Текст
                    В. В. Богданов
УДИВИТЕЛЬНЫЙ
МИР РЕЗИНЫ
Издательство «Знание*
Москва 1989


ББК 24.239 Б 73 Автор: БОГДАНОВ Валерий Владимирович — специалист в области создания полимерных материалов, доктор техниче¬ ских наук. Автор нескольких книг, более 150 научных статей и 50 изобретений. Написал ряд научно-популярных брошюр, в том числе «Уникальный материал —резина». Рецензенты: Захаров Н. Д.—заслуженный деятель науки и техники РСФСР, доктор технических наук, профессор; Южелевский Ю. А. — доктор химических наук, профессор. Предисловие члена-корреспондента Академии педагогических наук СССР, профессора В. А. Проскурякова Богданов В. В. Б 73 Удивительный 1989.—192 с. 50 к. мир резины. — М.: Знание, 45000 экз. В книге рассказывается о свойствах и малоизвестных областях применения обыкновенной резины: создании «бегающих» машин на резиновых ногах, аэростатов для транспортных и пассажирских пере¬ возок, лодок, имитирующих движения дельфинов, искусственной кожи и сердца, эластичных алмазов, надувных плотин для защиты городов от наводнений и о многом другом Книга предназначена для широкого круга читателей. 1807000000—016 о,- к . Зо—89 D 073 (02)—89 ББК 24.239 ISBN 5—07—000075—6 © Издательство «Знание», 1989 г.
ПРЕДИСЛОВИЕ Привычные вещи — неинтересны. О них не задумы¬ ваются, как не задумываются и о материалах, из кото¬ рых они сделаны. Но за кажущейся обыденностью представлений часто скрывается яркая и широкая па- нррама. Так случилось и с резиной — шины, надувные лодки, обувь, мячи и другие разнообразные предметы, которыми мы пользуемся в повседневной жизни, по¬ ставили на этот материал штамп обыкновенности, со¬ здали иллюзию, что мы знаем о нем много, если не все. Настоящая книга эту иллюзию разрушает. Большинство резиновых изделий сейчас изготавли¬ вается из синтетических каучуков. Шесть десятилетий назад в Ленинграде под руководством С. В. Лебедева группа специалистов получила двухкилограммовый брикет такого каучука. Впервые в мире советским хи¬ микам удалось не только создать принципиально но¬ вый материал, но и пустить в эксплуатацию заводы по его производству. За это время о каучуке было написа¬ но много книг и статей, но вот научно-популярных книг практически не появилось. Автор не ставил своей целью показать, как созда¬ ется резина или с позиций физико-химической науки осветить ее свойства. Наверное, это для него было бы намного легче, ведь по роду своей научной деятельно¬ сти он занимается проблемами создания эластомеров с заданными свойствами. В книге практически не опи¬ сываются и широко распространенные области исполь¬ зования резины в качестве силовых и защитных дета¬ лей различных машин, уплотнителей, всевозможных профилей, трубок, рукавных изделий, конвейерных лент и т. п. Информации об этом достаточно в специ¬ альной литературе. Задача автора состояла в другом— найти в резине необычное, малоизвестное, рассказать о нем увлекательно, убедив читателя по-новому взгля¬ нуть па этот материал. Будем надеяться, что это полу¬ чилось. Научно-популярная форма изложения не только не мешает задуматься над серьезными вопросами, скорее, наоборот, позволяет поднять многие волнующие нас социальные проблемы. А проблем, решение которых во многом зависит от уровня развития резиновой про¬ 3
мышленности, накопилось немало. Среди них и созда¬ ние сельскохозяйственных машин на пневматическом ходу, оказывающих минимальное воздействие на верх¬ ний плодородный слой почвы, и рациональное исполь¬ зование отходов, и разработка новых конструкций пневматических сооружений «на все случаи жизни», средств спасения человека и борьбы с шумом, искус¬ ственных островов в морях и океанах, получение но¬ вых композиций для нужд медицинской техники и мно¬ гое другое. Книга адресована широкому кругу читателей, в том числе молодежи, выбирающей свой жизненный путь. Однако даже профессионалы найдут в ней немало ин¬ тересного. И все же наиболее полезной книга будет для людей «нерезиновых» специальностей, использую¬ щих в своей работе эластомерные материалы. Всю книгу пронизывает одна мысль: познание свойств резины во всем их многообразии продолжает¬ ся, а в практической реализации этого материала по¬ лучены лишь первые и, возможно, не самые важные и интересные результаты. Размышления о возможностях резины и проектах ее использования — воплощенных, незаслуженно забытых, спорных или пока фантастиче¬ ских — будят творческую мысль. Председатель Правления Ленинградской организации общества «Знание» РСФСР, член-корреспондент Академии педагогических наук, профессор В. А. ПРОСКУРЯКОВ
МАТЕРИАЛ С УДИВИТЕЛЬНЫМИ СВОЙСТВАМИ (ВМЕСТО ВВЕДЕНИЯ) Члены Парижской академии наук были возмуще¬ ны. Вместо серьезного доклада о своем путешествии в Южную Америку Шарль Кондамин с неприличной для столь представительного учреждения пылкостью показывает невзрачный шарик непонятного происхож¬ дения и предлагает им восторгаться. «Вглядитесь, гос¬ пода достопочтенные члены академии! Вглядитесь! Этот маленький шарик чудесен более, нежели взятые вместе камни всех алхимиков мира! Он способен при¬ нимать тысячи видов, он может являться в тысячах различных форм, он призван даже осушить слезы лю¬ дей, неся с собой подлинное счастье для человечества». Мнение достопочтенных членов академии было единодушным: «Фантазер!» Так в Европе в 50-х гг. XVIII в. отвергли каучук второй раз. Был и первый. Остановившись у острова Гаити во время своего путе¬ шествия (1493 г.), испанский адмирал Христофор Ко¬ лумб увидел с борта корабля туземцев, игравших большим мячом. Он был черен, велик по размерам, тя¬ жел, но, ударяясь о землю, довольно высоко подскаки¬ вал в воздух. Это казалось невероятным, потому что шар не был надут и состоял из сплошной твердой мас¬ сы, которая, по словам адмирала, точно обладала свойствами живого существа. Колумб привез несколь¬ ко кусочков неизвестного вещества на родину, но раз¬ ве оно могло привлечь внимание, когда головы были заняты мыслями о других сокровищах вновь открытых земель — золоте, серебре, пряностях,— словом, о том, что по тем временам считалось настоящей ценностью. Долго еще лепешки из этого материала, привозимые моряками, оставались лишь курьезными сувенирами. О происхождении материала ничего не было известно. Правда, находились «очевидцы», утверждавшие, что это экскременты фантастического животного. Позднее выяснилось, что это добываемая местными жителями из разрезов коры деревьев смола, называемая ими «каучу» (от слов «каа» — дерево и «о-чу» — плакать). Заблуждения о происхождении вещества рассеялись, но заблуждения о возможностях его использования остались. И сейчас можно лишь со снисходительной 5
улыбкой прочесть в медицинских трактатах тех лет: «Оно оказывает значительное целебное воздействие: укрепляет желудок, останавливает рвоту, возбуждает аппетит и очищает кровь; способствует кровообраще¬ нию, благотворно влияет на легкие, дает избавление от кашля, смягчает боли в боку и уменьшает страда¬ ния больных чахоткой; ослабляет зубную боль и укреп¬ ляет десны, воспаленные от цинги». Словом, каучуку приписывались качества, которых у него нет, но зато о других гораздо более важных свойствах, как ни стран¬ но, узнали позже, чем начали применять новый мате¬ риал. История использования каучука началась с пустяч¬ ного изделия. До сих пор осталось неизвестным, кто первым заметил способность каучука «съедать» каран¬ дашные линии. Принято считать «отцом ластика» анг¬ личанина Д. Пристли, хотя он только описал в 1770 г. открытие, сделанное другим человеком — механиком Э. Нерном. Прошло немногим больше десяти лет, и один лон¬ донский каретный мастер не побоялся испортить свое пальто, намазав его каучуковым раствором, чтобы предохранить от дождя. С этого момента новый мате¬ риал начал постепенно завоевывать мир. В Вене в 1821 г. открылась первая фабрика изде¬ лий из каучука. Во Франции к 1820 г. научились изго¬ товлять подтяжки и подвязки из каучуковых нитей, сплетенных с хлопком. В Англии Макинтош предложил класть тонкий слой каучука между двумя кусками ткани и делать непромокаемые пальто. В Америке ста¬ раниями одного морского капитана появились первые пятьсот пар индейской обуви, которую стали носить поверх башмаков. Там же, в Америке, в Бостоне Е. Чаффи начал изготавливать каучуковые крыши хи¬ жин и фургонов, головные уборы, одежду. Но зародив¬ шейся промышленности грозила гибель. Пальто в хо¬ лод становились твердыми, и покупатели чувствовали себя в них как рыцари в доспехах, летом же одежду приходилось держать в подвале — она расползалась от жары; обувь была неуклюжей и непрочной; головные уборы и крыши фургонов через некоторое время пре¬ вращались в жидкое месиво с таким отвратительным запахом, что их приходилось как можно быстрее за¬ рывать в землю. И потребители начали отказываться от изделий из каучука. 6
Имя человека, «спасшего» каучук,—Чарльз Гудьир, После долгих лет бесплодной работы он наконец от¬ крыл в 1839 г. процесс вулканизации, подвергая на¬ греву смесь каучука с серой. В результате получился материал, обладавший необычайно важным свойством, которого не было ни у одного из известных ранее ве¬ ществ,— высокой эластичностью, т. е. способностью легко деформироваться под действием небольших на¬ грузок и восстанавливать свою форму после весьма значительных деформаций (до 1000% и более). Полу¬ ченный материал уже не был каучуком — это была резина. Вулканизация «помогла» развитию электропро¬ мышленности, так как резина — прекрасный изолятор, Благодаря этому методу были изготовлены первые в мире пневматические покрышки для велосипедов, а по¬ том и автомобилей. В России крупное предприятие резиновой промыш¬ ленности открылось в 1860 г. Сейчас мы знаем его как объединение «Красный треугольник» в Ленинграде. В конце XIX и начале текущего столетия в нашей стра¬ не было основано еще несколько заводов: «Каучук», «Богатырь», «Проводник» и др. Технология получения резиновых изделий стреми¬ тельно улучшалась, и в короткий срок мировое потреб¬ ление каучука возросло почти в 50 раз. Но Бразилия строго охраняла свою монополию на производство каучука, и вскоре он стал цениться на мировом рынке дороже серебра. Несмотря на то что во второй поло¬ вине XIX в. контрабандным путем с берегов Амазонки удалось вывезти 70 тыс. семян, положивших начало всем азиатским каучуковым плантациям, его продол¬ жало не хватать. Но дело было не только в этом. На¬ туральный каучук не маслостоек, имеет плохую тер¬ мостойкость и быстро стареет. Эти качества не удовле¬ творяли потребителей. К тому же почти все использо¬ вание каучука сосредоточено в индустриальных стра¬ нах умеренной зоны, где каучуковые деревья не растут. Возникла необходимость разработки методов синтеза каучуков. В 1932 г. в нашей стране впервые в мире было организовано крупное промышленное производ¬ ство синтетического каучука по методу академика С. В. Лебедева. Это было открытие мировой важности, а сама задача — чрезвычайно сложной. Не случайно даже знаменитый изобретатель Эдисон, услышав о 7
синтезе каучука в СССР, не поверил этому: «Я не ве¬ рю, что Советскому Союзу удалось получить синтети¬ ческий каучук. Все это сообщение — сплошной вымы¬ сел. Мой собственный опыт и опыт других показывает, что вряд ли сам процесс синтеза каучука вообще ко¬ гда-либо увенчается успехом». Освоение промышленного способа производства синтетического каучука стало возможным благодаря достижениям отечественной науки. В его основе лежат труды А. М. Бутлерова, И. Л. Кондакова, С. В. Лебе¬ дева, Б. В. Бызова, И. И. Остромысленского. Современная химия ставит задачи куда более ши¬ рокие, чем копирование свойств натурального каучука. Прав был С. В. Лебедев, предсказавший, что всякая новая форма синтетического каучука приносит с собой комплекс свойств, которых нет ни у природного каучу¬ ка, ни у других синтетических каучуков. Сейчас из¬ вестны уже десятки каучуков, обладающих тепло- и морозостойкостью, стойкостью к различным коррози¬ онным средам, радиации, озону, атмосферным и мно¬ гим другим воздействиям. Каучук — основа для получения резин, которые яв¬ ляются сложными многокомпонентными системами и состоят из одного или нескольких полимеров и различ¬ ных химических добавок — ингредиентов. Ингредиен¬ ты нужны и для протекания химических превращений каучуков в процессах переработки, и для придания ре¬ зиновым изделиям определенных свойств. Это веще¬ ства, которые относятся к различным классам химиче¬ ских соединений: от элементарной серы и оксидов ме¬ таллов до органических веществ весьма сложного строения. Каучуки и резины объединяют одним понятием «эластомеры», подчеркивая тем самым их основное характерное свойство — высокую эластичность. Маленький человек, появившийся на свет, проходит в компактном виде всю историю человечества и одно¬ временно ему раскрывается мир эластичных материа¬ лов— эластомир. Он не очень заметен — к нему надо присмотреться. Когда мы любуемся новым самолетом, то невольно восхищаемся его пропорциями, внуши¬ тельными размерами, привлекательным внешним ви¬ дом и мало задумываемся над тем, что в нем до 20 тыс. деталей из резины. Резина — золушка в современном мире материалов: часто ей поручают самую неблаго¬ 8
дарную работу, с которой не могут справиться другие, спрашивают строго, а в случае успеха о ней просто забывают. И она незаметно трудится, окружая нас ты¬ сячами необходимых вещей. Чтобы понять, насколько мы сроднились с эластомиром, не надо проводить ри¬ скованных экспериментов, пытаясь обойтись без шин, резиновых лодок, обуви — достаточно просто отнять резиновую соску у малыша, и все сразу станет ясно. Эластомир гораздо более велик и разнообразен, чем привычная среда обитания человека,— без резины не полетят космические корабли, не будут покорены глубины океанов. Для того чтобы освоить эластомир, нужно иметь ответы по крайней мере на два вопроса: какими воз¬ можностями обладают эластичные материалы и как их получить. Эта книга — попытка в какой-то мере от¬ ветить только на первый вопрос. Именно в какой-то мере, потому что рассказать о всех возможностях это¬ го уникального материала нельзя — они неисчерпаемы. Автор втайне надеется: прочитав книгу, кто-нибудь захочет получить ответ и на второй вопрос, а узнав о резине больше, решит, что создавать новые материалы с заданными свойствами — его призвание.
