чтобы на имеющиеся у народа средства постр оить воз­ мож но бол ьше , быстрее 11 лучше и чтобы получить.
от постр оенного максимал ьно высокую полезную отдачу . Значит , очень важно сосчитать, каких затрат потребует новая техника и какой :эф­ фект они дадут . Только тогда новая техника х ор оша, когда пр иносимые ею продукты в ко­ р от кий срок ок упят затраченные средства . Возьмем , к примеру, известную всем земле­ р ойную машину - :экскаватор . Один из наибо­ лее распространенных однок овшовых :экскавато­ ров на гусеничном ходу с емкостью ковша 0,25 .ч3 стоит много денег - около 7 тыс . руб . Так нуж­ но ли его делать? Может быть, . поручить его «работу» землекопам - ведь лопаты совсем деше­ вая в ещь? Нет , это, конечно, б ыло бы неправиль­ но со всех точек зрения , в том числе и с точки зрения эк ономической . Подсчитаем , наскол ьк о выгоднее применение такого :экскаватора по сравнению с тр удом землекопов . Сначала определим , из чего складывается стоимость работы машины . Около трети расхо- дов в сутки составляет зараб отная плата м а­ шиниста :экскаватора вместе с остальными выплатами на его содер жание (оплатой отпуск а, в зносов в фонд социального страхования , опла­ той спецодежды и т. д.). Около десятой части расходов падает на оплату горючего для дви­ гателя и сма зочных матер иалов . Далее нужно предусм отреть расходы па различные виды тек уще го ремонта , который приходится делать время от времени . Ст оим ость ремонт ных работ надо распреде­ лить равными долями на каждую смену между рем онтами . Это соста вит примерно стол ько 3• НАСТОЯЩЕЕ же или неск олько бол ьше , чем расходы по за­ работной ш1ате . И нак онец , надо учесть расходы no ам ор­ тизации - ведь :экскаватор изнашивается . Ср ок его службы составляет , скажем , 8 лет . Значит , каждый год нужно отчислять одну восьмую часть его стоимости - в данном случае около 900 руб" чтобы к тому времени , когда он пол­ ностью износится и выйдет из стр оя , накопи­ лось бы достаточно средств , чтобы приобрести новый :экскаватор . Ра зделив величину годовых отчислений на числ о смен в году, скажем на 300 , получим около 3 руб. расходов по амортиза­ ции, приходящихся на одну смену . А всего смена работы машины , как подсчитали специа ­ листы , СТОИТ 17 руб. Ск ол ько же гр унта выроет на.ш :экскаватор за одну смену? В среднем около 80 м 3 . Значит , стоимость 1 м 3 вынутого гр унта соста вит 17 : 80 = 0,2125, т. е. немногим более 21 коп. Новые орудия труди, новые машин ы 11 механизм ы поаволили о гро мадной степе­ н и под11ять проиаводительность труда, уве.,ичить количество продукции и уде­ шевить ее. К <1тнм орудия11 1 от нос итсн и 11;юбраженный на рнс)·нке rигаитский роторный акскава тор . Заметим , нстати , чт о, чем мощнее :экскаватор , тем меньше себестоимость вынутого им гр унта . При работе :энс1<аватора с ковшом емностью 6 .ч3 себестоимость 1 м 3 гр унта составляет всего 10 коп. Землекопу нужно заплатит ь примерно 50 коп . за 1 м3 грунта - в 2,3 раза дороже, чем при работе :экскаватора с ем 1юстью новша 0,25 м3• Если наш :энскаватор будет правильно исполь­ зоваться , то в течение года он выработает 24 тыс . м3 земли - это будет стоить 5100 руб. Землекопам за таную же работу надо выплатить 12 тыс . руб. - на 6900 руб. больше ..Эти
ТЕХНИКА, ЕЕ ПРОШЛОЕ, НАСТОЯЩЕЕ И БУДУЩЕЕ 6900 руб . и отр ажают годов ой экономический эффект , который дает экскаватор в сравнении с ручным трудом . С другой стор оны , надо учесть, что даже малый экскаватор заменяет большое количество землекопов . Землекоп за 7 часов работы вы­ копает 7 м3 земли . Это значит , что экскаватор заменяет за смену 11 землекопов ! При боль­ шом объеме земляных работ нужное количество землекопов было бы пр осто нев озможно найти. Но все , что было сказано, верно только при ус ловии, если наш экскаватор правильно испол ь­ зуется , работает примерно 300 смен в году и за одну смену выбирает 80 м3 гр унта . Если же он будет работать с неполной на гр узкой, будет пр о­ ста ивать, будет забирать неполный Rовш земли, его выработRа снизится и каждый кубометр гр унта обойдется нам значительно дор оже . Ведь постоянные расходы , затраченные на экс­ каватор , при этом уменьшаются ненамного . Поясним , что такое постоянные расходы , на др угом примере . Среди различных затрат на печатание Rниги есть расход на набор . И будем ли мы печатать, скажем , 10 тыс . эк земпляров или 1 тыс . - на набор книги надо затратить одну и ту же сумму. Значит, это расход постоян­ ный . И оче нь важно, чтобы его можно было раз­ ложить на максимально большое количество книг. Если набор стоит , скажем , 1500 руб. пр и тир аже 10 тыс . эк земпляров , на каждую 1\нпгу пр идется 15 коп . расхода на набор , а прп тираже 1 тыс . эRземпляров -1руб. 50 R ОП. Д.1я сравнения укажем , что расход на бумагу непостоянный . Он прямо пр опорционален ти­ ражу - на 10 тыс . экземпляров надо израсхо­ довать в 10 раз бод ьше бумаги, чем на 1 тыс . э1,земпляров . Наличие постоянных рас­ ходов объясняет , почему при увеличении объема пр опзводства себестоим ость единицы пр одук­ ци и �нижается , почему массов ое производство дает самую дешевую пр одукцию . Иа пр имер ов , Rоторые мы разобрали, можно сделать неск олько в ыводов . Прежде всего лю­ бое техническое устройство мы должны оце­ нивать экономически. А для этого надо знать, скольRо стоит само техничесRое устр ойств о и каких расходов потребует его работа . Причем эти данные интересны не сами по себе , а в срав­ нении . Далее очень важно, чтобы техническое устройство было использовано полност ью, чтобы ус.'1овия работы соответствовали его возмож­ ностям . Задача в том, чтобы для каждой конкретной цели и условий работы подби­ рать такую технику, которая была бы в данном случае наиболее целесообразной . Кроме того , мы установили , что с увеличе­ нием объема выпускаемой продукции - будут ли то кубометры вынутой земли, эRэемпляры напечата нных Rниг или тонны выплавленной стали - себестоимость каждой единицы этой продукции снижается . Это гов орит о выгодах массового пр оизводства . Для того чтобы увеличить объем пр одукции, важно так ор ганизовать производство, чтобы наждое предприятие выпуснало меньше раз­ лиЧных видов пр одукции, но зато Rаждый вид­ в массовом Rоличестве . Ст о лет тому назад на наждом машиностр оительном заводе выпускали самые различные виды машин - и пар овые двигатели, и ставни, и паровозы . Но по мере роста производства убедились, что выгоднее специализир овать за воды на выпусRе определен­ ных видов машин. Появились специал ьные за­ воды , выпускающие автомобили , тр анто�ы, велосипеды , турбины , электромоторы и т. д. Спец иализа ция пр оизводства выгодна , т ак как позволяет резко увеличить выпуск того или иного вида продукции, снизить ее себестоимост ь. Повышат ь·эффективность пр оизводства мож­ но. не только снижением затрат на выпуск про­ дуRции, но и улучшением начества, удлинением ср оков службы изделия . Возьмем , например, автомобил ьные шины . Применение для шин но­ вых видов синтетического RayчyRa позволяет в полтора-два раза увеличить пробег этих шин . И стоимость шины можно раскладывать уже на большее ноличеств о перевезенного гр уза . Самих шин нужно меньш е во столыю раз , во сколыю увел ичился пробег Rаждой ш ины. Зна­ чит, и капитальных вложений для постройRп новых шинных заводов нужно меньше. Улучшение качества пр одуRции имеет значе ­ ние и для повышения надежности . Современная технина требует высокой: надежности . Ус трой­ ства, выполняющие ответственные функции , например , в самолете , раRете , ни в кое11 1 случае не должны отк азывать в работе : ведь это могло бы привести R тяжелым последствиям . Но и энономически надежность в ыгодна . Она · озна­ чает соRращение расходов на ремонт, а значит, и повышение эRономичесRой эффентивности. В на шей стране пр идается бол ьшое значение элентрифиRации, химизации и автоматизации народного хозяйства . Эти напра вления разв и­ тия техниRи дают огр омный Э.1\ ОНОМИЧеСRИЙ эффеRт . Приведем расчет по эффеRтивности примене ­ ния уд обрений . Чтобы произв ести 30 -35 млн . т уд обрений , нужны х для получения допол­ нител ьно около 3 млрд . пу,цов зерна , необходим о
затратить 2 млрд. руб. А вместе с затратами на сооружение складов , изготовление тары для доставки уд обрений и пр оизв одство машин для внесения этих удобрений в почву - около 3,5 млрд. руб . Доход же государства от допол­ нительного количества зерна составит более 2 млрд. руб. в год . Это значит , что капит альные вл ожения в развитие пр оизв одства минерал ьных удобрений окупятся за срок менее двух лет . В 1980 г. Коммунистическая партия намети­ л а произвести втрое бол ьше тканей, чем в 1960 г. Это значит , что понадобится втрое больше и хлопка, и шерсти, т. е. при той же урожайно­ сти примерно втрое бол ьше работников , втрое больше посевной пл ощади , втрое бол ьше ск ота . Для пр оизводства же синтетического волокна ничего этого не нужно , ис ходными материалами с.11ужат нефть и га з. Они же являются исходны­ ми и для пр оизв одства пластмасс и синтетиче­ ских смол , заменяющих металл, лес и многие другие виды материалов . Произвести все эти синтетические матер иалы ст оит гораздо дешевле, чем пр оизв одить «естественные» материалы . Как пока зали специал ьные расчеты, затраты труда на пр оизв одство химическ ого волокна в 6 раз меньше , чем на пр оизводств о так ого же количе­ ства природного волокна . Так что и здесь расходы на стр оительств о химических заводов окупятся в кор откие ср оки . Гр омадный экономический эффект дает элек­ трификация народного хозяйства , причем она наиболее выгодна при сооружении мощны х электр останций: с крупными агр егатами: это дает возможность снизит ь затраты на каждый киловатт мощности электр останций и умень­ шит ь себестоимость электр о энергии . Весьма эффектив на экономически и автомати­ зация пр оизв одства . Чтобы определит ь степень эт ой эффектив ности, нужно сопоставить стои­ мост ь автомата с той экономией текущих за­ трат, которую он дает . Понятно , что, если ав­ томаты слабо нагр ужены, их применение будет н евыгодным . ОН ВИДИТ НЕВИДИМОЕ НАСТОЯЩЕЕ Тех11н ка сегод11я m11его дпя Перед нами картина гига нтского по темпам и объему технического пр огр есса Советской страны. На огр омной территории разместил ис ь бес­ численные фабрики и заводы , шахты и рудни­ ки. В больших светлых цехах вытянулис ь в ряды автоматические линии. Операторы у пул ьтов упра вления и наладчики внимательно с.11едят за тем , как автоматы плавят , отливают, свер­ лят , режут , стр ога ют , сваривают, шлифуют, проверяют , упак овывают и отправляют па склады подшипники, цепи для комбайнов , колен­ чатые валы, пор шни автомобил ьны х двигателей и многие др угие изделия . Таких автоматических линий , цехов , даже заводов у нас уже немало. А в ближайшие годы станет еще бол ьше . Энергию заводам и шахтам дают гидроэнер­ гетические, тепловые и атомные электростан­ ции . Многие из них тоже работают автомати­ чески. Лишь диспетчеры, находящиеся нередко за несколько сот километр ов от таких станций , контролируют их работу . Потоки электроэнер­ гии автом атически направляются туда , где они всего нужнее в данное время . И везде - нов остр ойки, стр оител ьные кра­ ны, экскаваторы, путеукладчики. Мчатся в го ­ рода х и селах автомобили-па нелевозы, везут готовые детали домов . Жилые дома - на кон­ вейере! Детали многоэтажного дома прокаты­ вают на пр окатном стане , а затем собир ают за несколько недел ь. И заводы, и пл отины теперь тоже стр оят из сборных желе зобетонных элементов . Передовая техник а и на пол ях страны . Тракторы, комбайны, культиваторы ... Даже са­ молеты здесь работают . Без комплекса машин, без механизации не возможно сейчас обрабаты­ вать и убирать урожаи с миллионов ге к таров сельскохозяйственных угодий . Не справились бы люди без электр одоилок , автопоилок , .ме­ ханизир ованной подачи кормов и с уходом за Однажды туристы шли походом по Подмосковью. И в полуобвалив­ ш емся варосшем окопе нашл11 сол­ датскую фуражку. Иа-аа рв аной под­ кладки высовывался уголок конверта . В нем обнаружили листки письма. Но прочитать не смогли ни слова. прочита./1 текст, который начинался так: «Здесь стояли насмерть .. .>> А за втими скорбными словами шли фами­ ли11 солдат и офицеров Советской Ар­ мии , аащищавших подходы к столице нашей Родины . действует вместе с микроскопом , 1шгда нужно увеличить изображение. Все , что зафиксировано объекти вом эопа , легко сфотографировать. Аппарат ЭОП легок, он небольшо­ го размера и без труда переносится в чемодане. Электронно-оптнческне преобравователи сейчас делаются в форме подзорной трубы и .1 1 и бинок­ ля. В таком виде ЭОП еще удобнее. Находку передали в краеведческий музей. Оттуда письмо попало на иссле ­ дование к ЭОПу. И всеси льный ЭОП Ч то же вто такое - ЭОП? Отк)'да у него чудодейственная сиJ1а? Пол­ ностью он называется так: &J1ектронно­ оптическнй преобраао ватеJ1ь . ЭОП 37
ТЕХНИКА, ЕЕ ПРОШЛОЕ, НАСТОЯЩЕЕ И БУДУЩЕЕ многомиллионными стадами домашних жи­ вотных . По «кров�носным сосудам» страны мчатся поезда с гр узами, вереницы автомобилей , плы­ вут теплоходы . Буксиры-«тошшчи», упершись «лбом», толкают баржи и пл оты , которые в не­ сколько раз больше их. Движением поездов управляют при помощи автоматики . Автоматы зажигают сигнал ьные огни на фар ватерах рек , помогают машинистам , диспетчерам , пил отам ... Тысячекилометр овыми нитями пр отянулись нефте- и га зопр оводы . Они приносят сыр ье на химические заводы, топливо - на предприятия и в жилые дома. И тут нам помогают автома ­ ты, которые регулируют потоки нефти и газа . А в небе - гр омадные пассажирские лай­ неры. Благодаря им из Москвы на Дальний Во­ сток можно добраться за несколько часов. И наконец, вершина успехов советской техни­ ки - ракеты, спутники , космические корабли, межпланетные автоматические лаборатории . По­ чему вершина ? Да потому, что в них, как в лин­ зе , сосредоточились вся мощь, все достижения современной техники. Здесь и металлургия - спец иальные сплавы, и химия - полимеры и горючее , и маши ностроение - сверхмощные реактивные двигатели, и радиоэлектр оника - миниатюрные полупровод ник овые приборы, ра­ диолокация , лазеры, и автоматика , и «думаю­ щие» машины ... Все самое новое, самое передовое. Вершина успехов современ­ ной техники - р вкеты , ис­ �;усст венные спутники , �;ос­ мические корабли , межпла­ иетн ые авто матически е станции. БУДУЩЕЕ Продолжается посадка в самолет , сле­ дующий рейсом в гор од Будущий ! Вы заним аете место в конвертоплане - аппа­ рате, который взлетает и садится вертик ально . Старт/ Rонвертоплан быстро набирает высоту 38 и переходит в горизонтальный полет . Но что это? Сзади вас нагоняет гига нтская машина. Rонвертоплан сближается с ней - и вот вы уже можете перейти на трансконтинентал ьный супер звуковой воздушный лайнер .
Какой он огр омный ! Тысяча пассажир ов разместилась в его комфортабел ьных салонах. Теперь понятно , зачем нужна была пересадка в возд ухе. Ведь сам этот исполин не везде мо­ жет приземлиться - ему понадобился бы слиш- 1\ОМ бол ьшой аэродр ом. Пассажир ов , гр узы , горючее сюда доставляю · т сравнител ьно неболь­ IПие и быстрые конвертопланы. Час пути-и вы уже вых одите из самолета у цели св оего путешествия... В гор од Будущий можно попасть и по воде. Н усл угам пассажир ов скор остные лайнеры на подв одных крыльях и подв одные атомоходы, ;кот орым не стр а шны никакие штормы, никакая .на чка. А вот сухопутный транспорт. Вдаль ух одит .линия желе з обетонной эстакады. Под ее колон­ нами то и дело мелькают серебристые «сигары»­ . ва гоны подвесной дороги. Скорость их - не­ оенол ько сотен километров в час. Такая дорога ()Че нь удобна не только за гор одом , но и в самом гор оде : она быстр оходна , бесшумна , не мешает уличном у движению. По шир оким гор одс ким магистралям, пере­ .се кающим ся на разных уровнях и окаймленным .зе ленью , мчатся потоки электр омобилей. У од­ них электродвигатели пол учают ток от сверхъем­ них аккумулятор ов , другие пита ются от И.71.УБ ЮНЫХ liOC.tlOHABTOB БУДУЩЕЕ высокочастотных электр олиний , пр оложенных под землей. В любое место гор ода вас быстро доставит и метрополитен, магистр али кото­ рого в нескол ьк о этажей протянулис ь под ули­ цами, площадями, парками. Дома из цветных пластиков , железобетона и стекла расположены простор но. Шир окие окна обращены на восток , юг, запад. И всюду­ сады и бул ьв ары, зелень на балконах и плоских крышах. В центре каждого микрорайона - торговый центр : мага зины , бытовые мастерские , кафе. Тут, где много пешеходов ,- движущиеся ле н­ ты тротуаров . А школы, клубы , театры и кинu­ театры расположены в глубине парков - вда­ ли от шумных улиц. Квартиры просторные , с уд обной встр оен­ ной мебелью. Полупроводник овые термоэлемен­ ты, поставленные вместо батарей водяного отоп­ ления , летом несут пр охладу, зим ой - тепло . Маленький , но мощный радиоприемник на мик­ ромодулях доносит музык у самых отдаленных станций. По размерам такой прием ник свободно умещается в футляре наручных часов. На стене висит большой пл оский экран. Это телевизор . Он цветной, объемный , стер еозвуковой. Вся его электронная «начинка» помещается в неб оль­ шом утолщении внизу экр а на. В иллюминатор видна голова кос- монаота. Ге рметически аакрытый шлем , специальный с�высотный» ком­ бинезон. Космонавт пршш;,11т испы­ тания в барокамере. Но что-то этот космонавт не похож ин на одного на прославленных «звездных» братьев. Совсем юное лицо. Кто же он'l Это школьник, член Ленинградского клу­ ба юных космонавтов. Да, есть такой клуб , и родился оп в зна менательный день - 12 апреля 1961 г. В тот самый день , когда Ю. А. Гагарин совершил первый в ис­ тории человечества полет в космос. Ленинградский к.1уб юных космонав­ тов тоже первый в мире. Клубом юных космонавтов заинте­ ресо вались многие взрослые ленин­ градцы - учен ые, летчи ки , спортсме­ ны, врачи. Друзья клуба предложили для занятий и тренировок ребят обо­ рудование и лаборатории, аэродром и спортивные валы. Гражданского Воздушного Фло та. Они слушают лекции по физике и мате ­ матике , астрономии и механике . на­ стойчиво тренируются на перекладине с резиновой маской, аакрывающей глаза. Так проверяется способность к восстановлению равновесия. Вале- . тают к потолку 11а двух резиновых жгута х, прикрепленных к поясу. Так проверяются работа сердца , состоя­ ние пульса , дыхание. Старшеклассни­ ки осваивают реактивные самолеты. «Полеты» происходят беа отрыва от земли , но обстановка как в полете. Проводятся тренировки в барокамере , где юные космонавты испытывают состояние человека , попав шего на верхнюю границу атмосферы. ной вышки. Зимой - ко11ьки , лыжи, хоккей . В своем «кос ми ческом» клубе школьники города Ле11ина усваивают сложную и раанообрааную программу. Наиболее успевающим экзаменацион ­ ная комиссия вручает диплом инструк­ тора-космонавта детских и юно ше­ ских клубов. Полетят ли когда-нибудь в космос члены необычного клуба'l Может быть , да, может быть, и нет. Но овладение техникой космонавтики им пригодит­ ся, где бы они ни работали, окончив школу. Юных космонавтов часто видят в лабораториях и спортаа.1 1 е Училища Младшие часто занимаются в пла­ нетарии. Научают авеадное небо. Наблюдают аа искусственными спут­ никами Зе мли. Непременное условие дл11 всех чле­ нов клуба - аанятия спортом. Круг­ лый rод. Летом - туристские походы, греб.ан, плавание , прыжки с парашют- 89
ТЕХНИКА, ЕЕ ПРОШЛОЕ, НАСТОЯЩЕЕ И БУДУЩЕЕ На кухнях - эл ектр оплиты с высокочастот­ ным и уста новками , которые любое блюдо готов ят за несколько минут , кух онные эл ектр окомбай­ ны , полупр оводник овые холодил ьники . Впро­ чем , кухнями мало кто пользуется - пищу отлично готовят автоматические фабрики-кухни . Вдали от гор ода видны гигантские куполо­ образные с ооружения . Это термоядерная элект­ ростанция . В ее недрах стиснутая мощными ма гнитными полями мечется миллионногра­ дусная пла зма . Мощность такой станции - десятки миллионов киловатт . И нет здесь ни тур бин , требующих тщательного наблюдения и ухода, ни генератор ов . Не видно здесь и лю­ дей . Всеми пр оцессами управляет «электр онный мозг». В зависимости от требований гл авной диспетчерской он то увеличивает, то ум ень­ шает выработку электроэнер гии . Промышленные предприятия размещены вда­ ли от жилых кварталов , за ши рокой лесной полосой . Но тут совсем нет пыли, не дымят трубы котельных , домен и мартенов , не слышно шума работающих машин . Автоматизированная техника пр оникнет цв шахты , на нефте пр омыслы, на стр ойки. Комп­ лексы автоматических машин будут обрабаты­ вать поля , выращивать и снимать урожаи, ухаживать за домашними жив отным и ... Мы попытались нарисовать - очень обоб­ ще нно, конечно, - картину будуще го техники так , :ка:к мы ее представляем . В действительно­ сти она , возможно , будет во многом иной . Появятся совсем новые средства транспорта . Неузна ваемо изменится облик гор одов . Чело- СОЮЗ ТЕХНИКИ Н БИОЛОГИИ вечеств о освоит не только сушу, но и море - возникнут плавающие гор ода ... Нет гр аниц че­ ловеческому тв орчеству, не будет пределов развитию техники! *** Все , что говорилось здесь о будущем , еще не скоро станет настоящим . Но рождается оно уже тепер ь, каждый день и час - в исследова­ тел ьских лабораториях, на испытател ьных стен­ дах, в цехах наших за водов . Неустанная твор­ ческая мысл ь советского человека пишет все новые стра ницы в Ннигу техники. Уже многие приметы будуще го мы видим сейчас . Взмывают к зве здам космические ракеты. Ат омные корабли бороздят океанские про­ сторы, из фанта зии в жизнь пришел лазер . Все новыми способностями удивляют нас элект­ ронно-счетные устр ойства . На «воздушной по­ душке» пр оносятся невида нные транспортные машины ." Могучая стартовая площадка для взлета к технике завтрашнего дня - химическая на у­ ка . Ее материалы и методы совершенств уют технику, рождают подлинную революцию во многих отр аслях промышленности . С каждым днем растет , набирает силы «Вторая природа», создаваемая химиками ,- мир разнообразных веществ , которые дают конструкторам машин неограниченные возможности для совершен­ ствования техники. Все эт о - наше настоящее , наш замечатель­ ный сегодняшний день, в котором рожда ется еще более прекрасное будущее советского нар ода. Бионика. .. Это СJ1ово появиJ1ось совсем недавно. «БИО» по-древнеrре­ чески значит жизнь. А что зна­ чит «бионика»? Новая , самая моJ1одая отрасJ1ь кибернетики. В ней испо.ль­ зуются для решения технических за­ дач принципы работы и устройства орrанов ЖИ8Ых существ. Вот несколь ­ ко примеров. четко следить аа изображением на радиоJ1окаторе даже при оrромных помеха х. инфракрасном диапааоне пользуются для роаыска друr друrа ночные ба­ бочки и майские жуки . 40 ГJ1аз J1яrушк11 так устроен, что воспр11ним11Р.т TOJIЬKO необходимые объекты: насекомых для питания или нападающего враrа. А rлаа мече­ хвоста - есть такое морское живот­ ное - способен усиливать контраст­ ность между краями набJ1юдаемоrо предмета и окружающим фоном. Польауясь втими данными, биони ­ ки соадали прибор, схожи й с гла­ зом ляrушки и мечехвоста. Такой электронный прибор может точно и Или возьмем rремучую амею. У нее в уrлубJlенни между глааами и ноздря­ ми расположен специальный орган , сверхчувствитеJ1ьный к инфракрасным лучам. Он уJ1авливает разницу темпе­ ратур в тысячную долю rрадуса. Поэтому амея находит жертву в кро­ мешной тьме .А иедуаы предуrадывают за мноrо часов угрозу шторма. Исполь­ ауя эти способности медузы , бнони�;и создал11 аппарат по «предсказанию» штормов за 1 i часов до их наступ­ ления. Если проследить аа поведением дель финов, легко установить , что они ищут рыбьи стаи гидролокационным способом и уанают, где �;акая рыба на­ ходится , аа 3 к.и . Радиолокацией в Естественно , что аппарат, создан­ ный по обраау и подобию того , каким 00J1ьзуются дельфины или ночные на - секомые , станет чувствите"ьнейшим радиоJ1окатором. Бионика пока еще в начале своеrо пути . Но первые шаги и первые успе­ хи обещают большое будущее союау техники li 5ноJ1ог11и
MAШllllA­ OCllOBA � . COBPEMEHHOll ТЕХНИКИ ЧE.JIOBEK И MAШllHA Еще 10 лет назад, говоря о машине, мы име­ ли в виду искусственное устройство, создавае­ мое человеном для замены его проиаводственной функции с целью поnышеюrя производительно­ сти труда 11 его облегчения. Сегодня те маши­ ны заменяют не то.1ыю производственные, но и интеллектуальные функции человека, а в не­ Rоторых случанх - и физиологические (см. статьи «Машины-математию1», «Машины-пере­ водчики», «Машина обучает», «Искусственные органы»). Машина перестала быть устройством, .�:ишь потребляющим энергию и выпускающим проду1щию. Сегодня она еще и обрабатывает необходимую для производственного процесса информацию (см. ст. «Универсальный носитель информации»), т. е . выполняет функцию, :кото­ рая до сих пор выполнялась то.1ыю человеном. Однако сказанное выше еще не отражает главного направления современной научно-тех­ нической революции в производстве. Дело в том, что сейчас осуществляется переход от от­ дельной машины :к автомат11чес1юй систе�1е -1-1
МАШИНА - ОСНОВА СОВРЕ МЕННОП ТЕХНИ КИ машин. Такая система представляет собой сово­ к упность неразрывно связанных энергетичес- 1шх, транспортных , технологических , контроль­ но-управляющих и ло гичесних м аши н (см . ста­ тьи раздела «Автоматикю>). Прогресс в машиностроении связан не тол ь­ но с техничесними наунами . Огромн ую роль здесь игр ают математика , физина , химия . Применение новых материалов , например , приводит к прогрессивной техноло1·и и изготов­ ленин изделий - R созданию автоматов , имею­ щих совершенно новые особенности . В не1што­ рых сл учаях внедрение химических методов в обработку отдельных материалов и объектов по зволит иснлючить промежуточны е опера­ ции, например механическую обработну. Не меньшее в лияние на машиностро ение окажет и использова н ие таних , например , но­ вых достиж ений физини , ю1.к мощные генера­ торы света - для обработни материалов , эф­ фект взрыва - для пол учения заданной формы , полупроводни ковые вентили - для замены пе­ редаточных механизмов и т. д. А м атематика? Чтобы полностью решить задачу ав томатизации , нужно преодолеть и еще один рубеж: разработать алгоритмы технологи­ ческих процессов и процессов проентирова ­ ния , т. е. математизировать эти процессы. Тог­ да вычислител ьные машины смо гут помочь рас­ считать данные о наиболее выгодных типах автоматов и автоматически х систем . В машинном царстве идет бурный процесс н аучно-техничесной революции . Революции , ноторая для далених потомнов наших будет не- ноей «точкой» , «сначном» , но ноторая для нас ее современников и участников - и менно про­ цесс, еще ожидающий своего завершения . Тем не менее уже сегодня мы с извес тной степенью точности говорим об основном направлении этого процесса , о наших задачах и перспекти­ вах . Ведь , н есмотря н а то что научно-техниче­ ская революция в производств е охватывает поистине грандиозную сферу - гигантскую ар­ мию специ алистов , сотни проблем, целые н ау- 1ш, этот процесс ни в ноей мере не являет­ ся «неупр авляемым». Разумеется , не все мож­ но предусмотреть : нак известно , сов ременная техника обгоняет даже самые дерзкие мечты фантастов . И все же прогресс в м ашинном цар­ ств е можно и н ужно планировать , регулиро­ вать , ноординирова ть. Что же принесет дал ьнейшее развитие тех­ н ичесной революции л юдям Земли? Не всегда в н аши дни машина приносит ра­ дость человену. Достаточно вспомнить мн ого­ миллионные армии безработных , умножаю­ щиеся по мер е автоматизации п роизводств а в капиталистических стр анах. А маши ны, кото­ рые куют смертоносное оружие? Или сами несут его через моря и континенты в любую точ­ ну земного шара? Но сама машина , конечно , здесь ни при чем. Все зависит от того , в чьих руках она находит­ ся . И мы , советские люди , смотрим в грядущее оптимистично . Ибо машина уже нигде не смо­ жет стать врагом человена, когда на Земле во­ царится Мир , Труд, Свобода , Равенство , Брат­ ство и Счастье. • ЧТО l\IЫ НА3ЫВАЕМ МАШИНОЙ Машина . С этим словом каждый из нас зна­ ном с раннего детств а. Мы живем в мире машин . Они окр ужают нас дома , на улице и на работе . Их гул слышен на земле и под землей, на воде и под водой, в воздухе и даже в носмосе . От разнообразия, технического совершенства и ноличества машин зависят условия и произ­ водительност ь труда человека, благосостояние народа, сила и мощь государства . Машино­ стр оение - основа современной техники, одна из самых важны х отраслей пр омышленности . Многим из вас, нонечно, интересно узнать, как делают ма шины . Но прежде чем познако- 42 миться с машиностроением , давайте ответим на вопрос: а что такое машина? Почем у стольно устр ойств , различных по на значению , конструк­ ции и размерам, называют одним универсальным словом-машина?Дапотому,чтоихобъ­ единяет одно общее с войств о: все они выполняют какую-либо полезную работу . Это основной признак машины . Но его одного мало . Сущест­ вует целый ряд устр ойств , которые хотя и выпол­ няют полезную работу, одна ко машинами не являются . Возьмем для примера две бритвы - элект­ рическую и бе зопасную . На значение у них оди-
па ковое - резать вол осы . Но эл ектрическая бритва - машина . Она сама выполняет основ­ н ую рабочую операцию - сама режет волосы . Человек только управляет ею . А вот безопас­ ная бритва не матпи на , а всего лишь инстру­ мент - пр остейшее орудие , с пом ощью котор о­ го человек сам совершает работу . Еще пример . Обычная лопата - это ин­ струмент , при помощи которого человек копает землю . Экскаватор служит для эт ой же цели . Но вы без колебаний на зовете экскаватор маши­ ной . И не ошибетесь, потому что экскаватор сам с овершает полезную рабочую операцию, а че­ ловек только управляет им . Значит , главное отличие машин от других устр ойств , выполняющих поле зную работу, за­ ключается в том, что машина сама совершает основные рабочие операции в отличие от ору-· д ий, с помощью которых работу совершает человек . При этом машины могут быть самыми раз­ ными - в зависимости от того, какую работу онивыполняют:итранспортными(са­ молет и трактор , электр овоз п теплох од , автомо­ бильивелосипед), иэнергетически- м и (турбина и двигатель внутренне го сгора­ ния , электр омотор и электр огенератор), и м а - шинами-орудиями,ИЛИтехнол0- гическими (подъt!мный крани сеялка, металлообрабатывающий станок и печатная ма­ шина), и счетно-решающими (от пр остого арифм ометра до современных элект­ ронных вычислител ьных машин) . Но как бы все они ни отличались друг от друга , опытный г.r�а з инженера всегда найдет в них вполне опре­ деленные общие черты . Возьмем , например , настол ьный вентилятор , гигантский ша гающий экскаватор и автомобил ь. Прежде всего у каждого из них есть р а б о­ чий(исполнительный)орган,при помощи котор ого они выполняют поле зную работу . У вентилятора рабочий орган - эт о небол ьшой пропеллер , у экскаватора - гигант­ ский ковш, у автомобиля - колеса . Рабочие ор ганы нужно приводить в движе­ ние - значит , у мапшны должны быть д в ига­ т е л и. У вентилятора в корпусе спрятан маленький электр ический моторчик , колеса автомобиля вращает двигатель внутреннего сго­ рания , а у шагающего экскаватора - более с орока двигателей . У других машин в качестве двигателя может быть дизэл ь или га зовая т урбина - от эт ого дело не меняется . Пойдем дальше . Движение от двигателя надо передать рабочим органам машины . Для эт ого ЧТО МЫ НАЗЫ ВАЕ М МАШИНОП У каждой машины есть три основные части: двигатеJlь (а), рабочий орган (в) , передаточный механизм (6). должныбытьпередаточные устрой­ ства(передаточныемеханизмы). Это может быть канатно-рычажный механизм , как у экскаватора, или сложные кор обки пере­ мены передач, как у автомобиля . Вот мы и установили, чт о, как пр авило, машина состоит из трех основных частей: рабочего органа, двигателя и передаточного механизма. Правда , у некоторых машин, на­ пример у велосипеда , двигателя нет , он приво­ дится в движение человеком . Но от эт ого вело­ сипед не перестает быть машиной . Конечно , работой каждой машины надо управлять. З начит , у нее должны быть еще устройства управления:рычаги, шт урвалы , педали , кнопки . Кроме того , машина может иметь авто:матич еские программные устройств а, в этом случае человеку не прихо­ дится непосредственно управлять ими , он . только составляет дл я них программу и следит за их работой . Такие машины называ ются ав­ томатами . И наконец , каждая машина должна иметь какой-тоостов, ра111у илистанину, на которых крепятся все ее устройства . •
МАШИНА - ОСНОВА СОВРЕМЕННОИ ТЕХНИКИ J'"З.;1Ы И ДЕТАЛИ МАШИН Ра«Jочие орган ы Устройство рабочих органов определяется прежде всего назначением машины , условиями и хара1<тером ее работы . Все остальные части - двигатели, передаточные механизмы , устройств а управления - предназначаются для того , чтобы рабочий орган мог выполнять те движения и передавать те усилия , 1<оторые необходимы по роду возложенной на машину работы . Возьмем , например , металлорежущие стан­ ки. Рабочие органы то1<арного стан1<а - ш пин дель, на 1<отором установлен патрон для крепления детали , и с у п пор т, переме­ щающий резцы во в ремя работы. Шпиндель сфрезой иподвижной стол для крепления и подачи детали - рабочие органы фрезерного стан1<а . Рабочие органы землеройных машин-этоковm и ножи, припомощи которых они роют и перемещают землю . У в ру­ бовой машины рабочий орган-бар- цепь с р е з ц а м и, которыми она подрубает уголь­ ные пласты . У ткацкого станк а - челно к и ремизк и, перемещающие нити основы. Рабочими органами различных турбин : гид­ равлических , паровых , газовых - служат их рабочие колеса. · А у электрических машин? Конечно , ротор и стато р с обмотк ами . Именно в них про­ исходит преобразование энергии движения в электрический ток (генераторы) или , наоборот , электрической энергии в движение (двигатели). Острыелемехи плугаилитонкиедиски лущильника являются рабочими органами этих сельскохозяйственных машин . Обратимся к транспортным машинам. Их назначение - двигаться , п еревозить грузы и пассажиров . Значит , их рабочим органом являетсядвижитель,заставляющийма­ шину двигаться . У колесных машин - автомо­ билей , электровозов , троллейбусов - движи­ телемслужатколеса,ноневсе,ато.'Iько те , которые соединены с двигате-лем и передают движение от двигателя всей машине. Движи­ тельсудов-гребной,асамолетов-воз­ душный винт. Уреактивных самолетов движитель - это с о п л о двигателя. Совершенствование машин в зн ачительной степени связано с улучш ением рабоч их органов . Развитие техники и промышл енности требует создания все более сложных и совершенных станков и машин . Нам, например , уже недоста- точно простого сверлильного станк а с одним шпинделем, и мы создаем станки, у которых рабочий орган - сразу десяток шпинделей со сверлами разных диаметров . Все они одновремен­ но «вгрызаютсю> в тело детали , намного ускоряя работу . Нас уже не устраивают станки, кото­ рые мо гут в ыполнять какую-нибудь одну рабо­ ту.Создаютсястанкисосменными ра­ б очими органами-а грегата­ м и. Заменил агрегат , и станок меняет свою <шрофессию». Двигате"1и Мы уже.говорили , что машины быв ают и без двигателей , велосипед ПР.пример . Но таких ма­ шин в наше время становится все меньше и мень­ ше. Применение двигателей даже в самых про­ стых машинах облегчает труд человека, делает его более производительным . Какие же двигатели применяются в современ­ ных машинах? В технологических машинах главенствующее положениезавоевали электрические д в и г атели. Во-первых, они устроены зна­ чительно проще , надежнее других двигателей и имеют более высокий к. п. д . Достаточно сде­ лать пыле- и водонепроницаемый , взрывобез­ опасный корпус , и электрический двигатель смо­ жет работать и в любом цехе, и в шахте, и в пыли, и под дождем, и даже . под водой. Во-вторых , электрические двигатели всегда готовы к работе и ими легко управлять даже на расстоя нии . Нажатием кнопок вы пускаете двигатель, останавливаете его , меняете направ­ ление вращения . Двигатели постоянного тока, кроме того , позволяют плавно регулировать скорость их вращения (см . ст . «Переменный и постоянный ток в технике») . В-трет ьих , что очень важно , электрические двигатели позволяют значительно упростить мех анизмы машин и улучшить их конструкцию . Раньше станки на заводах приводились в движение с помощью приводных ремней . Не­ удобств о и несовершенств о такого привода не нуждаются в пояснениях . С появл ением мно­ жества электрических двигателей различной мощности картина резко изменил ась . Каждый станок получ ил свой двигатель. А часто и не­ сколько , каждый из которых приводит в дви­ ж ение определенные части машины . Так , на-
РАБОЧИЕ ОРГАНЫ МАШИН · В верzне.и рнду: �· ;mектробрнтвы - ножи , у токарного станка - шпиндель и суппорт; в средне."1mду: у винто­ моторных самолетон - в11нты пропе.алера , �· бульдозера - нож; в ниж:,1tем рRду: у распи ловочного станка -дис­ ко вая пила, �, швейной машины - игла 11 чел нок. 4б
МАШИНА - ОСНОВА СОВРЕ МЕННОИ ТЕХНИКИ а Схема развития привода . Сначала один двигатель обслу;кивал много ста11ков (а) , затем каждый станок получил собственный двигатель , но система передачи от ,1вигателя к ра­ бочему о ргану оставалась сложной (6) . Нако нец, упростили и привод- двигатель прибли­ зили к рабочему органу станка (о). А современн ые станки снабжены не одним, а несколь - кими двигателями (•). пример , на г игантском карусел ьно-р асточном станке установлено более 40 электрических двигателей. Такое же количество двигателей имеет шагающий экск ават ор. А прокатный стан (см. ст . «Металл приобретает форму») «превзо­ ше.ш> всех : в прокате заготовки участвует более тысячи электрических двигателей различной мощн ости . Электрические двигатели позволили создать современны е в ысокопроизводител ьные машины , агрегатные ст анки , автоматические станочные линпп и заводы-автоматы . Благодаря им по­ яв ились удобный электрифицированный инстру­ мент и разпо обра�ные машины, облегчающие труд человека в быту . На некоторых земл еройных , грузоподъемных, дорожных и сел ьскохозяйственных машинах , которым приходится кочевать по полям и бездо­ рожью , работ ат ь вдали от источников электри­ ческого тока, применяются д в и г а т ели внутреннего сгорания. Несколько иное положение в ми ре транспорт­ ных м ашин . Здесь работают самые различные двигатели , в зависимости от требований , предъ­ являемых к машине ( скорость , сила тяrп), и от того , где она работает (на земле, в воздухе, на воде или под водо й) . При этом дв игатели 1<о н ­ :курируют , до:казывая свои преимущества в борьбе за с:корость , сил у , экономичность . В воздух е поршнев ые а виационные дви­ гатели внутреннего сгорания быст ро уст упают место газотурбинным и реа1<т ивным . На желез­ ной дороге электровозы с эл ектрическими и тепловозы с ди зельными двигател ями уве­ ренно в ытесняют паровозы с их не совершенны- ми паровыми машина­ ми . А газов ая турбина уже начала «наступле­ ние» на тепловозный ди зель. На тяжелых грузо­ вых автомобилях вместо бензиновых двигателей появляются мощные дизельные , уже давно успешно работающие на тра:кторах , судах , с амо ходных баржах . В городсном транспо рте соперничают эл е:ктриче­ ские , бензи новые и ди­ зельные двигатели. Лишь в космосе пока один «ХОЗЯИН>) - ракет­ ный двигатель. Подробно с устройст­ вом и работой различ­ ных двигателей вы 1\Ю­ ж ете познакомиться , прочитав статьи «Дв и­ гатели и генераторы» и «Реактивные дви гатели» . Пере,1,ачи Все дв игатели создают вращател ьное движе­ ни е, а рабочие органы машин совершают дви­ жение по самым разнообразным траекториям и с различными скоростями . Следовательно , пе-
редаточны� механизмы должны не только пере­ д ав ать движение и усилие от вала двигател я ис­ по лнител ьным (рабочим) и вспомогательным ор­ ганам машины , но и преобразовыв ать движение и з одного вида в другой , изменять его скорость и н а правление. Начцем с простого примера : нужно приве­ сти в движение водяной насос при помощи элект­ рического двигателя. Рабочее колесо насоса должно в ращаться с той же скоростью и в том же направлении , что и вал дв игателя . В этом случ ае достаточно поставить насос рядом с дв и­ гателем и соединить их валы между собой . Это дел ается при помощи простых муфт . Если в процессе работы необходимо разъеди­ нять машины на ходу , применяются более слож­ ные, фри к ц ионные или электр о - м агнитные муфты. Во втором случае передача вращения происходит не за счет силы трения , как в первом, а за счет силы маг­ нитного притяжения , возникающего при про­ текании тока по обмоткам муфты . Иногда соединяемые части машин находятся на некотором расстоянии друг от друга и оси валов не совпадают . В этом случае испол ьзуют вал с карданными шарнирамиили гибкий вал (трос) . Следующая группа устройств для передачи вращательногодвижения-этоременные и цепные переда ч и. В отличие от предыдущих они позволяют получать различ­ ные скорости вращения . Скорости ведущего и ведомого валов в таких передачах связаны простой зависи:-.юстыо: скорость вращения ведомого вала= скорость вращения ведущего валахдиаметр ведущего шкива диаметр ведомого шкива Иными слов ами , если мы хотим , чтобы ведомый вал вращался быстрее ведущего , мы должны постав ить н а нем шкив меньшего диаметра , чем на ведущем , и наоборот . Отношение диаметра ведущего шкив а 1< диаметр у ведомого называется передаточным числ ом. (Для цепной передачи диаметры шкивов в формуле надо заменить чис­ лом зубцов ведущей и ведомой звездочек .) В некоторых �шшинах цепные передачи сл у­ ж ат еще и частью рабочего органа . Например , к о вши землеройной и зубья врубовой машин крепятся непосредственно на цепи и перемещают­ ся вместе с нею . Несмотря на то что ременные передачи наи­ более просты , в машиностроении более широко распространенызубчатые передачи. УЗЛЫ И ДЕТАЛИ МАШИН Муфты ДJIЯ передач11 враще1111я: а - жесткая муфта ; б - 11.1 1 ек­ тромаг11ит11ая ; " - фрикцио11ная.
МАШИНА - ОСНОВА СОВРЕМЕННОЙ ТЕХНИКИ Виды передач (слева направо): ременная, текстропная, цепная. Е ле различимые глазом зубчатые нолесюш отсчитывают время в маленьних наручных часах , а rигантсние зубчатые нолесища диаметром в нес1юл ьно метров помогают поднимать огромные щиты в шлюзах , поворачивать стрелы экскав а­ торов и подъемных кранов . Но для всех та1шх передач действ ительна одна и та же формула передачи скоростей . Она сходна с формулой ременных передач : СI\о рость вращения ведомого нолеса= скорость пращ. вед)·щ . колесахчнсло зубцов вед)·щ . колеса число зубцов ведомого колеса Зубчатые передачи (в этом вы можете убе­ диться из рисунка на стр . 49) допуснают раз­ личное расположение валов , различные ско­ рости и направления вращения . В тех сл уча ях, ногда для изменения скорости вращения 01\азыв ается недостаточным п ереда­ точное число одной пары нолес , применяют не­ сколько пар зубчатых нолес . Такой механизм, заключенный в отдельный норпус, называется редуктором. Но дл я многих машин нужны передачи , поз­ воляющи е легно и быстро изменять скорость ведомого вала . Для этого в редукторе уста навли­ вают несколько параллельно расположенных валов , на которых находятся зубчатые колеса с различным количеством зубцов . При помощи специальных устройств в зацепление вводят те или иные пары 1ю лес . Такие редунторы с из­ меняемым передаточным числом называются коробка111и скоростейиликороб­ камипередач. Как бы хорошо ни бьши изготовлены зубья цилиндрических зубчатых колес, при их зацеп­ лении неизбежно происходят удары, отчего 48 они быстро изнашив аются . Поэтому в передачах, испытывающих большие нагрузки , применяют простые носозубые и шев ронные зубчатые ноле­ са . Сцепление зубцов у таких нолес происходит плавно , без ударов . Следующий вид передач в ращательного дви­ жения - червячная пар а. Червяч­ ные редунторы могут иметь весьма большие пе­ редаточные числа. В подавляющем большинстве таких передач червяк является ведущим , а зубчатое нолесо-в едомым . Но �ередачей и изменением скоростей вра­ щател ьного движения не исчерпыв аются зада­ чи передаточных механизмов . Рабочие органы и вспомогательные устройств а многих машин совершают возв р атно-поступательное движение, а в ал двигателя - вращательное. Поэтому су­ ществуют передачи , преобразующие вращатель­ ное движение в возвратно-по ступател ьное , и наоборот . Вот , пожалуй , и все основные виды механиче­ ских передач движения , применяемые в со­ временных маши нах . Из их сочетаний в конеч­ ном счете состоит любой самый сложный п ереда­ точный механизм . Чем больше совершенствуются машины , тем больше требов аний предъя вляется I\ их меха­ низма111. И не всегда 111еханичес1ше п ередачи по зволяют выполнить эти требов ания . Кан ни хороша , н апример , но робка скоро­ стей , состоящая из зубчатых передач , она поз­ воляет из11 1 енять скорость только ступеня111и , зависящи111и от передаточных чисел зубчатых Rолес , находящихся в зацеплении . А вот гид­ равличесRая RоробRа сRоро­ с т е й обеспечивает плавное изменение скоро­ сти в широних пределах . Она состоит из масля­ ного насоса и масляной турбины . Насос находит­ ся на ведущем валу, а турбина на ведомом. При
вид ы зубчаты" зацеп.�ений; " --, схема зацепления; 6 - пря­ м оаубая цилии,�рическая передача; в - косозубая цилиндриче­ ская; 1 - шевронная; d - внутр еннее зацепJ1ение� � - кони­ ческая пере.1ача; :w - цевочная; "' - червячная пара: " .:. .. .. 11аJ1ь ти йский крест; " - эллип тичес1ше колеса; •• - передача •4д.:э.",5 с неполным ч11слом З)·бьев. б УЗЛЫ И ДЕТAЛll МАШИН работе насос подает масло на лоп ат1ш турбины и заставляет ее вращаться . Если все масло пз насоса идет на турбину, она вращается с мак­ симальной скоростью. Но вот мы приоткрыли nран . Часть масл а пошла в обход турбины , и скорость ее вращения уменьшил ась . Чем бол ьше открыт кран, тем медленнее вращается турбина . А есл11 все масло будет проходить мпмо турби­ ны , она , nонечно , совсем остановится . Следо ва­ тельно , регулируя подачу масла , можно п,,авно пзменять скорость вращения турбины. Такие гидрав.r r ичесnие коробки с1.;о ростей уже приме­ няются на металлорежущих станках , в автомо­ билях и др угих машинах. Появи.т� псь уже и мощные магистральные теп.т�овозы с гидравличе­ ской передачей , похоже й на гидрав.т�пческую к оробку скоростеii . У тра1.;тора-экскаватора «Беларусь» нет слож­ ных мехаю1ческих передач от двигателя к ков­ шу. Двигател ь приводит в движение толы.;о масля ный насос, а масло , поступая под давле­ нием в гидрав лические цилиндр ы, заставляет рычаги совершать все рабочие движения . Другая система передач работает на теплово­ зе. На нем установлен один мощный дизель . Мож­ но было бы соединить вал дизеля с колесами тепловоза при помощи зубчатых передач . Но дизел ь - один, колес - много , и такая пере- · дача оказала сь бы весьма сложной и ненадежной. Поэтому на тепловозе применена э л е к т р и­ ческаяпередача.Рядомсдизелемуста­ новлен э лектрический генератор , а около колес подв е ш ены электрические двигатели . Дизель вращает якорь генерат ора, генератор вырабаты­ вает элект рический ток , который приводит в движение двигатели , а вместе с ними и колеса. Такую же электрическ ую передач у можно встрет11ть и на крупных кораб лях, в том числе и на атомо ходе <� Ленин» . 49
МАШ ИНА - ОСНОВА СОВРЕМЕННUИ ТЕХНИКИ Передачи , преобразующие вращательное движение в поступательное: " - хо­ до вой винт; 6 - кривошипно-шатунный и кулачковый механие:Jм ы ; в - крино шип­ но -кулисный механизм; t - з)·бчатая рейка; tJ - эксцентриковый механизм. Опоры Еще одна важная часть машины - опоры , обеспечив ающие надежную работу вращающи х­ ся частей и дета.1 1 ей машины . Известно , что между поверхностями вала и отв ерстий , в 1\ о­ торых он вращается , возниRает трение . Оно пре­ пятствует вращению , нагревает металл и в 1\О­ нечном счете может привести к пол омк е маши­ ны. Rак же бороться с трением? Вспомните : волочить какой-л ибо тяжелый пр едмет по скользl\ОЙ, мо крой глине значитель­ но легче , чем по ш е роховатому асфальту. А если Приходится волочить по асфальту , то лучше подклады вать под предмет .какие-нибудь катки. На язьше техники это значит , что уменьшить трение можно , заменив сухое трение трением с нол ьжения или трением .качения. Опорные участни вала - их называют ш и­ л а м и или шей.к а ми- протачивают, шли­ фуют и помещают в специальные о п о р ы - подшипники, .кот орые разделяются на две ос- но сни жается . Н0 этого мало . На внутренней повер хности вклады­ шей имеются борозд.кн, п о .которым расте.кается смазка . Нан толь.ко вал начинает вращаться , он затягив ает под шейни частицы масла . Посте­ пе нно между валом и вкладышами образует­ ся масляная плен.к а, которая пр и подним ает вал, и он вращается , уже не касаясь поверхности вкладышей . Так сухое трение заменяется жид.к остным . Трение сил ьно умень­ шилось, но не исчезло совсем . При больших скоростях даже трение новные гр у ппы : подшипники скол ьже ния и под- жид.к остного сно.1ьже- ши пники .качения . Подшипни.ки с.кольжениясо­ стоятизразъемного .корпусаи в.кла­ дыш е i'I. При сбор ке вал .кладется отшлифо- ванным и шей.ками на нижние половины в нладышей и по.крыiiается верхними половин­ ками в н ладышей . ния вы зы вает сил ьный на грев подшипника. Его надо охлаждать, и эта обя за нност ь так­ же пор учается маслу. В од них подшипнинах устраивают масляную в Делаются вкладыши из бронзы или специал ь­ ного сплава . Бла годаря та.кому сочета нию тру­ щихся материалов (че рный металл вала по бронзе ИJIИ другом у сплаву) трение значител ь- ванну, а на вал надевают кольца , которые , вращаясь, пода ют свежее масло из ванны на шейку вала. В другие непрерывно пода ют мас­ ло при помощи специальных насосов. Масло од- 50
повременно и смазывает трущиеся поверхности, 11 охлаждает пх. Н:ак видите, обеснечить надежную работу по;щrипников r-кольжения не так-то просто: онп требуют повседневного ухода. Значительно надежнее и удобнее в эксплуата­ ц1111подшипники качения.Втаких по;(tшшниках находятся стальные шарики или ро.'Iики, которые при вращении катятся по ка­ навкам колец между вращающимся валом и не­ по;(вижноii опорой. На преодоление трения в шариковом подшипнике тратится всего не­ ско.'Iько тысячных долей общей нагрузки на пал. Поэтому смазка здесь только снижает тре­ ниешариковдругодругаилиосепаратор (метал:rическое кольцо с гнездами, разделяю­ щими шарики между собой на равные расстоя­ нпя). Задача охлаждения подшипника на нее не возлагается. Достаточно однажды смазать такой подшипник, и вы смело можете не открывать его до следующего ремонта машины. Решая вопрос о том, какому виду подшипни­ ков от,'J;ать предпочтение в том или друго.м слу- УЗЛЫ И ДЕТAЛII МАШИН чае, надо учитывать также, что подшипники скольжения плохо работают при трогании с места, пока не успе.�:а образоваться мас.'Iяная пленка (к тому же при резких толчках на валу эта пленка весьма легко нарушается). Подшип­ ники качения, наоборот, хорошо работают при трогании с места. Но п у них есть недостаток: они плохо переносят очень большие нагрузки, когда давление на шарики или ролики оказы­ вается чрезмерно бо.'Iьшпм. Н:акие же подш1шнпки применять для мощ­ ных авиационных двигателей, гигантских про­ катных. станов и других машин, валы которых испытывают очень бо.�:ыuне и часто изменяю­ щиеся нагрузки? Оказывается, ни те и ни дру­ гие. Для таких машин применяют специа.'Iьные игольчатые подшипники, в ко­ торых меацу ко.:�ьцами находятся обильно сма- занные тонкие стальные пг.�:ы. Сначала такой подшишшк работает как роликовый - иглы катятся по поверхности колец. При увеличении скорости вала иглы перестают катиться и вме­ сте с маслом образуют внутреннее кольцо, которое скользит меж,�,у стальными кольцами Пере;"а чи в машинах: aaep.ry - электричес1шя на тенло воае; а1н1.1у - г11;"р ив.11 11чес1шя н бульдозере. 4* 0:1
МАШИНА - ОСНОВА COBPEl\IEHHOй TEXНllIOI Подшипники скольжения: а - обычные; 6 - с �;о .льцами; 11 - сегментный опорный. Подшипники качения : а - шариковый; 6 � шариковый опор­ ный; в - ро J1иковый; z -коническиii. Rн11Jy (')1J.Jtrва- 11голь­ чатый ПOДWJIПHllK (d). 52 подшппнп�-;а . н:а �-; впдпте, в игольчатом под­ шипнике сочета ются достоинства подшипников сnол ьження 11 подшипников качения . Тормоаа Представ ьте себе , что произошло бы на улица х, если бы авт омобили , тр оллэйбусы и трамваи не им · ели бы тормозов ! Не менее важны тормоза п ;:�дя раз.'Iи чных гр узоподъемны х и тех нологических машин .. Ес:ш в подшипниках трение было нашим врагом , с �-;оторым мы бор олись всеми доступ­ НЫl\ш нам способами, то в тормозах, наоборот , трение становится нашим помощник ом . Оно помогает нам замедлять скорость машины , удер­ живать ее от самопр оизвольного движения . Наибо.�:ьшее распр остранение получили тормоза колодочного типа.На вращающемся валу машины находится с т а л ь­ н ой бар а бан. К нему при торможении снаружи 11.'Iи изнутри прижим аются к о л о д­ к и. Они сделаны из чугуна или др угого мате­ риала , nоторый в паре со стал ью барабана имеет высокий nоэффициент трения . Обычно колодки прижимаются к барабану с помощью рыча гов усилием человека , электрома гнитным устр ой­ ством или сжатым воздухом . В нек оторы х машинах тормозные колодки постоянно пр ижатш к барабану весом груза , подвешенного на рычаге , и отжимаются при пом ощи электр омагнита только на время ра­ боты ме.ханизма . Такие тормоза называются гр узо выми 11 применяются , на пример , в механизмах подъем ных кранов для предотвра­ щения самопроизвольного опускания подвешен­ ного на крюке гр уза . Часто можно встретить в машина х л е н­ точныетормоза.Унихвместоколодок к барабану прижимается охватывающа я его лента , поnрытая специальным усиливающим трение материалом . В некоторых механизмах для предотвраще­ ния самопроизвольного вращения ведомого вала применяюттак называемуюсамотормо­ зящуючервячнуюпередачу.Она отличается от обычных червячных передач мень­ шим углом наклона винтовой линии чер вяка. Бла года ря этом у трение , возникающее между зубцами колеса и че рвяком при пер еда че дви­ жения от нодеса к червяку, превышает крутящее ус иш1е и надежно препятствует вращению ме­ ханизма . А вращение от чер вяка к коле су пере­ дается свободно.
}·злы и ДЕТАЛll МАШИН Тормозные )·стройства: " - .1 енточное; 6 - ко.,о;�.очное; в - хр аповое. В ряде случаев , на пример в ручной лебедRе , применяют храповое устройство. Оно состоит из храпового (зубчато го) кт1ес а и стопор ящего приспособления («собачки») . «Со­ бачка» допускает беспрепятственное вращение храпового колеса в од ну сторону и надежно сто­ пор ит его при попытRе повер нуть в обратную . На электрифицированно111 тра нспорте - на электровозах, в поездах метро, в троллейбу­ сах , помимо механического тор можения , при­ меняют еще и электрическое. Уста новленные на этих машинах электр ические двига те.'Iи 111огут работа ть и в качестве электрических генерато­ ров. Иогда машинисту необходимо за111ед.'Iит ь дв ижение состава , он перев одит двигател и в ге­ нер атор ный режим . Раньше электрический тоl\ дв игал сос тав , а тепер ь, наобор от , движущийс я по инерции состав приводит в движение став­ шие генератор ами двигатели и вырабатыЬает электричес кий ток . На это затрачивается энер ­ г ия движения , и состав замедл яет ход . Сое,1,инения Дет али, из которых состоят машины , со­ ед инены между собой различными способа111и . Од ни детали соединяют «ра з и навсег::1а>> , др у­ гие так , чтобы их можно было разобра ть и со­ брать внов ь, и третьи так , чтобы они 11 1 оглп дви­ гаться относител ьно дру г друга. Неразборные соединеннявы­ nо.�ня ют пайкой , за прессов кой одн()ii детат1 в дру гую , с помощью заклепоR , но чаще всего га зовой или электрической сваркой (см . ст . «Иак сваривают металд») . Разборные соединения, как nр а вп.'Iо , выпол няют при помощи болтов с гай- ка111и или винтов . А чтобы они не развинтились от вибра ции , применяют .цопол нител ьные сто­ порящие дет а.:тп: кон тр гайки , различные фигур­ ные и пр ужинящие шайбы и шплинты . Есть и иные типы разборных соединенпii. IПкивы, зубчатые Rолеса и другие вращающи;е­ ся дета.'Iи соединяют с валом при пом ощи вы­ ст упов , равномер но расположенных на одной из дета.Тiей , которые вход ят в пазы другой (шлицевое соединение). Эти же вн.1ы сое;�.инени й ,1 1; еталей: а - сварка; б - клепка; в - вшr­ тооое соеди нение ; • - с помощью болтов ; rJ - соединение шур)·пами; е - шлицевое; ж: - шипоч11ое соединение. 53
:М АШll НА - ОСНОВА СОВРЕМЕННОП ТЕХНИКИ детали часто нрепят и с пом ощью шпонни, вхо­ дящей одн овременно в вал машины и в соеди­ няемуюснимдеталь (шпоночное со­ е д и н е н и е). Иногда тание соединения дела­ ют так , что позволяют , ногда зто нужно, переме­ ща ть вращающиеся детали вдол ь оси вала . В:этомсл.учаеониотносятся к подвиж­ нымсоединения11 1 . 3· сч1 0Rств а управ .1 е11ня Кан мы уже установили , основные рабочие операции машина выполняет сама , а чел овену остается тольно управлять ею . Для :эт ого наж­ дая машина имеет различные рун оятни, штур­ валы , рычаги , педали и ннопни, при помощи ноторых человен внлючает двигатели, направ­ ляет режущий инструмент и т. д. Увеличение габаритов и мощности машин, повышение снорости их движения 11 работы при­ вел и н тому, что фи зичесних возможностей че­ ловена стало недостаточно, чтобы управлять современными сл ожными машинами . На помощь чел овеку пришли созданные им специал ьные системы управления - г и д р а в­ личесная (маслоподдавлением),пнев- 11 1 атичесная (сжатыйвоздух)и злен­ тричесная.Такие системы называются сервопривода11 1 и. За примерами нам далеко ходить не придет­ ся . Водител ь «Москвича» , наiimмая педаль тор­ мозов , передает усилие через тормоз ную жидкость на nолодки тормозов и останавливает машину . Усилия шофера тем более недостаточ­ но, чтобы остановить тяже.ТJ:ый, 2 5-тонный само­ свал, а тем более 65-тонный . Педаль в само­ е.вале та же , чт о и на «Москвиче», но, на жимая ее , шофер тольно оп•рывает клапан, а остана­ влив ает машину сжатый нозду:х , ноторый по­ ступает в тормозные цилинд ры . Мот орист легкого катера усилием своих рун, поворачивая шт урвал, свободно разворачивает к атер в любом напр авлении . А управлять ру- лями бол ьшого норабля помогают мощные :элек­ трические машины . Лопатки направляющего аппарата турбин Братской ГЭС имеют высоту более трех метров , весят нескол ько тонн и прижимаются друг к дру­ гу ги га нтским давлением воды . Попробуй , поверни их! Но ма шинисту и не надо :эт ого де­ лать самому . Ему помогает масляная система регулирования турбины . Мн огие сложные машины имеют к о м б и­ нированныесистемы управле­ н и я. Например , вы нажали кнопку, и :электри­ ческий ток открыл :электрома гнитный клапан на маслопроводе . Ма сло поступило в сервомотор , и он повернул тяжелые лопасти турбины . Эти системы управления не только ум но­ жили силы человена , но сделали его как бы «многоруким». Они позволили одному чел овеку упра влять сразу несколькими машина м и и механизмами . Спуститес ь в метр ополитен. К платформе подх одит поезд . Од ним поворотом рукоятки при помощи сжатого воздуха машинист отк рывает и закрывает все двери вагонов . Нонечно , осу­ ществить таnое упр авление при пом ощи про­ сты х рычагов и троса было бы нев оsможно . Машины становятся все более производител ь­ ными, скорость их работы увеличивается , и че­ ловек уже <ше успевает» следить за ними и управлять их работой . Появляются устройства , к оторые управляют машинами без участия че­ ловека . В :этом - будущее машиностр оения (см . статьи раздела «Автоматика») . Стани ны и ходовое оборудование В заключение рассказа о деталях машин осталось только добавить, что «жизнь» у машин бывает разная . Одни спокойно стоят в пр остор ­ ном цехе завода "другие кочуют с места на место, а третьи для того и сделаны, чтобы всегда быт ь в пути. и т. п.), то их гнут над пламенем свечи, спиртовки или другого подходящего источн11ка огня. Сгибать надо посте­ пенно, по мере прогревания изгибаемо­ го места. пропаривают в к11пящей воде , а уж затем гнут. Время нахождения ааго­ товки в кипящей воде зависит от ее толщины и колеблется от :; до 40 минут . h'А Б ГН.J "ТЬ ДЕРЕВО Если нужны детали малого сечения ( тон1ше рейки , бамбуковые детал11 Од нако изли шняя задержка вред­ на - древесина в месте сгиба пе­ ресыхает и делается хрупкой. Чтобы этого не про11зошло , нужно слегка Можно гнуть и фанер)', толыю ее намачивают в холодной во;1е . Чтобы согн)·тая деталь сохра11и.�а приданную ей форм)·, ее закрепляют смочить деталь водой. на некоторое время в н)·жном поло- Более толстые детали сначала женин.
К первым относятся почти все станки . Они , какправило,имеютмассивнуюстани­ н у , :которая ус танавливается на фундаменте . Это делает ма шину устойчив ой, невосприимчи·· в ой :к тряс:ке и вибрации , что особенно важно, :к о гда требуется высокая точность в работе . Кочующие машины , а :к ним относятся подъ­ ем но-тр анспортные , землер ойные , горные , сел ь­ с кохозяйGтвенные и др ., имеют различное х о­ довоеоборудование.Онопредназна­ чено толь:ко для передвижения машины в про­ цессе работы и, ка:к правило, не рассчитано на «дале:кие путешествия» . Тяжелые э:кскаваторы, например , пер евозят с одной стройки на др угую на специал ьны х многоколесных прицепах, а ша гающие э:кс:ка­ в аторы , башенные подъемные краны и многие КАК СОЗДАЕТСЯ МАШИНА др угие машины перевозят в разобранном виде . Правда , есть э:кскаваторы и подъемные :краны, установленные на хuдовом оборудовании транспортных машин : на автомобиле , на желез­ нодор ожной платформе или барже . Эти машины могут передви гат ься своим ходом на бол ьшие расстояния . Подъемные :краны, ус тановленные на ходовое устр ойств о автомашин, :ка:к правило, имеют еще специальные домкраты , :которые при работе : к рана упираются в землю . Они придают :крану бол ьшую уст ойчивост ь и, предохраняя ходовую часть (рессоры и шины) от перегр узо:к , повышают гр узоподъемност ь :крана . Что же :касается ходовой части транспорт­ ных машин, то с ней вы подр обно позна:коми­ тесь, прочитав статьи раздела «Транспорт». • КАК СОЗДАЕТСЯ МАШИllА КБ по.л�·чает аа,1J; а1ше Представ ьте себе, что :ка:кой-нибудь :констру:к­ тор решит в одиночку создать, с:кажем , новую модель современного самолета или автомобиля . Придумать-то он, возможно, и сможет . Но между <ш ридумать» и «создатЬ» ля гут дол гие , долгие годы . А за эт о время машина успеет устареть. Ведь создать машину - это значит сделать точные расчеты :каждой из тысяч ее деталей, это значит вычертит ь и разм ножить в необхо­ ди мом :кол и честве мнон\ество чертежей . И эт о еще т ол ько на бума ге , а о создании в «металле» мы и не говорим! Трудно убирать ВР)'Чll)'ю •. • Конечно , при современном состоянии тех­ ники и стремител ьном пр огрессе такие тем пы никуда не годятся . Теперь над созданием ма­ шины трудятся не изобретатели-одиночки, а целые :констр укторские бюро - КБ. А то и несколько КБ сразу. Например , агрегаты дл я крупных гидр оэлектр останций разрабатывают два главных специализир ованных :констр уктор­ ских бюро: одно конструир ует турбину, другое ­ электрический генер атор . И при этом они поль­ зуются множеством двигателей, приборов и аппа ратов , созданных в других конструктор­ ских бюро. Все отр асли техники имеют свои специали-
М АШИНА - ОСНОВА СОВРЕ МЕ ННОП ТЕХНИКИ зированные l\Б. При этом l\Б может быть само­ стоятельной организацией И обс.'lуживать не­ скол ько заводов данной отрасли, а может быт ь отделом зав ода и разрабатывать машины только для с:воего предприятия . Человек не может быть специалистом сразу во многих областях техники. Поэтому внутри констр укторских бюро тоже существует разде­ ление труда . Над созданием одной: машины ра­ ботают сотни людей: различных профессий. Двигатели разрабатывают констр укторы дви­ гателей, автоматические устр ойства - автомат­ чики. Специалисты по прив оду конструируют редукторы , коробки ск ор остей:, электрики под­ бирают электрооборудование и составляют э.чек­ трические схемы , Но вся их работа подчинена единой задаче - созданию новой машины , и возглавляет ее гл ав­ ный констр уктор , который отвечает за всю м а­ шину в целом . В пр осторных зала х l\Б рядами расположи­ .ч ись большие наклонные доски со сложным и чертежными приспособлениями и специал ьным освещением . В библиотеке собраны тысячи раз­ личных справочников , каталогов , таблиц , аль­ бомов и чертежей . В специальных помещениях уста новлены счетно-решающие машины , свето­ копир овальные и фоторепр одукционные уста ­ новки для размножения чертежей . Цехи опыт­ ного производства подгот овлены для изготовле­ ния моделей и обра зцов новых машин. l\оллектив конструкторского бюро готов к выполнению новых заданий . Но кто же дол­ жен выдать эти зада ния? Ито определит, какую именно машину нужно ра зрабатывать, каким требованиям она должна отвечать? Может быть так : ученые в научно-исследо­ в ательских института х открыли новый способ 56 обработки детадей, например с помощью ультра­ звука . Нужно спр оектировать станки и машины . В этом случае авторы технически · х требова ­ ний -ученые и новая машина будет результатом содружества на уки и констр укторской мысли . Или другой: с.чучай: ка кому-л ибо зав оду понадобил ось так изменить станок , чтобы его можно было встр оить в единую автоматическую линию . Но приемы и режимы обработки сохра­ няются прежюiми . Ил и, например , нужно скон­ струировать электр одвигател ь иной мощности и размер ов , чем уже имеющиеся . Здес ь нет не­ обходимости в на учных исследовани ях, и вся работа ложится на плечи конструктор ов . А тех­ нические требования состав.чяет зав од-заказчик . В технических требованиях оговорены : на­ значение новой машины , усл овия , в которых она будет работать, ее пр оизводител ьнос ть,размеры , вес и т. д. На основе этих требований l\Б соста в­ ляеттехническое заданиенараз­ работку и согласовывает его с зака зчиком . Это главный док умент для констр уктор ов . Он опре­ де.11я ет цели и задачи их работы . С него и начи­ нается создание новой ма шины . ltlamииa обретает ко11т�·ры Прежде всего надо очень тщател ьно из­ учить уже существующие подобные ма шины , обя зательно побывать на завод ах, где их делают и где они работают . Это позволит конструктору избежать промахов и ошибок , выявивши хся в пр оцессе эксплуатации машин, полнее учест ь опыт и требования рабочих и инженеров-пр о ­ изводственников . Не менее важно заглянуть в смежные от­ расл п тех ншш п посмотреть , нет ли там уда чных На помощь до.�жна прийти техн ика ...
конструкторских решений , которые можно ис­ п ольз овать в своей работе , надо также поинте­ ресоваться зарубежным техническим опытом . К о гда материал собран и изучен, появляют­ ся первые наброски и зскизы будущей м а ши ны , которые лишь в общих чертах опреде- ля ют ее устройство. . Пожалуй, бол ьше всего хлопот доставляет разработка механизмов маши­ н ы. При этом все время надо помнить: чем больше в машине движущихся деталей , тем она сло жнее , тем меньше ее надежность, тем бол ьше э не ргии будет бесполезно затрачиваться двига­ телем на преодоление трения в опорах и сочле­ не ни ях . Поэтому разработка механизма начи­ нается с составления так на зываемой к и не­ матической схемы(схемыдвижения) м ашины , на котор ой условными значками обо­ значены все движущиеся элементы . По ней рас­ считывают траектории и скор ости движущихся деталей , определяют возникающие в них усилия , подбирают шкивы, зубчатые колеса , червячные зацепления и многое др угое . Кинематичеекие схемы составляют в нескольких вариантах и пу­ тем сравнения и расчетов выбир ают лучшую . Вот тепер ь можно приступит ь к подр обной разработкедеталеймашин.Но,ока­ зы вается, разрабатывать занов о нужно да леко не все детали - многие из них изготовляются различными заводами в бол ьшом количестве . Однако может возникнут ь вопр ос: подойдут ли эти готовые детали к новым машинам ? ГОСТ и нориа.Jiи На многие изделия и детали , изготовляемые пр омышленностью в массовых количествах , в Значит, надо обратиться к конструктnрам - пусть иао­ бретут пылесос ". КАК СОЗДАЕТСЯ МАШИНА нашей стране существ ует Госуда рс твенный обще­ с оюзный стандарт (ГОСТ) . Это документы , пре­ дусматривающие для каждого стандартного из­ де.11ия совершенно определенные ра змеры , форму, материал и многие другие характеристики. При этом может «гостироваться» не все изделие , а только его части . Например , форма электриче­ ской вилки может быт ь любой , но длина , тол­ щина штырей и расстояние между ними должны быть выдержаны строго по ГОСТу . И тогда лю­ бая вилка подойдет к любой шт епсел ьной ро­ зетке . В машиностр оении уста новлены ГОСТы на пр офили металла (см . ст . «Металл приобретает форму») , на его химический состав, на под­ шипники, электрические двигатели, муфты , канаты , трубы и многие другие изделия . Есть. также станд арты на резьбовые соедин;ения , зубчатые передачи, на пряжение электрическ ого тока в сети и т. д. Констр уктор не может , на­ пример , создать электрич ескую машину, рас­ считанную на напряжение 100 в. Такого на­ пряжения в тех нике нет . Он обязан сделать ма­ шину на ста нда ртное напряжение - 110, 127, 220 ИЛИ 380 в. Ноизтоещеневсе. Каждый машиностр оительный завод или группа зав одов какой-либо отрасли промышлен­ ности имеет свои н о р м а л и. Это технические документы , предписывающие применение толь­ ко определенных пр офилей металла , размеров. штампов , способов обработки . Нормали устанав­ лив ают и размеры крепежных деталей : гаек, болтов , шайб и т. д . И когда конструктор раз­ рабатывает машину, он обязан придер жив аться тех нормалей, которые приняты на завода х­ изгот овителях . Чем бт1 ьше будет в новой маши­ не стандартных и нормализованных прибор ов,
МАШИНА - ОСНОВА СОВРЕ МЕ ННОЙ Т ЕХНИКИ аппаратов и деталей, тем проще машина будет в изготовлении , дешевле , надежней в эксплуа­ тации . Вед ь стандартные и нормализованные детали выпускаются в бол ьшом количестве, и, следовател ьно , они дешевле , их можно легко достат ь и в сп учае повр еждения заменит ь. Ваанио<1аие 11яеи ост ь и доп�'СИ Од нако новую машину, конечно, невозможно создать только из стандартных изделий и дета­ лей . Многие узлы и детали нужно конструиро­ вать заново. Но и в этом случае конструктор обя­ зан придерживаться определенных требований . Прежде всего требования взаимозаме­ н я ем о сти деталей. Это значит , что детали от одной машины должны свободно подходит ь к другим машинам того же типа. Например , все детали к велосипеду «Орленою> должны под­ ходит ь к любому велосипеду этой марки . Это достигается, с одной стор оны , путем испол ьзо­ вания уже известных нам стандартных или нор­ мализованных размеров соединений, а с дру­ гой-применениемсистемыдопусков. Что это значит ? Возьмем , например , валик , который должен входить в от верстие втулки. l\онструктор при расчетах ука зывает для валика и для отверстия втупки одина ковый, так на зываемый н о м и­ нальныйдиаметр.Ноприизготовле­ нии деталей выдержать этот размер абсолютно точно не удается . В резул ьтате не каждый ва­ л ик войдет в каждое от верстие, и дета ли ока­ жутся невзаимозаменяемыми . Чтобы эт ого не случилос ь, конструктор в чертежах на сопряженные детали должен ука- зать допуски, т. е. допустимые отступления от размеров. Валик можно выточить точно по раз­ меру или немного меньше, а отверстие - точно по размеру или чуть бол ьше . И если допуски будут выдержаны, детали окажутся взаимоза ­ меняемыми - любой валик войдет в любое отверстие . Это, конечно , очень простой пример . Но, правил ьно пр именяя систем у допусков , можно добиться взаимозаменяемости сложных деталей и целых узлов машины . У11нфниацня дета.Jiей и тнпнаацня и аш И11 Наждой отрасли народного хозяйства нужно много различных м ашин . l\ол ичеств о видов ма шин непр ерывно возрастает . А каждый но­ вый вид машины требует времени и средств на его разработку и изготов ление. Нельзя ли сокра­ тить эти затраты ? Мы только что говорили о взаимозаменяемо­ стидеталейодинаковых машин.Но ведьможноивразных машинахис­ пол ьзовать одина ковые детали и даже целые узлы . Скажем , для ряда близких по констр ук­ ции металлорежущих станков применить од ина­ ковые коробки ·передач, ходовые винты , зажи­ мы , шт ур валы , рукоятки , программирующие устройства и т. п. Такие узлы и детали назы­ ваютсяунифицированными. Теперь представьте себе цех зав ода , в кото­ ром установлено 10 токарных станков и 10 фре­ зер ных . И вот эт ому деху поручили работу, при которой заняты все 10 токарных станков и тол ько 5 фрезерных . Чер ез полгода пришел но­ вый заказ. Теперь ока зались полност ью за гр у­ женными 10 фрезерных и 5 токарных станков . Сначала сост» ил · :-tс1� 11з об­ щего Uндu•••
Яс но , что такое использование станочного парка не в ыгодно . Как же быть? Здес ь на помощь пр иходит типи зац и я ма шин . Это значит, что конструктор , разраба­ тыв ая машину, предна значает ее для выполне­ ния не одного вида работ, а неск ольких . Для этого онсоздает сменные типовые узлы-агрегаты. Например, агрегат­ ный металлообрабатывающий станок имеет не­ с кол ько сменных агрегатов : токарный , свер­ л ильный, фрезерный, шлифовальный . Таким образом , достаточно сменит ь агрегат - и цех п олучит новый станок. А в сельском хозяйстве на ходят широкое применение самоходные шас­ си , позволя ющие по мере необходимости наве­ ши вать различные сельскохозяйственные ору­ дия . Это тоже пример агрегатной машины . То же самое можно сказать о некоторых видах экска­ ваторов , которые путем замены рабочих орга­ нов или ходовой части можно подготовить к выполнен ию различной работы. Из чего де"1ают иашины Можно смело сказать: нет ни од ной машины , изготовленной из одного какого-либо материа­ ла. И чем сл ожнее ма шина , тем больше различ­ ных материалов испол ьзуется для изготовления ее деталей . Kaкoii материал выбрать для детали? Этот вопрос конструктор должен решить, исхо­ дя прежде всего из ее на значения и ус;ю вий, в которых ей придется работать. Возьмем , к примеру, какой-либо металлоре­ жущий станок . Его станину надо сделать тяже­ лой и монолитной , чтобы станок был устойчи­ вым и не вибрировал при работе . Ее изготов- Пото м по�обра;;и вентилятор. . . КАК СОЗДАЕТСЯ МАШИНА ляют из чугуна . Но чугун -хрупкий металл и не выдерживает уда рных на грузок . Все движу­ щиеся части (в алы, шестерни, шпиндел и, суп­ порт и т. д .) делают из стали . Для очень ответ­ ственных деталей, подверга ющихся бол ьшим на гр узкам , в отдельных случа ях испол ьзуют специальные легир ованные стали высокой проч­ ности и износоустойчивости . Зато для насосов , предна значенных для пере­ качки каких-либо химическ их растворов или кислот , эти материалы непригодны : они подвер­ жены коррозии . В этои случае надо использо­ вать нержавеющую или кислотоупорную стал ь, фарфор или пластические массы . Вы констр уир уете электрическую машину, например трансформатор . Какие вам нужны материалы? А вот какие : для сердечника - трансформаторная сталь с особыми магнитными свойствами, а для электрических обмоток - медь, хорошо проводящая электрическ ий ток. Самолет должен быт ь по возможности лег­ ким , но в то же время и прочным . Если взять един из самых легких металлов - алюминий , будет выполнена только первая задача . Поэтому применяют алюминиевые или магниевые спла­ вы: их пр очность в 8 раз выше, чем у чистого алюминия. А вот для обшивки космического корабля и эти материалы непригодны : они не выдерживают высоких температур . Здес ь на помощь приходят титановые сплавы . Глубоко под землей работает турбобур (см . статьи раздела «Как добывают поле зные ис­ копаемые») . Его долото, вращаясь, сокруша­ ет породу. Но и само изнашивается . Чтобы сме­ нить долото, приходится вынимать всю «цепоч­ ку» труб, длина которой достигает 3-5 км . Ясно , что быстро изнашивающееся долото здесь 59
МАШИНА - ОСНС)ВА СОВРЕ МЕННОЙ ТЕХНИКИ не годится . Поэтому его изготовляют из сверх­ т верды х сплавов или ал ма зов . Условия взаимной работы дета лей тоже вли­ яют на выбор материала . Нельзя сделать и вал , и вкладыши подшипника скольжения (см . ст . «Опоры») из стали . Та:кой подшипник не будет работат ь: сталь по стали «не скользит». Надо вал сдел ать из стали, а вкладыши подшипни­ ка - из бронзы или из специального сплава - баббита . А если для смаз:ки вместо масла при­ меняется вода , вкладыши подшипника надо сде­ лать из пластических масс . Цилиндры авто­ мобильного двигателя сделаны из стали, а поршневые :кольца делают из мягкого чу гуна , чтобы при работе не стирались стен:ки цилинд ра . Номашинадолжнабытьещеитехноло­ г и ч ной, т. е. удобной для изготовления (см . ст . «Что та:кое технол огия») . Это тоже связано с выбор ом материал ов . Возьмем , например , :корпус редуктора . Его можно сделать и из чугуна, и из стали. На чем же оста новиться ? Выбор делает технология - попробуйте выто­ чить из целого :кус:ка стали деталь та:кой слож­ ной :конфигурации . С:к оль:ко потребуется труда , различных станков , сноль:ко лишнего металла будет превращено в стружку! Та:кую деталь надо отлив ать из чугуна - просто, удобно и почти ни:ка:ких отходов. При выборе материала :конструктор обя за н постояннодуматьостоимостимашины. Прежде чем окончател ьно принять решение , он должен нес:коль:ко раз, проверить: а нет ли более дешевого материала с требуемым и свойствами. Надо ска зать, что сейчас у :конструкторов почти неограниченный выбор материалов . Там , где не подходит металл , они обращаются :к п.1аст­ массам . Это не случайно : сейчас созданы пласт­ массы , :которые и пр очнее , и легче , и дешевле 80 'i? гост NЗбl�� 'i i' .=;. .=;:з= ==:­ 'i?.= == =: := == cv---- стали. Мало того, они обладают та:кими :каче­ ствами, :которых нет у металлов , например прозрачно1tтью , способностью пр опускать не­ видимые лучи , устойчивостью пр отив :коррозии . А самое г.� � авное - пластмассы очень лег:ко обра­ батывать. На грева нием и давлением из них можно получать детали любой формы , не тре­ бующие последующей: обработки. По.1ьзуются :конструкторы-машиностр оите­ ли и желе зобетоном , :который применялся раньше толь:ко в стр оител ьстве . А теперь из него делают ста нины для тяжелых ста н:ков . l\а:к видите , ра зличные материалы начи­ нают теснит ь металлы . Но металлурги не сдаются . Они создают все новые и новые спо­ собы изготовления деталей . Один из интерес­ нейших - металло:керамичес:кий , т. е. прессо­ ва ние деталей из металлических порошков (см . ст . «Пор ошковая металлургия ») . Этот способ позволил :констр уктор ам пр оектир овать детали сложнейшей: конфигурации из различных ме­ таллов и сплавов . При выборе материалов констр уктор не должен за быв ать и о тех возм ожностях, кото­ рые дает ему применение тех или иных способов металлопокрытий и термической обработки (см . ст . <( Защита мета лла») . Например , закал­ ка концов вала повысит его прочность и изно­ соустойчивость; хромирование , никелирование , :кадмирование и другие покрытия позволят за щитить деталь от :коррозии , сделать ее кра­ сивой . Надежность 11 до.Iговечность l\онечно , хорошо , когда внешний вид ма­ шины радует г.'lаз (см . ст . <( Те хника и зете- Подходя щий двигатель для п ылесоса тоже иашли среди готовых изделий " .
т ик а»). Но надежност ь машины в работе = бо- •'I ее в ажное качество. Надежность машины складывается из двух основных моментов: про ч н о с т и кон­ струкцииичеткостиработыме­ ха н изм ов . Ка залось бы , выбирая наиболее пр оч­ ные матери алы , увеличивая размеры и сечение дет алей , конструктор может создать «сверх­ проч ную» машину, которая выдержит любую на гр узку. Но такое решение будет неверным . Оно пр иведет к излишней затрате материалов 11 труда на их обработ ку, к увеличению веса и разм еров машины . Может случиться и так , что «сверхпроч наю> машина окажется неуклю­ жей и непригодной к работе . Значит , к вопросу пр очности надо подходить более разумно . Бе зусловно, все детали машины должны быт ь рассчитаны на ту нагрузку, :которую им придет­ ся выдерживать пр и работе , но наиболее ответ­ ственные из них должны иметь определенный запас прочности.И величина этого запаса определяется прежде всего на значением детали и последствиями в случае ее поломки . Возьмем для примера обы:кновенный сталь­ ной тр ос . С его помощью раздвигают занавес перед экраном в :кинотеатрах, поднимают гр узы на подъемных :кранах и людей в :кабинах лиф­ тов и т. д. Что произойдет , если оборвется тр ос занавеса? Ничего особенного - занавес раздви­ нут вручную . При обрыве троса подъемного :кра­ на упадет груз, и это может причинит ь серьез­ ный ущерб. И уж совсем недопустимо, чтобы оборвался трос пассажирского лифта . Кроме того, в :кабину лифта иногда заходит пассажи­ ров больше , чем положено . Поэтому, :конструи­ руя пассажирский лифт , :конструктор обязан применять тросы , способные выдержать на­ груз:ку в пять раз бол ьше расчетной. Иными Омается решить , какими будут насадки.. • о • КАК СОЗДАЕТt;Я МАШИНА словами , :констр у:ктор должен в данном случае предусмотреть пяти:кратный запас пр очности . Значительно труднее обеспечит ь четк ость работы всех механизмов машины . И эта труд­ ност ь тем бол ьше , чем машина сложнее . Сде­ довательно, :констр уктор должен стремиться к пр остоте :кинематичес:кой и эле:ктричес:кой схем машины . Чем меньше движущихся и тр ущихся дета лей, чем меньше электричес:ких :контактов , тем легче обеспечить их чет:кую работу. Подчас работа машины зависит от работы не очень важных на пер вый взгляд ее деталей. Если, с:кажем , засорится фил ьтр бензопровода в автомобиле , то двигатель за глохнет и машина постепенно остановится . А если прекратитс я подача топлива или смазка в двигателях бол ь­ шого с:кор ост ного самолета - это грозит :ката­ строфой . Следовательно , :констру:ктор должен оце нит ь значение :каждого узла и последствия его повреждения и, если надо, предусмотреть уста нов:ку резервных устройств . С другой стор оны , многие мел:кие неисправ­ ности, возни:кающие в машинах во время ра­ боты , не принесут вреда , если их вовремя заме­ тит ь и устранит ь. Поэтому, созд авая, например , гидравличес:кую или паровую турбину для электростанции, необходим о предусмотреть со­ ответств ующие :конт рол ьно-измерительные при­ боры и устройств а, своевременно сигнализи­ рующие о возни:кших ненормально<УГях в ра­ боте машины . Если все эти условия выполнены , машину можно считать надежной . Но :ка:к долго она будет та:кой? Вечных машин, :конечно , не бы­ вает : даже самые пр очные детали рано или позд­ но изна шиваются, даже самый :креп:кий металл ус тает и разрушается . Но разные детали рабо­ тают в различных условиях. Ст анина станка, 61
МАШИНА - ОСНОВА СОВ РЕМЕННОЙ ТЕХНИКИ например, во время работы стоит неподвижно, а шпиндел ь непрерывно вращается . Ра зумеет­ ся , изнашиваться они будут неодина ково. В каждой машине есть гр уппа деталей, которые изнашиваются значител ьно быстрее , чем дру­ гие . Следовател ьно, одним из способов пр одле­ ния срока службы машины и сохранения ее надежности является своевременная замена быстро изнашивающихся дета лей: и целых узлов . Исходя из на значения машины и условий ее будущей работы , констр уктор дошюш опреде­ лить время надежной: работы этих деталей, сроки замены , а также обеспечить возможность заменять их удобно и быстр о. При этом в ряде случаев с цел ью повышения надежности ма­ шины такая замена пр оизводится задолго до износа механизма . Так , авиационные дви гате­ :�и снимают с самолетов после определенного времени их работы, даже есл и они в хор ошем состоянии . А на суда х и на зем ных машинах онп работают в несколько раз дол ьше . Мы говорили о том , что констр уктор дол­ жен в новой машине использовать возможно бол ьше дета лей и приборов , уже выпускаемых пр омышленност ью . Но и к эт ому вопросу надо подходить очень внимател ьно . Представ ьте себе , что констр укторское бюро разработал о, а завод изготовил сложную элек­ тр онно-счетную машину . Все в ней хорошо про­ думано, и завод сделал все возможное, чтобы машина была надежной . В этой машине завод применил электр онные лампы , изготовленные на другом заводе . И завод электронны х ламп в свою очередь сделал свои лампы тоже доброт� ными и установил им большой срок службы , скажем тысячу часов . Но мы не учли одного обстоятел ьств а. Дело в том, что в счетной ма - шине пять тысяч ламп. Через некотор ое время 82 лампы начнут выходить из стр оя , и постепенно вероятность порчи ламп соста вит до 5 штук в час ! Разве тю\ ую ма шину можно считать на­ дежной? Поэтом у создатели машин пошли по другому пути : они стали применять в элеR­ тронно-счетных устр ойствах вместо ламп более надежные пол упр оводниковые приборы и тем самым повысили надежность работы всей ма­ шины в целом . Коне чно, нел ьзя всю ответственность за наде жность и дол говечность машины возла­ гать на констр укторское бюро. Не менее важ­ ную роль играет и завод-и зготовител ь. Высокое Rачество испол ьзуемых материалов , правиль­ ность изготовления деталей, стр огое соблюде­ ние технологии их обработки, точност ь сборки и общая Rул ьтура .пр оизводства - обя зател ь­ ные усл овия высокого начества машины . Ра зумеется, надежность работы машин во многом зависит и от обращения с ней в эксплуа­ тации , Ма шина требует внимания и бережного отношения . У одного велосипед сл ужит неск оль­ ко лет , а у др угого приходит в негодность за одно лето . Нел ьзя забывать и о том , что повышение надежности и долговечности· не дается даром - оно неизбежно ведет к увеличению стоимости машины . До каких же <ш ределов» следует уве­ личивать надежност ь, а следовател ьно, и стои­ мость машины ? Ответ на этот вопрос должны дать экономические расчеты . В одном случае, наприм ер , надо определить, что вынщнее : сделать дор огую машину, кото­ рая будет безотка зно работа ть десять лет , или машину подешевле, Rоторую через пять лет заменить другой, более совершенной ? В др у­ гом - сравнить, что бол ьше : затраты на изго­ товление дороги х, но надежных машин или Чертежи сделаны, их можно передать в цех:"
у быт:ки от пр остоев из-за частых ремонтов более дешев ых машин? В трет ьем - учесть зна­ че ние этих машин в работе других машин, цех а и л и завода в цел ом . На основании этих расчетов оп р еделяется э:к ономичес:ки целесообразная сте­ пень надежности и дол говечности новых машин . Но в том сл учае, :когда от надежности ма шины зависит здоровье и жизнь людей, вопросы ее стоимости отст упают на втор ой план. КБ сда, ет аанаа Та:ким обра зом , :констр у:ктивное решение л юбой детали определ яет в :конеч ном счете надежность всей ма шины . Ни высо:кое :качество материала, ни отличная обработ:ка не см огут впоследствии сдел ать детал ь хорошей , если она пл охо с:конструир ована . Чтобы найти правил ьное :констр у:ктивное решение св оего замысла, :констру:ктор должен не тол ь:ко хорошо знать свое дел о и имет ь боль­ шой опыт , но и обладать очен ь важным для его пр офессии :качеством - :констру:кторс:кии вооб­ ражен ием . Без него :констр у:ктор не творец, а ремесленник , только повторяющий то, что уже сдел ано другими . Он не сможет сдел ать цен ный вклад в ра звитие тех ники. Уда чное и ори гинальное : к онстр у:ктивное решение приходит пе сразу . Потребует�я много дней , а может быть, и ночей напряженного ум­ ственного труда ; понадобятся :консультации с др у гими констр укторами , учеными , производ­ ственни:к ами ; придется не раз съездить на пред­ пр иятия , пр овести не один опыт , испортить десят:ки листов бума ги , прежде чем будет н айдена интересная :констр у:кция :ка:кого-либо узла . Но хороша ли она? Вот машина и готова . Теперь Уборка пойдет к �·да быстрее. КАК СОЗДАЕ ТС Я МАШИНА На помощь приходят э:ксперимент ал ьные цехи и лаборатории . Там по эс :кизам изготов­ ляют ма:кет узла или детали и тщател ьно пр о­ вер яют правил ьность расчетов и решений :кон­ структора . Наконец все разработано . Эскизы преврати­ лись сначала в тех нический проект , а затем в подр обные чертежи . По ним будет изготовлен один или нес:колько опытных обра зцов машины . При этом будуща я машина пр одол ж ает совер­ шенств оваться . По мере изготовления опытного обра зца всегда обнаруживаются нед очеты n :кон­ струир овании , ошибки в чертежа х. Появляется жел ание что-нибуд ь измен ить и улучшить. Ну что же , это еще можно сделать. И вот опытный обра зец готов . Ему пре,' с тоит «тяжелаю> жизнь . На нем будут пр оверять, соот­ ветств ует ли машина техническому заг ;•.нию, оправдает ли она надежды :констру:ктороn и за­ :ка зчи:ков . Если это ста но:к , на нем будут обраба­ ты вать всев о зможные детали с различными и самыми тяжелыми режимами резания . Если это автомобил ь, ем у пр идется пр ойти не одну тыся ­ чу :километров по бездор ожью , преодолевая :крутые подъемы и спуски . Если это самолет , то опытная рука летчи:ка-испыта тел я заставит его делать в воздухе головокружител ьные фигуры , летать в дождь и туман, взлетать с различных аэродр омов . При этом у испытателей , да и у самих конструктор ов всегда найдутся новые замечания и претен зии к машине ил и :к ее от­ дел ьным узлам и деталям . На:конец , все выявленные дефекты устр а­ нены . В чер тежи внесены уточнения , их размно­ жил и и подготовили для передачи заводам , где будут изготавливать новые машины . Бол ьшой и многоднев ный труд по пр оек­ тир ованию нов ой машины завер шен . Теперь 63
М АШИНА - ОСНОВА СОВРЕМЕННОИ ТЕХНИКИ заводы-изготовители обязаны точно воспроиз­ вести то, что разработали :конструкторы . Но инженеры и рабочие , :которые будут из­ готовлять детали новых машин, на ходятся в раз­ ных цехах и даже на разных заводах . Поймут ли они замыслы :констр укторов , сумеют ли сделать единое цел ое - машину? Конечно, пой­ мут: ведь в общем деле их напра вляет и объеди­ няет единый для всех язы:к техники - язы:к чертежей . Замысловатые линии , значки и циф­ ры чертежей понятны инженерам и рабочим всего мира . Чертеж - язык техники Почему же инженерам и техникам понадо­ бился специальный язы:к чертежей , почему они не смогли обойтис ь обычными рисунками? Вот на рисунке дом . Он изобраЖен та:к, :к а:к его увидел художник . Всем ясно - это дом . Но точно постр оить его по такому рисунку трудно . Мы не знаем истинных размеров стен, оюш и дверей здания . Измерить их на рисун­ ке не�озможно : линии стен, :крыши потеряли на нем параллельность, а их размеры умень­ ша ются по мере удаления от наблЮдателя . Чтобы построить дом или изготовить маши­ ну, нужен др угой рисунок , составленный с со- 64 блюдением определенны х законов и правил . На нем должны быт ь видны действител ьные раз­ меры деталей , их взаимное расположение ; должно быть ука зано, из чего они сделаны И :ка:к обработаны . Вот такой рисунок и на зывается чертежом . Для изображения :какого-либо предмета на чертеже пол ьзуются определенными приемами , назыв аемыми прое:ктированием предметанаплос:кость.Аполучен­ ное изображение называют пр о е :к ц и ей пред­ мета . Самый пр остой пример проекции - это тень предмета , получаемая при его освещении . Но надо помнить, что размеры и :конфигурация тени будут соответствовать истинным размерам предмета только в том случае, если лучи света стр ого параллельны и падают на плоскость пр оекции точно под прямым углом . Такая про­ екцияназываетсяпрямоугольнойили ортогональной.Этоосновадлясостав­ ления чертежей . Чтобы инженеры всех стран мира делали чер ­ тежи одинаково, установлен единый способ пр оектир ования предметов и определенное рас­ положение пр оекций на чертежах . Возьмите тетрадку, разверните ее та:к , чтобы получился прямой угол , и поставьте на чистый лист бума ги . У вас получился угол , образуемый тремя взаимно перпендикулярными плос:костя - Чтобы построить дом , нужно сначала сделать ero чертеж. Это тем бо­ лее необходимо при со­ здании крупных про­ мышленн ых со о руже­ ний, машин , п риборов, с ложного техиолоrичес- коrо оборудования.