НОВЫЙ ТРАНСПОРТ НА НОВЫХ ДОРОГАХ МАШИНЫ — МОНСТРЫ и осьминоги Еще секунда — и колоссальный меха¬ низм прошел мимо меня .. Это была управляемая машина Машина с ме¬ таллическим звонким ходом, с длин¬ ными гибкими блестящими щупальца¬ ми (одно из них ухватилось за моло¬ дую сосну)... Г. Уэллс. Война миров Каким бы разнообразным, а подчас и неожидан¬ ным ни представал перед нами мир резины, все же основной областью использования этого материала яв¬ ляются шины. Только на нужды нашей страны их тре¬ буется приблизительно 70 млн. штук в год. И эта циф¬ ра будет увеличиваться. Но дело не только в том, что шин потребуется больше, растут требования к их тех¬ ническим характеристикам. Наш век наряду с атомным, полимерным, электрон¬ ным называют веком скоростей. И это относится не только к космическим кораблям и самолетам. Растут скорости поездов, не отстают от них и автомобили. Один из последних рекордов скорости четырехколес¬ ного реактивного экипажа (его уже и автомобилем не назовешь) составил 1019 км/ч. По расчетам специали¬ стов эта машина может преодолеть звуковой барьер. Конечно, если сравнивать скорость такой машины-ра¬ кеты со скоростью появившихся в конце прошлого века первых бензиновых автомобилей, то она пока¬ жется фантастической. И этим мы обязаны не только двигателю. В истории автомобиля огромную роль сыг¬ рала резиновая пневматическая шина. Первые автомобили, имевшие металлические шины, в Англии иронически называли «истребителями во¬ робьев», настолько невероятные шум и тряску они вы¬ зывали, а последнее требовало от всех деталей колос¬ сальной прочности и отсюда большого веса. Француз Андре Мишлен в 1894 г. установил на автомобиль пневматические шины. Это произвело переворот в ав¬ томобилестроении. Если в 1895 г. автомашина марки «Понар-Лавассер», выигравшая знаменитую гонку по маршруту Париж — Бордо — Париж (1200 км), имела в расчете на 1 л. с. мощности мотора вес 1000 кг, то 10
уже через год машины, снабженные пневматическими шинами, полегчали до 160 кг/л.с. В дальнейшем умень¬ шение веса шло быстрыми темпами: 1897 г.— 100 кг/л.с., 1899 г.—65, 1900 г.—40, 1908 г.—10 кг/л.с. Вот одна из основных причин роста скорости автомо¬ билей. В гонках 1895 г., где состязалось 46 автомобилей, участвовала машина Мишлена, оборудованная пнев- матиками. Машина не уложилась в положенное время (100 ч), но все же вернулась обратно своим ходом. И это было большим успехом резиновой шины; ведь большинство других машин застряло в пути, и их от¬ правляли обратно по железной дороге или с помощью конной тяги. Но уже в следующем году на гонках Мар¬ сель— Париж машины с резиновыми шинами получи¬ ли несколько призов. А. Мишлен приспособил шину к автомобилю. Имен¬ но «приспособил», потому что пневматики старше ав¬ томобиля. В один из летних дней 1846 г. внимание лондонцев было привлечено странной каретой. Она не громыхала тяжелыми колесами на железных шинах, а двигалась бесшумно. Карета принадлежала молодому изобрета¬ телю Роберту Томсону. Секрет заключался в невидан¬ ных ранее шинах. Они состояли из тонкостенной рези¬ новой камеры, наполненной воздухом и обтянутой ко¬ жаной подушкой. Это и была первая пневматическая шина. Однако такие шины часто повреждались, а по¬ чинка или замена их была возможна только в мастер¬ ской. И как часто случалось с изобретениями, новше¬ ство было забыто уже через четыре года. Затем история пневматической шины началась сно¬ ва. На рынке появились цельнолитые массивные ши¬ ны. Они не боялись проколов и были дешевле томсо¬ новских, но на пути к их использованию возникло не¬ предвиденное обстоятельство. В Америке власти за¬ претили применение таких шин, объясняя свое решение тем, что бесшумные шины не предупреждают прохо¬ жих о приближении экипажа. Более «гуманным» было решение русских властей. Московские купцы и про¬ мышленники, подражая загранице, тоже завели эки¬ пажи на резиновом ходу. Быстро проезжая по ули¬ цам, экипажи окатывали прохожих грязью, и те, есте¬ ственно, возмущались. Тогда городская дума создала особую «шинную комиссию». Каждую весну и осень 11
на Театральной площади в Москве проходили испыта¬ ния новых колес. Наконец комиссия вынесла свое за¬ ключение: «Дабы обиженные шинниками обыватели, платье которых может быть забрызгано грязью, летя¬ щей из-под шин, могли заметить своих обидчиков, что¬ бы привлечь их к законной ответсівенности, экипажи на резиновом ходу должны снабжаться номерными знаками особого цвета, чем обычные номера извоз¬ чичьих экипажей». Широкое использование шины получили в связи с развитием велосипеда. Несмотря на то что его изобре¬ ли в начале XIX в., в 60-х гг. он все еще ходил на де¬ ревянных колесах с железными шинами. Трудно даже представить, какой тряской сопровождалась подобная езда. Недаром остряки-французы называли велосипед «костотрясом». В 1865 г. Тефенон установил на велоси¬ педе массивные резиновые шины, а спустя 13 лет дру¬ гой француз — Трюффо — сконструировал трубчатую шину. Эта простая толстостенная труба хотя и была эластичней массивной, все же значительно утяжеляла велосипед. Задачу создания эластичной шины с малым весом решил ирландский ветеринарный врач Данлоп. Сначала он изобрел неудобные, наполненные водой шины, а пережив первую неудачу, усовершенствовал свое изобретение, заменив воду воздухом. Для накач¬ ки шины он изобрел вентиль и воздушный насос, полу¬ чив в 1888 г. патент на свое изобретение. Шина Дан¬ лопа обладала большим недостатком — не была съем¬ ной (она крепилась к ободу с помощью клея), но уже через два года Бартлет выпустил шину, монтаж кото¬ рой производился без клея. Обод был снабжен закраи¬ нами. Появилась первая съемная шина, без которой сейчас трудно представить автомобиль. Путь усовершенствования автомобиля — это и путь усовершенствования шин, патентов на конструкции ко¬ торых насчитываются тысячи. И сейчас продолжают создаваться все новые и новые варианты, рассчитан¬ ные на все случаи жизни (позднее мы поговорим о них более подробно). Но нужно ли вообще уделять столько внимания шинам? Оправдано ли это? Смогут ли автомобили как средство перевозки грузов и пассажиров конкуриро¬ вать с другими видами транспорта? Не утратят ли они свое значение? Нет. Перевозка тяжелых грузов на ав¬ томобилях в ближайшее время не только не сократит- 12
ся, но и будет развиваться с увеличением грузоподъ¬ емности и скорости. Предполагается, что к концу века скорость автотранспорта на прямолинейных участках дороги достигнет 300 км/ч. Что касается технического и экономического предела грузоподъемности, то опре¬ делить его в настоящее время весьма трудно. В миро¬ вой практике уже известны прицепы грузоподъемно¬ стью 1000 т. Учитывая, что такую махину зачастую нельзя использовать полностью, прицеп делают из не¬ скольких элементов (10-, 6- и 4-осных). Для облегче; ния погрузки и разгрузки дизели и специальная гид¬ равлическая система по команде водителя изменяют высоту платформы. Стоимость такого прицепа более 0,5 млн. дол. Естественно, что немалый «вклад» в стои¬ мость вносят шины. Ведь прицеп имеет 320 колес. И это еще не предел. Самый большой в мире тяжело¬ воз, построенный этой же фирмой по заказу одной японской строительной компании, состоит из двух от¬ дельных модулей с 1152 колесами. Еще во времена Римской империи в некоторых ее областях любой пешеход мог поймать «маршрутное такси» — нанять упряжку из двух лошадей, управля¬ емую рабами. Как и сейчас, цена проезда определя¬ лась дальностью расстояния: счетчиком служила при¬ крепленная к оси колеса дощечка, отмечающая каж¬ дый его оборот. Но потом этот факт как-то забылся, и временем рождения первого в мире таксомоторного парка, организованного инженером и предпринимате¬ лем Г. Даймлером, считают 1896 г., когда жители не¬ мецкого городка Бад-Каннштадта прочитали объявле¬ ние: «Сдаю врачам, путешественникам и др. машины с кучером. В машине 2—4 места, колеса резиновые. Езда без шума, запаха и опасности». Теперь к услу¬ гам пассажиров на резиновых колесах имеются даже... аэропорты. Такую необычную машину создали в ФРГ. Это омнибус, вмещающий 378 пассажиров с багажом. Длина машины — 20 м, мощность двигателя—несколь¬ ко сот лошадиных сил. В омнибусе предусмотрено все для подготовки пассажиров к вылету: касса, таможня, проверка паспортов, прием багажа и меры по обеспе¬ чению безопасности. В течение нескольких минут пас¬ сажир проходит все формальности. Таким образом, потребности в выпускаемых ши¬ нах растут. Растут и требования к их техническим ха¬ рактеристикам, а следовательно, и к материалу, из ко¬ 14
торого они изготовлены. Многим машинам приходится работать в тяжелых условиях. Например, освоение районов Крайнего Севера стало возможным только благодаря созданию морозостойких резин. Очень ча¬ сто приходится эксплуатировать транспорт и там, где дорог пока нет. С помощью обычных шин проблему не решить, потребовались новые движители. Первые внедорожные автомобили появились в на¬ чале XX в. Сегодня их диапазон велик: от малогаба¬ ритных легких вездеходов длиной около 2 м и грузо¬ подъемностью 150—200 кг до громадных автопоездов повышенной проходимости, способных транспортиро¬ вать более 100 т груза (строительные самосвалы, ле¬ совозы, амфибии, внедорожные автобусы, сельскохо¬ зяйственные машины). При разработке машин высокой проходимости идут двумя путями: создают универсальные автомобили для эксплуатации в различных дорожных условиях и специализированные автомобили для определенных труднопроходимых грунтовых условий (снегоходы, бо¬ лотоходы). Что же требуется от шин внедорожных машин? Ко¬ нечно, хорошее сцепление колес с грунтом. Шины про¬ шли долгий путь совершенствования (рисунок протек¬ тора покрышек делался с крупным членением, устраи¬ вались радиальные выступы на шинах, съемные шпоры на колесах), пока не обрели современной формы в виде массивных грунтозацепов, расположенных елоч¬ кой. Теперь это обязательная принадлежность любого автомобиля повышенной проходимости. Шины «растут». Колеса большого диаметра благо¬ даря своим размерам имеют большую площадь сопри¬ косновения с грунтом, а поэтому оказывают на него меньшее давление, легко перекатываются через пре¬ пятствия, обеспечивая машине большой дорожный просвет. Попытки создания большого колеса начались в пер¬ вые десятилетия нашего века: в 1913 г. в песках Саха¬ ры был испытан автомобиль с колесами в рост челове¬ ка. В 1915 г. в России по проекту Н. Лебеденко по¬ строили и испытали бронированный самоход с колеса¬ ми высотой 9 м. Однако при таких размерах колес угол их поворота крайне мал, и идею большого колеса признали бесперспективной, хотя опыты с моделями внедорожных машин, оснащенных трехметровыми ко¬ 15
лесами, продолжались в некоторых странах и в 40-х гг. Затем в строительстве колес-гигантов наступил ко¬ роткий перерыв. И снова в 60-х гг. появились шины- монстры. В США, например, долгое время велись раз¬ работки шин диаметром 15,2 м. По мнению инженеров, такие шины целесообразно устанавливать на колесах транспортных машин, которые необходимы при строи¬ тельстве дорог и плотин. Как же сделать такую шину? Предлагалось изготавливать их сборными и монтиро¬ вать на стройплощадках, каркас покрышки собирать из полос литой резины, армированной нейлоновым кордом. Полосы монтировать на колесе с полунадутой камерой, пропуская их попеременно одну над другой, чтобы получилось прочное ромбическое плетение, а концы с помощью болтов прикреплять к ободу колеса. По расчетам такое колесо должно было выдержать нагрузку 75 т, при этом удельное давление на грунт не превышало 0,7 кгс/см2. Причина столь низкого давле¬ ния легко объяснима — площадь соприкосновения шины с дорогой составляла 10,7 м2. Столь малое удельное давление и позволяло машине легко преодо¬ левать различные преграды. Но подобные шины существуют в единичных эк¬ земплярах. На каких размерах шин остановились ин¬ женеры? Размер самой большой массовой шины, вы¬ пускаемой в нашей стране объединением «Бобруйск- шина» для карьерных самосвалов БелАЗ грузоподъ¬ емностью 180 т,— два человеческих роста. Увеличивается и ширина шин. Еще в 1933 г. в пе¬ чати появились сведения о первой советской шине «сверхбаллон», которая успешно выдержала автопро¬ бег Москва — Севастополь — Москва. Ее ширина была приблизительно в 2 раза больше, чем у привычных колес. Таким образом, площадь сцепления шины с до¬ рогой и объем воздуха внутри нее возросли. Шина как бы вбирала в себя встречающиеся на пути предметы и легко перекатывалась через препятствия. Авто¬ мобиль благодаря этому мог ходить по слабому грунту. За полувековой период появилось огромное коли¬ чество машин-вездеходов на колесах. Это и вездеход, построенный в 1937 г. для поиска новых месторожде¬ ний нефти в болотистых районах штата Луизиана. На его широкие и слабонадутые шины поперек надевали резиновые канаты, которые служили в воде своеобраз¬ іе
ными лопастями, а в болоте увеличивали сцепление с почвой. Это и появившиеся в начале 40-х гг. машины с системой централизованной регулировки давления в шинах (ГАЗ-66, КрАЗ-255Л, «Татра-813»). При дви¬ жении по слабым, вязким грунтам давление в таких шинах понижают до 0,5 кгс/см2, а на твердой почве по¬ вышают до 3—3,5 кгс/см2. Совершенствование конст¬ рукций шин позволило создать внедорожные автомо¬ били без подвески колес. Ее отсутствие компенсирует большой объем воздуха, заключенный в шине. Так де¬ лают и на компактных автомобилях типа «Золо» (ФРГ), и на автопоездах «Ле Турно» (США), способ¬ ных перевозить до 125 т груза, и др. Вездеходы создают не только государственные предприятия и фирмы. Их создают и автолюбители-эн¬ тузиасты. В 1983 г. в Череповце перед участниками XVII Всесоюзного автопробега самодеятельных кон¬ струкций был продемонстрирован не очень внешне привлекательный вездеход — невзрачная «каракати¬ ца» на колесах из старых автомобильных камер. Но когда она поехала по газону и наехала на клумбу с цветами, удивлению зрителей не было предела. По¬ павшие под колеса цветы не только не сломались, а через некоторое время медленно поднялись как ни в чем не бывало — настолько ничтожным было давле¬ ние шин на почву. На таком вездеходе можно ездить по болотам, преодолевать водные преграды, передви¬ гаться по снежной целине и песку. Однако такая ма¬ шина обладает низкой грузоподъемностью. Идти по рыхлому грунту и трудно, и неприятно. Как же шагать, чтобы устать меньше? Надо поста¬ раться тратить меньше энергии, которая идет на фор¬ мирование следов. Значит, шаги надо делать как мож¬ но шире. А если шаги настолько малы, что сливаются в сплошную тропку, расход энергии значительно по¬ вышается. Но ведь именно так движутся колеса и гу¬ сеницы современных вездеходов. Выходит, ноги лучше колес с энергетической точки зрения. Не случайно в природе нет ни одного существа с колесами вместо ног. Ноги лучше колес и для дви¬ жения по бездорожью: всадник легко проскачет там, где не пройдет ни один автомобиль. Наконец, такое средство передвижения не портит верхний плодород¬ ный слой почвы и растительность, как это случается, например, на Севере, когда в тундре после каждого 17