ми . Поместите в этот угол любой предмет , ну хотя бы пресс-папье, и изобразите его методом прямоугольной пр оекции на каждый из трех стор он угла . Теперь разверните тетрадь и по­ ложите ее на стол . Все три стороны угла ока­ зались совмещенными в одной плоскости . Это и есть чертеж предмета в прям оугол ьных пр о­ екциях (см. стр. 66). Но нас интересует не только внешний вид предмета , но и его внутреннее устр ойств о. А чтобы изобра зит ь на чертеже элементы внут­ ренне го устройства предмета , нужно знать пра­ вила и законы начертательной геометр ии . Ма ло того , многие предметы различной фор­ мы пр оектир уются одинаково на одну, а иногда и на две плоск ости пр оекции . Следовател ьно, нужно ум еть правильно выбрать число проек­ ций , чтобы легко отл ичить один предмет от дру­ гого . Для оче нь сложных предметов приходится чертпть все шесть пр оекций . Но иногда и по шести пр оекциям трудно представить себе об­ щий вид предмета . Тогда прибегают к условному объем ному рисунку предмета - так назыв ае­ мой аксономе трическ ой пр оекции . Очень бол ьшое значение имеют различные вспом огател ьные линии, которые в ряде слу­ чаев позволяют понять чертеж без дополнитель­ ных пр оекций . Наприм ер , на проекциях тел вращения (шар , цилиндр , конус и т. д.) и отвер­ стий всегда наносят о с е в ы е линии. Не мень­ шуюрольиграютштриховыелинии,обо­ значающие на чертеже невидимые с данной сто­ роны элементы детали (отверстия , выступы , фаски) . Но иногда не помогают и осевые и штри­ ховые mшии . Тогда прих одится делать р а з­ резы,сечения,вырывы и обры­ в ы, которые дают возможность более подр обно и точ но изобразит ь устр ойств о детали, узла или цел ого механизма . Сечение и разрезы mт рихуются тонкими косыми линиями. Не всегда можно изобра зит ь деталь в нату­ р альную величину. Чаще приходится ее умень­ шать или увеличивать, указав масштаб изобра­ жения на чертеже . Наприм ер , масштаб 1 : 1 означает , чт о деталь изображена в натуральную величину;1:2-уменьшенав2раза,а5:1- ув еличена в пят ь раз. Чтобы не за гр ом ождать чертеж лишними ли­ ниями, в некоторых случаях прибегают к упр о­ щенным изображениям . Надо, скажем , сдел ать чер теж болта или какой-либо детали , им еющей ре зьбу . Изобразит ь точно пр оекцию сложной винтов ой линии резьбы очень трудно, да и не нужно . Ведь резьба нарезается при пом ощи спе циал ьного инструмента , который сам при- •5д.э.т.5 f/PЯMOYгOA/JHOll nРоекция �g 1 1 -c�s КАК СОЗДАЕТСЯ МАШИНА Только при прямоугольной проекции размеры и конфигурация тени будут соответствоват ь истинным показателям предмета . дает ей необходимый пр офил ь и размеры . По­ этому на чертеже только отмечают уча стон , н а котор ом должна быть резьба , и ставят ус лов­ ный знак . Например , «М 8» . Это означает , что на детали надо нарезать метр ичес кую резьбу с наружным диаметр ом 8 мм . Таким же образом поступают с зубчатыми колесами . Когда вычерчены все необх одимые проекции детали, разрезы и сечения , надо пр оставить ее 65
МАШИНА - ОСНОВА СОВРЕМЕННОП ТЕХНИКИ ВЧД СПРдВд w, v а 11 • 11 11 81fД СНИЗ!I clQ1 н, Для сложного предмета иногда приходится чертить пять-шесть прямоугольных проекций . А чтобы был ясен общий вид втого предмета, его изображают при помощи аксонометрических проекций: а - днметрической ; 6 - кабинетной ; в - изо· метрической. Внд СПЕРЕДИ ВIЩ СЛЕВд внд сзд ди v w ВИД CBEPX!I I�оDJl1 -----=.ш._ ---- - -щ 1 1·1 1 1 1 1 1 • 1 1 1 1 1 w v, Чертеж в пря моугольной проекции. 111 t- --±-t m=� цилиндр , конус и шар проецируются на горизонтальную пло­ скость в виде окружности (а). Ч тобы их различить , нужна вто­ рая , вертикальная проекция. Другие предметы одинаково в ы глядят в вертикальных проекциях (б). Поэтому необходимо н вuа clJepxy изображать еще их вид сверху. 86
a\DICJ []Трудно представить себе форму предмета по проекциям а. Но осевые линии б подсказывают, что изображен цилиндр с вы- · точкой. Чертеж в отличается от чертежа • только отсутствием двух тонких штриховых линий на вертикальной проекции . Но предметы, изображенные на этих чертежах, совсем разные. действительные размеры , но так , конечно , чтобы они не загоражив али основных линий чертежа и чтобы их было легк о читать. Спр ава от ос­ новного размера пишут допуски (см . ст . «Взаи­ мозаменяемость и допуск») . Например , подпис ь « 29 ± 0,5» означает , что при изготов.'Iении де­ тали этот размер должен быть не больше 29 ,5 мм и не меньще 28,5 мм . В штампе чертежа специальными обозначе­ ниями указывают материал, из которого изго­ товляется деталь . Наприм ер , «Ст . 45» . Это зна­ чит , что деталь надо изготовить из констру1щион­ ной стали , содержащей около О,45 ?о углер ода . Обработать деталь можно по-разному . Мож­ но пр оточит ь ее резцом , который оставит бо­ р оздки, ле гк о ощутимые рукой . А можно отпо­ лировать так , что она будет блестеть как зер­ к ал о. Чистоту обработки поверхностей обозна­ чают треугольником и цифрами . Например , надпис ь «\76» означает поверхность 6-го класса t�:истоты по ГОСТу. Но вот детали готовы . Тепер ь их надо собрать в у зел механизма . А для эт ого нужен другой чертеж, на котором былп бы указаны взаимное расположение деталей и условия сборки . Такой чертеж называется сборочным . Детали можно собир ать по-разному. Напри­ мер , колесо, надетое на ос ь, может качаться , м ожет вращаться св ободно без качаний или туго п ов орачиваться на оси . А если надеть нагретое к олес о, то, когда оно остынет , повернуть его на КАК СОЗДАЕТСЯ МАШИНА Разрез по ЕЕ Разрез подд ~11 Для более точного изобра­ жения сложных деталей приходится делать их раз- рез ы. Разрез по1105 г мв Резьбу иа чертежах не вычерчи вают, а условно изображают штриховыми линиями и ставят ее обозначение . TOJJЬKO для обозн ачения специальной резьбы на проекции детали деJJают вырыв и дают точные размеры резьбы. 67
:МАШIIНА - ОСНОВА СОВРЕ:МЕННОИ ТЕХНIIКИ z=23. m=5 "' +-t- -t- -+- --+-+- -�f-+- -- -1- -+-+ + � оси станет очень трудно или пр осто невозможно . Все это тоже уназывается на чертежах особыми обозначениями - п о с адR .а ми. Для удобства пользования сбор очными чер­ тен.:ами в его пр авом углу над штампом поме­ щаютспецифиRацию-переченьвсех деталей , входящих в изображенный узел . Уна­ зывают также их количество и материал , для обозначения которого на чертеже применяют специальные условные изобр ажения . В сбороч­ ны х чертежах · обязательно должен быть п зо- s На чертежах зубчатых колес не надо чертить зубцы : до­ статочно указать наружный диаметр колеса , чис.ло зуб­ цов и модуль зацепления. бражен еще и общий вид полностью собранной машины . Над составлением чертежей работает много инженеров , техников и чертежнинов . И все они стр ого пр идер живаются Государственного обще­ союзного стандарта (ГОСТ) на чертежи . В нем предусм отрено все: размер бума ги и штампа , толщина линий , шрифт , распол ожение проен­ ций , правила выполнщшя разрезов и сечений , масштабы и т. д. И если чертежи составJiены правильно, их поймут на всех заводах. • ЧТО TAJ(OE ТЕХНО"JОГИЯ Технология машиностр оения - науна о спо­ собах пзготовления деталей машин, а также сборки пх в узлы и готовые машины . Само слово «техно.'!огия» пр оисходит от двух греческих слов : «техне» - мастерство и «логос» - науна . Од нако под слов ом «технология» понимают не только науну, но и практику, т. е. все те про­ цессы в производстве, ноторые изменяют свой­ ства, форму или внешнпй вид изделия . Эти про­ цессы называют технологическими. Способы п последовательность их ос уществления отр ажают в чертежах, записыв ают в инструкциях и т. � . Часто такие описания тоже называют техноло­ гией: . Технологические пр оцессы разрабаты­ вают инженеры-т ехнологи . Правильно разрабо­ танная технология позв оляет с малыми затра­ тами выпускать больше хор оших изделий . Ра зличают технологию механическую и хи­ мическую . Механическая - изменяет преиму­ щественно формы и частично физические свой- 68 ства обрабатываемого предмета , а химическая ведет к изменению состава, строения и свойств вещества в результате химических реакций . К механическ ой технологии относится , напри­ мер , обработка резанием , к химической - полу­ чение пла стических масс и т. д. Часто бывает тр удно разграничить области механической и химической технологии, так к ак они либо совме­ щаются, либо сочетаются . В машиностр оении преимущественно применяется механическая технология . Современная техник а дает технологам раз­ нообразные способы для обработк и одной и той же детали . Какой же из них вы брать? Ко­ нечно, самый быстрый , дешэвый и такой, при котором качеств о деталей будет наилучшим . 1 Допустим , технологу надо решить, наким Деталь и ее чертеж, выпопнеип ый в трех проекци ях - Jl l> по прави пам м 11ш1шостро11 те.1ьuоrо черчения.
КОРПУС 4уралюн11ниtl .416 гост �78� -49
способом обработать «ольцо шар1шоподш ипнн­ на . В этом случае очень важна высокая пр оиз­ в одительност ь: подmипнюш необходимы в авто­ м обилях, тракторах, комбайна х, самолета х, те пл овозах, велосипеда х, станках, прокатны х станах, двигателя х. И технол ог начинает рас­ с уждать ... Мо жно взять металличесю1 ii пруток определенного диаметра, отр езать от него Ii ycoк нужной длины , уста новить на токарныii станок , о бработать поверху и вырезать сердцев пну - п олуч ится кольцо . Токарную обработку можно в ыполнить также на револ ьвер ном 11 на пр утко­ в ом автоматах . А автоматы для этого сущест вуют различные - одношпиндел ьные и 11шогошпин­ дел ь ные . Все перечисленные станки отличаются друг от друга производительностью . На токар­ ном станке выточка кольца из пр утка займет 11,66 минуты , на револьверном - 7,46 минуты , на од ношпиндел ьном полуавтомате - 1 ,43 ми­ нуты , на четырехшпиндел ьном автомате - 0,53 минуты (см . ст . «Обработка метал.!J ов реза­ нием») . Разумеется , надо выбрать четырехшпнн­ дел ьный автомат . Тогда на изготовление той же партии деталей потребуется меньше станков , меньше станочников , а значит , и меньше завод­ ских пл ощадей . Обработка будет дешев ле . Но нельзя ли ее еще удешевить? Трижды поду­ мает об этом технолог . Почему, в самом деле, дл я изготов.�1ения кольца взят пр уток ? Ведь пз него пр иходится вырезать сердцевину . На это тра­ тится время , расходуется мощность станка , инструмент , перев одится в стр ужку много ме­ талла . И технолог откажется от прутка , он вы­ берет трубу. Но не всегда технолог выбирает самые произв одительные машины . Ведь они , как пр а­ вило , и самые дор огие . Если план вы пуска дета­ лей большой , то расходы на приобретение такого оборудования опр авданы . А если прпх о,1ится обра батывать небол ьшую партию , то технолог откажется от автомата . Он выберет токар ный станок . Причем технологи подсчитали, что , если и зготовить меньше 300 подшипник ов , вы годен од норезцовый токарный станок , а ес:ш больше 300 - многорезцовый . Возьмем другой пример - обработку бол­ т ов . Их выпускают в огр омном ко.1 11 честnе - миллионы штук в год только на одном заводе. На токарном станке 1 штуку можно сде:1ать в 4 минуты , а на многошпиндельном автомате - 18штук в 1 минуту, т.е.в 72раза больше. И все �- Об щий вид цеха , оформленноrо соrласио ваконам 1 т е хничесноil встет11ки. ЧТО ТАКОЕ ТЕХПО.'l ОГIШ Ун и9Е: РСА /1ЬНЫЙ РЕ ВОЛЬВЕРНЫЙ ПОЛУА ВТ О МАТ АВТ ОМ А Т СТА НОК СТАНОК '',""М:т 44 28 �"". 1••••• ---­ r••••• t::::::: r••••• ЕЕЕЕ ...... ---- 44 28 5 2 •• 7,.JIП 2 Чем 11ро11зно;�11те.�ь11ее стш1к11 , тем меньше их потреб�·етс я д.1н llЗГOTOR.'ICHl[JI З8;:(8Н110ГО КОЛJIЧССТВ8 деталей, 8 СJIР;(ОIНl­ тсльно , меньше ра боч11х 11 аС1нодсю1 х п.�ощадеil. Ввер:r у цифрам11 по"'азано необход11мое J'оличество станн:ов, вниау - 1\о .111че­ ство р11боч11х. В середиие - диаrрамма показывает, 1; ai; )· меньшветсн размер необход 11мых п.1ощадей ор11 внедре111111 новой техн11к11. же технолог не возьмет многошпин;�ел ьный автомат : оказывается , обработка резанием тут вообще не годится . Отв.'lече!l1 ся несколько от обработки нашпх бо.1 1 тов . Дело в том , что с быстрым развитием обр аботки металлов резанием все бо.'lьше дает о себе знат ь ее гла вный недостаток - зна чите,1 ь­ ные отходы металла в виде стружки. Это приво­ дит к тому, что тех нологи стремятся вообще за­ менять обработку резанием др угим и пр оцессами, п прежде всего точным .11 ит ье111 (см . ст . « Мета.'IЛ и форма») . Но у отливок есть один весьма сер ь­ езныii недостаток : сравнительно низкая пр оч­ н ость. Поэтому технолог пока избегает приме­ нять литье для деталей , требующих большой пр очности . Например , не дела ют литым шатун автом обильного двигателя, который пер едает усп.'lия от взрыва га зов в цилиндре на коленча­ ты!� ва.'1. Существ ует другой способ изготов:rе­ н11я дет алей 111 аши11, который обла,т1,ает преиму­ ществом литья , но не имеет его недостатков. Это штамповна . Она также дает по сравнению с резанием небо.:� ь:uие отходы . А прочность штампованных деталей достаточно высока . Тепер ь вер немся к нашим болтам . Еслп пх делать на токарных станках, то с каждого бо.па в стр у;кку отойдет 340 г. Допустим , завод выпус­ кает в год 100 тыс . машин. Допустим, что в 111а­ шпне тысяча деталеi i II с ка;+;доii пз них отхо;�пт 69
М АШИНА - ОСНОВА СОВРЕМЕННОЙ ТЕХНИКИ ' Но иногда ни резание , ни литье , ни штампов­ ка не позnо.�:яют технол огу осуществить необ­ хо;:�;имую обработ ку. Например , нужно полу­ чить отверстие очень малого диаметра (1 -2 мм) . Пытались такие отверстия сверлить. Неприят­ ностей это причинило множеств о: при нали чи и малейшего дефекта в металле сверла ломались. А из такого отверстия обломок сверла не выта­ щишь. В твердых же материала х отверстия та­ ких диаметр ов совсем нельзя пр осверлит ь. Значит ли это , что подобные отверстия в ообще получать нев озможно? Конечно , нет . Нескол ько лет назад в на шей стране, а затем и в других странах был разработан совершенно новый· спо­ соб обработки метал.тr ов - электр оэр озионный . С.лева показано , сколько получается отходов металла, если об­ рабатывать болты на металлорежущих станках, а справа - на кузнечно -штамповочном оборудовании. Но.мерами 1-4 по­ казана пос.�е,1овательность операций при атом прогрессивном способе обработю1 . Передовой технолог - это специалист, ко­ торый в сегда недоволен существующей техно­ логией . Он убежден, что всегда можно найти более совершенные способы обработки . И он и щет новое . Но технолог не отка зывается и от старых технологических процессов , а всегда старается найти в них новые возможности. в стружку 340 г металла . В год отходы составят 340 х 1000 Х 100 ООО = 34 тыс . т! Автомобиль « Москвич» весит около тонны . З начит , только из этих отходов можно было бы изготовить 34 тыс . автомобилей! Как же согласиться на обработку болтов резанием , даже ес.тr и она выполняется на самых высокопроизводительных автоматах! По­ этому технолог для изготовления болтов выберет кузнечно-штамповочное оборудов ание , причем возьмет высокопр оизводительный автомат , кото­ рый будет давать 400 шт ук в минуту, а отходы с одного болта составят всего 14 г. Потери же при изготовлении резьбы в обоих случаях при­ мерно одинак овы . Вот, например , пайка . Это один из старейших технологических процессов , известный еще в древнем м и ре . Пайка всегда считалась кустар­ ным пр оцессом , п ригодным лишь для мастер­ ской по ремонту предметов домашнего обихода . Каза.тr ось бы , к чему она на современном заводе , выпускающем большое количеств о машин? Но технологи сумели автом атизировать пайку, построили для нее высокопр оизвод ительные кон­ вейерные печи . В результате один рабочий мо­ жет за смену спаять много тысяч деталей . Так на автомобильных заводах паяют трубки ради­ аторов: за одно погружение в печь, за 1- 2 минуты , сразу ск репляют между собой не­ сколько сотен трубок . 70 RA R УД АЛИТЬ РЖ АВ ЧИНУ Ржавую деталь можно опустить в соляную или серную кислоту, где р;кавчина , конечно , растворится. Однако вместе с ней будет раство­ ряться и сам металл . Чем же защитить поверхность металла от растворения? Для этого имеются особые вещества - ингибито ры, добав.1 1 ение 1юторых в к ислоту предохраняет металл от р астворения, но не лишает кислоту способности растворять ржавчин)· · Один из таких ингибиторов - уротро ­ пин, который можно купить в любой аптеке . Одной таблетки уро тропина (0,5 •) достаточно на литр раствора. Можно в качестве ингибитора ис­ пользовать картофе.11ьную ботву. В стеклянный ил11 фарфоровыi1 сосу;\ положите листья картофельной ботвы (свежие и.�и засо хшие) . Затем залейте листья вровень 5 - 7 -процентным раствором серной или соляной кислоты и перемешайте. Через 15-20 минут можно положить в раствор стальную деталь, имеющую ржавчину. Свести ржавчину с различных же­ лезных изделий можно при помощи специального состава, состоящего из парафина 11 керосина. Приготовляется состав следующим образом: мелко наструганный парафин насыпается в бутылку ( приблизительно до ее поло ­ вины) , после чего в нее доверху нали­ вается керосин. Бутылка должна стоять в теплом месте , пока парафин раство­ рится. Затем полученным составом покрывают ржавые места на изделии и через сутки вытирают жесткой тряп­ кой или бумагой. Этот же состав хорошо предохра­ няет от ржавления . Насухо вытертые и покрытые им железные вещи могут лежать , не ржавея , многие месяцы.
Технология развивается быстр о, вместе с тех­ ник ой: . Вот, к примеру, в 20-х годах, чтобы обра­ ботать за час 108 деталей автомобил ьного двига­ теля , требовалось 162 станка . Тепер ь один ста­ н о к обрабатывает в час 137 таких деталей . Но­ вые машины - новая технология! При разработке технологического пр оцесса технологи исх одят из требований конструкции (получение изделий нужного качества), про­ гр аммы завода (получение необходимого коли­ чества изделий) и требований экономики (м ини- СКОЛЬКО СТОИТ МАШИНА мал ьнал стоимость изделия) . Но технология при этом тоже предъявляет свои требования : конструкция должна быть такой:, чтобы при из­ готовлении изделия можно было пр именить экономичные технологические процессы , меха­ низировать и автоматизировать все производ­ ственные операции . Так технологи в содружестве с конструкто­ рами и учеными развивают и совершенств уют технику. Так разрабатывается повал техноло­ гия , девиз которой - бол ьше , дешевле, лучше ! • CROJIЬRO СТОИТ МАШИНА На велосипедах ездят сотни миллионов лю­ дей . Часто можно видеть, как рабочий едет на велосипеде на завод, домашняя хозяйка - за покупками, колхозник - в· поле . Современный: велосипед для всех - привычная вещь . А вот другой: велосипед . Он хранится в одном из ле­ нингр адс1щх музеев . У него тяжелая кованая рама , а колеса - как у телеги : с толстыми спи­ цами и грубыми стальными ободьями . Педали сидят прямо на оси переднего колеса , как у дет­ ского трехколесного велосипеда . Музейный ве­ лосипед весит вдв ое. больше нынешнего, а ездит ь на нем очень тяжело и неудобно . На неровной дор оге эту машину так трясет , что в свое время она получила нелестное прозвище «костотр лс». Но даже и такой он был очень дорогим , и на нем изволил кататься наследник престола Рос­ сийской империи, будущий цар ь Александр 111. Велосипед был выписан из-за гр а ницы специал ь­ но для него . Дор огой велосипед был царской забавой . Де­ шевый , он стал доступен всем . Совершенно ясно , что цена его для нас не безразлична . А це­ на других машин? Их на свете великое множе­ ств о, но только очень нем ногие из них мы с вами покупаем для себя . Так не все ли нам равно, с к ол ько стоят эти машины , которых мы никогда не купцм ? Нет , не все равно ! Оказывается , что це на каждой машины имеет значение и для нас . Мы не покупаем машин, которые работают на за в одах . Но мы покупаем , например , гвозди . И ст оят эти гв озди очень дешево . За гривенник пр од а вец отвешивает целую горсть. А ведь еще ст о пят ьдесят лет на зад за горсть гвоздей мож­ н о было получит ь барана . Почем у гвозди были такими дорогим и? И по­ чем у они стали такими дешевыми? Дор огими они были потому, чт о их делали вручную . Мастер- гв оздарь накалял на горне железо, рубил его на кусочки и из каждого кусочка выковывал гв оздь. Это была очень тяжелая и кропотливая работа . А дешевыми гв озди стали, когда для их изготовления при­ думали специальную машину . Она разматы­ вает моток толстой стальной проволоки, от­ рубает кусок , делает на одном конце шляпку, на другом - острие . Готов о! Гв оздь летит в ящик , за ним - второй, третий, десятый, со­ тый - гла зом не уследишь! И чем дешевле ма­ шины на гвоздил ьных заводах, тем дешевле об­ ходятся гв озди . Дешевые машины - это дешевое мыл о и спички, ткани и обувь, мебель и посуда , книги, Дорогой ве1осипед был царской аабавой. 71
:М АШИНА - ОСНОВА СОВ Р Е:МЕННОй Т ЕХНИКИ коньки, радп опр ие11ш1ш и п все другие вещи , кот орые дел ают на завода х п фабриках. Нужно , чтобы и в сел ьск ом хозяйство тоже работало как 111 0;юю больше машин п чт обы онп были деше­ ВЫllIИ .Дешевые сел ьск охозяйственные машины ­ это дешевый хлеб , дешевые овощи , картофедь, хлопок , са харная свекда . До сих пор мы все время говорили: чем де­ шев ле машина , тем дешевле обходится то, что она делает . Но действител ьно ли это та к и по­ чем у именно? Чтобы ответит ь на этп вопр осы , вер немся к нашему пpиll l epy - к изготовле­ нию гв о здей . Ск олько они должны стоить за­ в оду? П:1ановый отдел завода составляет расчет стоим ости тонны гв оздей . Вы глядит этот расчет пример но так: 1.Сырье-стальнаяпроволока. . . . . . . .14руб. 2. Смазка для машин 11 дrуп1е материалы . . 1 3.Топливо...... . . . . · . . . . . . 2« 4. Эл е1.;троэнергия . . . . . . . . . . . . . . 5« 5. За работная плата рабочих и с;�ужащих 12« 6. Амортизацион ные начисления . . . . 16(( Итого за то нну . . . .50 руб. Все ли вам понятно в этом расчете ? Вот, на пример , сыр ье. Ясно , что раз проволока из­ расходована на изготовление гвоздей , то в стои­ мость гв оздей должна войти и стоимость пр оволо­ ки. То же самое со сма зкой, топливом , электр о­ энер гией . Рабочим и служащим , конечно, тоже надо платить. Ведь это их труд превратил про­ волоку в гв озди. Но вот что такое амортиза­ ционные начисления ? Что это за 16 руб., от­ куда они: берутся ? Ок азывается , именно в них «сидит» цена машины. За счет амортизационных начис ;1 е­ ний погашают износ машин . Ведь машина , Сто пятьдесят лет назад за горсть гвоздей можно было получить целого баран в 1 • 72 Чтобы сде.tать одну тонну гвоздей, нужны стальная прово.tока и смазка для машин, топливо и зле1<трознерг11я, н�·жен труд рабочих и служащих. Износ м аши н тоже надо )·ч и тывать . Все зто входит в стоимость гвозд ей. которая делает гв озди , постепенно изнаши­ вается . Допустим для пр имера, что за свою жизнь она может сделать тысячу тонн гв оз­ дей . А стоит машина 2 тыс . руб. Значит , каждая тонна гвоздей уносит с собой частицу жпзни сде­ лавшей ее машины , и стоит эта частица 2 руб. Есть на заводе и другие машины ( в пе рвую очередь энер гетические и подъемно-тр анспорт­ ные) , и их стоимост ь таким же образом посте­ пенно переходит в стоимость гвоздей. В аll l ор­ тизационные начисления входит погашение ст ои­ мости здания завода и пр оведенны х к нем у во­ допроводных труб, электрических кабелей, те­ лефонных проводов и подъездных дорог, пога­ шение стоим ости ограды , подсобных стр оений и всякого другого заводского имущес тва . Итак , чем машина дешев ле, тем дешев :1е об­ ходится сделанная ею вещь . А от чего зависит стоим ость самих машин? Ответить на этот важ­ ный вопр ос будет тепер ь не очен ь сл ожно . Рас­ чет стоимости машины выглядит пр имерно так же, как уже знакомый нам расчет ст оиыости тонны гв оздей . Только цифры здес ь будут Rруп­ нее : ведь машина обходится д ор оже, чем гв оз­ ди. Вот, например , расчет стоим ости трактора: 1. Сырье, полуфабрикаты, готовые детали . . 650 руб. 2. Смазка для станков и другие материалы . . 2 « 3. Топливо . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5« 4. Электроэнергия . . . . . . . . . . . . . . 25« 5. Заработная плата рабочих и служащих . . 450 « 6. Расходы на администрацию и управление 25 « 7. Амортизацио нные начисления ...... 843 « Итого за один трактор . . . . 2000 руб.
1\fы хотп11 1 , чтобы траRтор был дешевле . По­ с�1отр и111 же , на чем здесь 111 ожно сэконо1шпь. П ункт первый - сыр ье, полуфабрикаты , го­ т овые детали. Ста ль и чугун, алю111иний и 111 ед ь, с винец и пласт111ассы , подшипники, фары, свечи , п ров ода , пружины для сиденья и многое дру­ гое - все это нужно расходовать на каждыii т рактор как 111 ожно эконо111нее . Кроме того, боль­ ш о е значе ние имеет цена материалов : че111 дешев­ л е чугун и алюминий, тем дешевле трактор . Т о же са111ое можно сказать о втор ой, т р етьей п чет вертой статьях расчета . Дешевая нефт ь, и з которой делаются сма зочные масла, дешевые уголь и эJrектр о энер гия - все это снизит цену на трактор и в конце нонцов на нужные нам п родукты . Таной же резул ьтат дает и экономия рас­ ход о вания сма зки , топлив а, электр о энер гии . Пункт пятый - заработная плата рабочих и служащих . Денег ух одит немало. Но как их сэкономить? Может быть, снизить зарплату : платить рабочему не 100 руб. в месяц, а 50? Капиталист обязательно поста р ался бы сделать пменно так . Для нас этот способ, 1; онечно, никак не годится . Ведь главная цел ь нашей экономи- 1ш - наиболее полно удовлетв орять растущие матер иальные и культурные потребности тру­ дящихся , в том числе тех рабочих , которые де­ лают тракторы. Но есть другой путь экономии . Зарплата может оставаться прежней, зато завод увеличит выпуск тракторов . Ск ажем, раньше он выпускал в месяц 10 тыс . этих машин, а станет выпускать 1 5 тыс . Тогда та же самая зарплата того же числа рабочих разложится на большее количе­ ство трактор ов . Каждый рабочий и служащий получит столько же , сколько и раньше , но на каждый трактор пр идется не 450 руб. зарплаты , а только 300 руб . Вот этот путь нам по,�,ходит . Но только каким обра зом увеличить выпуск тракторов? Наше производство растет и совершенствует ­ ся на основе новейшей техники . Мы заменяем устаревшие машины новыми, более производи­ тел ьным и. Вместо десяти станк ов , на которых р аботали десять рабочих, мы ставим одну авто­ м атическую станочную линию , обслуживае­ м ую одним рабочим . Деталей делается больше , а зарплаты расходуется меньше. Осв ободившие­ с я же рабочие руки будут использованы в дру­ гих местах . Каждое нов ое приспособление , придуманное и нженерами или самими рабочими, должно сни­ жа ть расход заработной платы на один трактор. Но - не удивляйтесь! - не всякое усовершен- СКОЛЬКО СТОИТ l\IAШIIНA Стоимость сырья и деталей , смазки, топлива 11 злектрознерг1111 плюс заработная плата , плюс расхо;\ьt на а;�министрацню, плюс определен ная часть стuимuсти посте пенно изн ашиваю­ щ11хся машин - все это равняется сто11мости о�ного траRтора. ств ованпе может оказаться выгодным для про­ изв одства , рентабел ьным . А то можно ,например , пр идумать быстр одействующую автоматическую м ашину , котор ая делала бы трубы для океан­ ских судов . Каждые пять :минут - готовая труба! Хорошо? Да нет , не очень. Ведь ок еанских судов различных типов стр оят не так уж много . Скажем, одно судно в неделю, а то и в две. Вот и получится , что машина будет включат ься только на пять минут в неделю. А стоит такая машина очень дорого . И раз труб выпускается мало, пр идется в стоимость каждой трубы вклю­ чать большую сумму амортизационных начисле­ ний, чтобы погасить стоимость дор о гой машины . Ст атья шестая - расходы на администрацию и управление . В расчете стоимости гвоздей мы этой статьи не выделяли, она была «спрятана» в заработной плате . В действ ительности же эта статья особая , и на ней тоже можно кое-что сэкономить. Можно сократить штаты зав одо­ управления . Мо жно и здес ь механизир овать не­ которые виды труда . Вот хотя бы расчеты . Де­ сятки бухгалтер ов считают целыми днями, чтобы определить, сколько заработал каждый рабочий. А электр онно-с четная машина сделает это за несколько часов , причем машиной управляет один специалист . Но, конечно , такую машину можно вне­ дрять тоже только там , где для нее много работы. Иначе деньги , затраченные на ее по­ купку и установку, не окупятся . Есть еще одна возможность экономии по этой статье . Если даже сумма расходов на администрацию и упр авление останется прежней, но выпуск трак­ торов увеличится , то и в этом случае на каждый трактор расходов придется меньше. 73
МАШИНА - ОСНОВА СОВРЕМЕННОЙ ТЕХНИКИ НЕСRОЛЬКО СОВЕ ТОВ ТЕМ, КТО СОБИРА ЕТСЯ ОКРА ШИВА ТЬ ДЕ ТА ЛЬ *** При окраске пульверизатором А с малярных кистей засохшую краску лучше всего смывать амилаце­ татом. При окраш иuан1111 кож11 или сгиба­ ющихся детаJ1ей н11трокрасками н)·жно на каждые 100 �·"' краски добавить 1- 2 капли касторового масла. Это при­ дает покрытию 11ластичность. *** часть поверхности , которую не нужно красить, заRлеивают бумагой или, если 11то неудобно, смазывают вазели­ ном. После окраски вазелин стирается тряпкой. *** Для того чтобы удалить смолу с де­ рева, его поверхность смачивают аце­ тоном или горячей водой с содой и по­ ташом(на1лводы60'содын50z поташа) . Через некоторое время со­ став, который растворил смолу, смы­ вают водой. *** Для получения матовой пленки п рн нитропокрытиях растворяют чет­ верть чайной ложки крахмала на 100 "-' ' ' готовой нитро1;раски . *** llиогда хоро шо сохранить естест­ и енный цвет дета."lей из латуни, ме;ж,11 и бронзы. В этом случае после шли­ фовки ШК)·ркой 11 полировки пастами ;(е та.ТJь покрынают тонким слоем жидкого цапон - л ака . Ес,,и нет полиро­ ночной пасты , то можно воспользо ­ ваться для этой цели зубным порош ­ ком , разведенным на слабом растворе на шатырноrо с т1рта. Для удаления старого слоя масля­ ной краски нужно 300 • негашеной извести смешать со 100 • пота ша , а затем замесить смесь водой до густо­ ты краски. Этой смесью покрывают слой старой краски и оставляют на 12 часов . После этого старая краска легко сой;. ., ет. *** Чтобы полу•шть алюминиев ую или бронзовую краск)·, на;10 соответствую­ щую металлическую п)·дру всыпать в бесцветный нитролак и тщательно растереть. Затем , добавляя раствори­ тель , довести смесь до пригодной для окраски густоты . При окраске пузырек с составом нужно часто взбалтывать , так как поро шки быстро оседа ют на дно. Можно слой старой краски снять и другим способом. Смочите краску 10-15- процентным раствором каусти ­ ческой соды. Через нес1ю.,ько часов краска легко счистится. Теперь, наконец , мы с вами добрались до седьмой статьи - амортизационных начисле­ ний . Что это такое - мы уже знаем . Аморти­ зационные начисления - это возмещение стои­ мости износившихся зданий и соор ужений , из­ носившихся машин . Каких машин? Тех , ко­ торые делают тракторы . Это станки и прессы , конвейеры и станочные линии, электр опечи и подъемные краны. Чем эти машины будут дешев­ ле, че�1 они будут производительнее , тем дешев- ле обойдется изготовление трактора . Значит . чтобы получить дешевые машины , нужно иметь дешевые машины . Это звучит странно, но это так . И для этого нам нужно в первую очередь развивать машиностр оение . Чем боль­ ше у нас будет машин, которые делают машины , чем они будут пр оизводител ьнее и дешевле , тем больше пр одукции выпустит наша пр омышленност ь и тем лучше и дешевле будет эта пр одукция . • ОРГАН113АЦИЯ РАБОТЫ ПРОМЫ ШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ Ша хты 11 рудники, металлургические ком­ бинаты и электростанции, машиностроител ьные зав оды и текстильные фабрики, типогр афии и м ясоком бинаты - все это пр омышленные пред­ приятия . Неск ончаемым потоком с пр омышлен­ ных предпрнятий: страны идут металл , уголь, э.11ектр о энергия , различные машины , ткани, обувь, одежда , сахар , консервы, мебел ь, книги , тетради ... Всего не перечесть! Работой завода руков.одит заводоуправление во гааве с директор ом . Первый заместитель ди­ ректора - гл авный инженер . Большую роль в жизни предприятия играют технические сове- 74 ты , в которые входят рабочие-новаторы , ин­ женеры , представители общественных ор гани­ заций завода . Заводоуправление сост оит из отдел ов : конструкторского , планового, технологическ о­ го, ор ганизации труда , снабжения , сбыта , фи­ нансового, бухгалтерии, отдела гл авного меха­ ника, технической пр опаганды , подготовки кадров и т. д. Rонструк•торский отдел-на многих заводах есть :конструкторские бюро - заним ается конкретной разработкой новых ма- . шин и дета.;�:ей, внедрением уже разработанной
ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТЫ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ ОТДЕЛ ГЛАВНОГО МЕХАНИКА W'_,... .?' /�A?'"..N'.&Jl"'K�,.;$ м 76
МАШИНА - ОСНОВА СОВРЕМЕННОЙ ТЕХНИКИ на другом предприятии новой пр одукции, усо­ вершенствованием выпускаемой продукцпп . Именно здесь готовятся ок ончательные рабочие чертежи , по которым рабочие , инженеры 11 тех­ ники изготовляют детали, отдел ьные узлы и целые машины . Констр у:кторсRому отделу по­ могает экспериментальный цех, nоторый изготовляет опытные обра зцы новых машин . Как только завод получает задание начать выпуск новой машины , констр укторский отдел принимается за работу . Одновременно с ним вделовключаетсяиплановый отдел. Ведь работа завода планируется . Количеств о рабочих , числ о единиц оборудования , обор от­ ные средства - все потребности за вода должны быть при.ведены в соответствие с производствен­ ной пр ограммой и с теми средств ами, которые этому предприятию выделяются . Плановый отдел составляет график запус:ка машин в производств о: :к та:кому-то числу долж­ ны за:кончить работу техно.т�оги; тогда-то долж­ ны быть готовы чертежи инстр ументов , штампов , приспособлений . Уста навливаются ср оки их изготовления в инструмента.т� ьном цехе , ср оки поступления на с:клады материалов . Затем на­ мечаются даты , когда надо начать изготовление деталей во всех цехах, и сро:ки начала выпус:ка новой машины . Однако :конкретные пр оизв одственные планы для цехов еще не состав.т�яются . Прежде все­ годляэтогонадопоработатьтехнологи­ ческому отделу. Зав одские технологи точно установят, на ка:ком оборудовании будет выполняться каждая операция , каким инстр ум ентом , с какими при­ способлениями, с:колько времени она займет, сколь:ко потребуется для ее выполнения рабо­ чих , какой квалификации . Вот на этой основе уже можно планир овать работу цехов , т. е. со ­ ставить график равномерного и компле:ктного ·в ыпуска машин в таком количестве, ка:кое тре­ бует государственный план. Технологи начинают свою деятельность вместе с плановиками и даже раньше их на той стадии, когда чертежи машины еще не сошли с досок констр у:ктор ов . Технол ог садится рядом с констр уктор ом и вместе с ним обсуждает но­ вую констр у:кцию , ее технол огичность. Но тогда технол ог был лишь консультантом . А теперь он определяет дал ьнейшую судьбу машины . В тесном кон�акте с технол огами работает отдел организации труда (или отдел труда и заработной платы) . Технологи подсчитали, с:колько нужно времени на выпол- 'i8 пение :каждой операции . Это техническая норма времени , она по:1ностью учитывает возможности заводс:кого оборудования . Теперь надо эти воз­ можности реализовать.Отдел ор ганизации тр уда ста рается разумно, экономно использовать труд рабоче го , правильно его ор ганизовать . Он ста­ рается сберечь для произв одства :каждую ми­ нуту рабочего времени . Так , на одном из предприятий при изучении пр оцесса сборю1 авто.мобил ьного колеса уста­ новили, что по:крыш:ка лежит от сборщи:ка на 1 м дальше , чем необходимо. Один лишний ша г за по:крыш:кой, один - обратно . Подсчитали: при сборке узла - два лишних ша га ; пр и сбор:ке машины (5 :колес) - 10 шагов ; в день (100 ком­ пле:ктов) - 1 км ; в год - 12 потерянных дней . Вот что такое лишний шаг сборщи ка! Важное звено заводоупр авления - о т д е л с н а б жения. Этот отдел вместе с плановым изучает специфи:кацию деталей и материалов новой машины . Что , например , можно получить в готовом виде от других зав одов ? Подшипни- 1ш - с подшипнш•ового завода , э.1 1 ектрообору­ дование - с другого завода , пластмассы - с третьего, ткани - с четвертого , стекло, при­ боры - с пятого, шестого и т. д. Но отдел снабжения не только доставляет нужные материа.'Iы . Он следит та:кже за пра­ вил ьным их расходованием . Дает , например , цеху металл по весу в соответствии с нормами и точно знает , сnолько весят выпускаемые изде­ лия . Куда делась разница - ушла в стружку? Значит , нужно собрать эту стружку и сдать на переплав:ку . Каждое дело требует тв орческого подхода . Вот, например , финанс о вый отдел. Ка залось бы , одни сухие цифры: получил в банке деньги, распределил их по статьям - и все . Однако от работы финансистов , от того, насколько хор ошо они вид ят, что в действител ь­ ности скрывается за сухими ц ифрами, часто зависят резул ьтаты всей работы завода . Существует такой термин - «оборотные средств а предприятия». Это деньги , вложен­ ные в запасы материалов , в начатые, но незакон­ ченные производств ом изделия , в готовую , но не­ отправленную проду:кцию . Государство выдел яет заводу ежегодно опре­ деленную сумму оборотных средств , с:кажем 10 млн . руб. А проду:кции он выпускает в год на 40 млн. руб . Выходит , первоначально выделен­ ные средств а за год оборачив аются четыре раза: продолжительность оборота - 90 дней . А если сокр атить продолжительность оборота, допус­ тим, с 90 до 70 дней? Тогда средства станут обо-
ОРГАНИЗАЦIIЯ РАБОТЫ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ рачпваться пять раз в год вместо четырех . В ре­ зультате прп тех же 10 млн . руб., выделенных государств ом , завод получит возможность вы­ пускать продукцию не на 40 , а на 50 млн. руб. в год . Но, конечно , осуществить такое сок ра­ щение сроков оборота средств можно .'l пшь снламп в сего коллектив а завода , в соотв етствип с госу­ дарственным п.'lаном . эRономия на крупном заводе может достигнуть десятков тысяч рублей. Центральная бух­ галтерия ведет точный учет всех затр ат п дохо­ дов предприятия . В этом учете , как в з ерка:Jе , впдны результаты хозяйственной деятель ностп завода . Сухие цифры, учет каждой израсходов ан­ ной .копейки составляют содержание работы еще одного отдела-центральноlr бух­ галтерип. Если на каждой выпущенной детали сберечь только одну копейку , то годо вая Есть в заводоуправлении отдел , который за­ нимается оборудованием ,- о т д е л глан­ ного механпка.ПрипоJiучеюшнового задания он в первую очередь изучит потреб­ н ость в оборудованiш . В 11 1 ех анпческих цехах , скажем , обнаруживается нехватка станко:о . Попросить новые? Возможно , придется . Но О С ТО РОЖНО - СТЕИ.1.0! Часто бывает так, что некоторые детали лучше всего делать на стекла. Однако многие откааываются от при­ менен11я стекла, так как не знают, как с ним обращаться. Здесь мы при­ водим иеско.'lько наиболее простых способов обработки стекJ1а. Реаать стекJ1опопрямым линиям проще всего , испоJ1ьауя обыч­ ный стекJ1орез и деревянную J1ииейку . СтекJ1ореа можно приобрести в :мага­ зине. ПоJ1ожите на ровный стоJ1 кахую­ нибудь ткань (сукно, фJ1анеJ1ь и т. п.), сверху положите стекJ10 . СтекJ1орез держите перпендикуJ1ярно J< поверх­ ности стекпа и, не Н8)КИ М8Я СllЛЬНО , проведите им вдоJ1ь J1инейки , отступив от края стекло 1-2 .".. . . EcJl lt стекJ10 тоJ1стое, то такую же J1инию прочер­ тите и с обратной стороны стекJ1а . Затем возьмите в р.уки стекJ10 за края и небольшим усиJ1ие:м рааъеди ни те его . Движение рук в ато время напо­ минает движение, как есJ1и бы в ы хо теJIИ СJIОЖИТЬ cтet:JIO по прочерчен­ ной JIИИИИ. БутыJ1ку режут другим способом. НаJ1ейте в нее воды до того :места , где вы хотите поJ1учить JIИНИЮ отреаа . Затем сверху бутыJ1ки , по J1ииии наJ1и­ той поды , повя жите шпагат, смочен­ ный в керосине, и аажгите его. Череа некоторое время бутыJ1ка J1оонет как раа там , где вам нужно. НебоJ1ьшие отверстия в стекJ1е вы­ резают обычным сверJ1ом. Но сверJ10 на;:�о предвар11теJ1ьно за1;аJ1и ть ));еJ1ает ­ ся зто так. Нагрейте конч11к сверла добеJ1а, аатем быстро вдавите его в палочку сургуча. Если сверло прожгло сургуч насs;возь, вдав11те сверло в но­ вое место , и тш: до тех пор, пока сур­ гуч не перестанет ПJ1ав11ться. При сверлении cтe:nJ1a кончик сверла смачивайте скипидаром . Чтобы вырезать в стекJ1е боJ1ьшое отверс'iие , снача.'lа надо высверJ1ить сверJ1ом маленькую дырочку. Затем , )·креп11 в в это й дыро<1ке од11н 1ш нец провоJ1оки , к другому пр111 1 я11-ште стек­ J1орез 11 проведите ир1<ную окружность. Потом прочерт11те по линейке стек.10- реаом два рад11�·са от дырочки к JIИlllIИ окружност11 . Пос.1 1 е атоrо во:�ьми те стекJ10 в рую1 11 с н ижней сторонь; несиJ1ьно ударьте деревянной рукоят­ кой мо.1отка. Вырезанные части выва­ лятся. Чтобы об.1егчить удаJ1еиие выреа&нных частей , со стороны надре­ зов прижмите кусок 3амаак11. Согнуть стекJ1янную т р )' б к у можно, нагревая место сгиба над пJ1амеием сш1ртовк11 11J111 газовой ПJ111ты. Нагревая трубку, все время поворачивайте ее вокруг оси . Ка1< тоJ1ько место сгиба сJ1егка по­ краснеет, начинайте постепенно сги­ бать , не прекращая вращеи11я. ПосJ1е того как будет до стигнут нужный угоJ1 сгиба (11 даже немного раньше) , выиес11те трубку на п.1 1 аме11н 11 , ue прекращая вращения, дождитес ь, когда стекJ10 остынет. Узкие пол оски стекла сгибают подобным образом. При сгибании трубок боJ1ьшого диаметра перед нагревом аасыпьте в них меJ1кий сухой песок. Чтобы песок не высыпаJ1ся, с обо11х концов трубки вста вьте пробочки ив .1е рева. СдеJ1ать стекJ1о мато­ в ы м можно , обрабатывая его пла ­ виковой КИСJIОТОЙ. Из иоска ИJ11t парафина сдеJ1айте по краям стек.1а 11ебольmой бортик . Внутрь образо вав шегося ПJ1оского корытца иаJ1ейте TOHKllM CJIOeM ПJ1ав11- ковую KllCJIOTy. Через несКОJIЬКО минут сJ1ейте ее, а стекJ10 тщатеJ1ьно про­ мойте водой. Выгравировать на с т е к J1 е какой-ю1будь рисунок мож­ но так. 3аJ1ейте распJ1аоJ1енным воском иJ111 парафином всю поверхность стек­ Jlа. 3атем карандашом (не нажимая сиJ1ьно) нанесите рисунок. По атим лин11ям аккуратно процарапайте чем-J111бо острым CJIOЙ воска до стек­ Jlа. В прочерченных J1иниях не остав­ J1яйте меJ1к11х к)·сочков воска. П осJ1е этого стек.10 обиJ1ьно смочите п.'lави­ ковой к11сJ1отой. Через нескоJ1ько м11 - Н)'Т с�юйте ее водой и удаJ1ите CJIOЙ воска. Декоративная грави- ровка стекJ1а основана на с войстве КJ1ея сжиматься при высы­ хаюш. Сжимаясь , он отстает от стекJ1а и снимает с него CJIOИ разной тоJ1щины. Поверхность травJ1ениого таким обра­ вом стекJ1а имеет характер мороаных узоров. ДJ1я травJ1ения иеобход11м сто.1 1 ярный кJ1ей ИJIИ (еще J1учше) же­ патин, так ка1t, чем чище клей, тем лучше рсвуJ1ьтаты. Растворите немноrо клея в воде и прибавьте 690 (о т его веса) квасцов. ПоJ1ученной густой массой покройте стекJ10 с помощью щетки , пока клей еще тепJ1ый. Череа поJ1часа нанесите nторой CJIOЙ и оставьте сохнуть при Бомн�1т1101ut тt•'1 пературе на сутки . За тем пt·!н·. ' те стек.110 в более тешше '" ,· · ".'). Череанекоторое времn R-н·, : 1, , �.:1•т с треском отпетnть. Ec.'l&t хоти·rt.: 1.t·н ·тоμые места оста вит• Г.1.'t�кими , то 11е ре;' нбмаакоi'r к .' Рем покройте иж слоем носин ил11 1. ара­ ф1rиа. 77