рейса вездехода остаются незарастающие полосы со¬ рванного мха-ягельника — основного корма оленей. По мнению ученых, создание «бегающих» машин, скачущих как лошади,— назревшая и вполне осущест¬ вимая проблема, и вот здесь без резины не обойтись. Шагающий паровой автомобиль был построен в Англии более 150 лет назад, а около 100 лет назад ма¬ тематик П. Чебышев, разработавший теорию «пря¬ мил» (кинематических систем, превращающих круго¬ вое движение в прямолинейное), создал «стопоходя¬ щую машину». С тех пор попытки создать шагающие машины не прекращаются. О них неоднократно расска¬ зывал на своих страницах журнал «Изобретатель и ра¬ ционализатор». Специалисты давно обратили внимание на гибкость и приспосабливаемость биологических конструкций, созданных природой, однако повторить что-либо подоб¬ ное в металле не удавалось. Тогда они решили снаб¬ дить шагающие машины резиновыми конечностями. Каждая из ног, подобно гусенице, делится на секторы, в свою очередь разделенные пополам. Если такие ка¬ меры-секторы в определенной последовательности за¬ полнять воздухом под различным давлением, то рези¬ новые «руки» или «ноги» согнутся в нужном направле¬ нии. Тогда механическая резиновая рука, подобно хо¬ боту слона, может обвить какой-либо предмет, поднять его и перенести на новое место. Пневматической систе¬ мой, приводящей в действие резиновые конечности, бу¬ дет управлять ЭВМ, в которую заложена биомехани¬ ческая программа движения. Теперь можем представить и картину будущего: в песчаных пустынях, дремучих лесах, непроходимых бо¬ лотах, на горных кручах трудятся шагающие машины. Вот одна из них: шар на длинных щупальцах, напоми¬ нающий осьминога, спустился по круче к небольшой, но быстрой речке. Плавно ступая по камням, он пере¬ шел на другой берег. Его щупальца, изгибающиеся, словно змеи, цепляются за каменные выступы и помо¬ гают машине выбраться на ровную дорогу. Машина переходит на бег, потом она останавливается, переша¬ гивает через поваленное дерево и снова продолжает путь. 18
В ПУТЬ СО СВОЕЙ ДОРОГОЙ Шоссе здесь шло под уклон, и по ас¬ фальту бежал плоский поток, густо неся лесной сор — мелкие веточки, че¬ шуйки шишек, желтые хвойные иглы. Казалось, все шоссе движется, как конвейерная лента. В. Шефнер. Сказки для умных Любил герой повести Василия Белова Иван Аф- {іиканыч вставлять к месту и не к месту присказку «привычное дело». Таким же «привычным делом» во все времена было ругать плохие дороги. Я ехал к вам то вплавь, то вброд. Меня хранили боги. Не любит местный наш народ Чинить свои дороги. Так выразил свое отношение к дорогам Р. Бернс, Хотя стоило ли так возмущаться проселочными доро¬ гами того времени, если в одном из крупнейших горо¬ дов— Лондоне в XVIII в. можно было видеть такие сценки. Группа нарядных людей, сопровождаемых слу¬ гами, шествует на ходулях, спасая от грязи свои бога¬ тые одежды. Это депутаты идут на заседание парла¬ мента. Правда, было бы несправедливо утверждать, что за дорогами вообще не следили. Внезапно появля¬ лись люди в форменном платье и забрасывали грязь прутьями и ветками: готовили дорогу королю. Но ко¬ роль проезжал, и «строители» исчезали так же быст¬ ро, как и появлялись. Это в просвещенный XVIII в., а что было раньше? Своеобразной рецензией на каче¬ ство средневековых дорог было постановление Руан¬ ского собора 1072 г. Оно предписывало отлучение от церкви женщин, которые раньше времени сочтут умер¬ шими своих находящихся в пути мужей. Приходилось ждать, а дальние путешествия по дорогам, часто умышленно по приказу сеньоров перерытым, длились месяцами, иногда годами. Но было бы ошибкой думать, что вплоть до XIX в. вообще не было нормальных дорог. Вспомните посло¬ вицу «все дороги ведут в Рим». Наложив на карту ан¬ тичного мира снимок Южной Европы, сделанный со спутника, итальянские ученые убедились, что послови¬ ца родилась не на пустом месте: большинство дорог Римской империи точно совпали с современными ас¬ фальтированными трассами. Этому способствовали 19
прекрасные, сохранившиеся до наших дней дороги, В годы второй мировой войны по ним проходили тан¬ ки, не оставляя после себя никаких следов. Римляне соорудили 120 тыс. км главных дорог и поддерживали их в образцовом порядке. Для этого существовала строгая система налогов с проезжавших купцов — они платили 2,5% от стоимости товаров. Как же удавалось в те времена построить дороги, пережившие века? Уже тогда дороги делали многое слойными. Сначала рабы и солдаты трамбовали ниж¬ нюю основу из песка и щебня, затем настилали мас¬ сивный слой из камней, перемешанных с галькой, из¬ вестью и глиной. Этот слой также утрамбовывали, по¬ сле чего он становился прочнее бетона. Сверху укла¬ дывали тесаные каменные плиты или булыжник. К сожалению, римские дороги — редкое исключе¬ ние. Во всем мире продолжали наводить «мосты по грязевым местам» из бревен. В России первая магистраль с твердым покрытием Петербург — Москва появилась в 1834 г. И все же грунт и бревна долго оставались главными строитель¬ ными материалами. Грунтовые дороги строят и сейчас на вечной мерзлоте, а к нефтяным и газовым скважи¬ нам Севера часто тянутся бревенчатые «магистрали». В мировой практике существуют и дороги, где по¬ крытие целиком выполнено из резины. Такая дорога длиной 4 км построена Институтом каучука в Нью- Дели. Цель, которую преследовали ученые,— прове¬ рить устойчивость каучука к муссонным ливням, вы¬ соким и низким температурам, лучам горного солнца на перевалах. Сейчас подобные дороги строят исклю¬ чительно в исследовательских целях: резина заслужи¬ вает более экономного отношения. Но 50 лет назад, когда области ее использования не были так много¬ численны, создание мостовых из резины для снижения шума и обеспечения чистоты улиц считали перспектив¬ ным. Сама идея резиновых мостовых родилась более 100 лет назад. Еще в 1870 г. в Англии у одного из лон¬ донских вокзалов был проведен первый опыт устрой¬ ства резиновой одежды для мостовой. Все булыжники покрыли слоем резины толщиной 5 см. Более целена¬ правленные эксперименты с резиновыми мостовыми в Англии начались в 1913 г. Тогда на рынке появились так называемые торцы, призванные заменить камни мостовых. Они были различных размеров и форм и со¬ 20
стояли из нескольких слоев резины. Нижние слои были более твердыми, а верхние — мягкими. Во Франции в это же время дело создания резино¬ вых мостовых шло по другому пути. В основу работ были положены исследования инженера де Годембер- га, создавшего монолитный резиноасфальтовый слой, в который входил измельченный каучук. Но во время дождя такие мостовые становились скользкими, и Франция тоже перешла на применение торцов. Верх¬ ний рабочий слой таких торцов в основном состоял из регенерированного каучука, а нижние — из каучука с различными наполнителями: песком, цементом, извест¬ ковой пылью. Однако высокая стоимость таких дорог сводила на нет все их преимущества. Современная дорога, как и древнеримская,— соору¬ жение многослойное. Каждый слой выполняет свою функцию. Верхний (асфальтобетон, цементобетон, реже железобетон) воспринимает нагрузку от колес автомобилей, основание распределяет нагрузку по под¬ стилающему слою, а он равномерно передает усилия на грунт земляного полотна. Словно в насмешку доро¬ ги называют асфальтированными. Ведь «асфалос» — по-гречески «вечный». А на самом деле проходит 7— 10 лет, дорога покрывается трещинами и полотно на¬ чинает выкрашиваться. Кто же главный враг дорог? Известный русский строитель дорог прошлого века инженер А. Дельвиг считал, что причиной порчи дорог является застой воды в земляном полотне с осени. Весной же освобожденная от снега полоса дороги бы¬ стро оттаивает, а находящаяся вокруг мерзлота не дает воде выхода. Полотно раскисает и проседает. Подобный простой и правильный вывод сделали еще инки, однако во времена Дельвига эта мысль счита¬ лась новой и смелой. Действительно, главный враг дороги — вода. Взять хотя бы асфальтобетонное покрытие. Вода проникает под битумную пленку, разрывает ее и не позволяет связующему выполнять свою функцию — соединять в единое целое компоненты асфальтобетона. И многие десятилетия асфальтобетон был беззащитен перед во¬ дой, пока в конце 50-х гг. во многих странах в него не начали добавлять некоторое количество резины. Пер¬ вые пять лет никакой разницы не было, но затем доро¬ ги без резины покрывались трещинами, а дороги с ре¬ зиной оставались гладкими. Позднее появились и спе¬ 21
циальные резины для дорожного строительства. На¬ пример, сотрудники Союздорнии предложили вводить в асфальтобетон термоэластопласты — материалы, со¬ четающие прочность пластмасс и эластичность резины. Асфальтобетон, содержащий всего 2—2,5% термоэла- стопласта, становится чрезвычайно стойким к воде. Этот материал использовали в Киеве при сооружении подвесного моста через Днепр. Нужно было уменьшить нагрузку, приходящуюся на опоры. Тонкий слой нового дорожного покрытия был легким и прочным. Выяви¬ лось и еще одно положительное качество материала, особенно важное при строительстве покрытий на мо¬ стах, где гололед бывает чаще: он обладал хорошими фрикционными свойствами. Но применять подобные покрытия приходится только в исключительных слу¬ чаях, слишком они дороги. Сейчас во всем мире для дорожного строительства широко используется вторичное сырье, каким являют¬ ся отработавшие свой срок покрышки. Известно, что устойчивость автомобиля во многом зависит от дороги. Особенно устойчив автомобиль на дороге, покрытой гудроном. Японские специалисты предложили заме¬ нить дорогостоящий битум измельченными в крошку покрышками. В смеси с цементом, силикатом натрия и другими веществами крошка образует покрытие, ко¬ торое прочнее и надежнее асфальтового. Устойчивость автомобиля в дождливую погоду на таком покрытии выше, чем на обычном, а тормозной путь машин со¬ кращается наполовину. Покрытия с резиновой крош¬ кой широко применяются и в Швеции — здесь крошку смешивают с асфальтом и графитом. В- дорожном строительстве покрышки можно использовать и цели¬ ком. По предложению института Аэропроект их запол¬ няют бетоном, и они служат основанием для дороги. Резина находит применение в дорожном строитель¬ стве и для улучшения обычных, не резиновых дорог. Если дорога состоит из бетонных плит, между ними должна быть обеспечена водонепроницаемость. Про¬ стая резиновая труба, вставленная вдоль шва с не¬ большим выступом над проезжей частью дороги, ре¬ шает эту задачу. При проезде автомобиля резина вдав¬ ливается до уровня дорожного покрытия. Ее легко за¬ менить в случае необходимости. Вообще сейчас в ми¬ ровой практике широко применяются различные рези¬ новые элементы, являющиеся принадлежностью до¬ 22
роги. В Познани (ПНР), например, из резины пробу¬ ют делать бордюры тротуаров. Они в 7 раз легче и в 2 раза устойчивее к разрушительному действию соли, чем традиционные бетонные. Их легче перевозить, мон¬ тировать, они не повреждают автомобильных шин. Дренажные углубления в подземных переходах, отопительные устройства и вентиляционные шахты различных промышленных сооружений обычно покры¬ вают металлическими решетками. Они тяжелы и гро¬ моздки, их трудно снимать и ставить, кроме того, они грохочут под ногами. Одна из западногерманских фирм заменила жесткие решетки свертывающимися дорожками. Для этого перекладины, сделанные из алюминия, закрепляются в боковых сторонах из хло¬ ропренового каучука. Использование резины оказывается эффективным и при организации самого строительства дорог. На¬ пример, качество уплотнения асфальта можно повы¬ сить, если модернизировать обычный каток. Для этого задний цилиндрический каток снабжают вибратором, а Передний делают в виде пневматических резиновых колес. Колеса месят асфальтовую массу и разравни¬ вают ее, а металлический каток уплотняет. Такую до¬ рожную машину создали специалисты ГДР. Велики возможности резиновых конструкций при создании транспортных магистралей в труднодоступ¬ ных районах, где на пути встают заболоченная тайга, горы и реки. Современное строительство по своему подходу к ре¬ шению задач индустриально. В большинстве случаев выгодно использовать строительные конструкции и крупные блоки. В европейской части страны препят¬ ствий к развитию подобной тенденции нет — здесь до¬ рожная сеть хорошо развита, а вот в других районах отсутствие дорог резко тормозит или удорожает реа¬ лизацию этого прогрессивного метода. В результате возникает противоречие, которое необходимо устра¬ нить: строительные комбинаты изготавливают негаба¬ ритные конструкции зданий и промышленных соору¬ жений, однако их транспортировка в условиях бездо¬ рожья настолько дорога, что сводит к минимуму пре¬ имущества индустриального метода. «Дорога дорога, а бездорожье дороже» — сколько раз подтверждалась эта пословица. До революции в Саратове пуд хлеба стоил 98 коп., а после доставки в 23
Ревель (ныне Таллин) его цена поднималась до 4 руб. 23 коп. Убытки от бездорожья велики и сейчас. В печати приводились такие сведения: только в РСФСР суммарный эффект от строительства дорог в 1967—1977 гг. составил 54 млрд. руб. при затратах 13 млрд. руб. При этом нельзя не учесть, что трассы, построенные в болотистой местности, гораздо дороже обычных. Ведь для того чтобы дорога была устойчи¬ вой, по всему маршруту надо предварительно выбрать торф. Капитальные вложения в строительство 1 км до¬ роги третьей строительной категории составляют в среднем ПО—120 тыс. руб. и возрастают в 3—4 раза для районов, где отсутствуют местные строительные материалы. И еще один немаловажный факт. Нередко после преодоления транспортом труднопроходимого участка местности дорога бывает уже не нужна, другие дороги нужны лишь несколько дней, недель, месяцев. Учеными нашей страны разработан ряд проектов по созданию трансболотных магистралей, основным элементом которых являются эластичные надувные ка¬ меры. Сотрудниками ВНИИ по сбору, подготовке и транспортировке нефти и нефтепродуктов (Уфа) спро¬ ектирована дорога из сборных щитов. На нижней ча¬ сти каждого щита размещается эластичная надувная камера из резинотканевого материала. Щиты выпол¬ няются металлическими и соединяются замками так, чтобы получилось сплошное покрытие. Давление воз¬ духа в надувных камерах невелико, поэтому можно использовать выхлопные газы автотранспорта. Авто¬ мобиль «ЗИЛ» каждую минуту выбрасывает в атмо¬ сферу 6 м3 выхлопных газов. «Урал»-8, «КрАЗ» — до 15 м3. В нерабочем виде из камер выпускается воздух, и дорога складывается в гармошку. По расчетам экс¬ плуатация 1 км такой дороги обходится на 4,5 тыс. руб. в год дешевле, чем лежневой. Такой дороге не страш¬ ны дождь, снег, гусеницы тракторов. Пневматическая дорога может быть и целиком вы¬ полнена из резины. Московские ученые, например, предлагают сделать дорогу из сборных элементов, а сами элементы выполнить из пневмобалок цилиндри¬ ческой формы и расположить их в плите поперек на¬ правления движения транспорта. Соединяются между собой цилиндры при помощи поясов, изготовленных из высокопрочной ткани. Чтобы не повредить поверхность дороги и улучшить сцепление, на ее верхний пояс на¬ 24
кладывается защитный слой из армированной резины. Практически любая машина может стать вездеходом, имея в кузове небольшой рулон покрытия. В ПОМОЩЬ ВОДИТЕЛЮ И АВТОМОБИЛЮ Помните, что природа несовершенна. Автомобили она снабдила запасными частями, пешеходов — нет. Надпись на придорожном щите Самые радужные перспективы использования ша¬ гающих машин может нарисовать наше воображение, но все это картины будущего, а сегодня на дорогах трудятся машины на привычных нам резиновых коле¬ сах. Прислушайтесь к разговору начинающих автолю¬ бителей. Они говорят о мощности двигателя, цвете по¬ крытия, удобстве салона. Но пройдет не так уж много времени, и в их лексиконе появятся новые термины «манжета тормозного цилиндра», «грязезащитные кол¬ пачки», «уплотнения». Все эти детали сделаны из ре¬ зины. И чем чаще о них вспоминают, тем, естественно, они чаще доставляют неприятности. Ни для кого не секрет, что резиновая деталь ценою в несколько ко¬ пеек способна привести машину .полностью в нерабо¬ чее состояние. Причины выхода деталей из строя раз¬ личны— и неправильная эксплуатация, и зачастую их низкое качество. Словом, с резиной хлопот много, но не будем предъявлять к резине только претензии. Сама машина требует многого — ее надо ремонтировать, подчас в сложных дорожных условиях, защищать от коррозии, осуществлять погрузку и разгрузку. Во всех случаях на помощь водителю и автомобилю приходят эластомеры. Вернемся к главной резиновой детали машины •— шине. Что необходимо от нее в современных условиях? Высокие скорости требуют увеличения износостойко¬ сти шин, снижения сопротивления качению, повыше¬ ния безопасности движения. Срок службы самых лучших в мире автомобиль¬ ных шин не превышает 400 тыс. км (имеются, правда, сообщения о шинах со сроком службы 1 млн. км), а для обычных эта цифра в несколько раз меньше. Су¬ ществует много способов увеличения пробега шин. На¬ пример, химики Львовского политехнического инсти¬ тута предложили новый клей, названный пероксидным 25