МАШИНА - ОСНОВА СОВРЕМЕННОИ ТЕХНИКИ раньше надо проверить свои резервы. Ведь можно модернизиров ать многие станки , сдел ать их более мощными , более производительными . Помимо этого , отдел главного механика забо­ тится о состоянии всех станков завода , об их своевременном ремонте , замене и т. д. Электроэнергетическими установками , теп­ ло- и водоснабжением н а заводе ведает о т д е л главного энергетика. Он также согл асует потребность в энергии с новы!'t1 зада­ нием . Отдел технической пропа- г а н д ы (или технической информации) тоже внесет свой вклад в освоение новой машины . Он изыщет и размножит информацию об изготовле­ нии подобных машин за границей , о всех новин­ ках отечеств енных родственных заводов , обору­ дует в цехах витрины , устроит выставки, орга­ низует лекции , покажет технические кино­ фильмы - сдел ает все , чтобы помочь рабочим и инженерам . Техническая библиотека доставит книжки и журнальные новинки и такж е устр оит выставки , беседы . Остается главное - кадры. Ими занимаются дваотдела:отделподготовкикад­ р о в и отдел найма и увольне­ ния. На наших заводах все учатся . Кружки тех­ минимума, школы передового опыта , курсы наладчиков , мастеров , вечерние (сменные) сред­ ние общеобразов ательные школы, профессио­ нально-технические училища , техникумы , за­ воды-втузы, филиалы вечерних институтов , группы заочников - все условия для учебы ! Оба отдела, занимающиеся кадрами , дей­ ствуют в контакте друг с другом . Они совместно решают, рабочих каких специальностей надо подготовить своими силами , кого нужно найти на стороне . И тот и другой отдел охотно при­ влекает молодежь со средним образов анием : ведь такие люди легко включаются в любые звенья подготовки кадров , быстро находят себе место в сложном организме завода . На большом заводе работают десятки цехов , тысячи станков , десятки тысяч людей . Вьшус­ кают они сотни тысяч деталей , производят мил­ лионы операций . Как разобраться во всем этом? Кто может сказать , в каком цехе что происходит , чтоскакойдетальюделается?Производ­ етвенный: отделзавода.Иногдаегона­ зывают диспетчерским . Диспетчеров на современном заводе немного . Им помогает специальная техника . Она пок а­ зывает , как идет выпуск любой детали н а любом участке. Но диспетчеры не только следят за 78 ходом производств а, они ускоряют его , если где-.'lибо случил ось промедление, приходят на помощь тем участк ам , где возникают какие-либо трудности . На стене производств енного отдела - огром­ ный электрифицированный: график . Ползут на нем св етящиеся «жучки» . Каждый из них связан с движущейся на главном сборочном конвейере машиной. Сборка идет нормально - «жучою> ползет и ползет . Случись малейшая задержка - «жучою> мгновенно замрет на месте. И сразу увидит диспетчер : конвейер остановился , нужно срочно принимать меры. При этом еще начнет мигать красный сигнал , загудит сирена. Обычно конвейер останавлив ается , если не хватает деталей: . Диспетчер неотступно сл едит , чтобы запасы их постоянно были на складах . Несколько тысяч деталей составляют машину. Каждая из них имеет номер , который показан на доске против диспетчера. Рядом с номером - тр1t лампочки : зеленая , желтая, красная . Го­ рит зеленая - все в порядке, запас деталей достаточный: . Но вот он снизился , стал меньше нормы - и сразу же зажглась желтая . Если бы запас исчерпался , зажглась красная . Но мало следить за состоянием запасов на складах . Важно знать , как эти запасы попол­ няются . В комнате диспетчера висит график - часовая выработка каждого цеха. На нем рядом идут две кривые : план и выполнение ; вторая чуть-чуть выше первой: - значит , все в порядке! Все ли? Нет, не все. Чтобы иметь основание считать , что все идет хорошо , надо проверить и качество продукции - как той , которая идет в процессе изготовления машины из одного цеха в другой, так и той , которая выходит из ворот завода. Этимзанимается отдел техниче­ е к ого к онт роля (ОТК). Большую роль на современном предприятии играетотделтехники безопасно­ с 'l и (на небольших заводах и фабриках с этой работой: справляется специальный инженер по технике безопасности) . Он следит за тем , чтобы установленные правила работы и усл овия труда не нарушались , чтобы з доровью тр удящихся ничего не угрожало . В перечне подразделений заводоуправления мы пока не упомянули , пожалуй , самое инте­ ресное-вычислительный центр. Далеко не на в сех заводах сегодня существует это подразделение. Но там, где оно есть , р е­ зультаты его работы весьма и весьма ощутимы . Вычислительный центр , оборудов анный современными электронными вычислительными машинами , выполняет функции нес1юл ьких от-
делов . Он может автоматически разрабатывать программы-графики для производств а, суточ­ ные и месячные задания , вести учет продукции и расчет показателей работы участков , цехов и всего завода . Четко и слаженно работает огромный и слож­ н ый механизм завода . Спокоен и размерен ход производств а. Телефон , радио , автоматика, ТЕХНИКА И ЭСТЕТИКА телемеханика, кибернетик а - все достижения передовой техники используются для этого . Н о главная основ а четкости и размеренности работы предприятия - квалифицированный труд рабо­ чих , техников , инженеров и других специалис­ тов , их дисциплинированность , чувство отв ет­ ственности . И, конечно , хорошее знание своего дела. • ТЕХНИКА И �СТЕТИКА Вы подъезжаете к зданию , похожему на за­ крытый бассейн или дворец спорта . Вам, веро­ ятно , в голову не придет , что это тнацкая фаб­ рика. Ни кирпичных стен , ни подслеповатых окон , ни грохота станков . Вы входите в вести­ бюль , потом в цех и продолжаете удивляться . Полы выложены красивым пластиком . Люми­ несцентные лампы льют ровный свет , преобла­ дают светло-зеленые тона . Каждые пять минут кондиционеры обновляют воздух - он сопер­ нич ает с воздухом морского побережья или соснового бора. А шум? Он <( уходит» в отверстия п ерфорированных алюминиевых листов на по­ толке и пропадает в плитах из минеральной ваты , обернутой в полиамидную пленку. И это не уник альное, не единственное в своем роде здание . Фабрика построена из типовых эле­ ментов , она первая среди десятков подобных . Таких предприятий будет скоро очень много . Новые науки-техническая эсте­ тика и примыкающая к ней эргоно­ м и к а, изучающие воздействие внешних усло­ вий на работоспособность , настроение, ка­ чество работы , - пришли на производство. Заводы и фабрики , прошедшие элементарную ступень борьбы за чистоту , гигиену и куль­ туру, становятся сочетанием подлинной красо­ ты и великолепных условий труда . Первые шаги технической эстетики связаны с и спользованием физиологичесхих и психоло­ гич еских особенностей цвета . Человех не без­ р азличен « цвету . Цвет влияет на наше настрое­ ние и здоровье. Одному америхансхому фабри­ « анту вздум алось охрасить стены , механизмы и столы на фабрике в черный цвет . Выработк а упала, среди работниц начались нервные забо­ л евания . К счастью , на фабрику пришел физио­ лог . «Вы нарушили запоны хонтраста ,- ск а ­ з ал он владельцу . - Нельзя шить черную кожу черными нитками на черном столе. Нельзя рабо­ тать в трауре ... Оттого и нервные заболевания» . И звестен и такой опыт . Рабочие носили одина­ ковые по весу черные и белые ящики . В один голос они заявили , что черные тяжелее. Цвет вредит , если он угнетает , мешает раз­ личать предметы , требует дополнительного осве­ щения , схрывает опасность . И помогает , если он спохоен , если радует глаз . Цвет способен сослу­ жить хорошую службу людям . Обо всем этом думали в институте «Орг­ станкинпром» . Там готовился типовой проект «1-\ультура машиностроительного предприятия» , хоторый рабочие назвали потом «проектом хра­ соты» . · Инженеры, составлявшие проехт под руководств ом физиологов , решили из гнать из заводских цехов вредные грязно-серые тона. Физиологи же док азали , что самый полезный цвет для работы - зеленый . Он снижает давле­ ние внутри глаза, способствует нормальному хровообращению , облегчает работу мышц, успо­ хаив ает . А храсный , например , возбуждает , поднимает наоороение, но быстро утомляет . Его лучше всего использовать для предупреждения об опасности . Но как перенести эти особенности в помеще­ ние , где работают , а не созерцают цвет? Где рабочий , перев одя взгляд с черного пола , не отражающего свет , на зеркально-блестящую деталь , вынужден портить гл аза и терять время , пять секунд приспосабливая зрение? Очевидно , нужно создать гамму неутомительных контрас­ тов , использовать так называемые дополнитель­ ные успокаивающие цвета . Немало было споров , опытов , набросков , отвергнутых вариантов ... И вот на чертеже, наконец , возних ает картина цеха. Потолох и верхняя часть стен б елые - они отражают и рассеивают свет . Нижняя часть стен и маши�ы охрашены в светло-зеленый , после 79
МАШИНА - ОСНОВА СОВРЕМЕННОЙ ТЕХНИКИ Так выrдяде11 wипореэный фрезерный станок неско11ько пет 11аэад. Так ви выr11ядит теперь. которого глаз легче всего приспособится к дру­ гому цвету. Черный пол уступает :м есто серому или коричневому . В проекте учтены и требов ания безопасности : подвижные части машин светл ее неподвижных; издалека предупреждают о себе красные элек­ трокары и открытая электроаппаратура; на фоне серебристых перекрытий четко виден желто-черный крюк крана . В инструментальном цехе, где нужна особая точность , тона светлее , чем в механическом , а в горячих цехах стены выложены «прохладными» синими плитками . Чем тяжелее мащ:ины , тем «легче» их цв ет : так на чертеже возникают белые печи , голубые прессы ит.д. Чертежи, разосланные заводам , оживают . Экскаваторный завод в Таллине, . Радиозаводы 80 в Р иге, «Автоген.мат)> в Одессе, Минский трак­ торный , Тбилисс1шй станкостроител ьный и др . перекрашивают цехи и машины . Хорошее осве­ щени е, приятные цв ета и их разумное соотноше­ ние благотворно ск азыв аются на работоспособ­ ности и продуктивности . Администрация отме­ чает з начительное ув еличение производитель­ ности и экономию электроэнергии , технологи и контролеры - снижение брака и большую точно сть , инспектора по технике безопасности и врачи - отсутств ие несчастных случаев , а рабочие - отличное настроение , уменьшение усталости и увеличение заработка. Изгнав унылый грязно-серый цв ет , оборудо­ вав по-новому рабочие места, заводы объявили войну еще одному врагу - шуму. На рижских заводах ВЭФ и «Саркана .звайгзне» можно уви­ деть десятки остроумных приспособлений, га­ сящих грохот, скрежет и визг различных машин и механизмов . Вместо шума во многих цехах негромко з вучит теперь приятная и бодрая му­ зыка. Энтузиасты обновления производства прове­ ли и первые опыты с генератором запахов : ког­ да-нибудь в цехах , лабораториях и конструn­ торских бюро появится аромат соснового леса или моря , ковыльной степи или цветущего сада . Работая над этим генератором, конструкторы исходят из теории , утверждающей , что запахи связаны не только со строением молекул , но и с электромагнитными колебаниями . В облик предприятий вносят свою лепту и художники . Художник знает о свойствах цвета не только то , что говорит ему физиолог или пси­ холог, но и то , что «говорит)> искусство. Искрен­ нее восхищение искусств оведов , физиологов и, главное, рабочих вызвал опыт рижских худож­ ников , участвовавших в рек онструкции меха­ нич еского завода в Айзпуте . Там светло-зеле­ ный цвет оставлен только станкаr.1, которые окружены желтыми стенами . Возбуждающее действие желтого цвета уравновешива ется си­ ними трубами и крупными декоративными фо­ тографиями . Художники стараются помочь конструкто­ рам и при работе над станками , придать станкам современные формы , сдел ать их красивыми и удо бными , смягчить переходы от света к тени , отбросить лишнее . Первые такие станки для фрезерования и ультразвуковой обработки соз­ дали выпускники Московского художественно­ промышленного училища . Исследов ания физиологов , психологов , художников , специалистов по светотехнике и акустике и, наконец , архитекторов , которым хи-
мия и промышленность вручили новые материа­ л ы, нашли свое воплощение в великолепных п роектах реконструкции московских завод ов­ автомобильного , шл ифовальных станков , а также в проекте новой ткацкой фабрики , о 1> ото рой мы рассказали вам вначале. Облик предприятия ближайшего будущего в ырпсовыв ается отчетливо . Но каковы будут усл овия труда на полностью автоматизирован­ ном заводе , где людям придется работать только у пульта управления и где центральной фигу­ рой станет оператор , человек высококвалифици­ рованного интеллектуального труда? Работу операто ров облегчили автом атические регуляторы . Людям осталось лишь следить за приборами . Однако простое наблюдение тоже связано с нервным напряжением , пожалуй , не менее вредным , чем физическая усталость . Пси­ хологи и специалисты по кибернетике, призвав н а помощь достижения технической эстетики в области цв ета и форм , принялись за экспери­ менты , направленные на облегчение труда опе­ ратора . Начало им было положено проектированием поста управления котлами и турбинами дл я ТЭЦ No 21 в Моск ве. Этот пост создан во ВНИИТЭ - Всесоюзном научно-исследователь­ ском институте технической эстетики.С помощью архитекторов и художников дли ну панели с при­ борами уд алось сократить втрое . На панели от­ четливо выделяются штриховые символы машин. Красные и зеленые цепочки, усеянные сигналь­ ными лампами , расположены в строгой логиче­ ской и технологической последовательности . Психологи утверждают , что три четверти аварий в автом атических систем ах происходит не из-за отказа машин , а из-за ошибок при чте­ нии показаний приборов . Они выяснили, что большую возможность ошибки дает вертик аль­ ная шкала , меньше - горизонтальная и еще м еньше - шкала в форме окна . На основе э тих выводов и б ы ли выбраны формы шкал на пульте . Оборудовав ТЭЦ , инженеры, психологи и архитекторы выпо.11н1ш и еще одну интересную •6Д.Э.т.Б ТЕХНИКА И ЭСТЕТИКА Контуры этого телевизора х удожннкн-конструкторы прибли­ зили к rеометрнческнм формам кинескопа, т. е. подчинили внешний вид телевизора ero прямому назначению. Такая кон- струкция очень экономична и красива. работу. Они создали выдерж анную в мягких , теплых тонах «зону отдыха» для оператора, командующего автоматической техникой в од­ ном и·з цехов Воск ресенского химического ком­ бината . Приборы ионтролируют процесс , а опе­ ратор отдыхает в удо бном иресле у журнального столика . Но вот зажигается сигнальный глазои над прибором , у столииа гаснет свет , затихает музыка , льющаяся из репродукторов, - автома­ ты зовут человека на помощь. Инженеры и психологи предлагают приба­ вить к световой сигнализации еще и музык аль­ ную . .. . Все идет хорошо , система работает нор­ мально . Оператор читает . Но вот в механизмах ТЭЦ что-то произошло - зажглись красные огоньки, зазвучали , повторяясь , тревожные музыкальные такты. Оператору достаточно од­ ного взгляда на пульт , чтобы принять решение: вся схема агрегатов потухла , ярко выделяются лишь э.11ементы , относящиеся к той турбине , где может произойти не.11адное . Все очень просто , и опер атор спокоен : критический момент он не упустит , у него еще остается время для раз­ мышления . •
анЕРГllЯ ­ ДВИЖ�ЩАЯ CИ.JIA ТЕХНИКИ от ПЛАНА гоа�JРО li БОЛЬШОЙ aHEPГETll KE Темная , заваленна я сугробами Мос:nва на исходе 1920 Года . Холодный , тускло освещен ный зал Большого театр а, заполненный делегатами VIII Всероссийского съезда Советов . На трибуне В:- И. Л енин . Подняв перед собой том плана ГОЭЛРО , Владимир Ильич говорит : - На мой взгляд - это наша вторая про­ гр амма партии ... Коммунизм - это есть Сов ет­ СI\ая власть плюс электрификация ·всей страны . Сейчас нам нажутся очень снро111ны.1 1 ш цифры этого ш1 ана - в течение 10- 15 лет построить 30 элентростанций общей мощностью 1,5 млн . квт 82 и поднять производство эле1iтроэнерги и n стране до 8,8 млрд. квт · ч в год. Но тогда этп ленинск ие задания многим представлялись фан­ тастическими . А сегодня ? По сравнению с 1920 г . выработ:nа эле1аро­ энергии увеличилась в 1020 раз 11 в 1965 г . достигнет 510 млрд . квт · ч. В нашей стране рабо­ тают три нрупнейшие гидроэлектростанции 11111- ра: Волжская им . В. И . Ленина , Волжская им . XXII съезда КПСС и Братская на Ангаре; строится еще более мощная - Красноярская на Енисее . Крупнейшая в Европе Приднепроn-
е кая тепловая электростанция имеет мощность 1,8 млн. квт , а Луганская , тоже тепловая,- 1,5 млн . квт . По сверхдальним линиям электро­ передач энергия передается самым высоким в м ире напрятенпем -500 тыс . /1 переменного 11 800 тыс . в постоянного тока . .1 ав1111 а д11е1)г1111 Потребности нашей страны в электроэнергии огромны . Но энергетики хотят точно з нать , как будет расти потребление электричеств а, чтобы со ставить план строительств а электростанций . Зная , сколько электроэнергии идет на произ­ в одство, нацример , одного автомобиля , спе­ циалисты могут подсчитать потребность в энер­ гии всех автомобильных заводов страны . А на­ блюдая , как вы за завтраком· режете свежий хлеб , энергетики сообщат вам любопытный факт . Оказывается , на производство килограм­ ма хлеба - от возделыв ания пшеницы в поле до прилавка булочной - тратится 1 квт ·ч э.'Iектроэнергии . Так , идя от одного вида продукции к друго­ му, учитыв ая ежегодный рост производств а, потребности домашнего хозяйств а , школ , теат­ ров и т. д., энергетики приходят к общей сумме потребности энергии . В Программе партии записано : поднять вы­ работку электроэнергии к 1980 г. до 2700 - 3000 млрд. квт·ч. Это 340 пл анов ГОЭЛРО! Для производства такой массы электроэнергии нужно построить около 640 крупных электростанций всех типов . И х общая мощJюсть должна быть примерно в пять раз больше , ч ellf м ощность всех электростанций страны в 1965 г. Промышленность и транспорт израсходуют почти две трети всей этой энергии . Ведь тоЛько химическ ая промышленность потребует в 1980 г. около 300 млрд. квт·ч . Очень резко , до нескольких сот миллиардов киловатт-ч асов , вырастут потребности сельского х озяйств а. На фермах колхозов и совхозов · электрические машины производят многие рабо­ ты . Они измельчают и запаривают корма, доят коров ; охлаждают молоко; электричеств о подает в оду на поля в засушливых районах ; без больших затрат электроэнергии нельзя изгото­ в ить минеральные удобрения . Городское и домашнее хозяйство , культур­ ные учреждения тоже потребуют немало энер­ гии . Скоро каждой семье Понадобится не менее 500 квm ·ч в год . А Московскому унив ерситету уже сейч ас нужно столько энергии , скол ько ОТ ПЛАНА ГОЭЛРО :К БОЛЬШОЙ :ЭНЕРГЕТИКЕ дает Волховская ГЭС . Во время интересных передач Центр ального телевиденил все вклю­ ченные телевизоры потребляют мощность целой Днепровской ГЭС . анерГНЯ ДОа-'IЖНа быть дешевой Но если электрическая энергия будет обхо­ диться дорого , то мы не сможем применять ее так широко , как хотим . Поэтому надо точно знать , из чего складыв ается цена электроэнер­ гии , чтобы сокращать затр аты . На тепловой электростанции до 65 % всех расходов идет на топл и в о. Лучшие совет­ ские тепловые электростанции расходуют сегод­ ня 400 -500 г топлив а на выработку 1 квт · ч. А к 1980 г. этот расход в результате ввода сверх­ мощных и более экономичных турбин и генер а­ торов будет снижен почти до 300 г. В стоимость 1 квт · ч входят еще расходы на з а р 'п л ату работников электростанций . Но людей на электрических станциях стано­ вится все llfеньше : их работу берут на себя ав­ томаты . Теперь дальше. На постройку самой стан­ ции , еще до того как она дала первый ток , ушл и большие средств а. Их постепенно , с рассрочкой в 3-5 лет , прибавляют к цене выработанной энергии - надо же покрыть расходы на строи­ тельство. Кроме того, в течение 30 лет отчис­ ляются суммы, которые покрывают износ зда ния и оборудования. Эти добавки называют о т­ численияминаамортизацию. В себестоимости одного киловатт-часа , про­ изведенного на гидроэлектростанции , до.'Iя амор­ тизации достигает 90% . Сроки окупаемости здесь составляют 3-7 лет , а сроки амортиза­ ции - от 50 до 100 лет. Гидроузлы - очень дорогие сооружения . Но зато текущие расходы на выработку электроэнергии здесь незначи­ тельны : топлив а не надо совсем , и ГЭС уже сегодня работают автоllfатически . Мы cтpoиllf сейчас в основном тепловые станции , потому что их сооружать быстрее и дешевле . Но 11 о ги­ дроэлектростанциях не забываем . Если бы к 1980 г., когда мы будем выраба­ тыв ать до 3000 млрд . квт · ч в год , себестоимость энергии снизил ась против сегодняшней всего на 1 % , мы сэкономили бы в течение года сред­ ства дл я постройки школ на 450 тыс . человек . Но в 1980 г. новые электростанции будут вырабатывать очень дешев ую электроэнергию . 1 квт · ч обойдется в три раза дешевле, чем сей­ час, - в среднем не более четверти копейки . 83
ЭНЕРГИЯ - ДВИЖУЩАЯ СИЛА ТЕХНИКИ "Удешевление энергии приведет к резкому сниж ению стоимости всей продукцю1 в стр ане . �.�:rектростnн ци в стр ан ы ((берутся ав р ук и» Включая электромотор или телевизор , мно­ гие и не подозрев ают , что послушная им энер­ гия родил ась очень далеко , быть может , за сотни километров от места потребления . Действ итель­ но , энергетююв уже не смущают большие рас­ стояния . Электропередачи тянутся по всей стране на тысячи километров , и нет у них сопер­ ников ни в быстроте передачи энергии (300 тыс. км /сек!), ни в <ш ровозоспособностп» (миллиарды килов атт-ч асов !), ни в возможности подвести энергию впл отную к потребителям . Важно и то , что на тысячекилометровых элект­ рических тр�ссах почти не видно людей . Но в разное время года , в разные часы суток нужны разные количеств а энергии . Ле­ том , когда день длинный , на освещение ' тратится м еньше электричеств а, чем зимой . А в сельском хозяйстве, например на орошение и другие ра­ боты , максимальное количество энергии требует­ ся им енно летом . В дневные и вечерние часы , ногда работают все предприятия и включается осв ещение, нужно больше энергии , чем ночью . Если строить электростанции с учетом мак­ симальной потребности (энергетики говорят - с учетом << Пиков'>) , то часть турбин в «тихие'> часы придется останавлю�ать . Это значит , что на сооружение и содерж ание этих дополни­ тельных турбин будут затрачены лишние сред­ ства. Не лучше ли в часы <ш ик» добавить энер­ гии с другой станции , из района , где , скажен , в это время уже наступи.11а ночь? Так и делают : объединяют электростанцип линиями электропередач в единую систему. И передают энергию оттуда , где ее в этот мо­ мент избыток , туда , где ее не хватае':' . Объеди­ нив все станции страны , мы со здадим Единую энергетическую систему (ЕЭС) . Только ЕЭС способна сгл адить все <ш икш> и одновременно забрать все излишки электроэнергии ; тол ько она может дать дешев ую энергию всем отр асля111 народного хозяйств а, культуры и быта . ЕЭС значительно улучшает и работу самих электростанций: снижаются затраты на строи­ тельство и эксплуатацию , уменьшаются 11 общая нагрузка , и те скачки в графике нагрузок ­ «пики» , которые так дорого обходятся разоб­ щенным электростанциям. Перекрыть шестую часть суши земного ша­ ра мощными линиями электропередач - это раньше казалось фантастикой . Но теперь мы Волжская ГЭС им. XXll съезда КПСС (1960) . Мощность - 2350 тыс. нв-т. Днепрогэс им. В. И. Ленина (t932). Мощность - 650 тыс. хв-т. Волховская ГЭС им. В. И . Ленина (t926). Мощность - 58 тыс. tcsm. 84
нед алеки от полного ее осуществления . Уже 90 % (по мощности) советских электростанций объединено в энергетические системы . В стране работают пять :крупных энерго­ систем. Самая мощная - энергосистема Евро­ пейской части СС СР . Она образовалась из сис­ тем Центр а, Урала и Юга . Для этого были соо ружены линии электропередач самого вы­ сокого напряжения в мире - 500 кв (500 кв = =500 тыс . в) . Это напряжение в тысячи раз пре­ в ышает то , на :котором работает лампа у вас дома. Сначала был а построена линия Куйбыш ев - Москв а, затем Волгоград - Москва , Куйбы­ шев - Урал , Вот:кинс:к - Св ердловск . В 1962 г. впервые в мире введена в действие линия постоянного то:к а Волгоград - Д онбасс напряжением 800 кв . Создана объедине нная энер­ госистема За:кав:казь я , в :которую вошли энерго­ системы Грузии , Армешш и Азербайджана . Центральная энергосистема Сибири объединида системы Ир:кутс:ка , Красноярска и Новосибир­ ск а. Работают также менее мощные энергосисте­ мы Северо-Запада и Средней Азии . Братская rндромектростанция (1063) . мощность - '500 тыс. "".. .. . ОТ ПЛАНА ГОЭЛРО К БОЛЬШОЙ ЭНЕРГЕТИКЕ Общая дл ина линий энер гопер едач напря­ жением 220-500 кв уже перевалила за30 тыс . кМ. Наши системы объединя ются с системами социалистических стран . С Западно-У:краин­ с:кой системой соединились системы Чехо­ сл овакии , Польши , Румынии , ГДР, Болгарии . В 70-х годах ЕЭС Европейской части и ЕЭС Азиатской части подадут друг другу ру:ки и об­ разуют великую ЕЭС СССР. Эта связь начнется с двух линий пер еда чи энергии постоянным то­ ком сверхвысокого напряжения по направленпям Итат-Челябинск и Экибастуз-Моршанск. Каж­ дая из линий (протяженностью от 2 до 3 тыс. км) напряжением 1500 кв будет переда вать на запад 45 млрд. квт· ч электроэнергии . А после 1980 г. громадный поток энергии хлынет с востока на запад по но в ым сверхдальним и сверхмощ­ ным трассам на постоянном токе напряжением 2200 кв и выше. Они будут передав ать на запад энергию мощных тепловых электростанций, сооружаемых на богатейших угольных бассей­ нах Сибири , и гидроэнергетических гигантов на Оби , Енисее , Ангаре и Лене . Красноярская ГЭС. Проектная мощность - 5 м.�н. квт. 85
ЗНЕРГИЯ - ДВИЖУЩАЯ СИЛА ТЕХНИКИ ДВИ ГАТЕ.JIИ И Г ЕНЕРАТОРЫ Когда-то , четыре-пять тысяч лет назад, людп знали только один двигатель - собств енные мускулы. Потом научились использов ать мус­ кульную сил у животных - быков, лошадей , вер­ блюдов и др. Еще позднее появились первые , . очень примитивные мех анические дв игатели - водяные и ветряные нолеса . Сегодня на земл е работают миллионы дви­ гателей - водяных и ветряных , паровых и газовых , электрических и воздушных . Мы назы­ ваем их общим словом <1двигатели» потому, что все эти машины превращают различные виды энергии в механичесное движение. Нов ый об"'IИК с тар ых машин Водяные двигатели, самые.поч­ тенные по возрасту , исправно служат на гидро­ электростанциях. Конечно , они и по виду, и по мощности нисколько не похожи на древние водяные колеса . Сегодняшние гидротурбины - сRмые мощные двигатели в мире . Падающая в ода вращает огромные стальные колеса с ло­ пастями , насаженные на массивный вал. И если к этому же валу присоединить генератор (ма­ шину , рождающую электричество), наша гид­ роэлектростанция начнет вырабатыв ать элек­ трический ток . Тотжепринципдействияиу ветряных д в ига телей, только колесо с лопастями вращает не вод а , а ветер . С помощью ветродвига­ телей можно приводить в действие насосы , вык ачивающие воду из глубоких колодцев , а можно получать электрический ток - для этого вал нужно соединить с генератором . Но ветер дует с развой силой в разное время , а то и совсем стихает. Поэтому на ветроэлектро­ станциях (ВЭС) ставят нанопители энергии , например высоко распОJюженные резервуары с водой . Пока есть ветер , часть энергии ВЭС заставляет работать насос , поднимающий вод у па большую высоту. Но вот ветер упал - и в ода начинает слив аться из резервуара. По пути она вращает турбину и соединенный с нею генер атор . В других случаях объединяют в одну ВЭС несколько ветряных колес , работающих далеко одно от другого. И если ветер есть в райо­ не хотя бы одного из колес, станция не пере­ стает подавать энергию . 86 Ветряная мектроставцня - ВЭС - очень удобна в rорных районах, rде большую часть rода ветрено.
Первая т еп"1овая Паровые и газовые двигатели часто объеди­ няют общим названием «тепл овые» . Действи­ тел ьно , каждый такой двигатель превращает в мех аническую работу тепловую энергию пара или газа. Но это превращение тепловые двига­ тели в ыполняют разными способами . Старейшему двигателю этого класса - п а­ ровой машине-скоро двести лет. Некогда она был а самой главной среди других дв игательных машин . Сегодня паровая машина постепенно уходит в прошлое вместе с послед­ ними паровозами и пароходами . Машина эта тяжел а и не очень быстроходна , а наша техника стре111и тся к скорости и легкости . Кроме того , у нее низкий коэффициент полезного действия . Это для двигателей очень важный показатель . Коэффициент полезного действия (сокращенно "· п . д.) показыв ает , какую часть израсходо­ ванной энергии машина превращает в полезную работу. Так вот, к. п . д. хороше�;-о паровоза не более Б % . Это значит , что из 100 кг сожжен­ ного в топке угля в полезную работу превра­ щается тепловая энергия только восьми кило­ гр аммов , а остальные 92 кг сжигаются напрас­ но - их энергия вылетает в дымовую трубу, теряется с отходящим паром, уходит на т рение внутренн их деталей парово й машины и меха­ ни зма самого локомотив а. Как же все-таки устроена паровая машина? Гл авная ее часть - цилиндр с пор­ ш н ем. Пар высокого давления из парового 1>отл а может входить в цилиндр попеременно слев а и справа поршня , и поршень начинает двигаться.Черезшток,поJIзун и ша­ тунпоршень соединенсколенчатым ва лом. Но кто командует впуском пара в левую и правую части цилиндра? И кто выпускает Парова я машина. В верх­ ней ча сти рисунка с хема ее работы. Пар подается через один из двух .кана­ .� ов, поочередно открывае­ м ых золотн иком. О)J.иовре­ меи но через другой кана.� 11 в нутрен нюю полость 30- .�от нш<а отработавший пар ОТВОДllТСЯ В ХОЛОДИЛЬИlll<о ДВИГАТЕЛИ И ГЕНЕРАТОРЫ из цшшндра отработавший , ненужный пар пос­ ле 1>аждого хода поршня ? В самых первых паровых маш инах это делал человек . Но его давно уже заменяет автоматическое устройство 11дяраспределенияпара-золотник (с�1. статьи раздела «Авто матик а») . Всяк ая паровая машина должна еще и111еть м а х о в и к - тяжелое колесо, насаженное на коленчатый вал. Маховик нужен , чтобы вал не останавливался в крайних положениях поrшня - в так называемых мертвых точк ах . Инерция маховика заставляет вал пройти мерт­ вую точку, а дальше снов а работает поршень . 87
ЭНЕРГИЯ - ДВИЖУЩАЯ СИЛА ТЕХНИК И 'lетырехтактнwе двигатели внутреннего сгорания работают на автомобилях в .кегкнх самолетах. На схеме п оказаны четыре такта работы двигател я: всасывание -сжатие-рабочий ход- вып у ск. 88 Па жи�кои топо1 1 иве Двигатель внутреннегосго­ р а н и я появился почти через НЮ лет после паровой машины . И хотя он чем-то на нее по­ хож, работает гора здо лучше - быстрее , эко­ номичнее , с более высоким к. п. д .- 35 и даже 39 % . При одной и той же мощности двигатель внутреннего сгорания почти втрое легче паро­ вой машины . Уэтогодвигателятожеестьцилиндр ипоршень. Тольковцилиндрвпускают не пар, а горючую смесь - воздух и тошшво (бензин, кер осин, соляровое масло, нефт ь) . Порция топлива сгорает между головкой ци­ линдраиднищемпоршня-в камере сго­ р ани я. Сгорая , бензин, керосин или нефт ь превращаются в га з, который занимает при­ мерно в 800 раз больший объем . Потому в камере очень резко повышается давление . Под давлением газа поршень быстр о отхо­ дит на зад . . Это рабочий ход: отходя , поршень через шатун заставляет вращаться коленчатый вал . Потом , вращаясь уже по инерции (вспом­ ните маховик !), коленчатый вал возвращает поршень к головке цилиндра . Во время этого хода открыт выпускной клапан, и чер ез него поршень выталкивает отработавшие га зы . Следующий свой ход - на зад - поршень тоже делает по инерции коленчатого вала с ма­ х овиком . В это время открыт уже впускной клапан. Работая как насос , поршень всасывает через этот клапан следующую порцию смеси. Наконец , поршень опят ь движется вперед с по­ мощью маховика . На этот раз клапаны закры­ ты - пр оисходит сжатие смеси в цилиндре перед воспламенением . Сжатие необходимо, чтобы рабочий ход был как можно сил ьнее . Тепер ь топливо снова воспламеняется , повто­ ряется рабочий ход, а дальше - все, как рань­ ше . Рабочий ход - выпуск - наполнение - сжатие ; рабочий ход - выпуск - наполне­ ние - сжатие ; четыре хода пор шня , четыре такта в работе двигателя . Поэтому двигател ь, который мы сейчас описали, на зывается четы­ рехтактным. Есть множество разных типов четырехтакт­ ных двигателей . На легковых автомобилях и нереактивных самолетах чаще всего работают кар бюраторны е двигатели: в них жидкое топ­ лив о (обычно бензин) распыляется воздушной струей в особом приборе -карбюрато­ р е - и в виде смеси паров топлива с возду­ хом входит в цилиндр . После сжатия эта смесь воспламеняется электрической искрой от свечи.
Тракторы , танки, мощные гр узовики , как правило, имеют другие двигатели - д и з е л ь­ н ы е. В этих двигателях поршень засасывает через клапан чистый воздух . Кл апан закрывает­ ся , пр оисх одит сил ьное сжатие . В карбюра­ торных двигателях поршень сжимает смес ь топлива с воздухом в 6-8 раз, а воздух в ци­ л индре дизеля нужно сжать раз в 15-20 , тогда он ср азу разогр еется до 800°. Если в такой сжа­ тый горячий воздух впрыснуть через форсун­ ку порцию жидк ого дизельного топлива (со­ ляр ового масла , га зойля) , то от высокой темпе­ ратуры топливо воспламенится . На мот оцикл ах, мотор оллерах, кораблях­ тепл оходах и некоторых тяжелых гр узовиках можно увидеть двигатели внутренне го сгора­ ния , работающие не в четыре такта , а в два . Этидвухтактные двигателидействуют вот как . Первый такт . Топливо сжигается в камере сгорания , воспламенившись от электрической искры (в мотоциклетных моторах) или от тем­ пе ратуры сжатого воздуха (.в тяжелых судовых двигателях) . Поршень под давлением газов движется на зад . Это рабочий ход. В стенках цилиндр а вырезаны окна , которые закрыты те­ лом пор шня , когда он в переднем положении . Но, отх одя на зад , поршень постепенно откры­ вает эти окна . Чер ез одно из них происходит выпуск отработавших га зов; чер ез др угое насос подает либо смесь топлива с воздух ом из кар­ бюратора, либо чистый воздух , если это дизел ь. Второй такт . Поршень по инерции коленча­ того вала с маховиком идет вперед . Он закры­ вает собой выпускные и продувочные окна (их обычно бывает по нескольку) и сжимает све­ ж ую смесь или воздух в цилиндре . В переднем п оложении поршня электр ическая свеча дает искру либо форсунка впрыскивает топливо. И все начинается сначала . Советские дв ухтактные дизел ьные двигате­ ш1 моторного завода в Ярославле работают так надежно и равномерно, что их ставят и на тя­ желые грузовики . Дв ухтактные двигатели, казалось бы , вы­ годнее четырехтактных, потому что на каж­ дый рабочий ход у них приходится не три хо­ лостых , а всего один . Одна ко из-за потер ь энер­ гии пр и пр одувке, из-за неполноты рабочего Двухтактные дизел ьные двнrател и установлены на кора блях, тя же11ых грузови­ ках и на других машинах. На схеме по�; азаио, как ра­ бо чий ц11к л двиrателя вы­ полняется за одни оборот ва ла. ДВИГАТЕЛИ И ГЕНЕ РАТОР Ы хода и по некоторым др угим причинам двух­ тактные двигатели в цел ом уступают четырех­ тактным . На высоких скоростях На электростанциях , на многих кораблях и на самолетах действуют тепл овые двигатели без поршней - турбин ы. Они бывают па­ ровыми и газовыми . Вспомним : поршневые двигатели испол ьзо­ вали давление пара или газа , т. е . их потенци­ альную , внутреннюю энер гию . Турбины же работают благодаря кинетической, скоростной энер гии паровой или газовой струи. Значит , прежде всего нам нужно разогнать пар или газ 89
ЭНЕРГИЯ - ДВИЖУЩАЯ СИЛА ТЕХНИКИ до высокой. скор ости . Это ле гче всего сдел ать, выпуская их из какого-то сосуда , где давление очень высокое , в окружающее пр остр анств о через небольшое отверстие . Чем выше внутреннее давление , тем быстрее по11 1 чится пар (мы сначала буде11 1 говорить о па­ ровых турбинах) . А если к отверстию приста­ вить конический насадок - с опл о, ско­ рость выходяще го пара может стать больше скорости звука . При этом , конечно, давление в паровой стр уе оче нь резRо упадет . Энер гия давдения , потенциальная, перейдет в ск ор ост­ ную , кинетическую . Если теперь струю пара направить на лопат­ ки колеса , сидяще го на оси, колесо начнет бы­ стр о вращаться . Такая пр остейшая турбина - онаназываетсяактивнойодновенеч­ н о й - на практике, к сожалению, непри­ го;1на . Паровая струя мчится из насадка гораз­ до быстрее звука - около 1 км/сек! Чтобы ис­ пользовать такую скор ость, лопатки турбинного колеса должны проходить в секунду около 500 м. Колесо будет при этом вращаться со ско­ ростью 30 -40 тыс . об/мин . Ги гантские центро­ бе;nные силы просто-напросто ра знесут машину! Колеса современных пар овых турбин вра­ щаются со скоростью 3000 об!.иин . А чтобы пол­ нее использовать энер гию пара, турбины де.�ают не с одно венечнымп рабочими колесами, а с длннными валами - р ото рамп - с несколь­ кими рядами лопаток . Каждый ряд лопаток назы вается р а б очим венц ом. Между венцами вводятся неподвижные д и а ф р а г- 11 1 ы - тоже ряды лопаток , то;1ько укрепленные на внутренних стенках :корпуса турбины и не касающиеся ротора . И пр оисходит вот что . f)O Паров ая турбина мощ- ностью 500 ТЫС. K6-m, C. -t e sa на.право: цилиндр высо кого давления , ци­ линдр среднего давления и два цилиндРа ниакого дав­ л ения. Справа на рисунке видна ч асть г енератора. Свежий, «острый» пар из котла под давле­ нием 150-250 атм проходит между непо­ движными лопатками . Каналы между ними - это сопла . Здес ь пар успевает превратить в ско­ рост ь только часть своего давления . Лопатки пер вого венца ротора пришли в движение . Затем пар попадает в каналЫ пер вой диаф­ рагмы . Вновь часть его давления переходит в скор ост ь. и эта скор.ост ь срабатывается на вто­ ром венце . Так повторяется 10-12 раз, пока давление пара ста нет небол ьшим . Но современные турбины часто испол ьзуют и реактивный принцип работы . Это зна­ чит , что соплами для разгона паровой струи служат не только каналы между лопатками диафрагм, но и кана лы между лопатками рабо­ чих венцов ро тора . Каждой лопатке рабо чих венцов придают форму запятой , и каналы между ними становятся похожими на сопла . Поэтому в реактивной турбине пар одно вре­ менно и теряет скорость, отдавая ее лопатка11 1 , и приобретает скор остную энер гию за счет поте­ ри части давления в соплах рабочих венцов . Всего неск олько рабочих венцов - и началь­ ное давление израсходовано пл авно и экономно . На Хар ьковском и Ле нинградском турбин­ ных завода х стр оят мощней шие в мире паровые турбины - на 500 тыс . квт. И пр оектируют еще более мощные - на 750-800 тыс . квт. Эти двигатели, разумеется , гор аздо сложнее , чем те , о которых мы рассказали . Газовые турбины попринципудей­ ствия стоят близко к реактивным пароВЫ!ll . Но только по пр инципу , потом у что газовая тур­ бина - это двигатель внутреннего сгорания , ей не нужен тяжелый паровой котел .