адгезивом. Его назначение — прочно склеивать резины различных марок с синтетическими волокнами шин¬ ного корда. Получают такой адгезив в виде водного раствора на имеющемся оборудовании заводов синте¬ тического каучука. Постоянно разрабатываются и новые составы из¬ носостойких резин. Варьируя состав резины, можно создавать и мате¬ риалы, которые обеспечат снижение расхода горючего. По сообщению руководителей фирмы «Форд данлоп» (Великобритания), такие шины уже разработаны: бла¬ годаря применению новой резины удалось снизить со¬ противление качению без изменения тормозящих свойств шин, поскольку материал покрышки исполь¬ зует мало энергии при качении, но много при скольже¬ нии. Выигрыш в расходе горючего 5%. Автомобилистам хорошо известно: чем выше ско¬ рость на скользкой дороге, тем более неустойчивой ста¬ новится машина. Можно, конечно, в таких случаях уве¬ личить сцепление с дорогой, применив шины с другим рисунком протектора, но это неизменно приведет к потере скорости на хорошей дороге. Что же делают изобретатели для того, чтобы устранить это противо¬ речие? Например, колесо превращают в буквальном смысле в шлифовальный круг, вводя в протекторные слои покрышки абразивные зерна — кристаллики ко¬ рунда. Кроме корунда, в протектор вводят кристаллы растворимых в воде веществ, например солей бора. Сначала эти кристаллы работают так же, как и абра¬ зивные зерна, но потом они постепенно растворяются в воде и на поверхности шины образуются полости и неровности, не дающие колесу скользить. Такая шина не становится «лысой» до полного износа протектора, так как шероховатости возобновляются сами собой. По другому способу покрышка сваривается из двух половин (напоминает сдвоенные колеса): внутренняя содержит в резине больше кремния, что улучшает сцеп¬ ление с дорогой при езде по снегу или льду, а в на¬ ружной содержится больше технического углерода для сохранения высоких скоростных показателей. Изобре¬ тена и универсальная шина для езды в самых разнооб¬ разных условиях. Для этого в толще протектора по окружности шины вырезан кольцевой паз с ромбовид¬ ными разветвлениями. В этот паз вставлена дополни¬ тельная резиновая покрышка, снабженная собствен* 26
ным вентилем. Когда автомобиль движется по хорошей дороге, дополнительная покрышка утоплена. Но вот предстоит проехать участок, покрытый льдом. Води¬ тель слегка подкачивает дополнительную покрышку. Она раздувается, и наружу выступают острия шипов, предназначенных для работы на льду. Можно подка¬ чать покрышку и несколько сильнее, тогда наружу вы¬ ступят участки, которые раньше помещались в ромбо¬ видных разветвлениях. Эти участки имеют специаль¬ ные элементы для езды по снегу. Наконец, можно пойти совсем по другому пути — покрышку оставить без изменений, но снабдить маши¬ ну запасными эластичными гусеницами. Они надева¬ ются на колеса, превращая машину в вездеход. Если такие гусеницы изготовить из высокопрочной резины, они будут долговечными и в то же время легкими. Их можно возить в багажнике. Известно, как опасно ездить на изношенных по¬ крышках, но тем не менее некоторые водители стара¬ ются не замечать этого. Заслон на пути к подобным нарушениям поставили инженеры одной из фирм США. Они разработали способ принудительной сигнализа¬ ции, сообщающей не только водителю, но и всем окру¬ жающим об износе протектора шины до недопустимой величины. Под поверхностью такой шины устроены впадины, образующие слово «стоп». Слова выходят на поверхность после рассчитанной степени износа. Много аварий происходит из-за прокола шин, по¬ этому и конструкций безопасных шин много. Большин¬ ство из них призвано исключить возникновение ава¬ рии вследствие проколов или прорезов. Можно, напри¬ мер, подавать через отверстия в ободе колеса внутрь поврежденной шины наполнитель — синтетический ка¬ учук, который «разбухает» и заполняет весь свободный объем шины. Единственное ограничение: чтобы не пе¬ регрелся наполнитель, скорость автомобиля должна составлять не более 50—60 км/ч. Безусловно, не все проекты безопасных шин или ав¬ томобилей нашли применение. Еще в конце 50-х гг. на автомобильной выставке в Турине (Италия) ожесто¬ ченные споры у автомобилистов вызвали шины не¬ обычной конструкции. На диск колеса вместо привыч¬ ного широкого ската надевались три узких. Такие шины действительно не могут стать причиной аварии— проколоть сразу три узкие шины маловероятно, но 27
сложность конструкции и ее неудобство в эксплуата¬ ции так и не позволили этим шинам выйти «на боль¬ шую дорогу». Не видно на дорогах и конструкций лег¬ ковых машин-«антиблизнецов». У первой задние коле¬ са равны по диаметру высоте корпуса машины и вы¬ полнены целиком из литой резины. Они обеспечивают хорошее сцепление с грунтом, плавное и надежное тор¬ можение, при котором не заносит. У второй конструк¬ ции, наоборот, вместо передней оси с колесами одгіо шаровое колесо. Такому автомобилю трудно сойти с дороги и разбиться при наезде на препятствие — мас¬ сивное шаровое колесо отведет машину от препятствия обратно на проезжую часть дороги. Колесо выполнено так, что ему не страшны и проколы. Большую опасность представляют проколы и для мотоциклистов. Поэтому в ряде стран налажен выпуск бескамерных шин для мотоциклов. Роль камеры в та¬ ких шинах играет промежуточный слой сырой резины, которая плотно охватывает проткнувший шину пред¬ мет, уменьшая утечку воздуха. Безопасность езды не¬ сомненно повышается, так как при проколах шин воз¬ дух выходит из них медленно. Весят такие шины на 1—1,5 кг меньше, чем обычные. Кроме того, отсут¬ ствует трение между камерой и покрышкой, поэтому значительно уменьшается нагрев шины и увеличива¬ ется срок ее службы. Есть и велосипедные шины, не боящиеся проколов. Им придана такая форма поперечного сечения, кото¬ рая позволяет пружинить под нагрузкой за счет дефор¬ мации. Камеры нет. При сжатии профиля шины под нагрузкой между поверхностью дороги и ободом коле¬ са угол наклона боковых стенок шины к вертикали увеличивается, и они сближаются. В свою очередь, сжатие стенок шины на 10% приводит к уменьшению высоты профиля (расстояние от поверхности дороги до обода колеса) на 25%. Шина имеет толстые боко¬ вые стенки, наклоненные под углом 45° к вертикали, они заправляются в обод колеса. При проколе такая шина не теряет форму и не лопается. Изготавливаются шины из жидких каучуков. Не меньшую опасность, чем прокол шин, представ¬ ляет отказ тормозов. Особенно часто это случается в холодную погоду. Зимой на отдельных участках БАМа термометры показывают до —60° С. В этих условиях надежность деталей тормозных систем снижается. Для 28
подобных случаев используются специальные морозо¬ стойкие резины. А если машину не удалось удержать на дороге? Ко¬ гда автомобиль оказывается на обочине и наезжает на каменный надолб сигнального столбика, авария не¬ избежна. Но если столбик окажется не бетонным, а резиновым, он, упруго изгибаясь, как бы вытолкнет сбившуюся с пути машину обратно на дорогу. Такие столбики установлены на обочине ряда дорог в Гру¬ зии. У них есть еще одно немаловажное достоинство — их стоимость невелика. И все-таки случилась авария, и авария серьезная— столкновение автомобилей. Часто столкновения проис¬ ходят при небольших скоростях, и задача заключается в том, чтобы предохранить автомобиль от поврежде¬ ний. Сейчас резиновыми амортизаторами никого не удивишь. И предложенная в свое время потомствен¬ ным и почетным гражданином города Санкт-Петербур¬ га Р. Петцем конструкция амортизатора на случай не¬ чаянного столкновения поездов в виде огромного наду¬ того резинового шара впереди паровоза (привилегия № 22347) вызывает улыбку. Но не это ли дедушка со¬ временного резинового бампера-амортизатора? В настоящее время машины снабжают и круговы¬ ми бамперами из пористой резины, наклеиваемой по периметру кузова автомобиля. Вероятность поврежде¬ ния кузова при этом значительно снижается. Но если столкновение более серьезное и при этом поврежден бензобак, последствия могут быть самыми трагически¬ ми. Но может быть и по-другому: при столкновении бак поврежден, бензин выливается на землю и... не за¬ горается. Именно такие результаты получили швед¬ ские инженеры, устроив вблизи Стокгольма испыта¬ ния бензинового бака безопасной конструкции. Он сде¬ лан не из металла, а из специальной двухслойной ре¬ зины, устойчивой к растворителям. Пространство меж¬ ду слоями под небольшим давлением заполнено жид¬ костью, которая при соприкосновении с бензином де¬ лает его невоспламеняемым. Создание надежных средств безопасности для ав¬ томобилистов— задача, стоящая перед специалистами всех стран. И здесь возможности резины безграничны. Взять хотя бы ремни безопасности. Принято считать, что это изобретение сравнительно недавнего времени. Но это не так. Впервые они были использованы в 29
1902 г. во время автомобильных гонок в Нью-Йорке. Тогда инженер У. Бейкер, управлявший автомобилем «Торпедо», решил вместе с напарником на всякий слу¬ чай пристегнуться к сиденьям. И не напрасно. Машина наскочила на торчавший рельс, оторвалась от земли и врезалась в публику. В результате два человека по¬ гибли и десятки получили ранения. Экипаж же маши¬ ны остался невредимым. Тогда газеты писали только о жертвах, но никто и не подумал обратить внимание на новинку, спасшую жизнь гонщикам. И она была на¬ долго забыта. Через десятки лет ремни безопасности опять стали новинкой. Их эффективность общеизвест¬ на, действительно, они снижают риск гибели от тяже¬ лых увечий вдвое, опасность серьезных травм — на 70%, а легких — почти на 40%. И тем не менее они нуждаются в совершенствовании. К сожалению, если ремни не инерционные, а водитель или пассажир по¬ ленились плотно их подогнать, при ударе от ремня воз¬ можны серьезные травмы. Несколько резиновых шлан¬ гов, свернутых в нерабочем положении в спиральные бухты, при подаче воздуха быстро и равномерно за¬ полняют кабину, гораздо быстрее, чем предложенный для этой цели пневмомешок, но относительная скорость «встречи» шлангов с пассажиром небольшая. Шланг не бьет пассажира, не отбрасывает его назад, на спин¬ ку сиденья, а мягко опутывает и держит. Одно из самых распространенных повреждений ма¬ шины— разбитое ветровое стекло. Французские стати¬ стики подсчитали, что ежегодно на дорогах разбивает¬ ся 600 тыс. ветровых стекол, что влечет за собой много тяжелых аварий. Казалось бы, повреждение несложно устранить, но попробуйте без стекла доехать до гара¬ жа, а возить запасное стекло с собой бесполезно—его асе равно не вставишь. И вот в ряде стран в помощь автомобилистам начали выпускать запасные стекла из пластика, вставленные в надувную резиновую рамку. Для установки такого стекла надо накачать рамку, и оно будет прочно держаться. Даже если в ходе эксплуатации автомобиля не воз¬ никает никаких экстремальных ситуаций, вызывающих его повреждения (чего, впрочем, практически не быва¬ ет), у водителя всегда существует много ремонтных за¬ бот. Взять хотя бы прокладки. Во-первых, их качество во многих случаях оставляет желать лучшего, и они «стремятся» выйти из строя в самый неподходящий 30
момент. Во-вторых, если причина повреждения и не прокладка, а приходится разбирать какой-либо узел, все равно при ремонте каждая из них требует замены. Это дело неблагодарное. Проще и дешевле использо¬ вать жидкие мастики на основе некоторых каучуков. Их выдавливают на то место, где была прокладка, а затем свинчивают металлические части. Можно сде¬ лать такое соединение прочным и герметичным, стой¬ ким к маслам, едким газам, высоким температурам. Затвердевают прокладки в течение 1 мин. Подобные мастики удобны для фиксации втулок, болтов, муфт— они не будут отворачиваться при вибрации. Большие неприятности водителям доставляет ре¬ монт в дорожных условиях. Рассмотрим самую триви¬ альную ситуацию — прокол шины. Прежде чем заме¬ нить колесо, машину надо поднять домкратом. Сущест¬ вующие конструкции неудобны. Для этих целей сейчас все шире используются домкраты в виде эластичных емкостей из резины, к которым подходит шданг, при¬ соединяемый к выхлопной трубе автомобиля. За 15— 20 с оболочка принимает форму цилиндра и способна поднять машину. Можно менять колесо, взяв «запа¬ ску» из багажника. Вроде бы никаких проблем не воз¬ никает, только слишком уж много места занимает за¬ пасное колесо. Уже давно в ряде стран выпускаются компактные запасные колеса толщиной 30 мм. Сталь¬ ной баллончик с углекислотой, прикрепленный к диску колеса, в случае необходимости мгновенно надувает камеру. Такое колесо, почти не занимающее места в нерабочем состоянии, дает возможность проехать 600—700 км. Крупные бескамерные шины при повреждении то¬ же необходимо снимать с автомобиля. Однако может использоваться и другой способ. Отыскав место проко¬ ла, шофер рассверливает его электродрелью или про¬ жигает нагретым металлическим прутком, смазывает отверстие клеем и вворачивает резиновую пробку, вы2- полненную в виде болта. Чтобы придать ей твердость, ее предварительно замораживают с помощью кусочка искусственного льда. Потом головку срезают заподли¬ цо с покрышкой. Оттаяв, пробка становится как бы частью шины и служит не меньше основного мате¬ риала. Сколько заплаток может быть на камере? Одна, две, десять? Западногерманская фирма продемонстри- 31
ровала на выставке экспонат — пригодную для эксплу¬ атации камеру с 30 заплатками. Для ее ремонта при¬ менили метод, с помощью которого можно починить камеру в 4 раза быстрее и вдвое экономичнее, но са¬ мое главное — ремонт можно легко осуществить в до¬ рожных условиях. Для этого не требуются сложное оборудование и источник тепла. Поврежденное место зачищается, смазывается кле'ем, после его высыхания накладывается заплатка и прижимается рукой. Такую операцию можно проделывать и при тропической жа¬ ре, и при арктическом холоде. При низких температурах, однако, у водителей воз¬ никает другая проблема — подогрев горюче-смазоч¬ ных материалов. Для этого используются различные теплоносители — пар, горячая вода или дымовые газы. Гораздо удобнее воспользоваться гибкими электриче¬ скими нагревателями (их производство налажено на одном из Ленинградских заводов). Для изготовления нагревателей используется ткань из теплостойких стеклонитей, в которую заложены нихромовые жилы. Поверхность ленты покрыта герметичной оболочкой из кремнийорганической резины. Она позволяет экс¬ плуатировать нагреватели при относительной влажно¬ сти окружающей среды до 100%. Легко представить, какие ударные нагрузки испы¬ тывает автомобиль и шумовые нагрузки — окружаю¬ щие при погрузке камней, щебня, грунта. Но эти не¬ приятности можно устранить, если сделать кузов рези¬ новым. Опыт изготовления таких кузовов имеется во Франции, Швеции и ряде других стран. Необходимо, правда, сделать оговорку: кузов резиновый не цели¬ ком. Из вулканизированной резины толщиной 50 мм в центре и 120 мм по краям изготавливается днище ку¬ зова. Дно лежит в гамаке из нейлоновых тросов, при¬ крепленных к бортам, которые выполняются из обыч¬ ной стали. Такой кузов легче металлического более чем на 1 т. Значит, растет грузоподъемность, уменьша¬ ются расход горючего и износ шин при порожнем про¬ беге. Имеется еще одно важное преимущество — зимой перевозимый груз не примерзает к днищу и бортам. Это происходит потому, что резиновый кузов благода¬ ря эластичности постоянно трясется на неровностях дороги и перетряхивает груз. В дороге самосвал с ре¬ зиновым кузовом шумит вдвое меньше. Если кузов деревянный, его можно снабдить пнев¬ 32
матической резиновой оболочкой. Нижняя часть обо¬ лочки крепится на стандартной платформе, с которой сняты борта, а верхняя уложена на днище опрокиды¬ вающегося кузова. Кузов шарнирно соединяется с основной платформой автомобиля. Надувают оболочку выхлопными газами двигателя (для этого делается специальная заслонка, которая переключает выхлоп газов из глушителя в баллон). Подобная конструкция превращает обычную машину в самосвал. Наверное, резиновые элементы кузова — это только начало. Уже имеются автомобили, у которых верх ку¬ зова представляет собой ряд надувных замкнутых труб, расположенных по всей его ширине. Надувные трубы хорошо сопротивляются поперечному изгибу и не требуют для сохранения формы кузова введения каких-либо дополнительных усиливающих элементов опорного каркаса. Такой автомобиль особенно удобен для города. Он безопаснее, легче, дешевле в ремонте. Может быть, в деле создания автомобилей для города пойти дальше, вспомнив идею создания миниатюрных автомобилей с резиновым двигателем? Такие машины испытывались более 50 лет назад в Америке. Механизм состоял из 16 закрученных резиновых шнуров, натяну¬ тых под рамой автомобиля. Концы резиновых лент во¬ дителем или пассажиром наматывались на общий блок и закреплялись рычагом. При повороте рычага шнуры начинали раскручиваться, что приводило автомобиль в движение. Машина могла проехать после закрутки резинового двигателя 3 км. Такой двигатель не вызы¬ вает загрязнения окружающей среды и экономичен, а сам автомобиль может быть очень легким. Именно о таких легких машинах написал один журнал в Дубли¬ не: «Теперь пешеходы могут взять реванш у автомоби¬ листов— хороший пинок ногой, и автомобиль опроки¬ нут». Осталось снабдить автомобиль несколькими вспомогательными колесиками, и можно выехать с пе¬ реполненной стоянки боком, если вашу машину под¬ жали спереди и сзади другие. 33
КОЛЕСА ЖЕЛЕЗНЫЕ Быстро лечу я по рельсам чугунным, И Думаю думу свою... ... НЕНУЖНЫЕ Н. Некрасов. Железная дорога Опытный австрийский инженер и не менее опытный дипломат Ф. Герстнер знал, какие доводы заставят российского императора Николая I принять решение о незамедлительном строительстве железной дороги: «Железная дорога будет в состоянии немедленно пе¬ ревезти 5 тыс. пехоты и 500 человек конницы с артил¬ лерией, обозом и лошадьми... Позволю себе сослаться на Англию. Тамошнее правительство во время волне¬ ний в Ирландии в течение двух часов перебросило вой¬ ска из Лондона в Манчестер для следования в Дуб¬ лин». Строительство дороги Петербург — Царское Село началось 1 мая 1836 г., а уже 27 сентября состоялось ее первое опробование на лошадях. Вскоре прибыли и паровозы, каждый имел свое имя — «Стрела», «Бога¬ тырь», «Проворный», «Слон», «Орел», «Лев». Они были снабжены специальными приспособлениями для ска¬ лывания примерзшего к колесам льда и очистки пу¬ тей. О приближении поезда жители узнавали по звуку установленного впереди дымовой трубы органа. Его ручку крутил один из кондукторов. Кроме того, соглас¬ но изданной железнодорожным начальством инструк¬ ции «кондуктора вагонов должны были получить бара¬ баны и сильные трубы, коими аккомпанировать музы¬ кальным пьесам органа». Прошло полвека, прежде чем на железных дорогах стали применять изделия из резины. В это даже труд¬ но поверить— настолько велик сегодня их ассорти¬ мент. Кажется, что тепло и звукоизоляция дверей и окон, амортизаторы, резиновые шланги и рукава, теп¬ лостойкие и морозостойкие уплотнители и многое дру¬ гое существовало с первого дня появления железнодо¬ рожного транспорта. Но это не так. Взять хотя бы тор¬ мозные устройства —- их уплотнения сначала делали из кожи. На тормоза одного вагона не хватало шкуры взрослой коровы. Только когда было налажено произ¬ водство отечественного хлоропренового каучука, же¬ лезнодорожники стали меньше отнимать сырья у ко¬ жевенно-обувной промышленности. Но первые хлоро¬ преновые каучуки не были морозостойкими и полно¬ стью заменить ценное сырье не удавалось, Его пере¬ 34
стали применять только с появлением каучука повы¬ шенной морозостойкости. Увеличение скорости на железных дорогах требует все более эффективных тормозных систем, а эта про¬ блема решается применением тормозных колодок из материалов с высокими и стабильными фрикционными свойствами. Сейчас такие колодки делают из смеси барита, сажи, асбеста и других добавок. В качестве одного из компонентов такие материалы содержат и синтетический каучук. Трудной задачей было создание материалов для уплотнителей двигателей на локомотивах. К ним предъявляются весьма жесткие требования — необхо¬ димо сохранять уплотняющие свойства при температу¬ рах 150—250° С. Для этих целей используют резины на основе фторсодержащих каучуков. Они хорошо сопро¬ тивляются износу и сохраняют эластичность при повы¬ шенных температурах. Еще и сейчас на многих железных дорогах можно увидеть деревянные шпалы. На их изготовление идет много леса, к тому же они быстро разрушаются. Про¬ стая замена деревянных шпал на бетонные не равно¬ значна: последние хоть и служат 30—40 лет, но не об¬ ладают необходимой эластичностью. А если между рельсом и шпалой положить амортизирующие резино¬ вые прокладки, этот недостаток бетонных шпал устра¬ няется. Сами прокладки не будут дорогими — они на 30% могут состоять из отходов резинового производ¬ ства. Изобретенные Р. Томсоном колеса, снабженные пневматиками, получили практическое применение спу¬ стя 40 лет с лишним. Между тем в патенте Томсона уже предусматривалось оснащение пневматическими колесами железнодорожных вагонов. В 1929 г., т. е. через 84 года после изобретения, французская фирма «Мишлен», борясь с шумом и тряской, в качестве опы¬ та оснастила надувными колесами рельсовый транс¬ порт. Такие колеса не прижились, но и в настоящее время вагоны снабжают колесами с резиновыми вкла¬ дышами, которые смягчают удары колес о стыки. Широко распространены и резиновые рессоры. Че¬ тыре пары резиновых конусов несут на себе нагрузку 230—280 т. Скорости на железных дорогах растут, значит, и сами амортизаторы должны быть мягче. 35
В этих случаях можно использовать резинотканевые оболочки с накачанным в них воздухом. Железнодорожный транспорт возник как внутриза¬ водской. Когда декабрист Николай Бестужев, находив¬ шийся в ссылке в Сибири, узнал о постройке железной дороги под Петербургом, он писал своему брату: «...го¬ воря о ходе просвещения, нельзя не упомянуть тебе с некоторой гордостью, что по части физических приме¬ нений мы, русские, во многих случаях опережали дру¬ гих европейцев: железные дороги не новы. Они суще¬ ствуют во многих железных заводах для перевозки руды, бог знает с какой поры...» Эта пора началась в 1763 г. на алтайском Змеиногорском руднике, когда К. Фролов проложил первую внутризаводскую желез¬ ную дорогу. Он превратил в двигатель водяное колесо, заставив его приводить в действие не только различные механизмы, но и вагонетки, бегавшие по проложенным рельсам. Внутризаводские железные дороги сущест¬ вуют и сейчас, в то же время все большее развитие получает конвейерный транспорт. Транспортирующим органом ленточных конвейеров являются гибкие элементы, передающие тяговое уси¬ лие от приводного барабана и несущие транспортируе¬ мый груз,—ленты. Ленты должны быть прочными, гиб¬ кими, обладать ограниченным удлинением и высокой износостойкостью рабочей поверхности. Одним из основных потребителей лент для конвейеров является горная промышленность. Большое количество мощных конвейерных установок требуется шахтам, рудникам, карьерам, обогатительным фабрикам и металлургиче¬ ским комбинатам. На некоторых открытых разработ¬ ках полезных ископаемых длина конвейеров достигает 4—5 км, а длина конвейерных линий—10—15 км. В мировой практике имеются примеры сооружения конвейерных линий и большей длины. Такая линия длиной 30 км еще в 40-х гг. была построена в США. Она предназначалась для подачи гравия и песка из гравийных рудников к месту строительства плотины на реке Сакраменто в штате Калифорния. Транспор¬ тер поднимался от начальной точки у рудников, рас¬ положенной на высоте 150 м над уровнем моря, до вы¬ соты 450 м, а потом опускался до высоты 200 м. Про¬ изводительность конвейера составляла 1000 т гравия в час. С появлением резинокордных конвейеров для пере¬ 36
возки цемента, извести, гипса и других сыпучих мате¬ риалов сразу выявилась их экономическая целесооб¬ разность— не столь обязательными стали склады как сопутствующие сооружения всех строек. В ряде случаев металлургическим комбинатам и химическим заводам необходимо транспортировать кокс, удобрения, окатыши и другие материалы, нагре¬ тые до высоких температур. Для этих целей созданы жаростойкие конвейерные ленты. Такие ленты разра¬ ботаны в НИИ резиновой промышленности, они имеют каркас из полиамидной ткани и рабочую обкладку из теплостойкой резины. Создание длинных конвейеров сопряжено с опреде¬ ленными трудностями — нужны промежуточные при¬ водные опоры. В то же время покрышки, даже «лы¬ сые», посаженные в ряд по нескольку штук на привод¬ ные оси, вполне могут «тащить» транспортерную лен¬ ту. Получается транспорт на ненужных колесах. В ря¬ де случаев такому транспорту вообще не требуется транспортерная лента. Английские инженеры приспо¬ собили изношенные покрышки для монтажа трубопро¬ водов большого диаметра. Вдоль траншеи установили опоры с колесами, «одетыми» в старые покрышки, и по ним, как по роликам, подтаскивали для стыковки заранее сваренные участки труб по 100 м. Способ вы¬ годный— можно обойтись без мощных тягачей, а изо¬ ляционное покрытие на трубах не портится.
ЗАВОЕВАНИЕ ВОЗДУХА НАСТУПАЕТ СТАРОЕ ВРЕМЯ ДИРИЖАБЛЕЙ! Сирано. Четвертый способ — лучший в мире: Воздушный шар приклейте к бороде, И шарик унесет вас в ту равнину, Где пасутся звездочки... Де Г и ш. Четыре! Э. Ростан. Сирано де Бержерак Сейчас уже трудно увидеть в небе дирижабли, но было время, когда на них возлагали большие надеж¬ ды. Похоже, что это время наступает снова. Резина применялась в летательных аппаратах еще на заре воздухоплавания. За три недели до знамени¬ того полета братьев Монгольфье 19 сентября 1783 г. в воздух поднялся резиновый шар. Французский фи¬ зик Шарль, создав компанию с братьями Робер, решил заменить применявшийся Монгольфье дым более лег¬ ким водородом. Братья Робер разработали способ сделать материю непроницаемой для газа путем ее прорезинивания ( данный способ был известен индей¬ цам Южной Америки очень давно, но патент на него был взят англичанином С. Пилем лишь в 1791 г.). Так впервые в воздухоплавании нашло применение такое важное свойство эластомеров, как газонепроницае¬ мость. Вплоть до начала XX в. большинство аэроста¬ тов делали из шелка, пропитанного каучуком. Опыт Шарля не был до конца удачным. Правда, шар поднялся на большую высоту, но там лопнул от расширения водорода, для которого не было преду¬ смотрено выпускного клапана. Резиновая оболочка упала в нескольких верстах от Парижа, где ее растер¬ зали местные крестьяне во главе со священником, уви¬ дев в этом проявление злой и нечистой силы. Но эра воздухоплавания началась. После полета братьев Монгольфье воздушный шар приобрел необычайную популярность. Заинтересованно наблюдали за первыми успехами воздухоплавания в России. Размышляя о перспекти¬ вах управляемых «аэростатических машин» в своем письме к Екатерине II в декабре 1783 г., русский по¬ сланник в Париже князь Барятинский писал: «Если 38
бы в самом деле воздушные путешествия достигли по¬ добного совершенства, то многое в сем ничтожном мире благодаря возможности переноситься со скоро¬ стью с одного места на другое приняло бы новый обо¬ рот, в особенности в делах политических и коммерче¬ ских». Через год после полета Монгольфье в Лионе в небо поднялась первая в мире женщина-аэронавт ма¬ дам Тибле. Как обычно, не отказали себе в удоволь¬ ствии пооригинальничать американцы — в 1865 г. над Нью-Йорком состоялась первая церемония бракосоче¬ тания, совершившаяся в корзине воздушного шара. Воздушный шар недолго оставался просто дорогой и красивой игрушкой — он начал использоваться для практических целей: корректировки огня артиллерии, доставки почты и т. п. Впервые операция по доставке почты подобным образом была осуществлена в Дании, когда в ходе наполеоновских войн почтовое сообщение между островами Фюн и Зеландия было прервано. Для этих же целей аэростаты широко использовались при осаде Парижа и Меца прусскими войсками. На 55 ша¬ рах было отправлено в Париж 2500 писем. Один из шаров долетел даже до Норвегии, покрыв расстояние 1460 км. На смену воздушным шарам, вскоре пришли сига¬ рообразные конструкции, которые стали называть «аэростаты» (что буквально означает «покоящиеся в воздухе»), и управляемые аэростаты — дирижабли. Первым аэростатом, к которому с полным основанием можно применить слово «управляемый», так как он совершил несколько полетов с возвращением на место отправления, был дирижабль «Франция», построенный офицерами Ренаром и Кребсом в 1884 г. В начале XX в. дирижабли появились во многих европейских странах, в том числе и в России. Особен¬ но широко работы по строительству дирижаблей были развернуты в Германии, видевшей в них средство для оснащения армии. Но есть примеры использования ди¬ рижаблей и в мирных целях. В 1919 г. в той же Герма¬ нии были организованы пассажирские рейсы на дири¬ жаблях «Бодензее» и «Нордштерн» между Берлином и Фридрихсгафеном. Расстояние 60 км покрывалось за 6 ч. Дирижабли летали регулярно по расписанию. Перевозки оказались рентабельными, но полеты были прекращены по требованию Антанты, которая боялась широкого развития дирижаблей — по Версальскому 39
договору Германии было запрещено строить дирижаб¬ ли объемом свыше 20 тыс. м3. К началу XX в., когда, по модному выражению того времени, мир «аэроспятил», материалу оболочек — шелку стали искать замену (он был слишком дорог). Шелк заменили, но без резины обойтись не смогли. Появилась перкаль — прочная прорезиненная хлопча¬ тобумажная ткань. Снаружи перкалевые оболочки стали покрывать слоем алюминиевого порошка, заме¬ шенного на резиновом клее. 1 м2 такого материала мог выдержать полутонную нагрузку, весил всего 160— 170 г и за сутки пропускал не больше 20 л газа. Этот материал долго оставался незаменимым при изготов¬ лении оболочек воздушных гигантов. Молодое Советское государство уделяло большое внимание дирижаблестроению, успехи которого нахо¬ дились в прямой связи с развитием резиновой про¬ мышленности. Показательно, что один из первых со¬ ветских дирижаблей был построен в 1927 г. на сред¬ ства, собранные рабочими заводов «Богатырь», «Про¬ водник» и «Каучук», и поэтому носил название «Мо¬ сковский химик-резинщик». Его оболочка объемом 2500 м3 была построена на заводе «Каучук». Основ¬ ные технические данные: длина — 47,5 м, диаметр — 10,3 м, мощность мотора—ПО л.с., скорость — 60— 80 км/ч. Высота, на которую мог подниматься дири¬ жабль,— 2500 м. Поднимаясь на высоту 1500 м с че¬ тырьмя человеками команды, дирижабль брал топлива на 6 ч полета и, следовательно, мог покрыть расстоя¬ ние 360 км. Полеты на аэростатах были первой и важной сту¬ пенью воздухоплавания. Они стали массовым явлени¬ ем. Популярность дирижаблей была настолько высо¬ ка, что редакция журнала «Изобретатель» в 1931 г. открыла курсы изобретателей, и их первой темой было дирижаблестроение. На аэростатах люди вырвались в стратосферу, и экипаж стратостата «СССР-1» (1933 г.) Г. Прокофьева, Э. Бирнбаума, К. Годунова современники встречали также торжественно, как в наши дни встречают космонавтов. Разрабатывались новые, более совершенные кон¬ струкции аэростатов. В апреле 1934 г. Академия наук провела в Ленинграде первую Всесоюзную конферен¬ цию по изучению стратосферы. Изобретатель П. Гро¬ ховский предложил конструкцию стратопланера. Она 40