Важная часть га зовой турбины - мощный компрессор.Онвсасываетвоздухисжи­ м ает его до 10 -15 атм. Затем сжатый воздух подогревается в теплообменнике отходя щим и газами и идет в камеру сгорания. Туда л;е не­ пр ерывно подается мелкораспыленное топливо, напр имер кер осин. Огонь в камере сгорания бушует все время - топливо горит в воздуш­ н ой струе . Лишь в начале работы , для запуска , оно поджигается электр ической свечоii, а по­ том свечу выключают . Поток горячих газов идет в сопла и потом на лопатки ротора - обычно на нем не боль­ ше трех-четырех рядов лопаток . Отр аботав на т урбине , га зы омывают теплообменник , где подо­ грев ается сжатый воздух , и покидают турбину . Дв игатели такого типа ставят чаще всего на самолеты. При этом га зовая струя , вылетаю­ щая из хвостовой части двигателя , дополни­ тельно толкает самолет вперед , создает , как го­ ворят специалисты , реактивную тягу . А гл ав­ ную тягу дает воздушный винт, сидящий н а одном валу с турбиной и компрессор ом . По­ добными турбовинтовыми двигателями осна­ ще ны , например , такие советские воздушные лайнеры , как ТУ-114 , ИЛ-18 , АН-10, АН-24. Вверху-схема rазовой Т)'Р­ бины, в середи11е - гаао­ турбовоз , вниау - двиrа- т е�ь r азотурбовоза. Но инженеры стремятся переселить га зовую турбину «с небес на землю» - сделать ее дви­ гатедем электростанций, локомотив ов-газотур­ бовозов , морских судов . Она легка, экономична , способна работать даже на дешевом природном г ор ючем га зе - все это очень заманчив о. Одна ко раскаленные га зы , несущиеся в турбине с огр омной скор остью, быстр о изнашивают ра­ бочие лопатки . Предстоит еще трудная работа , п режде чем будет создана мощная, экономич­ ная и долговечная га зовая турбина . Если вы разобрались в том , как работает га­ зов ая турбина , то нетрудно понять и действие в оздушно-реактивных двигателей. Но в этой стат ье мы не будем о них рассказы вать. И вот ДВИГАТЕЛИ И ГЕНЕРАТОРЫ почему . Двигатели, о которых здесь гов орится, многоцелевые : они могут работать на транспор­ те , вращат ь ротор генератора, приводить в дви­ жение станок . А реактивные двигатели можно применять только на транспорте . Они могут приводит ь в движение косм ический корабл ь, самолет , автомобил ь и т. п . Если такой двига ­ тель закрепить на фундаменте (как, например , паровую машину) , он не сможет производить полезную работу. В отличие от остальных дви­ гателей главная его техническая характер исти­ ка - сш1а тяги . Именно поэтому инж�неры выделяют их в особую гр уппу, а мы расска зы­ ваем о них в разделе «Транспорт» (см . ст . «Реактивные двигатели») . 91
ЭНЕРГИЯ - ДВ ИЖУЩАЯ СИЛА ТЕХНИКИ Вторичные, во на первои иесте Электрические двигатели называют иногда «вторичными», потому что энер гию для них на­ до предварительно выработать с пом ощью како­ го-нибудь первичного двигателя и электричес­ кого генер атора . Но эти бездымные , почти бес­ шумные , мощные и долговечные двигатели успе­ ли занять первое место среди всех других . А в промышленности - на завода х, фабриках , стр ойках - они господствуют безраздел ьно . Почти полтора века известно, что провод с током , помещенный между полюсами магнита, начинает двигаться . Если из какого-либо про­ водника сделать рамку и пустит ь ток по ее кон­ туру, рамка повернется ва 90 °. Что ж, возьмем много таких рамок, натянем на общий бара- 92 баи, а вокруг поставим сильные магн иты . Это и будет электр одвигатель постоянного тока. Барабан на зыв ают я к орем, а концы ра­ мок - витков - присоединяют к распредели­ тельному устройству -коллектору- на валу якоря . Ноллектор - это набор изоли­ рованных друг от друга пластин, которые во врем я вращения в ала поочередно касаются двух неподвижных металлических щеток . По щеткам к пластинам «оллектора подводится постоянный ток . Он проходит по рамке в тот момент , когда ще тки касаются соединенных с нею пластин коллектора . А потом вместе с якорем коллектор поворачив ается, к щеткам подх одят две другие пластины , и ток получает следующая рамка . Электр одвигатели постоянного тока могут быстр о набирать скорость вращения вала и ме­ нять ее по нашему усм отрению . Они легк о дают «задний ход» - начинают вращаться в об­ ратную сторону . Могучие и быстр оходные со­ ветские электр овозы, пое зда метр о и электр о­ пое зда оснащены только такими двигателями. Но электр останции, как правило, выр аба­ тывают не постоянный ток , а переменный . Что­ бы питать им коллекторный электр одв игатель, ток нужно выпрямить, превратить в постоян­ ный . Это довольно сложное дело. Нельзя ли создать электр омоторы переменного тока? Можно, и они уже да вно созданы . В таких моторах неподвижная часть (кор пус) на зывает­ ся с т а т о р о м. На внутренней поверхности статора - три обмотки, три отдельные катушки с пр оводами, расположенные под углом 120° одна к другой. Ногда через такую обмотку пропускают ток , она становится электр ома гнитом. Натушки Злектродвигате.1 1 и. Ввер- ху - двигатель перемен- ного тока ; вниау - дви га­ тель постоянного тока; " середине - уnрощеннвн схем а двиrателя постоян ­ ного тока: одна рамка с то- 1ю�1 м ежд�· полюса ми маг­ н11та 11 н есколько таких ра­ мок, образующих обмотю1 я коря.
соединены так , что переменный ток подается в них не одновременно, а с маленьким сдвигом по времени . Магнитное поле каждой обмотки то усиливается, то ослабевает , то пр опадает совсем . Получается , что магнитное поле бежит по внут ренней поверхности статора - словно вращается внутри него . Оно может увлечь за собой любой проводник , потому что в первый момент , когда проводник еще неподвижен, в ихр ь магнитных силовых линий возбуждает в нем электрический ток . А далее все идет по за конам движения проводника с током в маг­ нит ном по:1е . В качестве подвижной части таких двигате­ лей можно взять ротор , обм отанный проводом , н о еще лучше сделать «беличье колесо» - клет­ ку в виде цилиндр а с параллельными прут ьями . Концы прутьев соединяют медными кольцами . В обмотку статора дают пере- менный ток; возникает вращаю­ щееся ма гнитное поле . Следом за ним начинает вращат ься и «бе­ л ичье колесо», совершая работу . Но скор ость рот ора ник огда не до­ ст игает скор ости вращения маг­ нитного поля , он всегда немного отста ет , магнитное поле как бы «скользит» вокруг ротора . Бе з такого скол ьжения нев озможна работа двигателя, так как в ро­ торе не будут индуктир оваться токи , необходимые для движения в ма гнитном поле . Поэтому дви­ гатели эт ого типа , созданные в 1889 г. русским ученым М. О. До­ ливо-Добр овольским , на званы асинхронны11 1 и (зт о значит снеодновременные� . По к. п . д. электр од вигатели ДВИГАТЕЛИ И ГЕНЕРАТОР Ы не имеют равных: больше 90% под­ веденной электр оэнер гии они пре­ вращают в поле зную работу . Прав­ Такие г1�дротурбины приводят во вращение роторы гидрогенераторов. Ввержу­ разрез одного агрегата. вода вращает рабочее колесо с ло па стями , его враще­ ние передается через вал ротору генератора. да, не нужно забыват ь, что дви­ г атели эти все-таки вторичные , а при ке для них электр ической энер гии пзбежны знер гетическне потер и. Роsкда.ющи е тoll выработ­ тоже не- Нам осталось выяснить, какие машины в ырабатывают электрический ток для двига­ теле й , для освещения , для других целей . Этпмашины-генераторы поста­ лнпого и пере111енного тока.Они очень п охожи по устр ойству на те же электро­ дви гатели . Мало того , вращайте каким-либо постор онним двигателем якорь электромотора постоянного тока , и он начнет давать ток - сделается генератор ом . В самом деле , если при­ нудительно двигать проводник в ма гнитном поле , то в пр оводнике наведется (индуктирует­ ся) ток . Но по техническим соображениям ге­ нераторы переменного тока стр оят немного иначе , чем двигатели . Возьмем для примера ге нератор перемен­ ного тока крупной тепловой электр останции . 98
ЭНЕРГИЯ - ДВИЖУЩАЯ СИЛ А TEXHИ Kll Его статор имеет внутри обмотку-именно в нeii при работе возникает электрический ток. А ротор представляет coбoii цилиндр с двумя магнит­ ным и полюсами - северным и южным . Если нама гнитить ротор (для эт ого доста точ но про­ пустить в полюсные обмотки постоянный ток от посторонне го источни ка) и затем привести его во вращение , в обмотке статора полнится переменный ток. Для возбуждения ротора чаще всего применяют отдел ьный небол ьшоii гене­ ратор постоянного тока. Эт от генер атор «наде­ вают» прямо на вал ротора. В самое последнее время в нашей стране разработана другая кон­ стр укция : вместо генератора-возбудителя дей­ ствуют полупроводниковые выпрямители тока . Они отбирают ничтожную часть энер гии самого генер атора, выпрямляют переменный ток и по­ лученным постоянным током питают обм отку ротора . В Советском Сою зе и во всей Европе принята частота переменноrо тока, равная 50 периодам в секунду. Иiiыми· . словами, . ток в течение се­ кунды должел 50 раз течь в одну стор ону и столько же в другую. Значит , и ротор генера­ тора должен делать в сек унду ровно 50 оборо­ тов. В минуту это составит 3 тыс. обор отов. С такой скоростью и работают генераторы те п­ ловых электростанций: их приводят в дв иже­ ние турбины , специально рассчитанные на та­ кой ход. А на гидроэлектр останциях? Там , особенно при не большом напоре падающей воды , гидр о­ турбины приходится де лать очень крупными, иначе не получишь нужной мощности. Такую турбину нел ьзя раскрутить ни до 3000 , ни даже до 1000 или 500 обlмип - мн оготонная махина лопнет от гига нтских центр обежных сил . Совре­ менные мощные гидр отурбины делают не боль­ ше 100 об!мип. Как тут быть с генератором? Вы ход найден. Ротор гидр отурбогенерато­ ра - это «лепешка», колесо очень бол ьшого диаметр а. И на своей окружности такое колесо несет не одну пару ма гнитных полюсов , а много пар - до 120. По форме ротора делается и ста­ тор. Его обмотка - это ряд проводников , со­ единенных последовательно, в непрерывную це­ почку. Пронос·ясь мимо проводников статора, полюсы наводят в них электр одвижущую силу. Эт о происходит так же часто, как в генераторе тепловой станции , где скорост ь вращения 3 тыс. об/мип. Поэтому частота 50 периодов в сек унду сохраняется и здес ь. Мощност ь современных электр ических гене­ раторов в нашей стране огромна -до 500 тыс . квт (пр оектируются и более мощные). Четыре таких генератора (их строят в нашей стране для Красноярской и других сверхмощных ГЭС) могут дать ст олько энергии , сколько было намечено ленинским планом ГОЭЛРО для всей России. • ФАБРИКА ��ТJЕRТРИЧЕ СТВА И TEП.JIA Около 4/5 всей электроэнер гии , вырабаты­ ваемой в нашей стране, приходится на д олю тепловых электр останций. Эт и электр останции работают на каменном угле , торфе , сланцах или природном га зе. Посм отр им , например , как работает современная электростанция на каменноугол ьном топливе . Каменный уголь привозят по железной до­ роге , выгружают из вагонов и размещают на большом угол ьном складе. Крупные куски угля горят пл охо и медленно. Значительно луч­ ше сгорает угольная пыл ь. Поэтому сначала зубастые др обилки «разгрызают» уголь на мел­ кие куски, а потом в шаровых мельницах тяже­ лые стальные шары превращают их в мельчай­ шую пыл ь. Потоком Горячего воздуха эта пыл ь вдувается в топку парового котла через спе- 94 циальные г о р е л к и. Сгорая на лету, уголь­ ная пыл ь превращается в яркий факел пламени с температурой до 1500 °. Пламя на гр евает воду в тонких т р у б к ах, которыми покрыты изнутри боковые стенки котел ьной топки, а рас­ каленные топочные газы устремляются по ды­ моходу. Они встречают сначала кипятил ьные трубки, превращая в пар уже на гретую пла­ менем воду . Затем га зы подают в специальное устройство-экономайзер, подогревая в нем холодную воду, пополняющую запасы воды в котле , и, нак онец ,-в подогрева­ т ель в о з д уха. В нем нагревается воз­ дух , поступающий в горелки котлов вместе с угольной пылью. Угол ь хорошо гор ит , если в топке сил ьная тяга. Неплохую тягу дает высокая труба элект-
МАШИННЫЙ ЗАЛ КУРГАНСКОЙ ТЭЦ Окопо '!• всей впектровнергин, вырабатываемой в нашей стране, приходится на �оаю тепповых ВJ J ектростанцнй.
ЭНЕРГИЯ - ДВИЖУЩАЯ СИЛА ТЕХНИКИ ростанции . Но для огромных современных котлов этого ма­ ло - приходится дополнител ь­ но устанавливать мощные в е н ­ тиляторы-дымососы. Дымовые газы несут в себе много золы . Чтобы не загряз­ нять воздух , газы очищают в специальныхзолоулови- тел я х, а золу увозят на зо­ ловые отвалы . Видите , как много ра злич­ ных механизмов потребовалось только для того, чтобы топливо хорошо сгорало. Но они себя оправдали: 90 %. тепла , заклю­ ченного в угле , превратил ос ь в энергию пара, и лишь 10% пропало без пользы - его унес­ ли с собой дымовые газы и зола . Итак , пут ь топлива окон­ чен - оно сгорело, передав теп­ ло воде . Вода в котле нагре­ лась и превратилась в пар . Но этот пар еще нел ьзя пускать в турбину : он недостаточно горяч и, остывая, быстро превратится в капельки воды . Поэтому пар прежде всего попадет в змее ­ вики пароперегревателя , распо­ ложенного в дымоходе между кипятил ьными трубками и эко­ номайзер ом . Там пар дополни­ тельно нагревается до очень вы­ сокой тем пературы - в некото­ рых котлах до 500 -600 ° при давлении 150 -250 атм. Такой сжатый и перегретый пар по паропроводам направ­ ляется в турбины . А турбины на электр останция х бывают раз­ личными как по мощности, так и по устр ойству . Есть малень­ кие одноступенчатые турбины мощностью в десятки киловатт , а есть многоступенчатые турбины­ гига нты мощностью 300 тыс . квт. Сейчас конструкторьi разра­ батывают еще более крупные турбины - мощностью 500 и 800 тыс. и даже 1,5 млн. квт. Об устр ойстве и работе паровых Мощная паровая турбина состоит ив множества рабочих колес, которым 1 пар отдает свою энергию. На снимке: сборка роторов паровой Т)']Jбнны . Схема работы теп .1 1 оэ.1 1 ектроцентра.1 1 и. 96
т урбин подр обно расска зано в статье «Двигате­ ли и генераторы», поэтому здес ь мы сразу пе­ рейдем к посдедующему эта пу : посм отрим , что же будет с паром пос.11е того, как он отдаст свою э не ргию колесам турбин . Чем выше температура и давление пара на входе в турбину и чем ниже они на выходе , тем бол ьше энергии пара испол ьзует турбина . Чтобы снизить температуру и давление па ра на выходе из турбины , его не выпускают в воз­ дух , а направляют в к онденсато р. Внут­ ри конденсатора по тонким латунным трубкам непрерывно циркулирует холодная вода . Она охлаждает пар и превращает его в воду, назы­ ваем ую конденсатом . От этого давление в кон­ денсаторе ст.,.новится в 10-15 раз меньше атмо­ сфер ного . Итак, обессиленный пар заканчивает свой путь, превратившис ь в конденсат - очень чис­ тую воду, не содер жащую вредных химических ил и механических ир имесей . Такая очищенная вода очень ну жна котлам , поэтому конде нсат при пом ощи специальных питательных насосов внов ь возвращают в котел . Как видите , вода и пар на электр останции совершают движение по замкнутому кругу, как бы перенося энергию от топлива к пар овым турбинам . Обычно мощная паровая турбина имеет скор ость 3 тыс . об!.мин, и ее вал прямо соединен с валом электрическ ого генератора, который вырабатывает трехфа зный пе ременный ток ча­ стотой 50 пе риодов в секунду и напряжением 10-15 тыс . в. Электрическая энергия - гл ав­ ная <<Пр одукция» электр останции. Что же про­ исходит с ней дальше ? На большинстве электростанций электри­ ческая энергия делится на три потока . Часть ее направляется по кабел ьным линиям к раз­ л ичным потребителям , расположенным непо­ да.'Iеку . Другая, очень небол ьшая часть (до 8%) идет для собственных нужд в распределитель­ н ое устр ойство, от котор ого питаются электр и­ ческие двигате.'Iи всех механизмов самой стан- Паровой котел теплоэ.�е�;троцентралн: 1 - бун�;ер д.�я кусково го угля; .'! - мельницы для приготовле­ н ия угольной пыли; :1 - воэ,1уховод для подачи в т опку вместе с уго.,ьной пылью подогретого возду­ ха; 4 - воздухонагренатель; б - воздуховоды; б - вентилятор , прогоняющ11й воздух через воэ;\у- "" "" "'- хонагреватели; 7 - топоч ное пространство , запоп­ ""'1 1 - пенное экранными тр)·бками; 8 - кипятильные труб­ ки; 9 - пароnерегревате.,ь; 10 - вкономайзер ;1ля подогрева воды; 11 - трубы , по которым в котел пос тупает вода; 1.'! - главный трубопровод для под ачи пара к турбинам; 13 - барабан котла; 14 - бак с очищенной водой , предназначенной для воз­ ме щения потерь конденсата; 1о - паровая турбина; 16 - конденсатор; 17 - Т)'рбогенератор. •7д.э.т.5 ФАБРИКА ЭЛЕКТРИЧЕСТВА И ТЕПЛА Паровая турбина мощностью 300 тыс. нвп� н а заводском испы­ тательном стенде Харьковского турбинного зав')да. ции - транспортер ов , мельниц , вентилятор ов , насосов и т. д. БОльшая же часть электроэне ргии предна­ значается для гор одов и заводов , находящихся за десятки и сотни километр ов от станц ии . На такие расстояния электр о энергию передают . по высоковольтным линиям при напряжении 110, 220, 400, 500 и даже 800 тыс. в. Для этого на электр останции ест ь повышающая трансфор ­ матор ная подстанция и распределител ьное устр ойство высокого напряжения. От него к городам и заводам расходятся высоковол ьтные линии электр опередач. Мы познакомились с тепловой электрической станцией, которая называется к о н д е н с а­ ц и о н н о й, потому что весь пар,прошедший через турбины, попадает в конд енсатор . От та­ кой электр останции получают только электр и­ ческий ток . Но ведь повсюду нужен и пар , чтобы пр иводить в движение пар овые молоты 97
ЭНЕРГИЯ - ДВИЖУЩА Я СИЛА ТЕХНИКИ и прессы , сушит ь различные материалы . Пар и горячая вода необходимы баням , прачечным , столовым , а сколько горячей воды надо для отопления квартир в большом городе ! Готовить пар и горячую воду в небол ьших заводских и коммунальных котел ьных не вы­ годно, значительно лучше получать их с круп­ ных тепл овых электрических станций . Для этого на электр останциях уста навливают спе­ циальныетеплофикационные тур­ б ины. Они состоят из двух частей - цилинд­ ров высокого и низкого давления . Отр абатывает пар в цилиндре высокого давления , а в цилиндр низкого давления поступает уже только часть пара . Др угую часть из турбины от бирают и на­ правляют в теплообменник . Там турбинный пар (он ведь очень горячий) на гревает воду и превра­ щает ее во вторичный пар . Турбинный пар идет потом св оей дор огой в конде нсатор электро­ станции , а вторичный пар отпр авляется в го­ рода и на заводы . В гор оде часть вторичного пара попадает в специальные теплообъемник и­ бойлеры-и нагреваетв нихводудля отопления помещений и бытовых нужд в жилых домах . Так тепло от электр останции попадает к нам в квартиры. Тепловые электростанции, :которые дают од­ новременно электрическую энергию и тепло, на зываются теплоэлектроцентра­ л ями (ТЭЦ) . Конденсационные тепловые электр оста нции выгодно строить вблизи угольных местор ожде­ ний или торфяных болот, если есть рядом под­ ходящие водоемы . Пусть даже такая станция будет далеко от городов и заводов - все равно электрический ток передать по проводам пр още п выгоднее , чем возить топливо , особенно низко­ :калорийное, -торф , бурый угол ь и т. д . fурбнна Иа турбины пар поступает в 1ю11;1енсатор, где, охпаж;\аясь, превращается в вод�·. Зато возле гор одов и :крупных заводов выгод­ нее строить тепл оэлектроцентр али . Они будут снабжать гор од и теплом, и электрическ ой энер­ гией . Исче знут маленькие котел ьные на заво­ да х и в жилых домах . А если ТЭЦ будут рабо­ тать на природном газе , тогда не понадобятся и составы с углем , и угол ьные склады. Исчез­ нут угол ьная пыл ь и дым , чище ста нет воздух . В нашей стр ане стр оится много заводов и фабрик , шахт и рудник ов , растут новые го­ рода . Чтобы вовремя обеспечить их электро­ энергией, сооружаются новые эле.ктроста нции . Построить тепл овую электр останцию значител ь­ но пр още , быстрее и дешевле, чем соорудить гидр оэлектр оста нцию с пл отиной на бол ьшой реке , поэтому сейчас стр оят преимущественно тепл овые электростанции , мощность :которых в ряде случаев достигает 2-3 млн . квт. РАДИОПЕРЕДАТЧИЕ (<ВЫС.ТIУШИВАЕТ>) МАШИНУ 98 Своевременная проверка темпера· турного соото яния турбогенераторов очень важное депо. Не аамет11шь во­ в ремя, машина может перегреться и выйти на строя. Л учше всего , конеч­ но , проверять температуру машины каким-нибудь точным аппаратом. Но до недавнего времени таких аппаратов не быJ10. Поаьским инженерам с ВроцJ1ав­ ского завода радио- и &аектрооборудо- Радиопередатчик с эаектродатчиками. Он очень ма11енькиА: 15 х 12 х 3 ·"·"· Также незначнтеаен н вес его - 25 •· Этот поистине анлипут обJ1адает мощ­ ностыо в 50 микроватт. Электродатчикн траиаисторного радиопередатчика «аысаушивают* работающие турбогенераторы н с не­ укосннтеаьной точностью сообщают о своих набllюденнях радиопередатчи­ �;у. А транзистор в свою о'lередь пере- вания уда11ось создать аппарат для дает поаученные сведения о процессах, проверки температурного состояния происходящих в генераторах, 11юдям. турбогенераторов. Это траваисторныА Тан радно8Jlектроника помогает монтерам , техникам, инженерам со­ хранять правиаьн ыА режим работы турбогенераторов.
В ЗАЛЕ НАСОСОВ ОДНОЙ ИЗ МОСКОВСКИХ ТЭЦ 99
ЭНЕРГИЯ - ДВИЖУЩАЯ СИЛА ТЕХНИКИ КАК РАБОТАЕТ гас Люди давно научил ис ь испол ьзовать энер­ гию движущеiiся воды . Если до половины по­ гр узить в реку колесо с лопастям и на ободе , то оно начнет вращаться , пот ому что вода будет увлекать за собой нижние лопасти колеса . Примерно так работали (и кое-где работают до сих пор) водяные мел ьницы . Водяное коле­ со в них насажено на вал жернова . Вращает вода колесо - вращается и жернов , мелет зерно . Но вот сто с лишним лет назад появился более совершенный водяной двигатель - г и д­ равлическая турбина (сокращен­ но - гидротурбина). Появились г е н е р а т о­ р ы, превращающие механическую работу в электрическую энергию (см . ст . «Двигатели и генераторы») . И к концу XIX в. началось сооружение гидроэлектрических станций-ГЭС. Прямо в русле реки, даже с быстрым тече­ нием , ставить турбины нел ьзя : у реки не хва­ тает силы пр оворачивать тяжелую турбину . Другое дело на водопада х: там вода стрем ител ь­ но летит вниз, у нее бол ьшой напор . Но водопадов не так много , да и не очень удобно ставить возле них турбины . Поэтому придуманы искусственные водяные «ступень- Напор соа;1ается ра<1ност ью уровней во;�ы . Поэто му говорят, ч то во;1яное 1>0.1есо врnщается под напором в столько - то метров. ки» - плот11 н ы. Если перегородить реку пр очной плотиной , а в теле пл отины оста вить только небольшое отверстие , то вся вода , что ест ь в реке , до.'Iжна будет протекать через это отверстие . Значит, перед плотиной река под­ нимется и разо:rьется , а за пл от иной останется на прежнем уровне . Появится разница ур овней , возникнет напор воды . 100 Поставим у отверстия пл отины гидротур­ бину - и она начнет вращат ься , испол ьзуя напор воды . Соединим турбину с генератором­ его р ото р тоже придет в движение , в обмот­ ке стато р а появится ток . Замет ьте : напор перед пл отиной сохраняется круглый год , потому что вода запасается в водо­ хранилище, искусственном море, и стекает равномер но, хотя зимой и летом река несет меньше воды , а осенью и весной - больше . Впр очем , ест ь и гидр оэлектр оста нции без п.'Iотин . Скажем , на горных реках,-если ·пло­ тины получились бы очень высокими и доро гими . В этих случаях воду из реки подв одят к э.1ек­ троста нция м каналом или тоннелем - он назы­ вается деривацией.В концедеривацпп стр оят здание ГЭС и соединяют тр убами канал и гидр оэлектростанцию . Теперь часть воды идет по своему руслу, а часть совершает такой маршрут : канал - тр убы - турбины ГЭС - русло . Конечно, все это самотеком , потому что канал начинается гора здо выше ГЭС, а впадает обратно в реку ниже . Принцип работы любой ГЭС пр ост . Но устр ойств о ее , конечно, не пр остое . Современ­ ная ГЭС - сложное пр едпр иятие , насыщенное разнообразными автоматами. Недаром зда ние ма шинного зала, плотину, ш л ю­ зы, трансформаторные стан­ ции,рыбоподъемникиназываютоб­ щимсловом гидроузел. Плотину стр оят из земли или железобетона. Очень часто земля и железобетон работают рука об руку: там , где надо пр ост о удержа ть воду, можно применит ь землю, а для водосл и­ вов , турбинных камер и вообще «а ктивны х» участков пл отины нужен желе зобr: �JH. В теле пл отины на заранее рассчитанной высоте де­ лают окна для пр опуска воды во нр емя па­ водка, иначе вода прорвала бы шютнну. В остальное время окна закрыты стал ьными щитами . Иногда , если нет надобности стр оит ь пл оти­ ну очень высокой, ее делают ниже уровня максимального подъема воды во время павод ка . И тогда каждую весну излишняя вода пр осто­ напр осто перелива ется через водосливный уча­ сток гр ебня плотины . В подводной части плотины проложены т р у бы для подвода воды к турбинам. Они прикрыты решетк ами , ул авливающими камни, поленья , ветки . В трубах устроены затворы .
Плотина Бикliа ив реке Бистрице (Ру­ мынская Народная Республика). Н ажи11 1 кношш - и путь воде закрыт . Это нуж­ но при остановках турбины . Поток воды под напором входит в трубу и отсюда в спиральную камеру, н апоминающую улитк у. Двигаясь внутри ка­ меры все ближе и ближе к центру, водяная м а сса закручив ается . А в центре камеры - к о- КАК РА БОТАЕТ ГЭС лесо турбины. Но воданесразупопа­ дает на колесо , потому что оно обнесено «за­ бором»- крепкими стальны11 1 и лопатк ами, на­ правляющими воду (направляющим аппара­ том) . Кажд ая лопатка может поворачиваться на своей оси . Повер нутся лопатки та�>, что плотно сомкнутся одна с другой, - и вода 101
ЗНЕРГИЯ - ДВИЖУЩАЯ СИЛА ТЕХНИКИ в турбину не пройдет . Приоткроются чуть­ чуть - воды пойдет немного . А станут по дви­ жению воды - она почти беспрепятств енно бу­ дет проникать в турбину. Это , как говорят энергетики , режим полной нагрузки . Но вот вода прошл а с1шозь напр авляющий аппарат . На ее пути - лопасти рабочего :колеса турбины . Понятно , что вода заставит лопасти двигаться , отдаст им свою энергию . А этого нам только и н адо . Вода вращает турбину! Теперь воде нужно уйти . Rуда? Опять в тру­ бу, нотолько в другую-отсасываю­ щ у ю. Очень важно, чтобы вода шла по этой трубе спокойно , без вихрей и препятст- Напор, соз;\анный плотиной , заставляет вращаться турбинное колесо, а с ни м вместе 11 ротор генератора. По такой схе ­ м е построе11а, например, Братская гас, панораму которой вы в11дите ив снимке. вий , тогда турбина будет хорошо использова ть напор . Поэтому отсасывающие трубы дел ают гладкими и немного расширяющимися к нижне­ му концу . Из этого открытого :конца вода вытек ает в русло реки и уходит по течению . Не всегда турбины находятся в теле плоти­ ны или поблизости от нее . Иногда воду под напором подают из водохранилища к турби­ нам по длинным трубам или тоннелям . Так будет , например , на ГЭС при высотной Асуан­ ской плотине на р. Ниле . Итак, рабочее колесо турбины вращается . С ним вращается и вал , связывающий рабочее колесо с ротором электрической машины - генератора переменного тока. Мин rечаурская ГЭС на реке Куре (Ааербайд:жанска н СС Р) . t;"paea вниау - схема гидрозлектростан- ции с земляной плотиной.
железобетонная п лотина . В ее теле тур­ бин ы и генераторы. Рядом на фотогра­ фии: ГЭС на реке Арде (Народная Рес- публика Болгария) . Генер атор вырабатывает переменный ток на­ пряжением от 10 до 18 тыс. в. Но, оказывается , электроэнергию в таком виде невыгодно передавать на большие расстоя­ ния . Вот если повысить напряжение в 10 - 15 раз, тогда другое дело : сил а тока упадет , и он , проходя по проводам , будет меньше нагр евать их . Станет меньше потерь, не пона­ добятся толстые и тяжелые провода . Напряжение повышают на электростанции простыеприборы-трансформаторы. Это стержни-сердечник и, собранные из тонких листов мягк ой стали . На каждом - две обмот­ ки : одна с небольшим числом витков толстой медн ой проволоки , вторая с немногочисл ен­ ными витками более тонкого провода . Мы по­ даем напряжение, сn ажем , в 10 тыс . в на пер­ вичную обмотк у, а со вторичной получаем сразу 100 или 200 тыс . в - во столько раз больше , во сколько больше витRов на вторичной обмотке. Чтобы трансформаторы не сильно нагревались при работе , их погружают в ба­ ки с жидким маслом , хорошо отводящим т еп.тю . Итак , чем выше напряжение (и, з начит , меньше сил а тоRа), тем выгоднее передавать энергию . Наши крупные ГЭС не имеют равных в мире п о мощности . Совсем недавно чемпионом была КАК РАБОТАЕТ ГЭС Волжская ГЭС им . XXII партсъезда -2 млн. 350 тыс . квт. Сейч ас пальму мирового первен­ ств а держит Братск ая ГЭС - четыре с полови­ ной миллиона . А скоро войдет в строй Красно­ ярский энергетический гигант - станция мощ­ ностью в 5 млн . квт. Вспомним , что турбины прославленного Днепрогэса имеют общую мощность в 650 тыс . квт, и тогда особенно яркой станет такая цифра: на р. Лене предпол агается соорудить гидро­ узел с электростанцией в 20 млн . квт. Советские ученые и конструкторы непрерыв­ но ищут новые способы быстрого строительства ГЭС , создают для них необыкновенные машины . Есть предложение , например· , перегораживать реку сомкнутыми кольцами , составленными из железобетонных труб, а внутри колец поме­ щать турбины , генераторы и т. д . Расчеты по­ казали, что это экономнее , проще и легче . Совет­ с1ше инженеры изобрели турбину двойного действия : под напором воды одно из ее рабочих колес вращается вправо, другое влево . Это дает скачок быстроходности и большую эко­ номию металла . . . . Шагают по стране стальные и бетонные мачты-опоры . Несут на своих плечах провода с дешевой электроэнергией , «выловленной» из рек умом и волей человека. •
ЭНЕРГИЯ - ДВИЖУЩАЯ СИЛА ТЕХНИКИ АТОМН Ы Е �.JJEKTPOCTAHЦlllJ анергии вокруг вас Вы уже знаете , что самая удо бная энер­ гия электрическая . Нашу страну перепоясы­ вают линии высоковольтных передач , появ­ ляются все новые и новые электростанции . Д о сих пор электричество вырабатывали только тепловые и гидр авлические станции . Вы уже прочитали об их работе . А в 1954 г. появилось еще одно название - атомная электростан­ ция (АЭС) . В основу этого нового типа электро­ станций легли теоретические и эксперименталь­ ные работы советских ученых во главе с а-кад. И. В . Курчатовым. Ученые давно указывали , что в ядрах ато­ мов скрыты поистине сказочные запасы энер­ гии , которую можно освободить . Но челове­ чество получило первую крошечную часть этих запасов совсем недавно - в конце 30-х годов нашего столетия . Оказалось , что ядра тяже­ лых элементов - урана и тория , сталкив аясь с нейтральными частицами - нейтронами , рас­ падаются на осколки . Разлетаясь с огромной скоростью , эти осколки могут передать веще­ ств у , в котором они движутся , часть своей энер­ гии . При делении появляются новые нейтроны . Они вызывают распад ядер других атомов . Так 11 1 ожетвозникнуть цепнаяреакция. На этой основе был а сконструирована атом­ ная (правильнее было бы говорить «ядерная») бомба. В ней внутриядерная энергия освобож­ дается мгновенно - со страшным взрывом . Но ученые выяснили, что можно построить уста­ новки , в которых ядерная энергия будет выде­ ляться замедленно . Называются такие устрой­ стваатомными котламиилиядер­ ными реакторами, а протекающие в них реакции - упр а в ляемы ми. Если паровые котлы и двигатели внутрен­ него сгорания сжигают тонны горючего , то атомные реакторы такой же мощности расхо­ дуют не тонны , а граммы . А в природе это­ го горючего достаточно - разведанные за­ пасы урана и тория в 20 раз превосходят по ко­ личеств у скрытой в них энергии все известные мировые запасы угля и нефти . Единственное, что нам не пок ажут на дей­ ствующей а томной электростанции ,- это реак- 104 тор . Потому что атомный котел скрыт за тя­ желой бетонной и водяной защитой . Его опас­ ное излучение не должно достигать людей . А по реакторному залу можно прогуляться . Можно даже наступить на плиту, под которой расположен атомный котел ,- между нашими ногами и реакторо111 находится толстая бетон­ ная кладка или мощный слой воды . Реактор состоит из следующих гл авных частей . Во-первых , это ядерное топливо - чаще всего обычный юш обогащенный уран. В реактор его помещают в виде тонких длинных стержней . Природный уран состоит из смеси двух уранов , двух изотопов с атомными весами в 235 и 238 единиц (U-235 11 U-238) . Ядра урана-238 капризны . Для деления им нужны нейтроны только очень высоких энергий . А нейтроны , рождающиеся при деле­ нии , быстро теряют скорость ; такие нейтроны уран-238 может только захватить без всякой пользы - захватить и не разделиться . Зато урану-235 «по сердцу» нейтроны медленные. Чем медленнее , тем лучше . Но в природном уране всего лишь 0,7% урана-235 . Поэто­ му ядерное топливо приходится обогащать , искусственно увеличивать этот процент . Обо­ гащенное топливо, конечно , дороже , по­ тому что иск усственное обогащение - дело сложное. Вторая гл авная часть реактора - з а м е д­ литель нейтронов. В самом деле, если родившийся ·при делении ядра нейтрон ничем не затормозить , он не будет захвачен другю\f ядром «рабочего» урана-235 . Быстрый нейтрон попадет «в плен» к урану-238, а этот уран в обычном реакторе - бездельник . И ней­ трон пропадет без пользы . Очень хороший замедлител ь - гр афит . Еще лучше тормозит нейтроны и тяжел ая вода (та­ кая, в которой атомы водорода замещены ато­ мами тяжелого водорода - дейтерия) . Но в ка­ честве замедлителя пригодна 11 обыкновенная вода . Летящий нейтрон отдает часть своей энергии ядра 11 1 за11 1 едлителя 11 теряет скорость . Теперь он готов к встрече с очередным ядром урана-235 . Третья гл авная часть реа:ктора - о т р а­ жатель. Это тот же замедлитель , но расположенный вокруг реактора . Его атом ы отражают нейтроны , стре11 1 ящиеся пОJшнуть котел .
КРАН ГИДРОЭЛ ЕКТ РОСТАНЦИЯ В РАЗРЕЗЕ (НА РАВНИННОЙ РЕКЕ) ДЛЯ ПОДЪЕМА И СПУСКА ЗАТВОРА
ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ, ИСПОЛЬЗУ Е МЫЕ ЧЕЛОВЕКОМ \\ '\\ ''' .. .. . '\ .. .. . ' .. .. .. .. � .. .. ._.. .. .. .. . \ ::// 1111/ 111///., ,. ,, ,, /"' " /., ,. . ' " __ _ ___.. .. -- .. .. . .. .. -- ,.. .. . ,.. .. .. .. . \\'' \''.. .. \\'' \\' \\ Желтыми кружками обозначены запасы восполняемых источников, оранжевы­ ми - иевосполняемых.
Н аконец, есть в реакторе стержни , которые то поднимаются , то опускаются . Это - р е­ г у л и р у ю щие стержни, бдительные стражи установки . Изготовлены они из жадно поглощающих нейтроны материалов . Ч ем глуб­ же такие стержни погружены в реактор , тем больше нейтронов поглощают ядр а их атомов . Точнейшая автоматика связывает регулирую­ щие стержни с чуткими приборами- реги­ ст раторами нейтронного потока. Из самых отдаленных участк ов реактора идут сигналы о том , сколько там нейтронов : не повысилось ли их число (это опасно !), не стало ли их слиш­ к ом мало (тогда упадет мощность нотла) . А на случай возникновения опасности какой-нибудь катастрофы есть еще аварийные стержни . По сигнал у тревоги они падают внутр� реактора, «поедают» движущиеся нейтроны , и цепная реакция сразу же останавливается . Так выrлядит аал атом­ ной :тектростаиции, в котором расположен ядерный реактор. АТОМНЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ Освобожденную внутриатомную энергию на­ до передать турбинам, которые будут вращать ва.1ы генераторов . Как это сдел ать? Осколки , образующиеся при делении ядер тяжелых атомов , с колоссальной скоростью разлетаются и уносят с собой освобожденную энергию . Замедляясь , они передают энергию _окружающим атомам . В результате повышается температура. И тут на арене появляется еще одна важная часть реактора-теплоно­ с и тель. Он-то чаще всего через посредника - так называем ый второй контур - и п ередает тепло паровой машине или турбине , а потом возвра­ щается за новой «порцией» теплоты . В качестве теплоносителя в сов рем ен ных котлах применяют воду , расплавленные ме­ таллы, газы. :1.05
ЭНЕРГИЯ - ДВИЖУЩАЯ СИЛА ТЕХНИКИ П.-рвые ки.1Jоватт-ч асы Первенец ядерной энергетики - советск ая атомная электростанция , построенная недал еко от Москвы, в г. Обнинске, дал а ток 27 июня 1954 г. Этот день по праву можно считать пер­ вым днем эры мирного атома . В реактор первой «атомной фабрики эл ект­ рпчеств ю> погружено 128 семим етровых стерж- . ней с графитовым замедлителем - 550 кг ядер­ ного топлива. Для передачи тепл а действуют две замкнутые системы из металлических труб-два :контура. В нихцир:кулирует вода , очищенная от всех примесей . Вода пер­ вого :контура движется в :котле сверху вниз через урановые стержни , нагревается и идет в парогенератор.Здесь, проходяпо трубкам , она отдает тепл о воде второго :конту­ ра, омыв ающей трубни . Таким образом вода первого :контура нагревает воду второго . Оба контура зам:кнуты , и вода в них не сме­ шивается . Это не случайно . Ведь вода первого нонтура находится под действием нейтронов и сама становится радиоактивной . Значит, появляется источник излучений , опасных для людей . Другое дело - вода второго :контура. Это обычная очищенная вода . Она не приносит вреда ни людям , ни машинам . Пар этой воды и движет турбину. Чем горячее пар , попадающий в турбину , тем выше ее коэффициент полезного действия . Чтобы вода второго :контура сильнее ню·рева­ лась и легче превращалась в пар , нужно :как можно выше поднять темпер атуру воды перво­ го контура. Но кипеть она не должна . Для это­ го давление в первом :контуре повышают до 100 атм. При таком большом давлении вода остается водой и не превращается в пар даже при темпер атуре в 280° . Во втором же .контуре, наоборот , необходимо , чтобы вода скорее заки­ пела. Поэтому давление здесь небольшое . Отдав свое тепло в парогенераторе и охла­ дившись с 270 до 190° , вода первого :контура снов а возвращается в реактор , чтобы забрать очередную «порцию» тепла. "Управление атомной электростанцией сосре­ доточено на центр альном щите . Сюда прихо­ дят сигналы от приборов , бдительно следящих за работой этого сложного механизма - за тем­ пературой , давлением , :количеств ом нейтронов . Две большие атомные электростанции в на­ шей стр ане имеют реакторы несколько иного устройства - водо-водяные. Вместо графита за­ медлител ем в нем служит обычная вода , тепло­ носителем - тоже вода . Интер есно , что одна 108 из этих электростанций совершает путешествие по воде ! Находится эта АЭС на ледоколе «Л енин» - флагмане арктического флота Советского Сою­ за. Бо.'lьшой , 134-метровый ледок ол м'О жет око­ ло года плав ать , не заходя в порт . Три мощных электродвигателя ледокола работают на эл ект­ ричеств е, вырабатыв аемом его собст венной атом­ ной электростанцией . Водо-водяной реактор стоит и на самой мощ­ ной в нашей стране Ново-Воронежск ой АЭС . Более 550 тыс . квт будут вырабатывать турби­ н ы этой станции . Бе.'IОЯр ска я лас Полная мощность Белоярской электростан­ ции, носящей имя И.В. К урчатова,- 300 тыс . квт. Это около половины мощности Днепрогэ­ са . Есть у нее просто ска зочное свойство. Что бы вы сказали о печке , в :которой горят дрова, а их .количество не уменьшается? Дров даже становится все больше ! Колдовство, да и только . Но, :конечно , НИI\аl\ого .колдов ств а нет . Есть умное использование открытий ядер­ ной физи:ки. KaR мы говорили , в атомном :котле ядра урана-238 захватыв ают драгоценные нейт­ роны и Ral\ будто наносят ущерб всему делу. Но и эти нейтроны не пропадают . Ядро урана- 238, захватившее нейтрон , претерпев ает изме­ нения . Сначала оно преобразуется в ядро но­ вого элемента -нептуния , Rоторый в свою очередь дает очень важный элемент -плут оний . А ядра плутония очень напоминают ядра урана-235 . Они столь ж е охотно захватывают нейтроны любых энергий и превосходно распа­ даются , выделяя энергию . Подобно урану-238 ведут себя ядра еще одного тяжелото элемен­ та - тория . После захвата нейтрона ядро то­ рия превращается в ядро еще одного уранового изотопа - урана-233 . А щ1 , Rак и плутоний , способен делиться . Вот и родилась у уЧ:еных блестящая идея - оRружить урановые блоRи слоем урана-238 или тория . Нейтроны , избежав шие захвата в «рабочем» уране , будут задерживаться этой «подушRОЙ» . И на смену утраченным, « выгорев­ шим» ядрам урана-235 появятся новые , столь ж е полезные ядра пл утония или урана-233 . Такие реаRторы называются воспроизводящими . Правда , и в реакторах атомохода «Л е нин» тоже происходит воспроизводство горючего за счет превращения урана-238 в плутоний . Это на 10-20 % увеличивает фактичесRое :количе-
СХЕМА РАБОТЫ ПЕР В ОЙ В МИРЕ АТОМНОЙ ЭЛЕКТР ОСТАНЦИИ "" .. " Вода оервоrо контура забирает тепло , выделяющееся при делении ядер урана , и передает ero воде второrо кон­ тура. Пар aтoii воды подается к турбине и вращает аал генератора. :107
ЭНЕ РГИЯ - ДВИЖУЩАЯ СИЛА ТЕХНИКИ Пульт управления атомной ЭJ1ектростанцией . ство горючего в реакторе . Но урановые блоки в Белоярской АЭС устроены так , что в них воспроизводится несколько больше топлив а. Од­ нако главная особенность новой мощной совет­ ской атомной электростанции в другом-в том , что пар здесь перегревается непосредственно в реакторе . Rак и в других реакторах , теплоносителем здесь служит вода . Под давлением в 150 атм она нагревается от 300 до 320° . Затем , как обыч­ но , вода этого первого контура мчится в паро­ генератор и создает там пар из воды второго контура. А вот дальше этот пар снов а посы­ лают в реактор . И турбины получают пар , правда , слегк а радиоактивный , но зато нагре­ тый до 500 ° под давлением 110 атм. Реактор Белоярской АЭС работает не один год , не тр ебуя новых порций топлив а. Стал ь­ ной цилиндр реактора окружен метровой водяной рубашкой . Эта мощная защита пере­ хватыв ает и нейтроны , и всевозможные излу­ чения атомного котла. А что впереди? Мы познакомились с тремя видами работаю­ щих атомных электростанций . Реактор «пер­ вой в мире» - уран-графитовый , теплоноси­ тель - вода . На Белоярской АЭС как будто то же самое, но топливо частично воспроизво­ дится и перегрев пара происходит в реакторе . На Ново-Воронежской АЭС и на ледоколе «Л евин» вода «работает�> и теплоносителем , и за­ медлител ем . Графита з десь нет . Но на всех этих трех электростанциях топливо - уран - за - 1-08 прессовано в тонкие длинные стержни . Вода со всех сторон омывает эти стержни - тепло­ выделяющие элементы . Такиереакторыназываютнеоднород­ н ы ми. В них можно сразу определить , где топливо , где замедлитель , где переносчик теп­ ловой энергии . Но ученые сконструировали и однородные реакторы.Та111солиурана раств орены в тяжел ой воде . Такие одно родные котлы обладают лучшей способностью с а м о­ регулироваться. Есличислоделений урана в них начинает возрастать , то сразу же увеличивается выход энергии . Температура жид1юсти повышается , жидкость расширяется , расстояние между соседни11111 ядрами уран а увел ичивается , число деле ний падает . Точно так же компенсируется и слишком сил ьFое уменьшение числ а делений . Советские инженеры первыми разработал и очень интересный проект блочной передвижной электростанции с органическим за­ медл ителем и теплоносителем . Чтобы нейтроны хорошо и быстро замедл я­ лись , замедлитель должен состоять из самых легких атомов . Водород воды , углерод графита вполне подходят для этой цели . А органи­ ческие веществ а? Это ведь как раз соединения водорода и углерода . Жидкие углеводороды превосходно работают IiaI\ замедлители . И теп­ ло они тоже могут переносить . В 1963 г. дал а ток первая в мире советс1шя опытная АЭС та­ кого типа . Правда , мощность ее небольшая , как и полагается эксп ериментал ьной уста­ новне,- всего лишь '750 квт. По этому принци­ пу теперь начинаfuт строить 11 большие электро­ станции .