представляла собой прорезиненную оболочку объемом до 50 тыс. м3, а вместо гондолы устанавливался пла¬ нер с герметичной кабиной. Планер на определенной высоте мог отсоединяться от оболочки, и пилот благо¬ получно возвращался на землю. В 30-е гг. произошло несколько катастроф дири¬ жаблей с человеческими жертвами: у берегов Шпиц¬ бергена разбился дирижабль «Италия»; погиб один из величайших английских дирижаблей Р-101, совершав¬ ший перелет из Англии в Индию. Погибли 50 человек команды из 58, в том числе министр авиации. Этот список можно продолжить. Постройка дирижаблей для использования в мирных целях была практически прекращена. Однако в те времена не были известны многие закономерности аэродинамики, свойства атмо¬ сферы, методы расчета подобных систем и, самое глав¬ ное, не было насущной потребности в таком сверхмощ¬ ном транспорте. Его блестящие возможности, предска¬ занные еще К. Э. Циолковским, могут быть реализова¬ ны только сейчас. Приблизительно с 1965 г. в ряде стран начали пред¬ приниматься попытки использовать аэростатные уста¬ новки для переброски грузов в горных условиях. В на¬ шей стране проблема доставки грузов в труднодоступ¬ ные районы стоит достаточно остро, например, имеет¬ ся большое количество открытых, но законсервирован¬ ных месторождений полезных ископаемых — законсер¬ вированных только потому, что нет транспорта, при¬ способленного для их освоения. Авиация решить этой проблемы в полной мере не в состоянии. Постройка взлетной полосы для тяжелых самолетов, например на Севере, крайне дорога, летать же они будут несколько месяцев в году. Вертолеты более приспособлены к по¬ добным условиям, но дальность их полета не превы¬ шает 300—400 км да и грузоподъемность слишком мала. В этом отношении дирижабли обладают рядом несомненных преимуществ. Для них не надо строить аэродромов, у дирижаблей самая высокая для лета¬ тельных аппаратов экономичность, так как энергия двигателей расходуется только для горизонтального полета. Радиус действия дирижаблей неограничен и они обладают огромной грузоподъемностью (300— 500 т и более). Плохо только, что эта грузоподъем¬ ность находится в прямой зависимости от объема бал¬ лона или от их числа в системе, 42
Существует предложение с помощью аэростатов транспортировать из индустриальных центров к сибир¬ ским новостройкам не только объекты в блочном ис¬ полнении, но и целые заводы. Для этого, естественно, понадобятся дирижабли исключительной подъемное™, но расходы на их создание и эксплуатацию, возможно, окажутся куда меньше капиталовложений, затрачи¬ ваемых на те же цели в наши дни. С этим мнением в принципе можно согласиться, но вот проект доставки аналогичным образом целых городов с предваритель¬ но встроенными в перекрытия зданий и их стены бал¬ лонами, наполненными гелием или другим газом, представляется пока утопическим. Дирижабли могут найти применение как транспорт¬ ное средство и в высокоразвитой в транспортном отно¬ шении европейской части нашей страны. Еще в 1967 г. профессором А. Воробьевым была предложена так называемая спально-радиальная схема применения ди¬ рижаблей. Вокруг Москвы в радиусе от 600 до 1200 км расположены крупные города — Ленинград, Минск, Харьков, Киев, Казань, Саратов, Куйбышев, Ростов, Рига, Волгоград, Сыктывкар, Вильнюс, Таллин, Ар¬ хангельск, Кишинев. При скорости движения дирижаб¬ ля около 100 км/ч поездка отнимет 8—10 ч ночного времени, тем более условия пассажирам можно пре¬ доставить более комфортабельные, чем в поезде или самолете. Отсутствуют качка, тряска, толчки, почти не слышен гул двигателей. К услугам пассажиров одно¬ двухместные каюты и обширные прогулочные палубы. Подобные проекты реальны. В настоящее время в мировой практике имеется ряд примеров успешной эксплуатации аэростатов в качестве пассажирского транспорта. В Греции дирижабли перевозят туристов между островами, в Париже — пассажиров между аэропортами. Английские специалисты также испыта¬ ли дирижабль, который будет использоваться в грани¬ цах Лондона для перевозки пассажиров и грузов. Со¬ зданы две модификации таких летательных аппара¬ тов-такси. Первая модель длиной 70 м с двумя винто¬ выми двигателями предназначена для пассажиров. Грузовой дирижабль имеет 4 двигателя, его грузоподъ¬ емность— около 60 т, а максимальная скорость—- НО км/ч. Тихоходность считается одним из крупных недо¬ статков аэростата, но ведь это может быть его досто¬ 43
инством, если использовать аппарат для поднятия тя¬ жестей в строительстве. Тогда отпадет необходимость создавать подъемные краны подобные такому, какой работает в США на гидростанции Гранд Кули. Этот один из самых больших в мире подъемных кранов име¬ ет грузоподъемность 2500 т и предназначен для подъ¬ ема и опускания ротора главного цилиндра станции весом 1900 т во время монтажа, обслуживания и ре¬ монта. Груз поднимается четырьмя мощными гидроци¬ линдрами, за работой которых следит специальная электронная контрольная система. Кран занесен в «Книгу рекордов Гиннесса». Его строительство и мон¬ таж заняли несколько лет, а стоимость превысила 1 млн. дол. Однако существующие подъемные краны- монстры оказываются бессильными, когда требуется поднимать значительные грузы на большую высоту. Сейчас такие грузы поднимают по частям и монтируют на высоте, что само по себе сложно. Лучший отечест¬ венный кран способен поднять максимум 8 т на высоту 50 м. Лучший в мире суперкран стоимостью 0,5 млн. дол. поднимает подобный груз на высоту чуть более 100 м. Такие краны и сами весят сотни тонн. Стоимость аэростата соизмерима с ценой мощного крана—дорог газ (гелий) и оболочка, выполняемая из прорезиненной ткани или лавсановой пленки, покры¬ той алюминием, но возможности его несравненно выше. В нашей стране (в Смоленской области) уже прохо¬ дили испытания аэростата грузоподъемностью 15 т. Диаметр аэростата—15 м, объем — 2 тыс. м3. Ско¬ рость аэростата — от 0 до 5 км/ч. С каждым годом области возможного использова¬ ния дирижаблей расширяются. Вот несколько харак¬ терных примеров. Телевизионные башни сейчас уже поднялись на вы¬ соту 500 м, инженеры и радиотехники постоянно тре¬ буют увеличивать эту высоту, но технические возмож¬ ности строителей уже на пределе. Сейчас во многих странах видят выход в применении привязных аэро¬ статов. На одном из Багамских островов такой аэро¬ стат объемом 12 тыс. м3, поднятый на высоту 4,5 км, обеспечивает передачу телевизионных сигналов на расстояние до 250 км. Специалисты считают одним из наиболее простых и эффективных способов увеличения добычи полезных ископаемых рациональное освещение открытых разра¬ 44
боток. Поэтому карьеры освещают сотнями прожекто¬ ров и ламп. При взрывных работах светильники и пи¬ тающие провода в радиусе 100 м приходится убирать, а потом снова устанавливать. Но систему освещения можно и модернизировать. Так поступили специалисты Северного горно-обогатительного комбината Криво¬ рожского бассейна — они подняли осветительные лам¬ пы на аэростате. «Во всем мире ведется ожесточенная борьба с гра¬ дом. Точнее, даже не борьба, а настоящая битва по всем правилам военного времени, по грозовым тучам рыщут лучи радиолокаторов, фиксируя очаги градооб- разования, и начинается стрельба — грохочут зенитки, уносятся вдаль ракеты, с самолетов сбрасываются авиабомбы»,— писал один научно-популярный журнал четверть века назад. К сожалению, картина измени¬ лась мало. В нашей стране для борьбы с градом ис¬ пользуются в основном ракеты и патроны со специаль¬ ными веществами, которые надо распылять в очагах градообразования. Для доставки этих веществ совсем необязательно использовать артиллерию, можно вос¬ пользоваться аэростатами. Просто, удобно, нет падаю¬ щих на землю осколков, артиллерийского грохота, большого обслуживающего персонала. Можно поднять аэростаты не только к облакам, но и гораздо выше. Один из американских проектов пред¬ полагает использовать аэростат для изучения Венеры. Аэростат изготавливается из тончайшей стальной обо¬ лочки, покрытой газонепроницаемым слоем полиме¬ ра — силиконового каучука. Для повышения прочности в каучук вводится стеклянная пудра. При запуске на Венеру такой аэростат, нагруженный исследователь¬ ской аппаратурой, можно выпустить на высоте 1000— 2000 км над поверхностью планеты. Постепенно снижа¬ ясь, аэростат сможет регистрировать температуру и другие характеристики верхних слоев атмосферы Ве¬ неры. Медленно, но настойчиво проникают дирижабли и во многие другие сферы человеческой деятельности. В ФРГ, Англии и Канаде дирижабли применяют для геологических и археологических работ, они патрулиру¬ ют лесные массивы, крупные промышленные зоны, а оснащенные современным противолодочным оборудо¬ ванием и радиоэлектронными системами — побережья США и Японии. 45
Юные изобретатели Пермской областной станции юных техников построили модель вертолета-дирижаб¬ ля для орошения колхозных полей. С аэростатов ве¬ лись съемки Олимпиады-84. Есть и другие интересные проекты использования дирижаблей. Рыболовецкие суда могли бы закачивать продукцию прямо в емкости дирижабля рыбонасосами, а он в живом виде доставлять ее в город. Заманчиво построить и дирижабль-санаторий — единственный са¬ наторий, где всегда стоит солнечная погода и нет вет¬ ра. На нем можно разместить плавательные бассейны, пляжи и даже футбольное поле. Спортсмены заинтересовались аэростатами всерь¬ ез. Предложен вариант яхт без паруса. Конечно, без паруса традиционного. Его функции выполняет воз¬ душный шар (по размерам он превышает корпус яхты в 2,5—3 раза). Шар привязывают к лебедке в центре палубы, он поднимается на высоту до 250 м. Такому парусу, конечно, штиль не страшен да и скорость суд¬ на будет гораздо выше, чем у обычных яхт. Есть пред¬ ложения устраивать в год олимпиад гонки таких яхт через Атлантику. Как здесь не вспомнить, что катание на лодках, привязанных к дирижаблю, практикова¬ лось еще в 30-е гг. К сожалению, в те годы большин¬ ство таких попыток кончалось плачевно. Стоило поры¬ ву ветра увлечь шар, как лодка переворачивалась. Возник даже новый вид планеризма после того, как два швейцарских студента продемонстрировали действующую модель дирижабля, выполненную в 1 : 35 от размера настоящего «Графа Цепеллина». Модель весом 3 кг управляется по радио, приводится в дейст¬ вие двумя электромоторами и развивает скорость до 30 км/ч. Играя на популярности аэростатов, их используют и в целях рекламы. 36 м в высоту, 20 м в «талии» — таков аэростат, копирующий и рекламирующий попу¬ лярные джинсы. Сделан он по заказу предпринимате¬ лей ФРГ. Сведений о том, насколько активнее пошла торговля рекламируемым товаром, нет, зато известно, что бургомистра городка жители засыпали жалобами на оскорбление эстетического вкуса висящими над го¬ родом штанами. Исследователи продолжают работать над создани¬ ем конструкций, сохраняющих все достоинства дири¬ жаблей и ликвидирующих его недостатки. В Москов¬ 46
ском авиационном институте разработан новый проект дирижабля. Его форма претерпела существенные из¬ менения: из сигары, подставляющей боковым ветрам слишком большую поверхность, он превратился в не¬ что вроде летающей тарелки. Ветру теперь не снести ее с курса, он будет разрезаться ребром каркаса. На¬ греваемый воздух не только обеспечит вертикальный взлет, но и уничтожит лед, которым обрастает оболоч¬ ка на большой высоте. Отсюда понятно и название ап¬ парата — «термоплан». Успешная реализация большинства по-настоящему целесообразных проектов во многом зависит от мате¬ риала оболочки, к которому предъявляются разнооб¬ разные требования. Он должен воспринимать нагрузки различных направлений, быть водоотталкивающим, антиэлектростатическим, не терять эластичности при низких температурах. Сейчас для создания аэростатов стали применять такие синтетические материалы, как нейлон, полиэти¬ лен, полипропилен, стекловолокно. Из нейлона и стек¬ ловолокна делают подвесные стропы и гайдроп, из по¬ лиэтилена и нейлона — оболочки, которые можно ар¬ мировать жгутами стекловолокна. Такие оболочки лег¬ че перкалевых, а газы они пропускают в 10—15 раз медленнее. И современные шары, сделанные из поли¬ этилена, могут летать месяцами. Имеются и новые ти¬ пы каучуков и композиций на их основе, пригодные для оснащения воздушных гигантов. Каким станет воздухоплавание завтрашнего дня? Этот вопрос следует задавать не только авиаторам, но и специалистам в области полимерных материалов. САМОЛЕТ, АЭРОПЛАН И ДЕТСКАЯ ЗАБАВА Разлепил кузнец один глаз, снегом за¬ порошенный.— Не все ангелам,— ска¬ зал,— надо и людям! Погоди, Сенька: воспарим мы с тобою ишо... Все вы¬ ше да выше!.. В. Пикуль. Слово и дело Стоял ясный, но ветреный день. И вдруг изумлен¬ ные необычайным зрелищем жители одного из городов близ Токио увидели, как по небу плывут парусники. По конструкции и снаряжению они вполне соответ¬ ствовали реально существующим или существовавшим 47
кораблям. И это не был мираж. Группа умельцев за¬ пустила в небо построенные ими воздушные змеи. Но всегда ли воздушный змей был просто детской забавой? Может, и он знавал лучшие времена? В древ¬ некитайских книгах есть записи, свидетельствующие, что воздушный змей как летательный аппарат был из¬ вестен китайцам за 2000 лет до н. э. Это изобретение, получившее название змея из-за формы и рисунка дра¬ кона или крылатой ящерицы, служило в войсках сред¬ ством сигнализации, связи, поджигания неприятель¬ ского лагеря, наблюдения и очень часто для наведе¬ ния паники. В 206 г. до н. э. китайский генерал Хан- Син, желая проникнуть подземным ходом во дворец осажденного города, но не зная расстояния до этого места, пустил огромного воздушного змея в соответ¬ ствующем направлении, измерил длину веревки и по¬ лучил хотя приближенные, но нужные сведения. В 549 г. осажденные в Китае войска сообщали о своем критическом положении при помощи огромного коли¬ чества воздушных змеев с прикрепленными к ним за¬ писками-просьбами о помощи. Народ маори в Новой Зеландии и сейчас использует воздушные змеи для сигнализации. Если над деревней висит в небе воздуш¬ ный змей, значит, на земле все в порядке. На Балкан¬ ском полуострове в X в. князь Олег пустил в осажден¬ ный им Царь-Город при «поносном» ветре воздушные змеи из позолоченной бумаги, имевшие вид вооружен¬ ных всадников на конях, и, произведя в рядах греков панику, взял город. Первые подъемы человека на воздушном змее были еще до нашей эры и опять-таки в Китае. В Европе по¬ сле византийских воинов, поднимавшихся на воздуш¬ ных змеях еще в X в., первым, по-видимому, был жи¬ тель Карачаевского уезда Орловской губернии, кото¬ рый в 1745 г., «...идя из Москвы сделал бумажный змей на шестиках и с опасностью для жизни поднялся на нем, при падении он ушиб ногу и более не подни¬ мался». К сожалению, на протяжении многих веков вплоть до нашего столетия во всех странах в воздушном змее видели прежде всего средство для ведения войны. Не случайно специалисты в России сравнивали в конце прошлого века возможности ведения боевых действий с помощью аэростатов и воздушных змеев: «Но аэро¬ стат— это средство чрезмерно дорогое, и имущество 48
воздухоплавательных парков слишком громоздко, так как в полевом бою трудно рассчитывать иметь в своем распоряжении аэростат, вот почему весьма желатель¬ ное применение для целей наблюдения легких порта¬ тивных снарядов, в короткое время поднимающихся на высоту 100—150 сажень. Такими-то снарядами и являются воздушные змеи...» В России опыты с воз¬ душными змеями проводили главным образом в учеб¬ ном воздухоплавательном парке на Волковом поле в Петербурге. Испытывали как американские (коробча¬ тые), так и русские (плоские) воздушные змеи. «Ле¬ том прошлого года удавалось поднять при помощи 2— 3 русских змеев как офицеров, так и нижних чинов парка на высоту 50 сажень»,— писал журнал «Дело» в последний год XIX в. Сейчас в воздушном змее увидели средство для спасения терпящих бедствие на море, исследования ат¬ мосферы и земной поверхности и даже для получения электроэнергии. Возникает законный вопрос, какое от¬ ношение все это имеет к эластомерам? Ведь мы при¬ выкли к воздушному змею из бумаги. Дело в том, что сам змей несколько изменился. Он стал гибридом змея и аэростата. Прорезиненные удлиненные баллоны, на¬ качанные легким газом, сами создают подъемную си¬ лу. Соединенные же в плоскость, как надувной матрац, и снабженные отходящими вниз килями, баллоны пре¬ вращаются в воздушный змей исключительно боль¬ шой подъемной силы. Привязанный к шлюпке, он ни за что не даст ей затонуть, даже если она наберет воды по самые борта. Если такого змея поднять на высоту, где дуют сильные ветры, он сможет выполнять самые различные функции. Например, установленные на нем динамо-машины и системы проводов позволяют выра¬ батывать и подавать электроэнергию в труднодоступ¬ ные районы. Так и поступили австралийские инжене¬ ры, установив электростанцию в верхних слоях атмо¬ сферы, где сильные ветры почти не меняют свое на¬ правление. Станция размещается на планере, напоми¬ нающем воздушного змея. Согласно расчетам одна та¬ кая станция за облаками может иметь мощность до 1,7 МВт. И все-таки ни дирижабль, ни воздушный змей не осуществили мечту человека летать, подобно птице. С помощью аэростата или змея человек мог поднять¬ ся в небо, мог опуститься, когда захочет, но не где 49
захочет. Сейчас просто невозможно вспомнить все по¬ пытки летать с помощью крыльев, на этот счет имеет¬ ся много различных преданий, записей, но чаще всего правда в них переплетается с вымыслом. И тем не ме¬ нее попытки летать по-птичьему имели место в России уже в XVI в. «Смерд Никитка, боярского сына Лупа- това холоп», в присутствии царя Ивана Грозного и большого числа зрителей, судя по летописи, совершил несколько удачных полетов с помощью какого-то «крыльчатого» снаряда. Но именно этот успех и явил¬ ся для выдумщика роковым. Последовал приговор: «Человек не птица, крыльев не имат. Аще же приста¬ вить себе крылья деревянны, противу естества творит. То не Божье дело, а от нечистой силы. За сие друже¬ ство с нечистой силой отрубить выдумщику голову. А выдумку, аки дьявольской помощью снаряженную, после божественной литургии огнем сжечь». Авиация еще делала первые шаги, а конструкторы уже задумывались над созданием самолетов из рези¬ ны. Первые надувные планеры и аэропланы появились уже в 30-е гг. Чаще всего эти конструкции имитирова¬ ли птиц. Был, например, построен аэроплан, остов ко¬ торого состоял из жестких резиновых трубок, накачи¬ ваемых воздухом перед полетом, подобно автомобиль¬ ной шине. Эта машина не только внешне напоминала птицу — у нее и остов был построен так же, как скелет птицы, у которой все кости внутри полые и заполнены воздухом. Сообщалось и о постройке аэроплана без пропеллера. По внешнему виду он был похож на пла¬ нер, но особая конструкция крыльев должна была по¬ зволить машине медленно парить в воздухе и верти¬ кально снижаться. Внутри крыло было разделено по¬ перечными резиновыми перегородками на ряд воздуш¬ ных камер. При перекачивании воздуха в различные камеры эластичные оболочки крыльев сжимались и раздувались. Эта пульсация, по мнению конструктора из Вены Нимфера, могла быть рассчитана так, чтобы обеспечить подъемную силу. К сожалению, никаких сведений о полетах на такой машине не появлялось. Скорее всего, ее так и не удалось создать. Не было сообщений, воплотил ли в жизнь свои идеи итальян¬ ский граф Д. Бонмартини, который пытался создать легкий самолет с шасси на резиновых пневмогусени¬ цах и садиться на вспаханные поля и другую «неудоб¬ ную» для самолета местность. 50
Но попытки строить «резиновые» самолеты не пре¬ кращались. На Тушинском аэродроме в середине 30-х гг. испытывали складной планер П. Гроховского. Он был сделан из прорезиненной ткани и легко поме¬ щался в ранце. Перед полетом он надувался воздухом при помощи ручного насоса. Около 20 лет назад конструкторы из ФРГ разрабо¬ тали так называемый «карманный самолет». Этот са¬ молет из каучука и нейлона, упакованный в двухмет¬ ровую гильзу, можно спустить на землю на парашюте. Два человека должны отстегнуть парашют, распако¬ вать гильзу, вынуть небольшое устройство и с его по¬ мощью надуть самолет, а затем установить на нем дви¬ гатель. Через 8—10 мин после приземления парашюта надувной самолет с двумя пассажирами на борту мо¬ жет подняться в воздух. Вместе с двигателем такой самолет весит 140 кг, имеет длину 6 м, а размах кры¬ ла— 9 м. Предназначенный для бреющих полетов, он развивает скорость до 85 км/ч. Такой самолет удобен для работы экспедиций в труднодоступных районах, при спасении экипажей самолетов, терпящих бедствие в отдаленных от жилья местах. В 80-х гг. в Англии было налажено серийное про¬ изводство надувного самолета «Феникс». Он предна¬ значен в основном для спортивных целей. Его можно перевозить в автомашине, а в надутом состоянии эта полимерная конструкция с велосипедным мотором пре¬ вращается в самолет с размахом крыла более 30 м. «Самолет в консервах», названный так потому, что его отдельные части упакованы в железные банки, вы¬ пускается и в США. Жизнеспособность надувных самолетов чрезвычай¬ но высока: им не страшны даже утечки воздуха через пулевые пробоины. Существует мнение, что надувные самолеты со временем завоюют то же место в системе индивидуального воздушного транспорта, какое авто¬ мобили занимают в наземном транспорте сегодня. Но только ли в системе индивидуального воздушного транспорта? Народному хозяйству очень нужны лег¬ кие самолеты многоцелевого назначения: патрулиро¬ вать над лесами, доставлять небольшие грузы, врачей и медикаменты. Сейчас это делают самолеты Як-12 и Ан-2, их мощности соответственно 300 и 1000 л.с. Ко¬ нечно, эти мощности используются только частично. 51
В то же время применение легкой авиации растет, а значит, растут и потери. Корпус большого современного воздушного лайне¬ ра из резины не построишь. Это и не требуется — име¬ ются алюминиевые сплавы с большим запасом прочно¬ сти. Но и без резины такой самолет не полетит. В со¬ временных самолетах применяются всевозможные ре¬ зиновые детали, весящие свыше 1 т. Но этим использо¬ вание резины для нужд авиации далеко не исчерпы¬ вается. Возьмем хотя бы такой пример. Если самолет совершит вынужденную посадку вдали от аэродрома, его ремонт будет связан с большими трудностями — надо за сотни километров везти мощные подъемные краны и стрелы, подкладывать под самолет железно¬ дорожные шпалы. И все это для того, чтобы буксиро¬ вать его на ремонтный завод. Нейлоновые оболочки на прокладке из синтетического каучука позволяют избежать этих трудностей. Оболочки подкладывают под фюзеляж, крылья, хвостовое оперение, они нежно «обнимают» машину, не оказывая на хрупкий гигант сосредоточенного давления. Другая проблема — борьба с обледенением. На одном из аэродромов готовился к взлету тяжелый бом¬ бардировщик. Погода была морозная. Когда машина стала взлетать, командир почувствовал, что она не слушается. Двигатели были включены на полную мощ¬ ность, но машину так и не удалось оторвать от земли. А причина заключалась в том, что самолет покрылся ничтожным слоем льда. Он-то и нарушил нормальное обтекание крыльев, чуть ли не в 10 раз увеличив со¬ противление фюзеляжа. Как же бороться с обледене¬ нием? В Швеции, например, разработана автоматиче¬ ская система, предупреждающая обледенение самоле¬ тов. При определенных метеорологических условиях перед взлетом каждая машина принимает «душ». Че¬ рез 172 форсунки поверхность самолета опрыскивают противообледенительным раствором, состав которого с учетом последней метеосводки рассчитывает ЭВМ. Но такая система дорога и вряд ли целесообразна для небольших самолетов. Еще в 30-е гг. была сделана по¬ пытка ликвидировать это неприятное явление с по¬ мощью резины. Тогда сжатый воздух подавался в спе¬ циальные резиновые камеры (деживеры — от француз¬ ского givre — иней, изморозь), которые надевались на угрожающие участки — передние кромки крыльев. 52
Впоследствии для предохранения от обледенения ло¬ пастей пропеллера и крыльев самолета стали приме¬ нять электропроводящие резины. Электрический ток, проходя через резину, нагревает ее, что предотвращает обледенение. Еще одна проблема, связанная с авиацией,— до¬ ставка грузов опять-таки может быть решена с по¬ мощью резины. Оказывается, груз можно сбрасывать с самолетов и без парашютов. Для этого предметы нужно упаковать в специальную оболочку, снабжен¬ ную резиновыми подушками, накачанными воздухом. Снаружи все заключено в прочную сетку. Так грузы можно сбрасывать гораздо точнее, к тому же они не утонут, если попадут в воду. Но если груз хрупкий? Тогда придется совместить парашют, резиновую обо¬ лочку и воздушную подушку. Тяжелые и громоздкие грузы чаще всего перевозят на вертолетах, а затем спу¬ скают на парашютах. Чтобы смягчить удар о землю, хорошо поместить такой груз на пружинящие поддоны. Но они при ударе о землю обязательно его перевер¬ нут. На этот случай спроектирована особая платфор¬ ма — поддон с несколькими цилиндрическими юбками внизу из эластичного материала. Когда платформа на¬ ходится приблизительно в 2 м от земли, автоматически открываются клапаны и сжатый воздух из баллонов поступает в пространство, ограниченное юбками. Под платформой образуется воздушная подушка, и груз плавно опускается на землю. На малых высотах, ис¬ пользуя подобную резиновую платформу, можно вооб¬ ще обойтись без парашюта.
HÀ ВОДЕ И ПОД ВОДОЙ ОСТРОВ Вода — наша мать, море — ПО ЗАКАЗУ тл кормилица. Из моря в наши дома входит жизнь. Эврипид Даже после плавания Колумба люди верили в «счастливые острова», где жизнь напоминает райские кущи. На острове Бимини, как гласит легенда, бьет ключ вечной молодости: стоит умыться его водой, и согбенный старец превратится в стройного юношу. Многие мореплаватели искали мифический остров с волшебным источником. Среди них был и испанец Понсе де Леон, открывший начало Гольфстрима — Флоридское течение, но молодости себе он так и не добыл. Ему посвятил Г. Гейне печальную балладу, где есть такие строки: На пустом прибрежье Кубы, Над зеркально гладким морем Человек стоит и смотрит В воду на свое лицо. Прошли столетия, а острова в океане продолжали тревожить воображение людей. Слишком уж загадоч¬ ным подчас было их поведение. Они словно дразнили мореплавателей. В 1739 г. Д. Лаптев обнаружил ранее неизвестный остров, его видели и в 1761 г., но потом он исчез. В середине XIX в. в Средиземном море по¬ явился остров, не нанесенный ни на одну карту. Капи¬ тан английского судна, бывший в том районе, поспе¬ шил водрузить на нем флаг Великобритании, но преж¬ де чем он возвратился на родину, остров с флагом ушел под воду. Снова остров появился через 30 лет с лишним, но пока ученые собирались его исследовать, он опять ушел в пучину. Истории о загадочных пла¬ вающих или исчезающих островах рассказывали мо¬ реходы и нашего века. Вот как писал один научный журнал в конце 20-х гг.: «Моряки время от времени встречают в своих плаваниях плавучие, покрытые пальмами острова, неизвестно куда направляющиеся и неизвестно откуда пришедшие». Романтично. Но именно в эти годы развился и практический подход — появилось большое количество проектов искусствен¬ 54
ных островов. Начала воплощаться в жизнь идея ве¬ ликого писателя-фантаста Жюля Верна о создании и использовании рукотворных островов, выдвинутая им в увлекательном романе «Плавучий остров». Сегодня искусственные острова стали не только реальностью, но и необходимостью. Ежегодно на нашей планете становится на 75 млн. человек больше. В июле 1987 г. человечество отпразд¬ новало рождение пятимиллиардного жителя. Естест¬ венно, растут потребности в сырье, материалах, элек¬ троэнергии, продуктах питания. Удобные, располо¬ женные поблизости от промышленных центров запасы полезных ископаемых иссякают. И надежды людей в первую очередь связаны с практически неосвоенным океаном. Парадоксально, но факт: люди уже ходили по Луне, отстоящей от Земли на 384 400 км, а по дну океана на больших глубинах еще не только не ступа¬ ла нога человека, но даже съемки его поверхности не проведены. По данным ООН, дно океана освоено не более чем на 3%. В результате доля его экономики в мировом хозяйстве составляет всего 3—4%. Но положение скоро изменится. Свои шельфы осваивают многие страны, в том числе Австралия, Гре¬ ция, Ирландия, ПНР, США, Финляндия, Япония. Уже сейчас в Канаде у побережья Новой Шотландии ком¬ плекс угольных шахт, расположенных под дном моря, занимает площадь 200 км2, почти треть угля добывает со дна Япония. В будущем, в ходе разведки и эксплуа¬ тации полезных ископаемых и биоресурсов шельфа, искусственные острова поднимутся во многих частях Мирового океана. Практика сооружения искусственных территорий в нашей стране, обладающей самым большим в мире континентальным шельфом, имеется. Это и полуост¬ ров, сооруженный рядом с паромной переправой СССР — ГДР, и Новоталлинский порт, и город Нефтя¬ ные Камни, построенный на Каспии близ Апшерона на глубинах от 40 до 60 м. Океан может дать многое. И все же основной объ¬ ект подводной добычи — нефть. Сейчас ее все чаще добывают с помощью искусственных островов. Какой же материал выбрать для их постройки? Имеются на¬ мывные острова из песка, защищенные от размывания фильтровальной тканью, но строить такой остров слишком долго, Железные острова, состоящие из сек¬ 55
ций-кессонов, заполненных водой, можно сделать в форме ледокола, и они будут резать льды. Однако сталь — не самый дешевый материал, и такой остров обойдется «в копеечку». Делают и ледяные искус¬ ственные острова: льдину сажают на мель. Для этого лед наращивают. Но такой остров можно построить при двух условиях. Во-первых, строительство можно вести только на Крайнем Севере. Во-вторых, глубина моря должна ненамного превышать толщину льда. Кроме того, сам процесс наращивания льда трудоем¬ кий и длительный. Пришлось вспомнить о таком важ¬ ном свойстве резины, как водонепроницаемость. Приблизительно 10 лет назад появился первый искусственный остров из резины. Он проходил испыта¬ ния в Ла-Манше и представлял собой стоящий на дне огромный мешок с песком в виде усеченного конуса. К его верхней части была прикреплена стальная па¬ луба. Для изготовления мешка использовали нейлоно¬ вую ткань, покрытую с обеих сторон слоем прочного эластомера. Толщина оболочки составляла около 5 мм. На сооружение острова пошло 1100 м2 ткани и 1,5 тыс. т песка. Конструкция острова оказалась удач¬ ной с точки зрения устойчивости. Дело в том, что гид¬ ростатическое давление воды спрессовывает песчинки в сплошную массу и остров может выдержать полез¬ ную нагрузку до 80% его массы. Такие острова могут служить не только в качестве оснований для нефтяных и газовых буровых вышек, но и играть роль дамб, вол¬ ноломов, маяков. В ряде стран начато массовое про¬ изводство надувных островов для туристов. В предложениях по вторичному использованию от¬ работавших покрышек недостатка нет. Но пока на практике широко используются лишь дорожные по¬ крытия с резиновой крошкой. В то же время использо¬ вание старых шин открывает большие перспективы для строительства морских сооружений. Примерно в 5 км от побережья группа энтузиастов-аквалангистов из США построила на дне океана подводный риф из старых покрышек, хаотически скрепленных между со¬ бой. Риф получился длиной 5 км и шириной более 800 м, а на его постройку ушло 70 млн. покрышек. Риф стал удобным пристанищем для мелкой рыбешки, которая, в свою очередь, послужила пищей для более крупной рыбы и привлекла ее к побережью. Похожее сооружение, только меньших размеров, 56