ТИПЫ РЕАКТОРОВ НЕОДНОРОДНЫЕ РЕАКТОРЫ .""1"'� - rоnпи::8ЕРдым тоnпиеом W ИЖИДКИМ ЭАМЕД;J11ТЕ- ЛfМ ЯВЛЯ ЮЩИМСЯ одн О оРЕмЕнно нnпо - . -� НОСИТЕЛЕМ ЗАМЕДЛИТЕЛЬ нппоносмнль ОIРАlжАПЛь-1 тоnл";ожидким т оnлиеом 1 (РА С Т ВОРОМ ИЛИ РАСПЛАВОМ), ЯRЛЯtОЩИ МСR ОД НОВРЕМЕННО И ТЕПЛОНОСИТfЛ[Jw1 Tfnl10HOClllfЛb 3Аt11fДЛНJ(ЛЬ 1' •••• ... ПТРА I ЖАНЛЬ rf(Jf1Лlf6: жидкой СМfСЬЮ ТОПЛИВА И 3АМЕДЛИ1ЕЛЯ, ЯВЛRЮЩНХСЯ ОДН06РfМЕН­ НО ТfПЛоноr.:ин 11ЕМ НППОNО ЗАМ[ДЛW JFЛЬ Про е1\т11 руются 11 таю1е АЭС , где переносом те ш1 а заi'1 мется пш ;щпii металJI , например нат­ р н i!. Ilз ф11 зшш известно , что чем выше тем­ п е ратура теп.1онос1пе.'l я , тем больше тепла он мо;+;ет перенести. 1I о:ному 11 обратились :к ;+;11дкю1 :металла�� . Там , где обычная вода вски- 1111т, п\Ид1шl1 н а трнй тол ь:ко нагреется . Много забот отшш ает у l\ Онстру:кторов за­ щит а реаl\тора . Атомные 1\ Отл ы своими толсты­ ш 1 с тенами напоминают средневековые :крепо­ с т � 1 . А что если в ыбросить и з реактора замедли­ т е:1ь? Как будто странное предл ожение: ведь т а к ой реактор не будет работать . АТО МНЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИII Что ;+;, реактор на медленных нейтронах без заме,�р11те.1я действ11те.1 ьно н ш\ 0111 у не нужен . Цепная реакция в нем никогда не возюшнет . Но если горючее будет чистым ур аном-235 иш1 ш1утон11ем , что тогда? Ядра этих элементоn пренрасно дел ятся нейтронамп любых энер­ гпй; выхо;�,нт , нейтроны там вовсе не нутно за­ медл ять . Так появился на свет маленький реа1\тор. Мален ышй , 1\ онечно , толь:ко по размера111 . Нi\­ зывается такой реактор РБН , что означает «реактор на быстрых нейтронах» . Этот реак­ тор - в точности обузданная атомная бомба, «взрывчатым веществом» нотороii сл ужит или плутоний , или уран-235 . Поэтому работа с РБН была очень сложной и напряженно!�. Но зато ка:кой выигрыш в размерах ! Несомненно , для атомных двигателей инженерам придется вос­ пользоваться пменно та кими реа11торами . В од­ ном из опытных РБН тепло переносит ртуть , а в другом - расплавленный натрий . Перспект�ш ы развития атомной энергетики довольно ясны . Ядерные реанторы будут при­ меняться все более и более широно . Особенно привле�>ают внимание специалистов воспронз­ водящне ядерные нотлы. Одна из важнейших обл астей атомной физики - реакторострое­ ние - у11\ е полностью перешла в руни инжене­ ров . А ученые пдут вперед , в разведну, и нахо­ дят 11 се новые пути покорения ато111а. <(с Ро�а 111 1\а >� - реакторно - термоэлектрическая )·становка, н а "оторой 11пер11ые ос�·щест11лено прямое преобраао11ание теп ­ .1овой энергии, 111>.ч·часмой в я де рном реакторе, в электриче- ство. Ее мощность- 500 вт. •
ЭНЕ РГИЯ - ДВИЖУЩАЯ СИЛА ТЕХНИКИ П ЕРЕМЕННЫЙ и постоянный ток в ТЕХ Н ИКЕ В наше время элентричесний тон исполь­ зуется во всех отр аслях народного хозяйств а. И мы знаем , что тон бывает двух видов : по­ с тоя н н ы й и переменный. Напомним , что при постоянном токе электроны в элентричесной цепи движутся все время в одном направлении , а при переменном токе непрерывно меняют на­ правление. Каной же ток - переменный или постоянный - больше нужен технике и про­ мышленности? Передач а электричесной энергии на большие расстояния возможн а только при высоних на­ пряжениях тока, достигающих 110, 220 , 400 11 даже 500 - 800 тыс . в. А генератор эл ентриче­ сной станции способен создать напряжение не выше 20 тыс . в. В то же время для различных электричесних машин и аппар атов нужен элект­ рический ток напряжением всего в неснолько десятков или сотен вольт . Вот здесь перемен- 110 ный ток оказывается незаменимым . Ведь он позв оляет с помощью трансформато ров легко изменять напряжение в любых предел ах : повы­ шать на электростанциях для передачи на бол ь­ шие расстояния и снова понпж ать непосредст­ венно у потребителей . В нонце прошлого столетия русский элект­ ротехник М. О . Д оливо-Добровольсю1й получил трехфазный переменный ток , обладающий очень важными достоинств ами . Во-первых , трехфаз­ ные линии элен тропередач выгоднее однофаз­ ных : по ним при той же зат рате проводов и изо­ ляции можно передать болr,ше энергии , чем по однофазным . А во-вторых , благода ря свой­ ств у трехфазного переменного тока создавап, вращающееся магнитное поле удалось постр оить очень простые и надежные асинхронные элек­ трические двигатели , которые сейчас широко используются для привода станков и машин . Переменный то к приводит в движение раэяи чные стан­ ки и машины на фабриках и заводах, плавит руду в электропечах , подни мает грузы в портах и ив строй ­ ках, «работает� в шахтах, освещает наши города и се1111.
Вот эти качеств а переменного тока позво­ лили ему занять ведущее положение в технике и послужил и причиной того , что в наши дни все п ромышленные электростанции выраб аты­ в ают тол ько трехфазный переменный ток . Больше половины вырабатываемой электри­ ческой энергии потребляют электрические дви­ г ател и. Нроме простых асинхронных дв пгате­ лей , не имеющих обмотки на роторе, есть дви­ гатели с обмоткой и контактными кольцами на ро торе . Та:кие моторы развивают большие ус илия при трогании с места, и поэтому их чаще в сего применяют на подъемных кранах . Есть еще синхронные дв игатели, имеющие постоянную скорость вращения . Бл агодаря этому они применяются в машинах и механиз­ мах , требующих постоянной ск орости движе­ ния независимо от их нагрузки : в эс:кал ато­ рах метрополитена , в больших в одяных насосах , элек тричес:ких часах и др . Электрические дви­ гатели бывают маленькими , меньше :катушки ниток , и огромными , :как карусель . Применение для привода станков сразу не­ скол ьких эле:ктричес:ких двигателей позволило устранить сложную систему передач , упро­ стить механизмы станков , облегчило управле­ ние ими и дало возможность создать автома� тическ ие линии . Малые размеры и простота электр11ческих двигателей позволили испол ьзовать электри­ ческую энергию там , где раньше применялся тол ько ручной труд . Электрические дрели , пилы , рубанки , гайковерты и другой инстру­ мент намного облегчили труд рабочих , сдел али его более производительным . Электрические полотеры, пылесосы , стиральные машины и хо­ лодил ьнию1 пришли на помощь домашним хозяйкам . А еще раньше в домах появились эле:ктрические чайники , утюги , плит:ки. Переменный ток - хороший источник теп­ ла . В мощных дуговых электропечах плавят и варят металл . Электрические печи широко используются в установках «искусственного Rл имата)) , дл я обогрева сушил ьных шк афов· и помещений, нагрева мет аллов и т . д . Эле:ктричес:кие лампочки светят независимо от того , какой ток идет через их нити: перемен­ ный или постоянный . Но передача пер еменного то :к а более экономична , и трансформаторы по­ зволяют лег:ко получать и поддерживать необ­ ходимое напряжение . Поэтому осв етительная сеть городов и сел питается переменным током . Но вот мы сеян в трамвай, троллейбус , в ва­ гон метро, в пригородную электричку - и сра­ з у попали во вла.цения постоянного тока . Д ело в ПЕРЕМЕВНЫИ И ПОСТОЯННЫИ ТОК В ТЕХНИКЕ Посто ян11ый ток при­ вод11т n движение электркфи ц и ро ван­ ный транспорт , слож­ ные станки и прокат­ ные стан ы, помогает наносить м еталличе­ ск11е покрытия на из­ делия и сваривать м еталл ; работает он и в тех приборах и механиамах, источ­ ником тока для кото­ рых с.1 1 ужит аккум�·­ ляторная или rаль­ ааническая батарея . J_J_J_
ЭНЕ РГИЯ - ДВИЖУЩА Я СИЛА ТЕХНИКИ том , что простые и удо бные электрические дви­ гатели переменного тока не позволяют пл авно м.енять скорость своего вращения . А изменять скорость движения приходится почти непрерыв­ но ; с такой работой может хорошо справ иться только тяговый дв игатель постоянного тока. Питание та�шх двигателей осуществляется от специальных тягов ых выпря11штельных под­ станций , на которых переменный ток преобра­ зуется в постоянный , а затем подается в кон­ тактную сеть - в провода и рельсы . Но ученые и инженеры задумались , нельзя ли на транспорте применить переменный ток . Оказалось , можно . И уже сейчас на многпх железных дорогах в нонтактных проводах течет переменный ток напряжением до 25 тыс . в , а в дал ь нейшем переменным током будут элек­ трифицированы все железные дороги . Но дви­ гатели электровозов по-прежнему работают на постоянном токе: выпрямител ьные уста­ новки, превращающие переменный ток в по­ стоянный , в этом случае находятся также на электровозах . При помощи электрических дв игателей по­ стоянного тока приводятся в движение колеса теплов озов , механизмы прокатных станов , ша­ гающих экскаваторов и многих других машин. Есть и еще большая и важная обл асть , в ко­ торой переменный ток не может соперничать с поетоянны11 1 . Речь идет об электролизе-про­ цессе , связанном с прохождением тока через жидкие раств оры - электролиты . Под дейст­ в ием постоянного тока электролит разл агается на отдел ьные элементы , которые осаждаются на опущенных в электролит электродах . Таким способом получают алюминий , магний , цинк , м едь , марганец . В химической промыш­ ленности при помощи электролиза добыв ают фтор , хлор , водород и другие веществ а. С по­ мощью электролиза наносят защитные покры­ тия на металлические изделия (см . ст . «Защита металла») . Постоянный ток успешно соперничает с пе­ ременным в сварочном деле (см . ст . «Как сва­ рив ают металщ). При сварке постоянным током частички металла переносятся с электрода на изделие более правильно и шов получается лучш е, чем при сварке переменным током . Есть у постоянного тока еще одна особен­ ность . Скорее не у самого тока, а у его источ­ юшов . Чтобы получить переменный электри­ ческий ток , нужно непременно приводить в дв и­ жение генератор , а постоянный ток могут дав ать неподвижные аккумуляторвые батареи и галь­ ванические элементы . Эти свойства источникоn электрического тока в ряде случаев застав­ ляют отдавать предпочтение постоянному ток у. Например , как завести двигател ь стоящего АТОМНЫЙ РЕА К ТОР 1l ПРЕСНАЯ ВОДА Сорок миллиоиов литров в сутки - стоJ1ько пресной воды требуется про­ мышленному rороду со стотысячным очень дорого . Но современная техни­ ка помогла найти выход на положения: опреснение морской воды будет про­ изводиться с помощью атомной анерrии. ПРЕДНАЗНА ЧЕНО ПРИРОДОЙ Если сложить четыре реки Европей­ ской части нашей страны - Волrу, Наму,ДнеприДон-водну,тон тогда еще не получится прославлен­ ной реки Анrары. Она больше, по.1 1 но­ воднее . Проект Анrарскоrо каскада влектростанций разработан уже давно и предусматривает сооружение шести мощных гас. 112 населением. Но не веаде есть столько пресной воды. Целинные аемлн , Донбасс , среднеаанатские республики, Закаспий природа обделиJ1а влаrой . Предлаrались проекты трубопро­ вода Волrа - Закаспий и канала Днепр - Донбасс , чтобы таким слож­ ным путем до ставлять пресную воду. Это довол ьно дороrо. Предлаrали еще один способ - опреснение морской и очищение аа­ rряанеиной рудничной воды. ДJ1я атого надо строить дистилляционные установ1ш и в них выпаривать соль , выrонять гряаь при очень высо­ кой те11пературе. А рва высокая тем ­ пература, то без уrля И.1И дpyroro топлива не обойтись. И приш.1 1 ось бы ааrружать транспорт перевозками orpo11нoro количества топ.1ива, а ато В Закаспии с 1964 r. строится опытно-промышленный реактор на быстрых нейтронах. Мощность закас­ пийскоrо реактора больше 1 млн. квт. Он даст горячий пар для новой влек­ тростанции на 150 тыс. ннm н для бо.1 1 ьшой опреснительной установки , которая будет произво;1ить 100 тыс. · •' пресной воды в ruд. ••• Ирк)·тскан ГЭС , первая в Ангар­ ском каскаде , уже работает. Дают ток и турбю1ы знаменитой Братской ГЭС , которая по мощнос"и вдвое превосхо­ дит североамериканский гигант Гренд· .Кули . Стро11тели уже на подходе к соо­ ружению Усть -И.1 1 имской ГЭС. За Ангарским помедует ;\ругой сибирский каскад - Енисейский . И коrда они будут аакончены - а произойдет sто на глазах ныне живу­ щих советских людей, - rидростаи ции Анrаро- Енисейского комп.1екса б)·дут давать стране ежеrодно 170 млрд. нет ." дешевой sлектроsнергии.
н а месте автомобиля? Достаточно нажать кнопку стартера , и двигатель постоянного ток а, по.лучая питание от аккумуляторной бата реи, заведет мотор . А когда мотор работает , он в ращает генератор , который вновь заряжает ак кумуляторную батарею . Такой обратимый пр оцесс недоступеп для переменного тока. На многих ш ахтах работают электровозы с ак кумуляторными батареями , а в цехах заво­ дов , на вокзалах и на складах часто можно в ст ретить небольшие электрические тележки с а ккумуляторами - электрокары . Большие аккумуляторные батареи исполь· зую тся дл я питания устройств сигнализации , упр авления и аварийного освещения на элект­ ростанциях , в поездах и даже в троллейбусах . Легкие аккумуляторы и гальванические бата­ реи применяются в переносных радиостанциях, в радиоприемник ах , в электрических фонарях , и змерител ьных и других приборах . А вспомните об искусственных спутниках Земли и космических кораблях: на них уста­ новлены полупроводниковые солнечные бата­ реи - они тоже дают постоянный электриче­ ский ток (см. ст . «Полупроводники в технике» ). Прежде чем закончить наш рассказ , вер­ немся ненадолго к его началу - к передаче электрической энергии rio проводам . Переда­ ваемые мощности и длина линий электропере­ дач непрерывно возрастают , и приходится повы­ шать напряжение до 500 и даже до 800 тыс. в . И вот оказалось, что при этих условиях пе­ редавать электрическую энергию выгоднее на по- ЭНЕРГЕТИКА БУДУЩЕГО стоянном токе . Вд вое лучше используетс я изо­ ляция , увеличивается пр опускная способность воздушных линий электропередач, уменьшает­ ся количество проводов ". Важно, чт о отпа­ дет не обходимость в сложном пр оцессе синхро­ низации при включении линий , соединяющих бол ьшие электр останции или энергетические системы . Эт ого, пожалуй , вполне достаточно , чт обы доказать целесообразность использова­ ния постоянного тока для сверхдальних передач энер гии . Правда , для получения постоянного тока высокого напряжения и последующе го преобразования его в пере&1енный ток ни . экого напряжения нужны очень сложные и дор огие преобразовател ьные подстанции . Но, несмотря на эт о, расчеты пока зыв ают , что в ряде случаев для сверхмощны х и сверхдальних электр опе­ редач все же· выгоднее использовать постоян­ ный ток . Поэтому сейчас уже ведутся работы по сооружению таких линий электр опередач на постоянном токе . Конечно , перечисленными здесь примерами далеко не исчер пыва ются все области приме­ нения электрической энергии. Здесь ниче го не ска зано об ее использовании для телеграфнрй и телефонной связи, для радио и телевидения и прочих целей, но об этом вы пр очтете в других статьях эт ого тома. Ясно одно: вам нужен и пе­ ременный и постоянный ток и никогда один из них не вытеснит другого . Наобор от , разум­ ное применение обоих позволяет лучше и пол­ нее использовать электрическую энер гию на благо человека . • анЕРГЕТИКА БУДУЩЕГО . Наша планета - гигантская кладовая энер­ гии . На долю Советского Союза пр иходится около 11 % всех мировых энер гетических запа­ с ов. Эт о очень много . Но мы пользуемся пока лишь ничтожной частью своего энер гетического богатства - углем , нефтью , торфом , сланцами, природным газом, энергией рек и ветра и, в по­ след нее десятилетие , атомной энер гией . Задумываясь о будущем энер гетики, уче­ ные работают в двух направлениях: во-пе рвых, ищ ут новые запасы энергии в природе; во-вто­ ры х, стремятся найти наиболее простые и вы­ годные способы для получения из этих запасов электричест ва - сам ого удобного вида энергии. •8д.э.т.5 При.Jiивы за работой Советскому ученому Л. Бернштейну и его французскому коллеге Р. Жибра принадлежит «открытие» запасов энергии в морских прили­ вах и отливах . Сл ово «открытие» стоит в кавычках потому, чт о об этой энер гии люди знают много веков . Знать-то знают , во испол�­ зовать по-наст оящему до сих пор не умешt . В ближайшие годы приливно-отлив ные элек­ тр останции наконец появятся . Притяжение Солнца и Луны застав ляет океа нскую воду дважды в сутки наступать на берег и дважды отходить на зад . Подсчитано , 113
ЭНЕ РГИЯ - ДВИЖУЩАЯ СИЛА ТЕХНИКИ что если разность уровней между приливом и отливом бол ьше четырех метр ов , то электр о­ станции будут хорошо работать. А таких мест на Земле много . У пас в стране эт о, например , Мезенский залив , устье р. Кулон , Лумбовский залив , побережье Охотск ого моря . Для постр ойки приливно-отл ивной электро­ ста нции (ПЭС) находят на берегу узкий залив и отсекают его от океана плотиной . В отверстия плотины вставляют гидр отурбины с генер а­ торами (см. ст . «Двигатели и генераторы») . Сейчас спр оектир ованы обтекаемые капсулы , в которых заключены и турбина , и генер атор . Эти,какихназвали,капсульныеагре­ г аты наиболее уд обны для ПЭС. Идет п р и л и в - вода наполняет бассейн ПЭС, и рабочие колеса капсул ьных агрегатов под действием движения воды вращаются . Стан­ ция дает ток . Начался отли в - вода ух одит из бассейна в океан, по пути опять-таки вращая рабочие колеса , тол ько в обратную сторону. И снова станция дает ток , потому что капсул ь­ ный агрегат одинаково хорошо работает при вращении колеса в любую сторону . Но вот пауза между приливом и отливом . Колеса останавливаются . Как тут быть? Энергетики нашли хороший выход из поло­ жения . ПЭС не будут работать в одиночку. Провода свяжут их с другими электростанция­ ми , с тепловыми например . Получится энер ге­ тическое кольцо, каждый участок которого будет хор ошо помогать остальным . Во время пауз соседи по кольцу помогут приливным стан­ циям пе тольк о тем , что возьмут на себя их нагрузку. Нет , они еще подадут электр оэнер­ гию... в генераторы капсул ьных агрегатов . Тогда генер аторы на время превратятся в :элек­ тр одвигатели и заста вят вращаться рабочие колеса . Турбины , ставшие тепер ь насосами , погонят воду «ВДОГОНКУ» приливу или отлив у. Солнечная печь. Зеркала , стоящие вокруг , посыл ают лучи в па­ раболический отражатель. С амая высокая температура полу­ чается в фокусе отражател я . Т ам помещают н ебольш ой кон - т ейнер для нагреваемых предметов. 114 Если кончается прилив - они еще выше под­ нимут уровень в бассейне ; если отлив - еще­ бол ьше откачают воды в океан . Точный расчет пока зывает : этот расход энергии на перекачку воды прекрасно оправдывается -ПЭС будет работать намного ровнее. · А велика ли может быт ь средняя мощность. ПЭС? Вот ответ : только в районе Мезенск ого налива можно пол учить от океана в несколько раз; больше энергии, чем дает Братская ГЭС, пока вели чайшая в мире ... На со.J J нечного .J J fЧB Ка ждый год Солнце доставляет на нашу планету 620 млн. млрд. квm · ч энергии. Это в 16 тыс . раз больше , чем нужно сегодня всему человечеству. Но как превратить солнечный луч в электрический ток ? Для этого предл ожено неск олько способов ­ часть из них применяется уже в наши дни , часть. принадлежит будущему. Самый привычный спо­ соб - нагревать солнечным теплом воду в паро­ вом котле , посылать пар в турбину , с помощью турбины вращать электрический генератор . Но хотя для конце нтрации солнечных лучей применяются сейчас крупные металлическ ие­ отражатели, хотя параболическое зе ркало сол­ нечной печи в Фонт-Роме (Франция) дает в точке фокуса температуру ок оло 3000 °, этот способ многого не обещает . Солнце скрывается в облаках , де нь сменяется ночью ; кроме того, плотност ь солнечной энергии невелика - всего около 1 квт на 1 м2 земной поверхности . Зна­ чит , мощную электр останцию такого типа при­ шлось бы оснащать гигантскими отр ажателя­ ми - сложными и очень дорогими . Гораздо пр още превращать свет Солнца в. электричество с помощью солнечных б а т а­ р е й; вы знаете , что эти батареи уже приме­ няются на иск усственных спутника х Земли . Но чистейший кремний (из него состоят бат а­ реи), обладающий способностью превращать. свет в электроэнергию , тоже пока чрезвычай­ но дорог. Не очень высок и к. п. д. кремниевых батарей - около 11% . Поэтому солнечные батареи - дел о буду­ ще го . Они начнут работать на Земле тогда , когда наука и техника решат две трудные за­ дачи : снизят стоимость получения чистого крем­ ния и резко повысят к. п . д . кремниевых фото­ элементов. Еще один интересный путь «улавливания » солнечных лучей - быстр ое разведение в оае -
р а х и и ск усственных водоемах микр оскопиче­ ск и х водорос лей, являющихся хорошим топ­ ливом . Особенно интересна в этом смысле водо­ р осл ь хлорелла пур оидоза : под д ействием СОJI­ нечны х лучей она размножается фа нтастически быстр о. И з водоема площадью в 8 га (это не та к у ж много) каждый де нь можно извлекать т о п л иво, равноценное тонне угля . Хлореллу можно сншгать в топках кот лов , но гора здо выгоднее гнать из нее гор ючий га з м етан . Этот га з - превосходное топливо для электр оста нций: , а остаток от перегонки хло­ р еллы тоже очень ценен: удпвптельная водо­ росл ь содержит 50% белков и около 20% жи­ ра . А это пригодится как корм для скота и как сыр ье для химической пер еработки . )JO,l;�f'JlllЫfi It ИllJITOK Еще один крупный источник энергии скрыт гл убоко по11: зеМJrей . Там , на гл убине полутора, двух , а то и трех километр ов, суще ствуют целые моря , заполненные г орячей во11:ой . Есть они у нас на Камчатке и, как ока залос ь, на Се вер- 11<щ Н:авказе, в Сибири и даже в Подмосковье, а така'е в Италии и Исла ндии . Вода в этих мо­ рнх не тольно очень горяча , но и сжата колос­ с а льным окружающим дав лением . Поэтому до­ статочно пробурить к такому «морю» с:кважину, чтобы вода хлынула фонтаном . П од земный кипято:к можно испол ьзовать п о - ра зному. Например , подогр евать воду в пла­ в ател ь ных бассейнах, :как делают в исландс:кой столице Рейк ьявике, или пус:кать в бани и тру­ бы отопления , ка:к у нас в Махачкале . Но мож­ н о и строить электростанции. Такая г е о­ т е р м а л ь н а я (подземнотепловая) эле:кт­ р останция действует в Лардорелло (Италия) . Стр оится геотермальная станция и в Советском Союзе - на :Камчатке . 11.tааменныlt гt•11ератор Наука твердо знает : nревращение тепла в ра­ боту тем выгоднее, чем сил ьнее на грет пар . Если н а обычной современной электр останции под­ нять температуру пара до 1000-1500 °, ее к. п . д. с ам собой увеличится в полтора раза . Но беда в том, чт о сделать это ника:к нельзя-та­ :к о й страшный: жар очень быстро разрушит любую турбину . Значит, рассуждали ученые, надо попробо­ в а т ь обойтись совсем без турбины . Надо по- 8* ЭНЕРГЕТИКА БУДУЩЕГО Со:шечные батареи на ис�;�·сст n<'нном сп)· тнике Земm. Геотермальная зле�;тростанция. Подземный пар по трубам ид" к турби11ам, и он11 праu�нют генераторы. С труя горячей 11.1аам ы проносится ме;к;(у по�1юсам11 магнита. В п .1 0;Jме и1цу1<т11руется ток . Над струей и под ней )·сло11110 по­ казаны электро;(ы. 1.1.&
ЭНЕРГИЯ - ДВИЖУЩАЯ СИЛА ТЕХНИКИ строить такой генер атор , который бы сам пре­ вращал энергию струи раскаленного газа в элек­ трический ток ! И построили . Помогла в этом молодая , быст­ ро развивающаяся наука - м а гнитоги д­ родинамика. Она изучает движение в магнитном поле жидк остей, проводя щих электрический ток . Обнаружилось вот что . Жидкость-пр овод­ ник , помещенная в ма гнитное поле , ничем не отличается по поведению от твердого пров од­ ника , например металла . Но мы хорошо знаем , что пр оисходит в металлическом проводнике, если его двигать между полюсами ма гнита : в нем наводится (или, как гов орят , индукти­ руется) электрический ток . Значит , ток по­ явится и в стр уе жидкости, если эта струя пере­ сечет ма гнитное поле . Однако постр оить генератор с жидким про­ водником все же не удалос ь. Струю жидкости нужно было разогнать до очень высокой ско­ рости , а на эт о требуется гр омадное количество энер гии, большая част ь которой теряется в са­ мой струе на завихрения . Вот тогда-то и яви­ лась мысль: а не заменить ли жидкость га зом? Ведь га зовым струям мы давно умеем сообщать огр омные скор ости - вспомните хотя бы реак­ тивный двигател ь. Но эт у мысл ь сразу же при­ шлось от бросить: ни один га з не проводит тока ! Получился как будто полный тупик . Твер­ дые проводники не выдерживают высоких тем­ ператур ; жидкие не разгоняются до высоких скор остей ; га з ообразные не проводники во­ все. Но... Мы привыкли думать, что вещество может находиться только в трех состояниях - твер­ дом , жидк ом и газообразном . А оно, ока зывает- ся , бывает еще в одном , четвертом состоянии - пла з менном. Из пла змы , как теперь известно, состоит Солнце и большинств о звезд . Плазма - это га з, но ионизир ованный . В нем среди молекул попадаются заряженные ионы , т. е . «осколки» атомов с нарушенными электр онными орбитами. Есть и свободные электр оны . Ионы и электр оны - носители элеК'rриче ских зарядов . Плазма электр опров одна / Но чтобы получить плазму, необходимо по­ сил ьнее нагреть га з. С повышением темпер а­ туры молекулы газа движутся все быстрее , они часто и сильно сталкиваются между собой . Наступает момент , когда молекулы постепенно рас падаются на атомы . Но га з пока тока не пр ов одит . Продолжаем его нагревать! Вот термометр пока зал 4000 °. Атомы пр и­ обрели высокую энер гию . Их скорости огром­ ны , а отдельные столкновения заканчиваются «катастр офически»: электр онные оболочки ато­ мов нарушаются . Это нам и нужно - тепер ь в газе есть ионы и электроны . Есть плазма! Нагреть газ до 4000 ° - нелегкое дело. Луч­ шие сорта угля, нефти и природных газов дают при сгорании куда более низкую темпер атуру. Как быть? Ср авнительно недавно ученые справились и с этой трудностью . Выручил калий - деше­ вый и распр остраненный щелочной металл .· Оказалось, что в присутствии калия иониза­ ция многих газов начинается гораздо раньше . Ст оит добавить всего один пр оцент калия к обычным топочным га зам - пр одуктам сго­ рания угля и нефти , как ионизация в них на­ чинается при 3000 ° и даже чуть ниже . Плаз­ ма ест ь - можно стр оить генератор . ТЗ С-3 :Эти три буквы и одна цифра оаиа­ чают: 3-й вариант транспортабельной ВJ1ектростанцин. :Эта первая в мире передвижная атомная алектростанция смонтирована на четырех ве8деходах. И вместе с веадеходами , с я,1 1; ерны11 горючим она весит всего .350 п�. В не­ ра8обранном виде Т:ЭС-3 .легко рааме · стить на четырех желеанодорожны]( платформах и поставить в .1 1 юбое ме ­ сто. А .туда , где нет же.1 1 еаной дорог и, Т:ЭС -3 придет своим ходом. Она проходила многомес ячную провер­ куи8аию.1 1 ь 1116' г" например , в ыра­ ботала больше 1 м.лн. квп� · ч. необходимости оuи могут остановить реактор и.ли в ыключить вовсе всю стан­ цию. Но .людям остается , как всегда, самое главное - наблюдать 8а рабо­ той приборов и решать - подчас очень - очень быстро - важные в с11ожные аадачи . С 8той 8адачей справ­ .1 1 яются в сего 3-i че11овека - в ысоко­ ква.1 1 Ифициро ванные иижеиеры - фв- 8ИКИ . 1.18 Расход топлива на Т:ЭС-3 неаначи­ телен - до Н • урана- 235 аа сутки. Атомн"Ый реактор ааряжается ядерным топливом только рва в год. При этом Т:ЭС-3 обJ1адает мо щностью в 1500 кв>п. Первые два веадехода , где смон­ тированы атомный реактор , циркуля­ ционные насосы, парогенераторы, теп.1 1 ообменник , должны быть хорошо и8олированы. Их держат и.ли в есте­ ственных укрытиях, и.ли же в в ырытой траншее с же.ле8обетоиными щитами, 8вкопанными в 8ем.лю. Третий и чет· вертый в е8деходы не опасны. На них смонтированы т урбина , генера­ тор н пу.льт управ.1 1 ения. Они стоят открыто. Почти все процессы на Т:ЭС-3 автомати8ированы. А в томаты следят 8а нагру8кой , ее.ли нужно , снижают и.1 1 и пов ышают мощность. R случае
Из топки, где рождаются горячие га зы , их отводят в патр убок , куда непрерывно подается тоненьк ой струйкой поташ - углекислый ка­ лий. Происходит слабая , но все же достаточная ионизация . Патрубок затем плавно расширяет­ ся , образуя сопло. Св ойства расшир яющегосJi сопла таковы , что при движении по нему га з набирает высо­ кую скорость, теряя давление . Скорость газов , вырывающихся из сопла , может соперничать с о с коростями современных самолетов - она д остигает 3200 к.м/час . Раск аленный поток пла змы врывается в глав­ ный канал генер атора . Его стенки не из ме­ талла , а из кварца или огнеупорной керамики . Снаружи к стенкам подведены полюсы силь­ нейшего магнита . Под действием магнитного п оля в пла зме , как во всяком пр оводнике , на­ водится электродвижущая сила . Тепер ь надо, как говорят электрики, «снять» ток , отвести его к потребителю. Для этого в канал вводят два электрода - тоже, конечно, неметаллических , чаще всего гр афитовых Если их замкнуть внешней цепью , то в цепи появ ится постоянный ток (см. рис . на ст р. 115) . У небольших пла з менн ы х генер а­ т о р о в, уже построенных в разных странах, к. п. д. достиг 50% (к. п. д. тепловой электро­ станции не больше 35-37 % ) . Есть надежда получить в ближайшие годы и 65 % , а потом еще бол ьше . Перед учеными, работающими над плазменным генер атор ом , стоит много проблем , свя занных с выбором материалов , с увеличе­ нием срока работы генератора (нынешние образ­ цы работают пока лишь минуты) . Беа движения В пл азменном генераторе нет подвижных частей , обычных для машины,- валов , колес, п оршней и т. д. Но одна «подвижная часты все-таки ест ь - это поток плазмы , мчащийся с громадной скоростью . В термо элек т р и­ ческомгенераторе, окоторомпойдет сейчас речь, нет вообще никакого видимого дви­ жения . Интересно, что эти генераторы, пока м а лом ощные , уже работают во многих местах, ос о бенно в отдаленных районах, где пока нет электрической сети . На стекло обычной керосинов ой лампы на­ девают «воротник » - кол ьцо с ребрами, тор­ чащими во все стороны . От него тянутся про­ в ода к радиоприемнику, и этот радиоприемник отлично работает ! «Воротник» превращает ела- ЭНЕРГЕТИКА БУДУЩЕГО Тер11оа.1 1 ектрический rеиератор, на�етый на стекJ10 керосино ­ вой .1 1 а11п ы, бесперебойно питает током радиоприем ник. бое тепло кер осиновой лампочки в электроэнер­ гию , достаточную для питания приемника . В чем секрет «воротника»? В начале XIX в. немецкий ученый Томас Зеебек открыл интересное явление . Он спаял концами два провода из различных металлов так , что получилось замкнутое кольцо, а по­ том один спай нагрел , и в цепи появился ток . Правда , ток был ничт ожно мал , поэтому откры­ тие Зеебека целое столетие испол ьзовали толь­ ко для измерения температур - на этом прин­ ципе работают термопары . А в начале 30-х годов нашего века извест­ ный советский физик А. Ф. Иоффе дока зал : ток в цепи увеличивается в тысяч и раз, если спаять полупр оводники (см . ст . «Полупр онод­ ники в тех нике») . В «вор отнике», надетом на лампу, множество таких полупроводниковых пар . Их внутренние концы прикасаются к лам­ повому стеклу, наружные охлажда ются бла го­ даря тому, что ребра имеют большую поверх­ ность. И так как температура спаев каждой пары разная, прибор дает устойчивый постоян­ ный ток . И хотя мощность его и небол ьшая, да и к. п . д. всего-навсего 1 О%, термоэлектриче­ ские генераторы с полным правом относятся к энер гетике будущего . Они на редкост ь про­ сты , очень надежны и долговечны , в них нечем у лопаться и портиться . Вполне возможно, после усовершенствова­ ний из них создадут бесшумные и мощные электр останции. «Прыгающие» а.� � е ктропы Радиолампы видел каждый . Многие знают , как они устр оены . Но мало кому известно, что простейшая радиолампа с двумя электродами внутри - она в радиотехнике зовется д и­ о дом- может стать генератором электрической 117
ЭНЕРГИЯ - ДВИЖУЩАЯ СИЛА ТЕХНИКИ энер гии. Для этого нужно только нагревать . один из электр одов - катод . Разогревшись, он начинает выбрасывать эле.ктроны , они слов­ но испаряются с его повер хности и попадают на холодный электр од - анод . Соединим на­ ружные штыри лампТ;r проводом - и по этом у проводу потечет ток . Электр оны как бы возвра­ ща ются по внешней цепи «домой», обратно на катод . «Испарение» электр онов с на гретой метал­ лической пластинки в безвоздушное простран­ ство (а из лампы воздух , конечно, выка­ чан) называется термоэлектронной э м и с с и е й. И генератор-лампа назван по­ этому термоэлектр онным . Он в действител ь­ ности не так прост , как здесь расска зано : для успешной работы генератора пришлось сде­ лать некоторые усовершенств ования и услож­ нения . Электр оды делают из различных ме­ таш�ов , например : катод-из молибдена , анод­ из меди . Внутри колбы не пустота , а пары эле­ мента цезия ; они захватывают электроны , ко­ торые вылетели с катода и почему-либо не по­ пали на анод . Да и лампы, как таковой, т. е. стеклянного баллона , в термоэлектронном гене­ раторе нынче · нет : он тепер ь напоминает трубку размером с детский калейдоскоп . Трубка от­ крыта с обоих концов , но стенки ее двойные , и между ними, в замкнутом пр остра нстве, на­ ходятся пары цезия . Внутренняя поверх ность трубки - катод , наружная - анод . Если сквозь трубку пропускать поток горячих га зов , на­ пример выходящих из плазменного генератора, то катод ра зогревается и прибор начинает давать ток . Существующие те рмоэлектронные генера­ торы пока нес овершенны, их к. п . д . не дости­ гает и 10%. Но подсчеты пока зывают , что его можно довести до 65 % , а ради этого стоит поработать! ECJ JИ нагревать один на алектродов атой лампы, то во внешней цепи появл яется ток. Все термоалектронные ге нераторы рабо­ тают по такому принципу. 118 В део1 1 0 вступает химия И плазменный, и термоэлектрический , и тер­ моэлектр онный генераторы , как мы теперь зна­ ем , превращают тепл о в электрическую энер­ гию . Ну, а откуда берется тепло? От сжигания топлива . Значит , с помощью наших трех не обычны х генераторов мы все-таки не сразу получаем электр ичество из топлива . Химиче­ скую энергию горючего нам приходится сперва превращать в теш1 0, а уж потом - в электри­ честв о. Нел ьзя ли превращать химическ ую энергию непосредственно в электрическую ? Оказалось, что можно . Вам всем , наверное , хор ошо знакома бата­ рейка карманного фонарика . Это гальваниче­ ский элемент . Гл авный принцип работы такого элемента - превращение химической энер­ гии в электрическую . Высокий к. п. д ., бес­ шумность, надежност ь, отсутствие подвиж­ ны х частей - все это замечател ьные качества элемента . Но, подобно вашей батарейке , любой га льванический элемент, даже очень мощный, недолговечен. Отдавал химическую энергию , растворяется его катод, напряжение элемента падает , а затем исчезает совсем . Желал про­ длить жизнь элемента , мы должны делать его катодную пластину очень большой и тяжелой: ведь именно в ней заключен запас топлива . Но тогда получается гр омозд кая, дорогая уста­ новка , возвращающая нас в прошлое техники . А если не погружать в банку элемента сразу весь запас топлива, а подавать его туда посте­ пенно и там превращать его энергию в элект­ ричество? Впервые мысл ь эта пришла русскому ученому П. Н . Яблочкову. Он поставил много опытов, но резул ьтата не добился . Топливные элементы были созданы лишь 70 лет спустя . Ученые вспомнили о том , что электри­ ческий ток , проходя через воду, легко разла­ гает ее на водород и кислород . Такие опыты делают в каждой школе . Так нельзя ли сделать наоборот - заставить кислород и водород со­ еди:нлтьсл в молекулы воды ? При этом , оказы­ вается , возвращается то, что мы затрачиваем на разложение воды,- электрическая энергия ! Первые топливные элементы работали на во­ дороде и кислор оде . Оба эти газа подавались по трубкам в ванну с едкой щелочью . Там после нескол ьких химических реакций получалась вода и на опущенны х в ванну электр ода х появ­ лялась . разность потенциалов - электрическое напряжение . В таком элементе топливом слу­ жит водород, который окисляется кислор одом . В результате получаются вода и электрическая
энер гия. Образно говоря, водород сжигается без огня ; в самом деле , ведь любое горение - зт о окисление топлива кислородом . Один такой элемент действовал в лабора- 7ории несколько лет и ни на минуту не сни­ з ил м ощности, правда , пока довол ьно малень- 1\ОЙ. А его к. п . д. оказался равным 76%. Именно такой высокий к. п. д . привлекает с ейчас к топливным элементам всеобщее вни- ТопJtивиый мемент . В раствор едкой щеJtочи череа порист ые 8J1ектро­ ды подаются 11одород и кисJtород. В реауJ1ьтате аJtектро химических реак­ ций на мектродах воа­ никает разность потен­ циаJtов - ток в цепи. мание . Дело в том , что его можно повышать и д ал ьше , до 90 %1 Такой экономичности не дает н икакое другое энер гетическое превращение . Плохо, конечно , что топлив ом служит во­ дород : он довольно дорог, требует остор ожного обращения , тяжелых баллонов для перевозки . Но уже постр оены первые обра зцы топливных элементов , где сжигается без огня более удоб­ н ое топлив о, например нефтяной га з пр опан. Ученые считают, что со временем в топлив­ ных элементах можно будет расходовать раз­ rт..ы е виды топлива - не только газы, но и ж идкости, а может быть, - кто знает / -и твер­ дые «поленья». Это будет великим достиже­ нием электроэнер гетики. Топ.,1 1 иво будущего - вода В разных странах идет сейчас напря­ женная работа . Ученые пытаются подобрать ЭНЕ РГЕТИКА БУДУЩЕГО ключ к еще одной , самой гр андиозной энерге­ тической кладовой . Они хотят добывать энер­ гию из... воды . 1Iем выше температура вещества , тем быст­ рее движутся его частицы . Но даже в плазме два свободных атомных ядра сталкиваются между собой без всяких последствий . Сл иrп­ ком велики у атомных ядер . силы взаим н ого отталкивания . «Сшибаются» они - и в разные стор оны ! Но если поднять темпер атур у плазмы до сотен миллионов градусов , энер гия быстрых частиц может сделаться выше «барьера оттал­ кивания». Тогда из двух легких атомных ядер при столкновении пол учится одно, более тяже­ лое ядро. И рождение нового вещества пр оизойдет с мощным выбросом энергии . Водород , как самый легкий элемент на Земле , особенно nригоден для участия в термоядер­ ны х реакциях . Точнее , не тот водор од , который вместе с кислор одом составляет обычную воду , а его тяжелый собрат дейтерий, атомный вес которого вдвое больше . Добывать его можно из тяжелой воды , которую он образует , соединяясь с кислородом . На шесть тысяч капель обык­ новенной воды пр иходится в прир оде од на капля тяжелой . Сперва кажется , что это очень м ало, но подсчеты пока зывают : только океа­ ны нашей планеты содержат около 38 ООО млрд . т тяжелой воды . Если мы на учимся добывать скрытую в ней энергию , то человечество обеспечено та­ ким запасом на миллиарды лет . Термоядерные реакции (так называют соединения легких атомных ядер с образованием более тяжелых ядер и с выде­ лением энер гии) уже пр о ведены искусственно на Земле . Но пока что это были мгновенные , неуправляемые , разр ушител ьные реакции - взрывы водородных (а точнее, дейтериевых) бомб . Советские физики и их зарубежные кол­ леги стремятся к тому, чтобы взять управле­ ние термоядерной реакцией в свои руки. Тогда человечество сможет овладеть неисчер­ паемыми запасами энер гии . •
АВТОМАТИКА НАС ОКР У ЖАЮТ АВТОМАТЫ Проснувшись рано утр ом , вы делаете за­ рядку и идете умываться . Кто помог вам встать вовремя? Часы-будил ьник - автоматическое устройство, имеющееся в каждой семье . Ум ываясь, вы, возможно, не подозреваете , что воду в квартиру помогли доставить тоже автоматы . Они, когда нужно , включали и вы- 1-:лючали насосы. Если в вашу квартиру подает­ ся горячая вода , то и за ее температурой сле­ дят автоматические устр ойств а. Во многих квартирах можно увидеть холо­ дил ьники, стиральные машины , электроутюги с мигающей лампочкой , Приемники, телеви­ зоры . А вед ь в каждом из этих устр ойств есть :120 автоматы , порой довольно сложные . Они не дадут повыситься температуре внутр и холо­ дильника, перегреться утюгу или изменить гр омкость звука , льющегося из динамика при­ емника или телевизора . Во время завтрака на столе вы видите хлеб, молоко, сыр , масло. Хлеб в булочную привезли с хлебозавода-автомата , молоко разлили в бу­ тылки, а сыр и масло приготовили, расфасо­ вали в брикеты автоматические машины . Но вот вы на улице . На перекрестке - пус­ тая будка регулир овщика . Одна ко сигналы све­ тофора сменяют др уг др уга - регулировщика заменил автомат . Это он включает зеленую
надпись «идите» и красную «стойте», это он переключает огни светофоров . Жители городов привыкли к автоматиче­ ским продавцам . Ст оит в щел ь автомата опус­ тить нужную монету, и вы получите газету, тетр адь, карандаш, стакан воды . Десятки та­ ких автоматов обслуживает один чещ )век , ко­ торый лишь следит за их работой . Появились автоматы и в метр о. Здес ь ав­ томат разменяет вам гривенник ; опустив одну из полученны х пятикопеечных монет в щель дру­ гого автомата , вы увидите , как за горится око­ шечко с надписью «идите». Это вас приглашает автомат . Под землей перед поездом метро, в котором вы едете , автоматические приборы зажигают Зеленые огни светофоров ; успешное испытание прошел «автомашинист». И все же важнейшее поле деятельности автоматов - это цехи фабрик и заводов . Здес ь можно встретить и автоматические станки-оди­ ночки, и длинные линии, работающие сообща . С одной стор оны такой линии поступает мате­ риал , с другой выходит готовая продукция . ИСТОКИ АВТОМАТИКИ Автоматы работают прежде всего там , где налажено массовое производство изделий , где осуществляются «тонкие» технологические опе­ ра ции, где ус ловия производства опасн ы для жизни и здоровья людей, и т. д . Они по­ могают человеку в промышленности и сельском хозяйстве, на транспорте и в снязи , в научных институтах и лабораториях . Огр омный вклад в развитие автоматики внесли советские ученые . В нашей стране создано много крупных институтов и ла­ бораторий, занимающихся различными про­ блемами автоматики, такие , как Централь­ ный научно-исследовательский институт комп­ лексной автоматизации, Институт автоматики и телемеханики Академии наук СССР . Вопрос ы автоматики производства разрабатываются со­ трудниками исследовательских институтов Ле­ нинграда , Rиева , Харькова, Новосибирска, Тбилиси и многих других городов СС С Р. Автоматика - детище ХХ в. Одна ко если пр оследить ист оки автоматики , они уведут нас в гл убокую древност ь. • И СТОКИ АВТОМАТИКИ Во 11 в. до н. э. механик Rте зибий, живший в Александрии, изготовил первые водЯi i ые ча­ сы . Они были просты : из сосуда , наполненного водой, вытекала вода и через систему зубчатых колес приводила в движение стрелки. Шли столетия , часы совершенств овались и в дальнейшем сыграли немалую роль в раз­ витии автоматики . Недар ом Rарл Маркс писал по эт ому поводу, что «часы являются пер вым автоматом, созданным для пр а ктических целей». Мастерами далеких времен были созданы, кр оме часов , и другие механические устр ойства, выполняющие последовател ьные движения без вмешательства человека . В древней Греции каждое такое устр ойство называлось «автома­ тос», т. е . «самодвижущийся». В книге , .напи- �·----­ ·----- 121
АВТОМАТИ КА Tai; работал один на первых автоматов - насос, построенный ученым Кте:тбнем дuе тысячи лет нааад. санной в 1 в. знаменитым ученым Героном Стар­ шим из Александрии, расска зывается , напри­ мер , об автомате для продажи «святой воды», о дверях храма , открывавшихся , как только в жертвеннике загорался огонь, и т. д. В 1767 -1 769 гг . русский механик И. П . I\у­ либин создал часы размером с гусиное яйцо . В этих часа х был о неск олько сот связанных между собой различных деталей . Часы заводи­ лись раз в сутки . Они показывали время и отби­ вали каждый час , его половину и четверть. В верхней части кор пуса часов через каждый час открывались д в ерцы и человеческие фи­ гурки разыгрывали сценки; «представление» шло в музыкальном сопровождении . Во второй половине XVIII в. в швейцарской деревне Шо-де -Фон жили два искусных часо­ вых мастера - Пьер Жаке Дро и его сын Анри. В 1774 г. Пьер Др о на выставке в Париже де- монстрир овал механических «людей» - «пис­ ца>>, «рисовальщика» и «музыкантшу» . Но наряду с подобными забавными автома­ тами .на чали появляться устр ойства, облегчаю· щие труд чел овека . Первые такие попытки от­ носятся ко второй половине XVI 11 в., к перио­ ду пр омышленной революции . Особенно боль­ шое значение для технического пр огресса имело изобретение автоматического суппорта токар­ ного станка и автоматическ ого регулятора . Автоматический суппорт , перемещающий резец вдоль детали, обрабатываемой на токар­ ном станке, был изобретен еще в 20-х годах XVI II в. русским механик ом Андреем Нарто­ вым . Англичанин Модели сделал подобное устр ойств о лишь спустя 70 лет . Автоматическое регулир ование впервые было применено русским изобретателем Иваном Пол­ зуновым . В созданной им в 1765 г. па ровой ма­ шине поплавковый регулятор следил за уров­ нем воды в котле . Джемс Уатт в своей знамени­ той паровой машине применил два важных автоматических устр ойства: центр обежный регу­ лятор , который изменял подачу пара в цилиндр , и парораспределительную коробку с золотни­ ком для переключения клапанов машины . Расширение промышленного пр оизводства, открытия в области механики и электр отех­ ники вызывали появление новых автоматиче­ ских устр ойств . В XIX и начале ХХ в. они по­ являются в текстильных и ткацких машина х, в прессах для штамповки мелких деталей, в машинах, вырабатывающих массовую пр о­ дукцию : конфеты , папир осы , пуговицы и т. д . А сейчас пет такой отр асли нар одного хозяйст­ ва, в которой не применялись бы автоматы . • ГДЕ НУЖ НЫ АВТОМАТЫ Многим , вероятно, приходил ось видеть, как токарь работает за токарным станком . Точными д вижениями он нажимает рукоятки, подводит к детали резец . Если рабочий делает много оди­ наковых деталей , его движения становятся привычным и, заученными, он их производит почти пе задумываясь. Такую работу лучше поручить станку-автомату, который без вмеша­ тельства человека будет делать то же самое , но, что очень важно, значительно точнее и быстрее . Правда , такие станки могут, как правило, обра­ батывать одно, вполне определенное изделие , но если «тираж» пр одукции соста вляет многие :122 тысячи штук , затраты на создание станка­ автомата окупятся быстр о. Итак, авт оматы прежде всего нужны там, где на.лажено массовое производство изделий: на автомобильных, тракторных, часовых заво­ дах, на предприятиях текстильной, пищевой пр омышленности . Они позволяют резко уве­ личит ь производительность труда . Техника наших дней - это техника огр ом­ ных скор остей . Современный реактивный само­ лет пролетает за секунду сотни метров . Роторы паровых и га зовых турбин делают тысячи оборо­ тов в минуту. Ракета , выводящая космический
ГДЕ НУЖНЫ АВТОМАТЫ К аж.:�:ый второй носит часы , почт11 в 1< аждо�1 доме - настенные часы , б)· ­ д 1шьн 111ш . Попроб)·й , наготовь их вруч­ н )·ю , ког;�:а н а Земле больше трех мил- Современный реактивный самолет ва сек)'Нду пролетает сотни метров. Только автомат способен управлять таким г.тре- Трудно уследить 'lеловеку аа малейшими изменениями температуры, давления, си­ лы тока. Автомат справляется с этим легко и притом безошибочно . мительным полетом. л11ар;�:ов лю;1ей. корабль на орбиту, движется со скор ост ью неск олько километров в секунду . Попр обуйте уследить без автоматическ их помощников за такими стремительными процессами! Ли.шь авт оматы обладают нео бходимой быстротой реакции . Они не дадут ротор у турбины превы­ сить обор оты , не позволят самолету или ракете отклониться от заданного курса . Не обойтись без автомат ики и пр и осуществ­ лении многих «тонких» технологических про­ цессов . Вот , напр имер , химическое производств о. Иногда малейшее отклонение температуры, дав­ ления, концентрации веществ от заданной ве­ личины приводит к браку или дел ает химиче­ с кую реакцию невозможной . На ход реакции в ряде случаев влияет напряжение или сила тока , интенсивность электр ического или маг­ нитного поля и многое друг9е . Наши органы чувств не могут реа гир овать и тем более отме­ чать малейшие изменения этих физических ве­ личин . Такой способностью человек наделяет автоматические устр ойства. Нужна автоматика и в пр оизводствах, кото­ рые опасны для жизни и здор овья .людей. Таких производств немало: получение радиоактивных веществ и работа на атомных электростанциях , изгот овление красителей для текстильной про­ мышленности и сильных ядов для бор ьбы с сель­ скохозяйственными вредителями, многие взры­ воопасные пр оизводства . Человеку вредно здесь находиться , а в целом ряде с.1учаев - просто невозможно . И человеку пом о гают автоматы . Автоматы очень нужны там, где опасно Бев автоматов невозможно было бы Автоматы помогают ученым конетруиро­ вать и испытывать новые станки. и вредно трудиться человеку. запустчть космнч�СК)'Ю ракету. 123
АВТОМАТИКА Они работают надежнее, а если и ошибаются, то это не сопров ождается жертвами . Или возьмем изучение космоса . Советские люди первые побывали в космическом пр ост­ ранстве . Уда лось эт о сдел ать с помощью са­ мых совершенных средств автоматики . Чело­ век еще не приближался к др угим планетам солнечной системы , однако спутника Земли - Луну уже «увидел и» автоматические межпла­ нетные станции . Без средств автоматики сфотографир овать обратную сторону Луны бы­ ло бы нев озможно . Автоматы стали верными помощниками в ла­ бораториях ученых, при конструир овании и испытании новых машин . Они регистрируют и подсчитывают м ете оры, влетающие в земную атм осферу, производят измерения различных физических величин и записывают их на ленту, делают снимки искр овых разрядов и т. д. Нужно отметить еще одну важную область применения автоматики - сельское хозяйств о. Наш нар од взял курс на крутой подъем сел ь­ скохозяйственног.о производства. В решении этой задачи автоматика сыграет бол ьшую роль. На Украине пр ошел испытания автомати· ческий свеклоубор очный комбайн. Машина уве· ренно двигалась вдоль рядков свеклы и пр оиз· водила уборку . Ее вел не человек , а специальная следящая система . Для уборки хл опка тоже создана автоматическая машина . Уже работа­ ют системы ор ошения , которые автоматически подают воду на поля в зависимости от влажно­ сти почвы . При этом учитывается даже пр огноз погоды : автоматы не пустят воду, если вскоре ожидается дождь. Действуют и полностью авто­ матизир ованные теплицы . В них без вмешател ь­ ства чел овека включается и выключается осве­ щение , вентилируется воздух , пр оизв одится подкормка рас�ений уд обрениями . В инкуба­ торах автоматы следят за тем ператур ой воздуха и си гна лизир уют о появлении цыплят. А вот автом атическ ая линия обработю1 яиц . В птичнике длиной около 100 м вдол ь гнезд тянется конвейер . На него скатываются из гнезд яйца и доставляются на яйцесбор очный стол . Здес ь яйца сортируются , подвер гаются клеймению и отбраковке , а затем специальный автомат осторожно укладывает их в тару. С детства нас учат беречь время , не тратить. его попусту. Сейчас экономия времени стала такой же важной задачей, как экономия сыр ья, электр оэнер гии . На предприятиях, в конструк­ торских бюр о, в научно-исследовательских ин­ ститутах сохранять время помогают матема­ тические машины-автоматы . Они решают слож ­ нейшие математические задачи , пр ичем дел ают это в тысячи раз быстрее , чем · человек . Итак, мы назвали основные области при­ менения автоматических устр ойств . Легко уви­ деть, что люди стр оят автоматы не наобум , используют их не где вздумается . Созда ние и применение автоматов вызваны потребностями производства , нуждами обществ а. Теперь поближе познакомимся с принци­ пами, которые легли в основу создания автома ­ тических устр ойств . • СТАН КИ -ПОJIУАВТОМАТЫ И СТАН КИ -АВТОМАТЫ Полностью автоматизир ованные станки по­ явились не ср азу. Вначале автоматизир овались операции , связанные непосредственно с обра­ боткой детали . В цехе стоит станок . Рабочий закрепляет в нем заготовку и нажимает кнопку пуска . Ста­ нок без постороннего вмешател ьства, сам обра­ батывает деталь. Рабочий снимает готовое изде­ лие , закрепляет новую за готовку и опять пу­ скает машину . Перед нами станок-полуавтомат . Для изготовления каждой новой детали на нем , повторения автоматического цикла требуется вмешательств о рабоче го . Освоив полуавтоматы , люди затем научи­ лись делать станки, в которых подача за готов- 124 Станок-полуавтомат . Человек должен поставить в него заготов ­ ку и снять гото вую деталь. Остальное сделает сам станок .
ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЕ И ОТРИЦАТЕЛЬНЫЕ ОБРАТНЫЕ СВЯЗИ 1ш, закрепление ее в станке , обработка , снятие гот овой детали и очередной пуск станка произ­ в одятся самой машиной , без участия рабочего . Это станки-автоматы, новый этап автоматиза­ ции пр оизводства. Специальные станки-автоматы , как пр авило, устр оены более пр осто , чем универсал ьные стан· ки, на которых можно изготовлять самые разно­ о бразные детали. У станка-автомата имеется распределитель­ ный вал , снабженный выступами-кулачками . Эти кулачки при повор оте вала передвигают толкатели и заставляют сверла и резцы воздей­ ствовать на деталь. Совершит распределител ь­ ный вал один полный оборот -изделие полно­ стью обработано . Новый оборот - и цикл повторяется снова . Если наладка такого станка-автомата в пр о­ цессе его работы будет расстр оена , то он начнет -· ------. Автомат осе операции �елвет сам, без вмешательства че· .1 1 овека . Схема работы автоматичес1;ого фреаерного станка. выдавать брак . Подобные автоматические устройства, лишенные самоконтр оля , называ­ ютсяциклическими или нереф­ лекторными. Этоперваяступеньавто­ матизации . Более сложные станки-автоматы удал ось наделить «ор ганами чувств». Эти станки сами контролируют свою работу, сами настраиваются на более выгодный режим , сами предотвра­ щают брак . Ст анки, способные следить за свои­ ми действиями во время работы , относят­ сяк рефлекторным автоматическим устр ойствам . Конструкция их может быть самой разнообразной . Чтобы разобраться в ней , позна­ комимся с важным понятием автоматики - обратной свя зью . • ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЕ И ОТРИЦАТЕЛЬНЫЕ ОБРАТН ЫЕ СВЯЗИ М ал ьчика звали Гемпфри Поттер . Жил он в Англии два с половиной века назад, был бе­ де н, поэтому с детства должен был зарабаты­ вать себе на хлеб. Трудился он на шахте. Там отк ачивали воду при помощи паровой машины . Действ овала она так : в цилиндр под поршень и з парового котла впускался пар . Он подни­ м ал поршень до самого верха . Потом пар ов ой кр ан з акрывали, открывали другой, и в ци­ л и нд р поступала холодная вода . Пар конде н­ с ир овался , в цилиндре образовывалась пусто­ т а , и порше нь под действием атмосферного дав- ления опускался вниз. Движение поршня пере­ давалось насосу . Обязанности Гем пфри Поттера были про­ сты : поочередно открывать и закрывать краны . Когда ем у надоела такая од нообразная работа , он решил поручить ее ... самой машине . Гем пфри связал шток поршня и краны вере­ вочками . Как тол ько поршень оказывался вверху, веревочки натя гивались, закрывали паровой и от крывали водяной кран . В нижнем положении открытым ока зывался паровой кран, а водяной - закрытым . 125
АВТОМАТИКА Автомобильный завод им. Лихачева . А втоматическая линия для обрвботкя блоков цилиндров У-образного двигателя гр)·зового автомобиля. Эта способность сейчас исполь зуется во многих устройствах . Возьмем , например , авто­ мобильный двигател ь. В нем в строгой пос;1едо­ вател ьности открываются то одни , то другие 1шапаны , благодаря чем у чередуются такты : всасыван:нс рабочей смеси, сжатие ее , рабочий ход и выпуск га зов . В технике существуют условные понятия : «вход» и «выход» машины . В паровой установке «nход» - это подача пара, «выход» - движе­ ние поршня . Если они между собой свя заны , то гов орят , что осуществлена обратная свя3ь , т. е. связь выхода с входом . В паровой машине или в автом обильном двигателе эта связь является положительной , так как движение поршня (вы ход машины) воз­ действует на клапаны (вход машины) так , что поршень снова начинает двигаться . Положительная обратная связь шир око при­ меняется не тольк о в механических устройст- t.26 вах , но и в электрических схемах , например в радиоприемниках . Связав при помощи спе­ циальной катушк и выход - цепь анода с вхо­ дом - цепью упр авляющей сетки, увеличи­ вают напряжение принятого сигнала в 10- 20 раз. Это позволяет сократить число усили­ тельных ламп. И ную задачу решает обратная связь в автоматичоских регуляторах. :Каждый такой прибор имеет чувствительны й элемент , или датчик,- устр ойств о, которое чутко реагирует на изменение обор отов дви­ гателя, ур овня жидкости в баке , температуры впечиит.д. В автоматическом регуляторе, созданном двести лет на зад И. И. Ползуновым , чувстви­ тел ьным элементом служил поплавок . Rогда вода поднималась выше нужного уровня , попла­ вок подним ался вместе с ней и через несл ожное устр ойство прекращал подачу воды в котел .
Многим известен центр обежный рагулятор оборотов . Если вал той или иной машины разо­ в ьет нед опустимо большую с1<ор ость вращения , шары регулятора разойдутся , поднимутся вы­ ше. Это изменение положения ша ров тотчас передаст через систему рычагов <ш оманду» за­ сл он1<е, и в машину будет поступать меньшее 1<оличество пара , топлива или воды . Двигател ь сразу сбросит обор оты . При замедлении с1<0- р ости вращения двигателя регулятор увеличит поступление пара или топлива и обор оты вы­ рав няются . Во всех подобных регуляторах тоже осу­ ществлена связь выхода с входом . Но связь эта иного хара1<тера, ее называют отрицатель­ ной обратной связью, та1< 1<а1< на увеличение уровня воды или обор отов регулятор отвечает уменьше нием подачи воды , топлива . Цепи обратных связей - необх одимый эле­ мент современных автоматичесиих машин и ме­ ханизмов . Со здавая их, чел овеи , пор ой бессоз­ нател ьно , иопир овал ... собственный ор ганизм . Чувствител ьные илетии любого живого ор га­ низма постоянно получают сигналы от внутрен­ них органов и из внешнего мира . По нер вным волоинам эти сигналы поступают в мозг, иото­ рый их анализирует и отдает иоманды различ­ ным ор ганам . Вы вошли с мороза в теплую иомнату . Теп­ лочувствительные илетии ножи тотчас сообщи­ ли об этом в мозг . И тот подает иоманду сердцу, иоторое сбавляет ритм работы , начинает менее энер гично наиачивать ировь. Однаио обратные связи в жив ом организме «ОРГАНЫ ЧУВСТВ>» АВТОМАТОВ Поплнвковый регулятор, в котором использовнна отрицатель­ ная обратная связь , сам <(ааботится•• об уровне жи;�ко­ сти в баке. значительно сложнее , чем в .аюбой автомати чес1юii машине (см . статьи «Высшая нервная деятеJ1 ь­ носты> и «Нервная система» в т. 7 ДЭ) . Прежде чем ор ганизм ответит реаицией на полученное раздр а жение , мозг сравнит поступившие си г­ налы между собой , пр оизведет их анали з, после чего отда ст соответствующую иоманду . Создавая автоматы , инженеры и изобретате­ ли старались снабдить их устр ойствами , ио­ торые выполняли бы те же задачи, что и нер в­ ные илетии ор ганизма . Роль этих «илетои:. в современной автоматиие играют всевозмож­ ные датчиии, усилители и ры1е . • "ОРГАНЫ ЧУВСТВ" АВТОМАТОВ Датчики Часто можно слышать о «глазах�>, «ушах», « чутиих пальцах» машины . Разумеется , это т ольио образные сравнения , они позволяют л учше понять принцип действия того или иного а вт омата . 1\огда говорят об «ор ганах чувств» а втоматичесиих устр ойств , то имеют в виду «чувствительные элементы », или д а т ч и и и, реагирующие на изменения иаиих-либо физи­ чесиих параметров . Приведем несиольио пример ов . . ..В цехе работает обыиновенный полуав­ т ом ат. Станои заианчивает обработиу детали, и р езе ц оиа зывается в ирайнем положении . Вместе с резцом передвинулся и специальный упор . иоторый нажимает на руиоятиу станиа , и станои останавливается . 1\онечный выилюча­ тель - та1< на зывается это устройств о, -ра­ ботая 1<аи бы «на ощупь», выпоJiнил операцию­ выилючения не хуже человеиа . По глади водохранилища мчится тепл оход. на подв одных ирыльях . Наступили сумерии , но рулевой уверенно ведет иорабль: впереди зажглис ь ирасные и белые огни баиенов . Кто­ их . вилючил ? Автомат , питаемый аииумулято­ рами . А «глазом» этого автомата сл ужит фото­ элемент. . 1\руглые сутии смотрит он в не бо . Днем , иогда светл о, в фотоэлемент попадает много- 127
АВТОМ АТИКА Фотоэлектриче ское реп е Фотоэлементы - «зрение» автом атов . flt.'•мCSpaнa Автоматы и меют н «уши» - это м икрофоны. Соп ротивления из платины, помещенные в исследуемы й г аз, служат автоматам орrаном «обоняния ». 128 света и он хор ошо пр опускает ток . Электромаг­ нит под действием эт ого тока размыкает цеп ь питания. фонаря. С наступлением вечера свет , воздействующий на фотоэлемент , ослабевает и ток в его цепи прерывается . Одновременно пр ужина , которая днем удер живалась электро­ магнитом , замыкает цепь питания фонаря ба­ кена , и он загор ается . А утром этот же элемент погасит фонарь. Есть у некоторых автоматов и электриче­ ские «уши». Это знакомый каждому ми�рофон . Предположим , его установили перед входом в гараж. Ст оит подъехавшей автомашине дать сигнал , как под действ ием звуковых волн уголь­ ный порошок микр офона изменит свое сопро­ тивление и соединенный с микрофоном автомат включит электр омотор . Ст ворки ворот раздви­ нутся - машина может въезжать в гар аж. Чтобы автомат узнавал «свою» машину, его немного усложняют , заставляют срабаты­ вать, напр имер , только на четыре кор отких сигнала. Обоняние позволяет нам различать самые разнообразные запахи . Наделены «обонянием» и автоматы , установленные , например , в шахте . Известно, к а кую опасность под землей пред­ ставляют горючие га зы . Если их концентра­ ция велика , то от случайной искры может произойти взрыв . Чтобы этого не случилос ь, в разных местах шахты уста навливают неболь­ шие кор обки с мембранами . Внутри каждой кор обки - раскаленная током спираль. Горючие газы , попав в коробку через ее по­ ристые стенки, сгорают, и от этого внутри соз­ дается пониженное давление . Мембрана втя­ гивается в коробку и замыкает пр и этом кон­ такт сирены или др угого сигнала , предупреж­ дающе го об опасности . В текстил ьном , химическом и ряде других производств очень важно иметь растворы кислот стр ого определенной концентр ации . Есть дат­ чики, кот.орые чутко от зываются на « В кус» раствора . В бак , где смешивается , например , серная кисл ота с водой , опущены два электрода . Если концентр ация раств ора нормальна , в бак не- Обратная связь - основа действия автоматической систем ы. В середине - обобщенная схем а устрой­ ства с обра тной связью. Ввер;юу и слева - поло­ жительная обратная связь . Х удожник образно срав- нил ее с поведением и г роков в настольный теннис , _ .. .. . каждый на которых отвечает ударом ив удар проти в - 11 11" "" инка . вн"ау и справа - отрицательная обратная связь . Ее художник сравнил -тоже , конечно , очен ь усло11но - с поведением двух боксеров , на которых один все время поддразнивает другого, затем, п осле удара, некоторое время ведет себя хорошо, а потом снова прини м ается эа старое.
ОТРИЦАТЕЛЬНАЯ ОБРАТНАЯ связь .,�� . • 'С) ПОЛОЖИТЕЛЬНАЯ ОБРАТ НАЯ связь . ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАН ИЯ
пр ерывной струей вливается кислота . Но вот конце нтрация превысила допустимую . Элект­ р опроводност ь раствора в озросла . Ток между эл ектродами , а значит, и во всей цепи, куд а они включены, увеличивается . А эт ого доста ­ точно, чтобы сработал электр ома гнит и пре­ кратил поступление кисл оты . Кроме пяти органов чувств - осязания, зрения, слуха, обоняния и вкуса, человек им еет еще так на зываемый вестибулярный ап­ парат, расположенный во внутреннем ухе (см . ст . «Органы чувств» в т. 7 ДЭ) . Стоит человеку наклонить голову или изменить пол ожение тела, вестибулярный аппарат подает в голов­ ной мозг соответствующий сигнал . Вестибуляр­ ный аппарат реагир ует также на вращение тела и на поступательное движение . Он играет огр омную роль в обеспечении равновесия . В автоматике создано немало устройств, обязанности которых подобны обязанностям вестибулярного аппарата чел овека . Наприм ер, автопилот в самолете . Этот прибор не только не дает самолету сбиться с курса . Не позвол ит он гигантской машине даже немного накре­ нит ься . Главная его деталь - гир оскоп . Это вра­ щающийся волчок , который всегда стремится сохранить пол ожение оси вращения . И если самолет накренится, волчок останется на месте, а ползунок , укрепленный на нем , начнет пе ремещат ься по контактам . Это тотчас приве­ дет в движение соответствующие сервомоторы , и самолет выравняется . Итак, датчики современных автоматических устр ойств вполне справляются с обязанностями всех органов чувств, которыми наделен чело­ в ек . Причем подчас они «видят» и «слышат» т о, что нам недо ступно . Люди не слышат ул ьт­ разв ук, их зрение не реагирует на инфракрас­ ные, ул ьтр афиолетовые, рентгеновские лучи . А датчики, если нужно , чутко отзываются и на эти «раздражения» . А можем ли мы заме­ ч ать ничтожные колебания атмосферного дав­ ле ния или реагиров ать на электрически е или м агнитные поля? Нет . Специальные же датчики Авто матичес кая лииия для проиаводст ва подшипни­ ко в •щесь покааана упрощенно : 1 н 2- механичес­ кая обработка труб и получение ваготовок внутрен­ них: и наружных колец; :i - клеймение l\OJieц; .J - ll аг ааи н для хранения 3апаса колец; б - термооб- .. .. ._ __ Работка; 6 - очистка водой от окалины; 7 - об ра­ � ботка холодом 11 снова закалка ; 8 - плоское шлифо­ вание ; 9 - шлифование внешнего обода колыtа ; 10 - ш лифование канавок под шарики ; 11 - об- 9аботка внутренней поверхности внутреннего коль­ ца; 12 - автоматический контроль; 13 - сборка п одшип ников ; 14 - смаака и упаковка готовых под­ шипников. •9Д.э.т.5 (<ОРГАНЫ ЧУВСТВ•� АВТОМАТОВ Физико а химическое реле Автоматы )·меют определять и « Вкус » растворов - иХ8онцентрацию. Аксеперомеrр Эпектро,1,w К прмСlорам У автоматов есть и «вестибулярный» аппарат. ·�­��ХОА :'Q:: � ТЕРМОПАРА Эти датчики реагируют на иаменение температуры и давления. автоматов наделены такой способностью . Они безошибочно отмечают 111 аJ1 ейшие изменения си­ лы тока, вел ичины напряжения, магнитных и других св ойств uсщсства. Родившиеся в дат­ чиках сигна л ы - это ценная и точная инфор­ мация о том, нак работает та или иная машина, нак протекает технологический процесс. 129
АВТОМАТИКА УCB.J J BTe.J J R И не беда , если сигналы датчика слабы, н е3начительны по величине . Их силу можно многократно умножить . Эти обя3анности вы­ полняют усилители. В схемахавтома­ тики нашли распространение усилители ра3ных типов . Наиболее чувствительны :электрон- ные усилители;ихглавные:элементы­ ради олампы или полупроводниковые триоды . Ulирокое· распространение получили и так на3ываемые магнитные усилители. Постоянный ток , во3ник ающий в цепи дат­ чик а, протекает по одной обмотке магнит­ ного усилителя . Вторая обмотка его включена в сеть переменного тока. Небольшие и3менения тока в первой обмотке вы3ывают 3начительные его иаменения во второй . А это и нужно для усилителя сигналов . М агнитные усилители мо­ гут иметь мощно сть от долей ватта до сотен киловатт . О ни исключительно надежны , так как не имеют· хрупких или движущихся деталей. Распространены в схемах автоматических устройств :электромашинные уси- Главный 11.лемент в.лектронного уев.лите.ля - радио.лампа. (Uвх - напряжение входного еигнв.ла, Uвь�х - выходное на­ пряжение, R8 - сопротив.1 1 ение нагрузки.) Схема магнитного уси.лите.ля. СигнаJI усиJiиваетея в маг­ нитном по.ле (1 у - усиливаемый ток, И у -усиливаемое напря­ жение, Rн - сопротивJiение нагрузки, 1 ,._ _, _ переменный ток, И "' - переменное напряжение). л и т ели. Как видно уже по на3ванию, это своеобра3ная :электрическая машина . Ее гене­ ратор постоянного тока вращается посторонним дв игате-лем . Ток , отдаваемый этим генератором , зависит , как и3вестно , от тока во3буждения , протекающего в обмотках магнитных полюсов . 130 Если в цепь во3буждения включен датчик , то ток в ней будет изменяться соответственно изменениям контролируемой величины . Значит, и ток , отдав аемый генератором, будет изме­ няться по тому же закону - сигнал датчика ока3ыв а ется усиленным . Применяется немало и других типов уси­ лителей-гидравлических, пнев­ матических,пневмо:электриче­ е к их- всех не перечислишь . Причем часто усилители разных типов работают сообща , на­ пример ламповый совместно с :электромашин­ ным . Первый из этих усилителей производит предв арительное усиление сигналов датчика, выход лампового усилителя подключен к входу :электромашинного . Сигнал-карлик становится настолько мощным, что может заставить дейст­ вовать любой исполнител ьный механизм, на­ пример вращать двигатель . Однако очень часто от датчика или усили­ теля его сигналов требуется только одно : вклю­ чить или выключить то или иное р ел е. В середине XIX в. во многих стр анах стали строить :электрические телеграфы, и тут обна­ ружилось, что ток батареи передающей стан­ ции ослабевает с расстоянием из-за сопротив­ ления проводов и утечки на линии . До конца дл инной линии тоR доходил на­ столько ослабевшим , что приемный телегр аф­ ный аппарат не работал . И строители телегр афов нашли выход из положения . Всю линию они разделили на нескольRо уч астRов. В конце Rаждого из них поместили устройство, состоящее из :элеRтромагнита с по­ ,цвижным якорем и контактом . Приходящий изда­ лека слабый ток попадал в обмотку :электро­ магнита . Якорь притягивался R сердечниRу и За11 1 ЫRаЛ с помощью ROHTaRTOB цепь TORa от местной батареи . И уже этот ток, гораздо более сильный , чем пришедший , направлялся в сл едующий участоR линии . Новый :электротехнический прибор назвали французским сл овом р еле. Чтобы понять, каR возникло это название, вернемся мысленно назад, в XIX столетие. .. .ПоRрытые хлопьями пены , и3нуренные Rони подтащили R почтовой станции дилижанс . Здесь ловкие кучера быстро сменили лошадей, и дилижанс со свежей упряжкой покатил R сле­ дующей станции . Так , «на перекл адных» , еще
не очень давно путешествовали во многих стр а­ нах Европы . Во Франции замена уставших лошадей св е­ жими называлась «реле>) . Это слово и исполь­ зов али создатели усилительных станций на те­ л еграфных линиях . Электромагнитное реле-это эл ектромагнит , якорь которого переключает одну или несколько цепей . Реле не только старейший прибор автоматики , но и один из самых распространенных элементов . Многие автоматические системы , например тел ефон­ н ые станции, содержат тысячи электромагнит­ ных реле. Чувствительные электромагнитные реле требуют дл я срабатывания , т. е. переключения контактов из одного положения в другое, мощ­ ность не более тысячной доли ватта . Самое коротк ое время срабатывания электромагнит­ ного реле - тысячные доли сек унды . При необ­ ходимости время срабатывания можно удлинить (например , в электромагнитных реле времени) до неск ольких десятых долей секунды . Электрическая цепь , по которой приходит си гнал от датчика или усилителя , называется упр а в ляю щей. Она управляет , коман­ дует другой цепью - уп.равляемой, в которой появляется сильный ток . С помощью реле можно заставить работать электродвига­ тели , нагрев ательные печи и другие исполни­ тельные механизмы , включенные в упр авляе­ мую цепь . ЧЕТЫРЕ «П РОФЕССИИ» АВТОМАТОВ Электромагнитное реле - один из первых и главных 11лементов автоматики. Оно пускает в ход машины, изменяет направлен ие движения, останавливает процессы. В автоматике , кроме магнитных, применяет­ сямногодругихтиповреле-электрои­ ных, фотоэлектрических, элект­ ромеханических и т.д. Таким образом , реле - это такое устрой­ ство , которое при пл авном изменении входного воздействия переходит скачком из одного поло­ жения равновесия в др угое: при достижении известного значения входной (упр авляющей) величины резко , ск ачком изменяется выходная (управляемая) велич ина . Между реле и усилителями есть много общего , поэтому ср авнительно нетрудно усили­ тельную схему заставить работать в релейном режиме , т. е . обеспечив ать не плавное , а ск ач­ кообразное изменение той или иной вел ичины . • ЧЕТЫРЕ «ПРОФЕССИИ» АВТОМАТОВ Теперь , когда мы познакомились с основ­ ными эл ементами автоматических устройств и их взаимосвязью , рассмотрим обл асти приме­ нен ия , <ш рофессии» автоматов . Несмотря на то что автоматов создано и создается огромное Rоличеств о, все их можно разделить на четыре группы: на автоматические устройств а конт­ роля , защиты , регулирования и управл ения . Автоматы коитро.J J ИР!·ют Автоматический контроль - это первая ступень автом атизации любого процесса . Она св одится к сравнению , например , размеров и з готовляемой детали с заданным их значением . Совершенно ясно , что от точности контроля зависит кач ество продукции , соответствие ее стандарту, чертежам, а от быстроты - произ­ водительность станка, цеха, предприятия . Ко­ нечно , можно контролировать без автоматов , вручную . Но выгодно ли это? Предположим, станок-автомат дел ает кре­ пежные болты . Чтобы изготовить один болт , требуется всего 1-2 секунды , а на контро:1ь болта при помощи резьбовых нолец , т. е . вруч­ ную , уходит полминуты . Если за станком наб­ людает всего один рабочий-наладчин , то дл я контроля продукции станк а потребуется доб­ рый десяток человек . Ясно , что контроль такой массовой продукции нужно автоматизировать. 131
АВТОМАТИКА: Автомат-контроJ1ер. Шарик бoJrьmero раамера не попадает .в тару. На своем пути он ааденет рычаr и окажется в отдеJlь­ ном бункере. В ряде случ аев , когда контролируемая вели­ -чина изменяется очень быстро или когда нужна особенная точность , контроль вручную вообще неприменим . Но контроль , даже если его делает автомат, может производиться по-разному. Предполо­ жим , деталь полностью готова и контролирую­ щее устройство лишь отдел яет годные детали ·ОТ негодных . Это пассивный контроль. При нем автомат-контролер не вмешив ается в про­ изводств енный процесс . Болеесовершененковтрольактив­ н ы й, когда по результатам измерений автомат­ Rонтролер производит подналадку машины , корректирует ход технологического процесса и может даже остановить станок в случае , например , поломки инструмента. Иногда конт­ ролирующие автоматы при нарушении техно­ логического процесса подают звуковой или све­ товой сигнал . Активный контроль позволяет до минимума уменьшить возможность брака . Это подтверж­ дается , например , опытом первого ГПЗ в Мо­ скве, где работает около 800 систем активного нонтроля. Устройство и назначение автоматов нонт­ роля весьма разнообразны. В них использу­ ются законы мех аники , оптики , электротех­ ники . Наибольшее распространение получили электрические контролеры, которые отличают­ ся быстротой действия , мал ыми размерами и весом , позволяют передавать результаты конт­ роля на большие расстояния . Рассмотрим , например , как контролируется скорость движения газа по трубам химического :132 завода . В трубе закреплен да.тчик - тонкая пл атиновая проволочка длиной в несколько сантиметров. Она нагревается током до 100 - 4000 . Сопротивление же металлического про­ водник а, как известно , при понижении темпе­ ратуры падает . Чем быстрее мимо проволочки движется газовый поток, тем сильнее она охлаждается , тем , следовательно , меньше ее сопротивление и больше ток в цепи . Изменения этого тока заставляют срабатыв ать реле и приnодить в действие механизм , уменьшающий или ув ели­ чив ающий поступление газа . Таким образом автомат- контролер активно воздействует на ко­ личество подаваемого по трубам газа. Следует отметить , что и наиболее простые, механические контролеры не собираются ухо­ дить со сцены . Наоборот , их становится все больше и больше. Вот один из них . В цехе, изготовляющем шарики для под­ шипников , стоит простой автомат , контроли­ рующий их размеры. Из бункера шарики один за другим катятся по желобу без два , причем борта желоба не пар аллельны друг др угу, а предст авляют собой две постепенно расходя­ щиеся полоски . В том месте, где ширина ша­ рика точно равна ширине желоба, шарики пров алив аются вниз и падают в отсеки при­ емник а. Самые мелкие шарики падают в начале желоба, наиболее крупные - в конце его . Шарики одинакового размера попадают в один бункер . За час такая простая установка может рассортиров ать несколько тысяч шариков . Выбор системы того или иного контроль­ ного автомата , его конструкция определяются многими факторами - скоростью , точностью контроля , простотой схемы , стоимостью автомата . Меченые атоиы в автоиатике Армию автоматических контролеров множат новые открытия в физике, электронике,. химии и других науках . Многие из вас знают, что такое меченые атомы (см . ст . «Великий закон» в т. 3 ДЭ)� Напомним: это разновидности атомов­ изотопы , которые вследств ие своей радио актив­ ности нестабильны . Их назыв ают «мечеными» , ведь они , в отличие от своих стабильных со­ братьев , излучают альфа- , бета- и гамма-лучи . Вот на эти-то меченые атомы и возложили функции контролеров , причем справляются они с этой работой очень хорошо .
...Перед нами большая сложная м ашина . Он а прокатыв ает металл , изготовляет из него п олосу толщиной в несколько ми.11л иметров . Ле нта быстро проносится между валками . Рань­ ш е, чтобы измерить ленту, приходилось перио­ дически останавливать прокатный стан и про­ верять толщину ее . Теперь· все измерения производятся автоматически , с помощью ра­ ди оактивных изотопов . С одной стороны ленты прикреплен излу­ чатель , с другой - счетчик . Пок а толщина проката постоянна , счетчик принимает излу­ чение одной и той же интенсивности . Но вот чуткий счетчик <( заметил»: излучение ослаб.110. Знач ит , толщина контролируемого проката уве­ л ичилась . И механизмами отправляется соот­ ветств ующий сигнал . Автомат изменяет рас­ стояние между валками, и снов а идет прокаты­ ваемая лента нормальной толщины . С помощью такой аппар атуры выпуск стальной ленты уда­ лось ускорить почти в три раза! Автоматы-контролеры с ради оактивными счетчиками работают теперь на многих произ­ водств ах . Нвде211иая аащитв Вторая «профессия» автоматических уст­ ройств - автоматическая защита. Выполняя эту обязанность , автомат не только сигнали­ зирует об опасностях, связанных с отклонением от технологическ их норм , но и приостанавли­ вает весь процесс . Простейшим таким автоматом являются обыкновенные электрические <ш робки» в вашей квартире. Они охраняют сеть от слишком боль­ шого тока - причины пожара или других н еприятных последствий . Стоит в квартире случиться короткому замык анию, тоненькие св инцов ые или медные проволочки в «пробках» перегорают и ток автоматически выключается . Более удобны <ш робкю> с биметаллической пла­ стинкой . Если через них протекает ток больше · допустимо го , пл астинк а, нагретая ток ом , изги­ бается и размык ает электрический контакт . О хладившись , пл астинк а принимает первона­ ч альную форму, замыкает контакт, и в квар­ тир у снова поступает ток . Чрезмерная скgрость вращения вала очень о пасна дл я мощных генераторов , компрессоров и на сосов . Это явление обычно возникает при рез1<ом уменьшении нагрузки , например в ре­ зультате аварии . Чтобы не допустить разру­ mения машины , во вращающийся вал встав- ЧЕТЫРЕ (<П РОФЕССИИ» АВТОМАТОВ Есл и скорость вращения ваJ1а машины окажется выше до­ пустимой, автомат п рекратит подачу энерrии. лены грузы , удержив аемые в углублениях пру­ жиной . Когда обороты вала превысят нормаль­ ные, пружины уже не смогут удерживать гру­ зы, центробежные силы заставят их выйти из: углублений и задеть за спус1<овой 1<рючо1<. Моментально в1<лючится тормозной механизм или реле, которое пре1<ратит подачу энергии « машине, остановит ее . В нашей стране построены крупнейшие .rш­ нии высоковольтной электропередачи . Корот­ кое замы1<ание на такой линии , 1<оторое может сл учиться , например , при обрыве провода. ­ серьезная авария . Но от нее не пострадают ни генер аторы, ни трансформаторы , ни сосед­ ние станции , включенные в ту же сеть. Линию зорко охраняют мощные автоматичес1<ие вы1<лю­ чатели . При коротком замы1<ании они от1<лю­ чают ав арийный участо« , а потр ебители про­ должают получать эле1<троэнергию от других станций . Опасны и высокие напряжения , возникаю­ щие в линии при уд аре в нее молнии . Поэтому все подвешенные над землей провода - это относится и к линиям связи - снабжаются специ альными автоматами защиты - разряд­ юш ами . В ясную погоду разрядник , в1<лючен­ ный между проводом и землей , находится без дела . При уд аре в провод молнии возник ающее в нем высокое напряжение зажигает в разряд· · пике электрический разряд, подобный жгуту электрической дуги . Сопротивление жгут а разряда очень мало - значит , провод на доли секунды оказывается замкнутым на землю . Этого достаточно , чтобы с него «стекли» излиш­ ки за рядов . Когда опасность минует и напря· жение снизится до нормального , разряд исчеза­ ет и линия отключается от земли . Все больше и больше появляется у нас ав­ томатов , охраняющих жизнь и здоровье людей . 133
АВТОМАТИКА Прмео,АноА "" npecca ·-(.;у_�--ТА·----·-- - ."""". ' у� .'tl _"." �· ".. . .. . .. . ".- Фотомеtемт Onaoмu ... .. . Долго работа на прессах считалась опасной : неосторожное движение рабочего могло привести к травме. Автомат 3ащиты с фотоэлементом исключил опасность. Каким бы опытным ни был рабоч ий , обслу­ живающий пресс , может случиться так , что рука его попадет в опасную зону. Увечье, казалось бы , неизбежно . Но нет , этого не слу­ чится . Дело в том , что к прессу приставлен автомат, R Оторый предотв ращает несчастные случаи . Как же он устроен? Лучи света от лампочки проходят через оп асную зону и попадают на фотоэлемент . Пресс работает . Но стоит рабоч ему загородить эти лучи , нак сработает реле и пресс остановится . В ряде прои зводств - бумажном , тек стиль­ ном , мукомол ьном , химическом - велик а опас­ ность возникнов ения пож аров . Поэтому там приходится принимать допол нительные проти­ вопожарные меры . Вот одна из них . По потолку охраняемого от пож ара цеха проходят трубы , в ответвлениях которых уста­ новлены фо рсунки. Если вспыхнет пож ар, то температура в помещении сильно повысится , легкоплавкие вставни, занрывающие входные отверстия фор сунок , расш1 авятся . Автомати­ чески включаются насосы , и потоки воды пога­ сят пожар. Автоматическое рег�·.1вроваиие Важная отр асль автоматики , без которой не может обойтись сов ременная техника, сов­ ременное прои звод ство, - автоматическое реrу­ лирование. Задача его состоит в том , чтобы в течение определ енного времени подде рживать неизменной какую-либо величину . Приме­ няется автоматическое регу.'lиров ание там , где и меют дело с непрерывными процессами . :184 О некоторых автоматических регуляторах было рассказано в разделе, посвященном обрат­ ным связям. Отрицательная обратная связь выхода машины с входом обеспечив ает строгое постоянство оборотов , температуры , влажно­ сти , химического состава , давления и других регулируемых величин . Откройте капот автомашины . Среди прочих устройств , обеспечив ающих ее нормальную ра­ боту, вы найдете коробку с надписью «реле­ регулятор» . Для чего она? Каждый автомобиль имеет свою «электро­ станцию» - генер атор постоянного ток а. На­ пряжение, вырабатыв аемое им, зависит от чис­ ла оборотов автомобил ьного двигателя . Если бы не было автомата , следящего за величиной напряжения генератор а, то при малых оборо­ тах генер атор не заряжал бы аккумулятор , а при больших перегорали лампочки фар и портил ись другие потребители тока. Реле-регулятор делает простую работу: он то увеличивает , то уменьшает сопро­ тивление обмотки воз буждения генератор а. Стоит напряжению генератор а чуть-чуть под­ няться сверх нор мы , щелкают контакты элект­ ромагнитного реле и в цепь возбуждения вклю­ чается допол нительное сопротивление . Ток в этой цепи уменьшается , магнитное пол е гене­ ратора становится сл абее - напряжение гене­ ратора понижается . Есть автоматические регуляторы, которым , в отл ичие от описанного выше, свойственно «посл ушание» . Это следящие сн­ с темы. К городу приближается самолет . Антенна радиолокатор а приняла слабый отр аженный А � �--____"L:":l._ - -- -----------___J_': :. .,!_--- -, , ' РН Реле-регулятор . РОТ - реле обратного типа; ОТ - реле 11 1 ак­ си11 1 wrьиого тока ; РН - регулятор напряжения.
сигн ал, и тотчас вступила в действие автомати­ ческ ая следящая система . Она будет держать а нтенну направленной точно на цель . Широко распространены копировальные фрезерные станки , работающие по принципу следящих устройств . Они изготовляют копии деталей по моделям. На суппорте устанавли­ ваются модель и заготовка. Легкий щуп сколь­ зит по модели, и движения щупа передаются н а фрезы, которые обрабатыв ают заготовку, делают точную копию модели . Созданы и более совершенные станки, кото­ рым модель не нужна . Они работают прямо по чертежу, который станок «читает» с помощью фотоэл емента . А некоторые станки человек «научил» работать по сигналам , записанным ва магнитофонную ленту. Автоматическое управdеиие Четвертая «профессию> автоматов - авто­ матическое управление. Понятие это более ши­ рокое, чем автоматическое регулирование . По­ пробуем раскрыть его на примерах. Двигатели постоянного тока, особенно мощ­ ные , при пуске потребляют столько электро­ энергии , что она может повредить якорь дви­ г ателя . Кроме того, большие толчки тока сказыв аются на работе соседних двигателей, включенных в эту же сеть . Поэтому применяют пусковой реостат - ступенч атое сопротивление. Им можно поль­ зоваться вручную . Рабоч ий, включив двига­ тель , смотрит на амперметр - указатель по­ требляемого тока. Набирая обороты , двигатель сокращает потр ебление тока из сети . Рабочий при этом поворачив ает рукоятку пускового р еостата, уменьшая его сопротивление, и не дает току упасть ниже нормы. И так до тех пор , пока двигатель не разовьет нужных обо­ ротов . Но значительно лучше работает схема авто­ матического управления пуском двигателя . Рабочему только нужно нажать :кнопку «пуск» . Чув ствительные реле будут самостоятельно и зменять сопротивление в цепи якоря и обес­ печат автоматический пуск электродвигателя . А вот пример посложнее . Прокатный стан - гигант современной тех­ ники выдает очень важную продукцию : р ельсы, балки, полосы . В нем насчитывается несколько десятков двигателей самой различ­ ной мощности . Гл авный двигатель стана при­ водит в движение прокатные валки, его мощ- ЧЕТЫРЕ (<П РОФЕССИИ>) АВТОМАТОВ ность равна нескольким десяткам тысяч :кило­ ватт - этого достаточно , чтобы осветить город с 50-тысячным населением . Став дает хорошую продукцию лишь в том случае, если все его двигатели и другие меха­ низмы работают слаженно . Эта слаженность обеспечивается системой автоматического уп рав­ ления . Ходом прокатки руководит оператор. Около 5 тыс. переключений двигателей и других механизмов производит станция уп рав­ ления стана на Магнитогорском металлурги­ ческом :комбинате . Только связанные в единую систему автоматы способны решить задачу управления таким сложным устройством , :ка­ ким является прокатный стан . Автоматическое уп равление все чаще осу­ ществляется с применением вычислительных машин . Получая информацию от управляемого объекта, «мозг» автоматического устройств а - вычислительная машина - анализирует ее, быстро находит единств енно правильное реше­ ние и отдает соответств ующее приказание . Родиаи сестра автоматики Автоматическое управление применяется и при полетах ракет, искусственных спутников Земли , :космических :кораблей . Вывод корабля н а заданную орбиту или приземление его - сложнейшая задача совре- �"""·' ... :::: ::: - �:::::: --···· - Телемеханика применяется д.1 1 я управления маmннами на рассто янии. менной техники . Она затрудняется, в частности, тем , что некоторыми механизмами нужно руко­ водить с Земли , т. е . на расстоянии. И все же :космические пол еты уже несколько лет совер­ шаются успешно . Этот успех обеспечив ают де­ сятки ав т оматических помощников, управляе- 13�
АВТОМАТИКА мых по радио при помощи средств те леме­ ханики. Тел емеханик а занимается устройств ами , с помощью которых можно управлять машинами­ автоматами , контролировать их работу на рас­ стоянии, а также автоматич ески поддержив ать св язь м е жду какими-либо объект ами . Телемеханика - родная сестра автоматики , она широко используется в технике. Пример наиболее распространенного телемех анического КОМПЛЕКСНАЯ Простые детали - болты, винты , гайки и другие изделия - успешно делает один ста­ нок-автомат . Е сли же деталь сложна , если для ее изготов.я:ения необходимы токарные, свер­ лильные, фрезерные, шлифовальные работы , то станки выстраивают в ряд, создают а в т о­ м ати ч еск у ю поточную линию. Каждый станок , выполнив свою операцию , передает деталь соседнему станку, и так до тех пор , пока деталь не будет готова полностью. Руководят линией , контролируют работу всех ее элементов с пульта управления . Первая автоматическая линия в нашей стр а­ не была пущена в 1939- 1940 гг . На Волгогр адском тракторном заводе рабо­ тали а втоматические гидравлические станки , изготовл яющие пальцы гусеницы . Рабочий Иван Иночкин , использовав цепную передачу, заставил детали перекатыв аться от станк а к станку. Эта автоматическ ая линия состояла из пяти станков и выполняла всего лишь десять опе­ раций . Современные автоматические линии, изготовляющие сложные детали , производят сотни операций. Такой деталью является , на­ пример , блок автомобильного двигателя . Во­ семь десятков станков требуется для ее изго­ товления ! На поточных линиях автоматизируются не только о сновные производственные операции , но и в сп омогательные - от транспортировок до упаковки готовой продукции . Это значит , что осуществляется комплексная автоматиза­ ция - высшая, наиболее целесообразная форма автоматизации. В нашей стр ане число автоматических поточ­ ных ли ний растет из года в год . Наиболее перспективны при выпуске штучных изделий :136 устр ойств а - автоматич еские телефонные стан­ ции (АТС) . Набирая номер телефона, вы посы­ лаете электрические импульсы на АТС, в автомат производит соединение с абонентом . Сейчас средств а телемеханики применяются для упр авления работой электростанций , нахо­ дящихся за тысячи километров от диспетчер­ ского пункта , для сл епой посадки самолетов на аэродром , при исследованиях ионосферы 11 :космоса . • АВТОМАТИЗАЦИЯ линии , получившие название ро торных. В роторном автомате деталь и инструмент для ее обработки располагаются на барабане (ро­ торе) и вращаются вместе с ним . Как же про­ исходит обработка детали, если их взаимное расположение не меняется? Как только деталь оказыв ается закреплен­ ной в роторе, инструменты, «нацеленные» на нее, уже готовы действовать . Поворачив ается ротор вокруг своей оси - инструменты полу­ чают воздействие от специальных ползунков и начинают обработку детали . Совершил ротор почти полный оборот - производственная опе­ рация завершена . Специальные захваты , смон­ тированные на соседнем , так назыв аемом транс­ портном роторе, принимают деталь и пер едают ее другому рабочему ротору - для производ­ ств а сл едующей операции . Так деталь перехо­ дит от одного вращающегося барабана к дру­ гому, пока ротор , стоящий в :конце линии, не выдаст готовое изделие . Общеи звестно значение пластмассовых изде­ лий в технике. Роторные линии оказались исключительно выгодными для их прессования . Вот одна из них . ".Из бункера пресс-порошок поступает на первый ротор линии и делится на равные пор­ ции , потом он ссыпается в специальные гнезда, где под давлением в 500 - 7 00 атм спрессовы­ вается в таблетки стандартного веса . Транс­ портный ротор подает их в ротор предв а ритель­ ного подогр ев а. Здесь токи высокой частоты разогревают таблетки до 120- 140 ° , после чего специальные толкатели подают их в матрицы ротора прессования . Когда таблетка оказыв ает­ ся в гнезде прессовочной формы , опускается пу­ ансон , и при давлении в 250 атм таблетк а при­ нимает форму будущеFо изделия . Когда пласт-
АВТОМАТИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ ПО ПРОИЗВОДСТВУ ТЕЛЕВИЗИОННЫХ КИНЕСКОПОВ МОСКОВСКИЙ ЭЛЕКТРОЛАМПОВЫЙ ЗАВОД 137
А ВТОМАТИКА масса затвердеет , изделие из формы переходит на ротор механической обработки, rде с неrо снимают заусеницы . Дальше - на конвейер проверки качеств а и упаковки . На роторной линии , о которой мы расска­ з ываем , можно одновременно изrотовлять че­ тыре разных изделия , причем линия леrко перестраивается на выпуск изделий др уrой формы и веса. В rод такая линия производит до 17 млн. изделий . Е е производительность в 10 раз больше, чем у гидравлических прессов , применявшихся ранее для прессов ания пласт­ массовых изделий . Вся роторная линия , состоя­ щая из пяти рабочих роторов , заним ает пло­ щадь в 3 раза меньшую , чем шесть-семь 50-тон­ ных rидравлических прессов той же произво­ дительности . Она высвободил а восемнадцать прессовщиц. Автоматические линии - важное средство комплексной автоматизации целых предпри ятий . Первым полностью автоматизир овали в н а­ шей стране завод , выпуск ающий поршни для автомобильных моторов . Он состоит из четырех о сновных производственных участков: плавиль­ ноrо , rде пл авится алюминий и разлив ается в металлические формы -кокили ; термическоrо , rде поршни про ходят термическую обработку; участка механической обработки , состоящеrо из цепи токарных , сверлильных , фрезерных и шлифов альных станков , и уча стк а автомати­ ческой сортировки и уп аковки . Диспетчерский пункт завода , оборудо ван- ный различными средств ами сиrнализцции , контроля, учета и управления , позволяет сле­ дить за всем производством из одноrо места . Завод выпускает 3000 - 3500 изделий в смену, а работают на нем всеrо пять операторов . Этот завод появился давно , он сравнительно невелик . Сейчас среди полностью автоматизи- 1З8 ЗА 500 RИЛОМЕТРОВ Вычислительный центр Академии наук УССР находится а Киеве . А мар­ теновские печи , ПJ1а вящие сталь ,­ в городе металлургов-Днепродзержин ­ ске . И отделяет киевские злектронно ­ вычислительные машины от днепро­ дзержинских мартенов нема.Лое рас­ стояние - 500 км. Но для современ­ ной советской техники расстояние не помеха. Одна на киевских вычислитель­ ных маши н по заранее составленной ров анных предп риятий имеются и бетонные заводы , и rидрозлектростанции , и хлебозав оды, и заводы по изrотовлевию искусствеввоrо шел­ ка. Компл ексная автоматизация позволит быст­ рее выпол нит ь большие задачи, связанные с ра звитием химической промышленности вашей страны . Побываем на Лисичанском химическом ком­ бинате. Он состоит из нескольких крупных заводов , пр оизводящих аммиак , минеральные удо брения , капролактам , уксусную кислоту и т. д. Здесь внедря ется компл ексная автомати­ зация . Вместо людей работают пневматические, :электрические и :электронные автоматы . Успеш­ но применяются и вычислительные машины. Они анализируют поступающую из цехов ин­ формацию , «подск азыв ают» оператору, как ве­ сти производственный процесс . Предприятий такоrо типа с каждым rодом становится все больше и больше . Важно отметить следующее : компл ексная автоматизация позволяет совершенств овать технолоrические процессы . Например , работы по ,автоматизации разливки и прокатки стали привели к созданию установок дл я непрерыв­ ной разливки стали . Выпл авленную сталь вы­ ливают не в изложницы , как зто делалось раньше, а в тонкостенную трубку - кристал­ лизатор . Остыв ая, металл попадает пр ямо в валки прок атноrо стана . Новое оборудование зани­ мает меньше места и обслуживается меньшим числом рабочих . Задачи , которые решает комплексная авто­ матизация в нашей стране , состоят в том , чтобы при уменьшении продолжительности рабочеrо дня максимально увеличить производитель­ ность тр уда , сдел ать труд каждоrо интересным, творческим . • программе провел а «заочную » плав­ ку стали в днепродзержинской марте­ новской печи . С момента загрузки печи сырьем радиосигналы подробно сообщали в Киев, как идет технологический про­ цесс плавки. Машина бесперебойно принимала сигналы, «научала » 11 «Продумывала» их, своевременно регулировала работу мартена и пра­ вильно оценивала пробы стали на го­ то вность . А когда в назначенный чао завершился технологический процесс, машина «распорядилась » выпустит" rото вую сталь на мартена.
БУДУЩЕЕ А ВТОМАТИКИ НА ЗАВОДЕ ТОЛЬRО ДВА ЧE.'IOBERA Этот завод-автомат единственный в мире . Он построен в нашей стране. За rод он выпускает 11О тыс. .w' бе­ тона или растворов различных марок. Этим заводом управляют только два человека в каждой смене. Но если таким мощным предприя­ тием ведают только два человека , то, значит', все операции производят ма­ шины? Да, и не простые машины, а машины-автоматы. Как же проходит здесь произнод- ственный процесс? А вот как: при въезде на за во;�скую территорию води ­ тель самосвала закладывает в прог­ раммно-счетное устройство небольшую перфоsарту. На ней ааписана програм­ м а работы автоматов. Не успела пер­ фокарта попасть в приемное устройст­ в о, как начинают работать автоматы­ дозаторы, отмеряющие точные п ор­ ции сырья , а бетономешалки-автоматы приrотаиливают закааанную прод)'К ­ цию. Автоматы-погруачики aarpy- жают самосвал готовым бетоном или раствором. Во;1,ителю остается только отвеати бетон к месту стройки. БУДУЩЕЕ АВТОМА'1.�ики Новое входит в нашу жизнь постепенно , уживаясь с тем , что уже давно было создано человеком . Это относится и к развитию авто­ м атики. Поэтому в ближайшие годы не сойдут со сцены и Простейшие автоматические регуля­ торы, и циклические станки-автоматы без об­ ратных связей . Однако в целом конструкция и характер автоматических устройств сущест­ венно изменятся , как изменится и само про­ изводство . В технике сейч ас заметен переход к непре­ рывным производств енным процессам . Разлив­ ка и прокат стали, перер аботк а нефти , целый ряд производств в пищев ой промышленности уже осуществляются без пауз , т. е. непрерывно . Такие процессы легче автоматизировать , чем прерывистые, но ими человеку труднее управ­ лять . Поэтому в будущем будет все больше и больше электронных вычислительных машин , которые возьмут на себя обязанности т ех­ н ологов . Вычислительная машина, непрерывно получая информацию о ходе процесса , будет сама принимать решение - выбирать наиболее выгодный режим работы отдел ьных машин и механизмов , ликвидиров ать и предотвращать брак и, «накапливая опып> , улучшать произ­ водство . Человек не будет иметь постоянного кон­ такта непосредственно с машинами , поэтому автоматы будущего должны быть исключитель­ н о надежны , безотказны в работе . С внешним миром полностью автоматизи­ р ов анное предп риятие свяжут четыре пути : по одному будет поступать энергия , по вт()­ рому - сырье , по третьему - выходить гото­ вая продукция; четвертый путь - это канал информации , по нему поступят заказы на ту или и ную продукцию и придут соо бщения о выполнении заказа. Автоматика займет важное место в научных исследов аниях . В космосе , в глубинах океана, под землей будет работать все больше автома­ тических лабораторий . Результаты исследов а­ ний помогут обобщить машины-автоматы . Особенно важными будут автоматические устройств а в химичес1шх исследованиях . Мож­ но предст авить безлюдную химическую лабо­ раторию-автомат, которая самостоятельно про­ изведет многие тысячи опытов , создаст и выде­ лит веществ а с нужными свойств ами . Неизмеримо возрастет роль автоматики и в сельском хозяйстве. Заглядывая в будущее автоматики, можно с уверенностью сказать , что в ней значительно возрастет роль электроники. Конечно , будут совершенствов аться и механические автоматы , но преобладающую роль будут играть приборы и аппараты с электронным управлением . Элект­ роника станет необходимым элементом многих технологических процессов. Окраска, глазу­ рование, эмалирование, изготовление тканей, очистк а нефти, обогащение полезных ископае­ мых , калибровка зерен, распыление ядохиl\IИ­ катов на полях - вот далеко не полный пе­ речень возможностей электронной технологии. Ее внедрение в производство открывает бла­ гоприятные возможности для комплексной автоматизации целых отраслей народного хозяйства. Автоматы будущего , созданные на основе достижений электроники, изменят и свой внеш­ ний облик . Современные автоматы пока велики 139
АВ'ГОМАТИКА: по размерам , потребляют довольно много энер­ гии, хотя применение полупроводнинов , печат­ ных схем , ферритов дает возможность создавать номпантные датч�ши , усилители и реле. Но уже сейчас разрабатываются еще более миниатюр­ ные минромодул ьные и пленочные схемы . В мин ромодульных схемах не нужно изготов­ лять и монтировать отдел ьные детали, наждый элемент минромодуля - комплекс нескольких деталей . В пленочных схемах, предст авляющих собой совокупность пл еночных деталей , нане­ сенных на общую изоляционную подложку, плотность монтажа еще выше . Многослойные пленочные схемы уже сейчас позво.'Iяют довести плотность монтажа до тысячи деталей на кубический сантиметр . Неверно думать, что цел ью автоматизации является замена человека машиной . Автомати­ зация помогает человеку, дел ает его труд высокоэффективным . Она никогда не вытеснит человека из сферы производств а; наоборот, роль человека повысится . В будущем работники проИзводства - 11 те , кто будет контролировать работу автоматов, и те, кто их будет создав ать,- должны быть людьми больших знаний , высокой технической куль­ туры . Рабочий по квалификации приблизится к инженеру. Мы попробовали представить автоматиRу будуще го. Но все , что здесь было сказано,­ это не только ее будущее, но , в известной мере, 11 настоящее. Тысячи инженеров , изобретате­ лей, ученых сейчас , сегодня в лаборато­ риях и цехах трудятся над воплощением св оих планов , дел ают ск азку былью . Их труд вливается в труд всего советск ого народа , вы­ полняющего грандиозную программу строи­ тельств а коммунизма в нашей стране . В Про­ грамме Коммунистической партии Советского Сою­ за четко опр еделена огромная роль автоматиза­ ции . «В течение двадцатилетия ,- ск азано в Программе 1:\ПСС ,- осуществится в массовом масштабе комплексная автоматизация произ­ водств а со все большим переходом к цехам и предприятиям-автоматам , обеспечив ающим вы­ сокую технико-экономическую эффективносты . •
РАДИОа�ЕКТРОНИКА ЧТО ТАКОЕ PAДHO�.JIEKTPOHURA Электр оникой называется н аука и обл асть тех ни1ш, занимающиеся изучением электронных процесс ов в ва1\уу111е, газах, полупроводник ах , а т акже разработкой , производств ом и приме­ н ением электронных приборов и ус тр ойств . Эл ектроника и радиотех ника, взаи!lfпо допол­ ня я друг др уга, образовали обширную сов о­ R уп ность многих нау1\ и обл астей техники, кото­ р ая п олучила название радиоэлектроники. С пом ощью со временной радиоэлентроники ч ел овек открывает тайны атомного ядра, усп ешно изучает свойств а живой клет ки, мир вирусов и бактерий, недра Земли, п роникает в невообразимые дал и космоса . Радиоэлектроника широко применяется для связи на земле, в мо ре, воздух е и к о смосе, для определ ения местоп оложения, напр авления дви­ жения и скоростей самолетов , кораблей , искус­ ств енных спутников Зем ли , космическ их кораб­ лей , для автомати зации самых разнообразных видов производств а, в биологии и мед ицине, для закалки ст али, обнаружения Кf»сяков рыбы 1.41.
РА ДИОЭЛЕКТРОШIКА в морях и океанах , для передачи речи , музы:ки , телевизионных программ, дл я решения с по­ мощью электронных вычислительных м ашин сложных м атем атичес:ких уравнений и для мно­ гих других целей . Большое значение для развития радиоэле:к­ трони:ки и м ело изобретение в 1948 г. полупро­ водни:кового триода . Это положило начало ши­ ро:кому использованию полупроводни:ковых при­ боров в самых различных радиоэлеl;(тронных устройств ах и систем ах. При менение. . полу­ проводни:ковых приборов дало возможность создавать миниатюрные и сверхминиатюрные детали - та:кие м алень:кие, что в 1 см3 их поме­ щается более тысячи штук ! В ажнейшим событием в области электро­ ники явилось открытие :кв антовой эле:ктроники. Оно было сдел ано советс:кими учеными члена­ ми-:корреспондентами А:кадемии нау:к ССС Р Н. Г. Басовым и А. М. Прохоровым и амери­ :канс:ким ученым Таунсом, удостоенными в 1964 г. Нобелевс:кой премии . Идеи :квантовой эле:ктрони:ки позволили создать :квантовые гене­ раторы, излучающие видимые эле:ктромагнит­ в ые волны, чрезвычайно похожие на узкий пу­ чо:к света . Прим енение :квантовых генер аторов дало возможность , например , построить радиоэле:к­ тронные часы. Они ходят с :колоссал ьной точ­ ностью - от:кл онение до одной се:кунды за не­ с:колько тысяч лет! Чрезвычайно широ:кое прим енение эле:ктрон­ ных приборов в самых разнообразных областя х народного хозяйств а, нау:ки , техни:ки , :культу­ ры и быта людей объясняется их ценными свой­ ств а ми - быстродействием, гиб:костью и уни­ версальностью , точностью и чувств ительностью, м алогабаритностью . Многие трудные проблемы современности бу­ дут решены с помощью м етодов и средств радио­ эле:ктрони:ки. И если на планетах дале:ких звезд­ ных систем ест ь разумная жизнь , то первый :кон­ та:кт с ними тоже, очев идно , будет установлен с помощью радиоэле:ктрони:ки . • JТНИВЕРСА.JIЪНЫЙ НОСИТЕ.JIЪ ИНФОРМАЦИИ Чем же объясняется та:кая популярность , а главное, та:кая универсальность радиоэле:кт­ рони:ки? Чтобы ответить на этот вопрос , надо отыс:кать основ у всех ее <(т ал антов» и «способ­ ностей» . Начнем с одного , :казалось бы , совсем наив­ ного вопроса: без чего человек не может жить? Наверня:ка все вы правильно ответите : чело­ ве:ку жизненно необходимы воздух , пища , вода , одежда, жилье ... Может быть , :кто-нибудь , отве­ чая на ваш вопрос, вспомнит Робинзона Rрузо и перечислит основные материалы, инструмен­ ты, проду:кты , которые помогли ему наладить жизнь на необитаемом острове. Все это пра­ вил ьно . Но есть еще одна вещь , жизненно необходимая челове:ку . Мы имеем в виду раз­ личную информацию , без которой люди не могли бы жить и трудиться . В привычном для нас смысле сл ова инфор­ мация - это содержание сведений, :которые получает человек. Сейчас в технИRе это слово понимается более широко - речь идет уже не только о сообщениях , получаемых челове:ком, но и об определенных сигналах, которые полу- 142 чает машина от челове:ка или от специального автоматичес:ко го устр ойств а с датчи:ками (см . статьи раздел а <( Автомати:ка»). Короче говоря , слово <ш нформация» нужно понимать очень широ:ко . Определ енная инфор­ мация, например , содержится в узорчатом про­ фил е обычного :ключа , и толь:ко благодаря этому он «узнает» свой замо:к . Важную инфор- З.чектр11ческий сигна.1 1 - универса.1 1 ьвый носите.1 1 ь информации.
м ацию можно получить, прислушиваясь к ды­ ханию больного или к шуму автомобильного м отора. Информация «спрятана» в извилистых бороздках граммофонной пл астинки , на стра­ ни цах вашего учебника, в чертежах, в располо­ ж ении звезд на ночном небе, в структуре слож­ ной молекулы . Информация все время находится в движе­ ни и, в действ ии - ее накапливают, расходуют , изуч ают , сортируют, вводят в машины , полу­ чают от них , пересыл ают с континента на кон­ ти нент , передают из поколения в поколение . Он а необходима , чтобы выплавлять сталь, строить города , воспиц.шать детей, управлять государст­ вом . Материальный и культурный уровень всей н ашей жизни в огромной степени определяется :количеством полезной информации , которую используют люди и их ближайшие «помощни­ ки» - машины . Информация не может существ овать сама по себе . У нее всегда есть вполне определенный материальный носитель . Древний человек за­ писыв ал информацию каменным рубилом на стенах пещер . Мы с вами пользуемся более удо бными средств ами записи , например авто­ ручкой или пишущей машинкой . В механи­ ческой счетной машине информация «записана» в сист еме зубчатых колес. А в живой клетке но­ сител ем информации могут быть цепочки слож­ ных химических соединений . Среди разнообразных носителей информа­ ции особое место занимают :электрическ ие сиг­ налы . И вот почему . Во-первых , :электрический си гнал - уни­ версальный носитель информации . С его по мощью сравнительно просто перед ать буквы и цифры (телегр аф) , речь и музыку (телефон) , из ображение (фототелеграф) , исходные данные и программы дл я вычислительных машин, :команды управления для автоматов . Различные датч ики могут записать в виде :электрических сигналов данные о темпер атуре, давлении, ско­ рости, ус:ко рении , концентрации химических ве ществ, плотности , яркости, радиоактивно­ сти, влажности и т. д. Во-вторых , :электрический сигнал может ле гк о и очень быстро пер еносить информацию на огромные рассто яния :как по проводам. т ак и без них, с помощью радиоволн. «Очень УНИВЕРСАЛЬНЫЙ НОСИТЕЛЬ ИНФОРМАЦИИ V (скорост�.) 1QQKM/'UC ; _ !�!!!!1�"-- " .. . .. . -----------"..,__·----- ".. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . :.. . .. . " ".. . .. . -- 1 :1 -:-----------· -- ----: ----- • 1 1 ' ��- : : : -·-------- ------- ·----------.----------------·------ ·- 1 • 1 ' ' 1 : 1 1 о . ; : График показывает характер изменени я той и ли иной величи ны с течением времени, например изменение скорости. быстро» в данном случае означает со скорост ью 300 ООО 1',М/сек, т. е. со скоростью света . В-третьих, и :это , по-видимому, самое важ­ ное , электрическ ие си гналы довольно просто (во всяком случае, проще, чем другие носи­ тели) подвергать самым различным преобра­ зованиям . Сигналы :эти можно усиливать , ослаблять , суммировать, разделять , сравнивать. между собой и с эталонами , получать из одних (например , из световых) сигналов и преобра­ зовыв ать в др:�;гие (например , в звуковые) сиг­ нальr . Благодаря этим, а также некоторым другим важным достоинствам :электрический сигнал стал самым распространенным носителем инфор­ мации . Существ уют, :конечно, и другие сигналь­ ные системы, кото рые обходятся без электри­ честв а. Это пневматические автоматы , где сиг­ налами служат потоки сжатого воздух а, а так­ же тепловые , гидравлические и механические­ си гнальные системы . Подобные устройств а име­ ют ряд достоинств и находят практическ ое при­ менение . Однако везде , где речь идет о ско­ рости, экономичности, чувствительности, слож­ ных преобразованиях или больших расстоя­ ниях, электр ический сигнал остается вне кон­ куренции . Все основные операции с электрическими сигналами осуществляются с помощью радио­ электр онной аппаратуры. Именно поэтому ра­ диоэлектроника находит такое широкое при­ менение в различных областях науки, техники, экономики, культуры . •
РАДИОЭЛ Е КТ РОНИКА В МИРЕ аЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНА.JIОВ Радиоэлектронные аппар аты - это своего рода фабрики по перер аботке электрических сигналов . Прежде чем знакомиться с этими фабриками, с их работой и оборудованием , полезно узнать , :какую «проду:кцию» они вьшу­ скают , что предст авляют собой сигналы, кото­ рые получаются после переработ:ки . Об этом может расск азать график - своеобразный ра­ бочий чертеж эле:ктричес:кого сигнала. На гра­ фике сигнал изображают :как бы разв ернутым во времени, т. е. по:казывают, :как меняется с течение�• времени электрический ток или напряжение . Rак (сщ1 г отово1 1 яют)) до1 1 ектрнческ не -CHГHR.l.ILI Некоторые виды сигналов получают с по­ мощью постоянного тона. Его можно встретить во многих контрольных приборах , например в обычном фотоэ:кспонометре. Здесь полупро­ водниковый фотоэлемент под действием света вырабатывает постоянный эле:ктрический то:к , .а он в свою очер едь отклоняет стр елку при- Тон а Время Тон б Ток 8 Электрические сигналы: а - медленно и зменяющийся ( «по­ стоянный» ) ток; б - импульсный прерывистый ток ; в - · не­ прерывный пул ьсирующий ток. Часто все зти виды сигна ­ лов объединяют общим названием - «пульсирующий ток». 1-44 бора. Чем сильнее свет , тем больше ток , тем дальше отнлоняется стрелка. Есл и растянуть эле:ктрическую цепь экспо­ нометр а на большое расс тояние , то он даст пак простейшую модель линии связи. Сам фото­ элемент будет играть роль передатчи1ш , изме­ рительный прибор - роль приемни:ка, а по со единител ьным проводам пойдет электриче­ ский сигнал -постоянный ток . Слово посто я н н ы й нам следовало бы взять в кавычки . Действительно , для пере­ дачи сигнала постоянным тонем необходимо , чтобы у этого тона было нес:коль:ко различных значений . Какой же он постоянный? Если ток, не изменяя направления , срав­ нительно быстро меняет величину, то это пуль­ сирующий ток . В таком сигнале важны все промежуточные значения - важно , как он ме­ няется, например нас:коль:ко резко нарастает или падает . Весьма распространенный тип си гналов - электричес:к ие импул ьсы, (<толчки» тона. Импульсные сигналы позволяют применять много различных способов записи информации. Можно , например , менять высоту импульсов , их длительность , время появления , а также использов ать всевозможные :комбинации раз­ личных импульсов . Последний способ приме­ няется в телеграфии при передаче зна:ков в виде коротких и длинных импульсов- «точек» и (<тире» . Эле:ктрические импульсы - основной вид сигналов , которые перерабатываются в вычислительных машинах и эле:ктронных ав­ томатах . При передаче импул ьсных си гналов по динии связи появляется возможность ее (< уплот­ нения» или, проще говоря, возможность исполь­ зования одной линии для неснольких :каналов связи . В ТаI\ОЙ многок анальной системе на перед ающей и на приемной стороне уст анав­ лив ают быстродействующие :коммутаторы, :ко­ торые поочередно подключают соединительные провода то 1\ одной паре передатчи:к -приемни:к , то :к другой . Длительность импульсов и пауз между ними выбирают с таким расчетом, чтобы во время паузы в одном из :каналов коммутатор ус пел подключить :к линии остальные . Подоб­ ныйметодназывается временнЫмраз­ д е· лени ем :к анало в, т. е. разделением по времени . Он широ:ко применяется в систе­ мах много:канального телеграфа, а также в си­ стемах телеметрии и телеуправления,
Особое место занимают зл е1•трические сиг­ н ал ы, << Изготовленные» пз переменного тока, у которого , как известно , меняется не только в еличина, но и направление . С переменным то­ ко11 1 и переменным напряжением можно про­ и зв одить ряд исключительно важных прео бра­ зо ваний , например повышать или пониж ат1. с помощью трансформаторов . Только перемен­ ны й ток создает электромагнитные волны , кото­ рые переносят электрические сигналы на боль­ шие расс тояния без соединительных проводов . Испол ьзуя переменный ток , можно сравнитель­ но просто упл отнять линии связи . Основные характеристини переменного то­ ка-зтоего амплитуда-наибольшая величина,атакже период-время,вте­ че ние которого происходит полный ц1шл изме­ нений тока . Вместо периода почти всегда при­ меняется производная величина - ч а с т о­ т а, т. е. число периодов за единицу времени . Единица частоты 1 герц (сокр ащенно гц) соот­ ветствует одному периоду за одну секунду. Более крупные единицы - килогерц (1 кг ц= =1000 гц) и мегагерц (1 Мгц = 1000 кг ц= = 1 ООО ООО гц) . В радио зле1\тронной аппара­ туре используют переменные токи низкой ча­ стоты (НЧ) - от нескольких герц до 20 кило­ г ерц и токи высокой частоты (ВЧ) - от десят- 1юв килогерц до многих тысяч мегагерц. Часто выделяют еще и сверхвысокочастотные (С ВЧ)­ от нескольких тысяч мегагерц и выше . Переменный ток , так же как и пульсирую­ щий , позволяе_т формировать самые различные сигналы . Для записи информации можно осу- В МИРЕ :ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ Ток а Ток Врем• ' б • --"" Ток Время '. • 1 . i' ' 1 , ' 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 ' ' 1 1 1 1 ' 1 !' 1 1 ! 1 1 1 : 1 ' ' ' ' 1 Время Некоторые способы пере;\ачи информа11ин с помощью импуль­ сного тока: а - амплитудно -импульсная мо:1ул яция (АИМ) ; 6 - широтно-11мпульсная мо;1уляц11я (ШИ М) ; в - фааово- импульсная модуляция (ФИМ ). ществлять а11 1 плитудную 111одуля­ цию (АМ)либо частотную моду­ ляцию (ЧМ),т.е. менять ампли­ тудупеременноготоr•аш1боегочастоту. Чтобы получить модулированный сигнал , нужно иметь дв а переменных т ока. Один из них- модулирующий ток - зто обычный злектричесю1й снгнал сравнительно низкой частоты, визмененияхкото- ' канап 2 ' 11анап э д 4 11 канал Лмнм" UI 11анап Передающая сторона Принимающая сторона С11стема с временным раз;1елением каналов. ГИ - ге нераторы импульсов; К - ком м)·таторы ; Д - детекторы . 1 - нн«коча­ стотн ые сигналы ; 2 - высокочастотные ИМП)'льсы ; 3 - модул11роиuнные сигналы ; 4 - С)'Ммарnый сигнал в линии. •10Д.<J.т.� 145
РА ДИОЭЛЕКТ РОНИКА Распростравенные способы управJ1ения высокочастотным током - амш1итудная и частотная модуJ1яции. рого «записана» та или иная информация . Вто- рой высокочастотный ток сам никакой информации не содержит , его за­ дача лишь пройти по линии связи и «перенестю> ло ней модулируIQщий ток , точно передать все его изменения . Высок.очастотный ток поэтому и называют ток ом нес у щ ей часто­ т ы. Оба тока - низкочастотный и высокоч•1 с­ тотный - направляют в общий электронный блок , где осуществл яется модуляция . Из этого блока выходит модулированный сигнал-высоI\очастотныйток, амплитуда(или частота) кото­ рого меняетсяпо образцуниз­ кочастотного сигнала. Может возникнуть законный вопрос : зачем нужна эта дов ольно сложная операция , почему нельзя в линию свя зи направить «чистый» низ­ кочастотный сигнал? Нужно сказать , что очень часто именно так и поступают . В городских тел ефонных сетях, в системе проводного радио­ вещания никакой модуляции не применяют, и по линиям С'Вязи циркулирует только низко­ частотный ток . Но в ряде случаев низкочастот­ ный сигнал оказывается непригодным . Tan , например , только высокочастотный ток позво­ ляет . эффективно излу11ать радиоволны и , таким образом, передав ать сообщения без проводов (подробнее об этом расск азано в ст . «Радио­ связь») . Используя высокочастотные модулироJJан­ ные токи, тоже можно «уплотнять» линии связи . Но_ если при временном разделении линии на несколько каналов различные передачи идут «по очередю>, то в данном случае по каждой из линий связи большое число телефонных раз­ говоров, телеграмм , тел евизионных программ и других сигналов передается одновременно . На передающей стороне такой упл отненной линии находится неск олько генераторов пере­ менного тока, каждый из которых работает на своей несущей частоте и переносит один IIЗ низкочастотных сигналов . На приемной сто- 146 роне имеются эле}(трич еские фильтры . Каждый из них настроен на определенную несущую ч астоту и тол ько ее и выделяет из сложного суммарного сигнала, «путешествующего» по ли­ нии . После фильтра высокочастотный модули­ рованный сигнал поступает на детектор (демо­ дулятор), который осуществляет первую опе­ рацию по считыв анию информации . Детектор преобразует модулированный переменный ток в пульсирующий, а из него в итоге уда ется выделить низкочастотный переменный ·ток - «копию» того , который осуществлял модуля­ цию . «Оригинаш> и «копию> могут резко отли­ чаться по величине: в приемник е ток почти всегда намного слабее . Однако с точки зрения передачи информации все это несущественно . Важно лишь , чтобы «копию> и «оригинал» имели одинаковую форму графиков, чтобы в точности сохранился характер изменения тока, так :как именно в нем записана информация. Точно так же одно и то же слово можно записать буквами разных размеров . Подобная система называется ч а сто т- н ы м у плотнением или, иначе, ч а­ стотнымразделением:каналов. Более подробно с отдельными ее элемента­ ми - генератором высокочастотного тока, филь­ трами , детектором - можно позна:комиться в статье «Элементы радиоэлектронной аn па­ ратуры» . В заключение несколь:ко слов · о том , как надо понимать слова «высокочастотный» и «низ­ кочастотный» , когда речь идет о модулирующем (НЧ) и модулируемом (ВЧ) сигналах . В дан­ ном случ ае важно одно : модулируемый (несу­ щий) ток должен иметь во много раз более высо кую частоту , чем модулирующий . При этом может о:ка заться , что оба то:ка имеют низ­ :кую частоту (например , 1000 и 10 гц при передаче телеграфных сигналов) или оба имеют высокую частоту (например , 60 и 6 Мец при передаче телевидения) . В системах радиосвязи и радиов ещания модулируемый сигнал всегда высо:кочастотный (выше 100 кгц)., а · модулирую­ щий - всегда низкочастотный (не выше 20 кгц). Спектры с11гиа.J.1ов Во всех случаях информация , передаваемая с электрическим тоном , «записаню> в форме кривой элеnтричес:к ого сигнала, в характере изменения тока . Именно формой кривой отли­ чаются сигналы, соответствующие различным звукам речи , разным телевизионным «картин­ :кам» или-:совершенно противоположным коман-
В МИРЕ ЭЛЕКТРИ ЧЕСКИХ СИГНАЛОВ д, 11 канал дз UI �анап П•Р•А&IОЩВ• сторон а Принимающая сторона Система с частотн ым раоце .1 1 еии ем каналов. Г - rеиераторы несущи х частот ; Ф - фильтры; д - дете�;торы . 1 .._ и и вкочастотные с и гналы ; 2 - несущая частота; З - модули рованные си гналы ; 4 - суммарный си гнал в л и н ии. д а м, управляющим электронными автоматами . Поэтому ясно , как важно при передаче и пре­ образовании электрических сигналов со хра­ н ить неизменной их форму, не допустить ее и скажения . Ну, а как судить о форме кривой, как оце­ н ивать степень искажения сигнала? Чтобы луч­ ше понять принцип, которым дл я этой цели пол ьзуются, прив едем такое ср авнение . Представьте, что вам нужно измерить пло­ щадь, которую занимает на карте Черное мо ре. В этом случае можно поступить та1с покрытъ всю пов ерхность моря квадратами, а затем измерить и просуммиров ать их площадь . Основ­ ное место займут большие нвадр аты, к нии будут прилегать кв адраты помельче . И нако­ н е ц, совсем маленькие квадратики дополнят очертания . Нечто подобное можно проделать и со слож­ н ы м электрическим током - его также можно сл о жить из более простых тонов, из более про­ сты х, однотипных составляющих . Теперь, дл я то го чтобы точно описать форму любого сигна­ л а, дост аточно указать все его составляющие - их частоты, ампл итуды и фазы (начальные сдвиг и во времени) . Такой набор составляю­ щнх сигнала принято назыв ать его с п е к т­ ром. Сл о жную геометрическую фи гуру можно р азло жить на самые различные элементы - на прямоугольники, круги , ромбы, треуголь­ ник и и др . Для измер ения площади моря мы выбрали в качестве составляющих нвадр аты , 10• потому что их площадь легче всего измерить. А что выбрать дл я разложения сл ожных пере­ менных токов ? Ведь и в этом случае :можно воспол ьзоваться самыми различными по форме составляющими , например прямоугольными или треугольными импульсами разной вели­ чины, с различной дл ительностью и направ­ лением . Из всего 11шо гообразия токов вьrбор пал на синусоидальный переменный ток, т. е. на такой ток, гр афик которого имеет вид си­ нусоиды . Синусоида венов назад был это график , который много получен математиками . Она показывает , как в прямоуголь ном треугольнике может изменяться длина одного из катетов . Есл и для различных значений острого угла измерять длину противолежащего :катета (точ- И<1мерить площадь сложноil фиrуры мшкно , раз бив ее на квадраты. 147
РАДИОЭЛЕКТРОНИКА Синусоида - к;шоая, которая хnрактериаует многие фиаи че­ СБие я сления. н ее , ег.о отношение к гипотенузе) и о тклады­ вать полученные значения на графике , то :мы как раз и получи:м синусоиду . Одна:но синусоиду можно встретить не толь:но в учебни:не геометрии . На :каждом шагу попадается она в книгах по радиотехник е, акустике, механи:не, атомной и молекулярной фпзике, оптике, электротехни:не. Дело в том , что отвлеченная геометрическ ая фигура - си ­ нусоида - оназалась точной :копией графиков """ . f . VV VVвремн r. Часfо та :148 Чтобы точно определить форму сложного сигнала (а) , его представляют в виде суммы синусои­ дальных составляющих б,в,•· «Набор » всех атих составляющи х на­ аывают спектром сигна­ ла (n11mый •р афи><)· самых различных физических процессов , на­ пример таких , :нак световые :колебания или :колебания идеального (без трения) маятник а, как переменный ток , который получается при вращении проводника в магнитном поле. Про­ цессы , протекающие по синусоидальному зако­ ну, т. е. процессы ; график которых имеет вид синусоиды , обладают многими замечательными свойств ами . Синусоидальный переменный ток , например , проходит без искажений по сложным электрическим цепям , в которых ток любой другой формы си�ьно искажается . Еще одно замечательное св ойство синусоидального тока заключается в том , что с по:мощью колебатель­ ных контуров (см .. стр . 157) можно не усл ов­ но , а по-настоящему выделить из сложного тока все его синусоидальные составляющие . Кстати говоря , разложение сложного с иг­ нала на синусоидальные составляющие про­ исходит и в сл уховом аппарате человека. Как это происходит , пока еще до конца не выяснено . Согласно одной из теорий, в ухе около 20 тыс. тончайших волокон - св оего рода «струн» . Каждая из них «настроена» на определенную частоту и выделяет одну из синусоидальных составляющих сложного звука. В дальнейшем «струны» подают в слух овой нерв сигналы о силе той или иной синусоидальной составляю­ щей . Все вместе они «сообщают» о спектре сл ожного звукового сигнала. Существует электронный прибор - анали­ затор спектра, на экране которого сразу полу­ чается своего рода гр афик - серия вертикаль� пых линий , высота которых пропорциональна синусоидальным сост авляющим иссл едуемого эл ектрического сигнала . На рисунк е показаны примерные спектры некоторых сигналов . Первый из них - перио­ дически повторяющиеся импульсы . Этот сиг­ нал можно разложить на составляющие с крат­ ными частотами - гармоник и. У второй гармоники часто та в дв а раза больше, чем у первой, у третьей - в три раза больше и т. д. Кроме гармоник , в спектре импульсов есть неко­ торый постоянный ток - постоянная состав­ ляющая (ПС) , :которая говорит о том , что элект­ рические заряды постепенно перемещаются в одном направлении (рис . на ст р. 149 внизу) . Ток сл ожной формы возникает в цепи микро­ фона под действием звуковых волн . Этот ток - своего рода электрическ ая копия звука, и поэтому для разных звуков получаются разные спектры сигнала . Та:н , например , при разго­ воре спектр занимает сравнительно узкую полосу частот - от 200- 300 до 2-3 кгц . Для
В МИРЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГ НАЛОВ Сnеr;тр ы разл11•111 ых зnу­ Бо в: а - с11мфон11•1с­ с1шй оркестр; 6 - муж­ сБие голоса ; в - жен- ские голоса. Сnе"тры не1;оторых сиг­ н 11 лои : "' - nериодиче­ сю1е регу лярно повто­ р яющиеся импульсы ; 6 - одиноч ный импульс; в - модулированный сигнал ( несущая часто­ та 100 ><•ч , модули­ рующая-t1<U\);z- м од у.1 ированныi1 сиг- ЩОЯ -5 Hll\). 6 20 rц и� 11 11 11 1 11 11 11 ��}lfl � 100кrц 1 кrц нал (несущая частота 1 100 Hll\, модулирую- 111 o- - ��..&. ..j -- - ���--<•� 99 100 101 Частота ( кrц ) 11 95 100 105 :.!О кrц Время 100 кrц бкrц • Частота ( кrц) :14D
РАДИОЭЛЕКТРОНИКА музьщи, особенно в исполнении оркестра, по­ лоса заметно шире. Высокочастотные состав­ ляющпе в основном обязаны своим появлением таким пнструментам , ка11: флейта или скрипка, н изкочастотные - барабану и контр абас