построено и в нашей стране сотрудниками Дальнево¬ сточного государственного заповедника. Оно установ¬ лено на дне залива Петра Великого в Японском море. Старые покрышки от грузовиков вывезли в море, на палубе судна смонтировали небольшие секции — гир¬ лянды, к ним подвесили грузы и опустили в море, от¬ метив место буями. Вскоре после установки покрышек их начала заселять молодь ценных рыб, и через месяц там уже жили морские окуни. Не отстали в деле освое¬ ния рифа мелкие ракообразные и другие обитатели залива. Подобных построек пока немного, но самое глав¬ ное, что наметился переход от существовавших с пер¬ вобытной эпохи до наших дней принципов морского промысла — охоты и собирательства — к оседлому хо¬ зяйствованию в океане. Сегодня не лов рыбы, добыча крабов или сбор водорослей, а их разведение на под¬ водных «пастбищах» или «плантациях» — единственно правильный подход к морскому промысловому хозяй¬ ству, который дает возможность восполнять пищевые ресурсы океана. И здесь удобные и дешевые сооруже¬ ния из резины, безусловно, пригодятся. ПОДРАЖАЯ САМЫМ ЗАГАДОЧНЫМ СУЩЕСТВАМ Всесветная дорога — море, и каждый день много отходит кораблей... А мир велик... И море приветствовало его. А. Грин. Возвращение «Чайки» Считается, что первым народом, умевшим строить корабли в настоящем смысле этого слова, были егип¬ тяне. Древние суда, о которых мы имеем сведения, по¬ явились задолго до постройки пирамид, т. е. пример¬ но за 5—6 тыс. лет до н.э. Уже тогда суда были спе¬ циализированными: на одних воины отправлялись в поход, на других возили каменные глыбы для строи¬ тельства, на третьих — скот в легких кабинах. Суще¬ ствовали даже суда для перевозки мертвых и корабли для священных церемоний. Постепенно гребной флот сменился более быстроходным — парусным. В XV в. мореходы вышли на просторы океана, а в XVI в. уже делались попытки построить пароход. «Парусник без парусов, испускавший из дырки палубы черный дым», привел летом 1543 г. в порт Барселоны португальский капитан Бласко де Гарай, В ту эпоху для внедрения 57
технических новинок необходимо было благословение короля и главы церкви. Капитан не дождался разре¬ шения и умер, изобретение было забыто, и первые ти¬ хоходные и неуклюжие пароходы появились лишь в XIX в. В России первый пароход «Елизавета» был спу¬ щен на воду в 1815 г. Это была деревянная барка дли¬ ной 18 м, шириной 15 м и осадкой 0,6 м. Колеса диа¬ метром 4,2 м приводились в движение 14-сильной ма¬ шиной Уатта, труба на пароходе была кирпичная. Со¬ вершив несколько удачных пробных рейсов по Неве, «Елизавета» отплыла с пассажирами в Кронштадт, куда и доставила их за 2 ч 45 мин, восхитив своей ско¬ ростью современников. В XX в. наряду с паровыми ма¬ шинами стали применять двигатели внутреннего сго¬ рания, появились атомные энергетические установки и суда на подводных крыльях, но проблема увеличения скорости судов осталась. Сейчас в морях и океанах обживается все больше участков суши и они не могут существовать сами по себе. Нужно регулярно доставлять на них грузы, вы¬ возить сырье, добытое в море. Конечно, часть забот возьмут на себя самолеты и аэростаты, но основная перевозка крупных грузов наверняка ляжет на «пле¬ чи» морского транспорта. Необходимо доставлять гру¬ зы как можно быстрее. Каким образом повысить ско¬ рость судов? Наблюдая за плавающими дельфинами, ученые вы¬ яснили, что их лобовое сопротивление составляет лишь 12% сопротивления, которое можно было бы ожидать при соответствующих размерах и форме этих морских животных. Им помогает кожа. Дело в том, что она управляема в каждой своей точке. В процессе движения она самонастраивается в соответствии со скоростью, направлением и характером набегающего потока жидкости. Самонастройка осуществляется со¬ судистой и нервной системами кожи, содержащей мельчайшие кожные сосочки, основанием которых яв¬ ляются кожные валики, направленные вдоль тела. Каждый сосочек улавливает характер течения и на своем участке предупреждает развитие турбулентно¬ сти. Вот какой сложный механизм надо реализовать в модели, чтобы плавать по-дельфиньему. И здесь без материалов, обладающих высокой эластичностью, не обойтись. Заинтересовались исследователи и хвостом дель¬ 58
фина. Сейчас уже созданы конструкции из резины и пластмассы, которые с помощью гибких рычагов со¬ вершают движения, напоминающие колебания его хво¬ стового плавника. Они заменяют гребной винт. Пока подобные конструкции опробованы только на неболь¬ ших моторных лодках, но результаты обнадеживаю¬ щие. Лодка тратит топлива на 30% меньше, чем ана¬ логичная по мощности, но старой конструкции. Дельфин — не самый быстроходный обитатель мор¬ ских глубин. Его скорость — 40—50 км/ч. Рекордсме¬ ном является меч-рыба — при броске она развивает скорость до 130 км/ч. Изучая движение рыб, ученые обнаружили одну важную особенность — на их ско¬ рость влияет природная слизь, покрывающая тело. Она «сглаживает» его сопротивление на 20—30%. По химическому составу слизь очень напоминает некото¬ рые полимеры. Отсюда становится ясным, что реше¬ ние вопроса о создании эффективной обшивки судов находится в руках специалистов по полимерным мате¬ риалам. Резина годится не только для обшивки судов. Из резины с добавкой стекловолокна делают лодки, кате¬ ра, из резинотканевых материалов изготавливают ем¬ кости для транспортировки нефтепродуктов и других жидкостей легче воды — своеобразные эластичные тан¬ керы. По сравнению с обычными танкерами и баржа¬ ми они имеют ряд преимуществ — малый вес, ком¬ пактность, более низкую стоимость. Многие проекты эластичных танкеров погибали, едва успев родиться. Например, француз Ружерон предложил конструкцию металлической баржи с пони¬ женной жесткостью, а чтобы она выдерживала удары волн, затопил ее как подводную лодку. Судно развали¬ лось. Недолго служили и нейлоновые «колбасы», бук¬ сируемые под водой. Наиболее удачными для этой цели оказались резинотканевые материалы. В 1958 г. в Англии появилась плавучая емкость «Дракон» объ¬ емом 45 м3, однако приоритет в создании подобных су¬ дов принадлежит нашей стране. Бакинские изобрета¬ тели отец и сын Аршава еще в 1944 г. выдвинули идею расчленить танкер на буксир и мягкую емкость. На¬ дежность подобных судов зависит от материала обо¬ лочки, которая наряду с эластичностью должна обла¬ дать достаточно высокой прочностью, диффузионной стойкостью, стойкостью к различным агрессивным сре¬ 59
дам, хорошо сопротивляться светоозонному старению и др. Существует достаточно резин, отвечающих этим требованиям. С помощью резины решают и другие проблемы, воз¬ никающие при эксплуатации судов. Представим такую ситуацию. Судно подошло к порту и остановилось — его надо завести в порт. Как поступают в подобных случаях? Так же, как и при спасательных работах,— судно берут на буксир. Только вот передача буксир¬ ных канатов с одного корабля на другой и закрепление их требуют слишком много времени. Даже небольшое волнение превращает эту операцию в сложное и опас¬ ное дело. Статистика показывает, что швартовка — один из основных источников травм на флоте. Тросы прижимают к тумбам руки зазевавшихся моряков, бьют их, если соскользнут или оборвутся. В результа¬ те— ушибы, ссадины, переломы. Средний срок нетру¬ доспособности пострадавших при швартовке — 65 дней, в тяжелых случаях — полгода и больше. Данная операция сохранилась на флоте в неприкосновенности со времен парусников. Однако попробуем обойтись без канатов. Представьте: в носовой и кормовой ча¬ стях буксировщика смонтированы стальные штанги — «руки» несколько метров длиной. На конце каждой «руки» имеется вогнутый металлический диск с рези¬ новыми манжетами. Буксировщик подходит к судну и упирается диском в его борт. Включается насос, отка¬ чивая через полую штангу воздух из-под диска, кото¬ рый работает как присоска. При диаметре диска 2— 2,5 м «присосавшийся» буксировщик сможет тянуть за собой корабль с силою 40—50 т. Случается и такая ситуация, когда к кораблю близ¬ ко подойти нельзя — волны не позволяют. Резина вы¬ ручит и на этот раз. Для этого стреляют в борт швар¬ тующегося судна присосками, а затем подтягивают его к буксиру или к причалу. Чтобы при швартовке амор¬ тизировать удар судна о причал, с борта свешивают кранцы — плетеные из канатов подушки, часто приме¬ няются и старые автопокрышки. Но удар гигантского танкера о причал такой покрышкой, естественно, смяг¬ чить не удается. Поэтому применяют пневматические кранцы — резинокордные цилиндрические баллоны. Они обладают большой способностью поглощать энер¬ гию удара, а также прочностью, обеспечивающей без¬ опасное выполнение грузовых операций. Длина таких 60
кранцев доходит до 12 м, а диаметр в надутом состоя¬ нии — до 4—5 м. Существуют предложения создавать суда, не тре¬ бующие причалов и не боящиеся мелководий. Когда суда на воздушной подушке были в новинку, на них возлагали слишком большие надежды. Со временем стали выявляться и серьезные недостатки: грузоподъ¬ емность таких судов при двигателях весьма значитель¬ ной мощности мала, имеются проблемы обеспечения устойчивости и управляемости при крутой волне, сильном ветре. Анализируя все «за» и «против» водо- измещающего корабля и «подушечника», инженеры предложили ряд конструкций судов на огромных на¬ дувных водяных колесах — они будут обеспечивать кораблю плавучесть и двигать его вперед. Получается своеобразный гибрид двух типов судов, совмещающий положительные качества того и другого. Двигатель такому судну требуется не мощнее, чем водоизмещаю- щему кораблю, оно бесшумно, а подобно судну на воз¬ душной подушке, не боится мелководий, ему не нужно причалов и пирсов. При той же мощности судно, как показали модельные испытания, может идти втрое бы¬ стрее водоизмещающего и на треть быстрее судна на воздушной подушке. Пока это только проект. Интерес¬ но, станет ли он реальностью? Итак, груз благополучно доставлен к месту назна¬ чения. Наступило время разгрузки. В ряде случаев ее осуществить достаточно сложно. Возьмем, к примеру, сыпучие грузы — часто они слеживаются. В этом слу¬ чае удобно оснастить судно эластичными резиновыми «простынями» на стыках и днище трюма. Когда под них поступает воздух, сыпучий материал, которым за¬ гружено судно, не только приобретет необходимую сы¬ пучесть, но и переместится к центру трюма. Это, ко¬ нечно, облегчит и ускорит разгрузку. В ГОСТЯХ Рано или поздно человечество посе- У НЕПТУНА лится на дне моря. Жак Ив Кусто «Резиновый домик был спущен на воду и установ¬ лен на дне без особых хлопот. Стенюи и Линдберг при¬ готовились к погружению... Достигнув дна, акванавты должны были перейти из камеры в дом, чтобы про- 61
жить в нем двое суток, периодически выходя в воду для испытания аппаратуры и проведения разных ра¬ бот, а затем вернуться в лифт и подняться на поверх¬ ность». Эти строки взяты не из научно-фантастиче¬ ского романа, а из серьезной и увлекательной книги П. А. Боровкова и В. П. Бровко «Человек живет под водой». Описанные в ней обстоятельства относятся к 1964 г., когда в районе Багамских островов проходили испытания нового подводного снаряжения по програм¬ ме «Человек и море». Теперь это уже стало одной из страниц истории завоевания водных глубин, а подвод¬ ные домики из прорезиненного нейлона — не новинка. Само же подводное снаряжение имеет многовековую историю. В Древней Греции водолазы, добывавшие пурпур¬ ные раковины, губки, медную руду, пользовались спе¬ циальными приспособлениями — кожаными шлемами с кожаными трубками, выходящими на поверхность воды. Во флоте Древнего Рима был специальный кор¬ пус водолазов, осуществлявших связь с осажденными городами, повреждавших суда противника и т. п. В средние века искусство водолазов во многом было забыто. Но длинными полыми тростинками часто за¬ пасались наши предки, переходя реки или спасаясь от врагов. В старинных летописях Пскова записано, что с помощью такой уловки многие граждане скрывались от воинской повинности, прячась на дне озер и колод¬ цев. По сообщению иезуита Фурнье, относящемуся к 1595 г., запорожские казаки во время своих набегов пользовались подводными лодками-пирогами. Как они были устроены, до сих пор неизвестно. Первым средством, позволившим человеку опу¬ скаться на морское дно и работать там, был водолаз¬ ный колокол. Его появлению человечество обязано, как повествует легенда, отнюдь не благородной цели познания окружающего мира, а чувству алчности. Приблизительно в 1661 г. в устье реки Ла-Платы по¬ шло ко дну испанское разбойничье судно с награблен¬ ным грузом. Об этом знал английский корабельный плотник В. Фиппс, и идея поднять судно не давала ему покоя. После долгих колебаний он обратился со своим авантюрным планом прямо к королю Карлу II и по¬ лучил от него корабль и средства для поднятия сокро¬ вищ. Долго искал затонувшее судно незадачливый плотник, но так и не нашел и решил возвратиться в 62
Англию. На обратном пути с ним произошел случай, вознаградивший его за неудачу. Он уронил в чашку с водой корабельный колокольчик, а тот упал открытой частью вниз. Искатель сокровищ обратил внимание, что он внутри оказался совершенно сухим, за исклю¬ чением узкой полоски по краям. Это наблюдение и на¬ толкнуло Фиппса на вывод, который оказался чрезвы¬ чайно важным для всего дальнейшего развития водо¬ лазного дела: воздух внутри колокола не позволяет проникнуть туда воде. Но официально это изобретение было признано в 1778 г., когда водолазный колокол использовался при постройке гавани в Ремсгэте, а изобретателем колокола считается английский инже¬ нер Д. Смитон. Это древнее и несовершенное водолаз¬ ное снаряжение, как ни странно, используется и в наше время. На этом принципе созданы построенные на мор¬ ском дне жилища для аквалангистов. На металличе¬ ский каркас натягивается прорезиненная ткань, а внутрь накачивается дыхательная смесь. Тросы удер¬ живают сооружение у дна. Современно и в то же вре¬ мя просто и дешево. Ныряльщики — биологи, ихтиоло¬ ги, археологи — приходят под такой купол отдохнуть, обработать полученные данные, провести точные экс¬ перименты. К их услугам регенерационная установка, лаборатория, мастерская. В подводном доме тепло и светло. Подводные домики из резины не обязательно долж¬ ны иметь форму колокола. Уже знакомые нам аква¬ навты Стенюи и Линдберг прожили более двух суток на глубине 132 м в доме в виде мягкой цистерны, на¬ полненной гелиево-азотно-кислородной смесью. Первый в Европе подводный пневматический домик «Спрут» был испытан советскими акванавтами в Чер¬ ном море в 1967 г. Домик каплевидной формы из про¬ резиненного капрона с небольшими иллюминаторами из стекла устанавливался на глубине 12 м всего за 15—20 мин. Конструкция оказалась весьма удачной и впоследствии были созданы ее модификации «Спрут М» (1968) и «Спрут У» (1969). Но так ли уж нужны подводные жилища? Может быть, легче и удоб¬ нее проводить отдых в привычных условиях — на бе¬ регу? Источник всех бед, подстерегающих человека в во¬ де,— повышенное давление среды, действующее на организм. Газы, которыми дышит водолаз, растворя- 63
ются в крови и тем больше, чем глубже он погружает¬ ся. Когда водолаз поднимается на поверхность, проис¬ ходит обратный процесс — газы выделяются из крови и в ней появляются пузырьки. Это может привести к тяжелым последствиям и даже к смерти от кессонной болезни. Обычно человека поднимают с глубины очень медленно, давая ему возможность пройти так назы¬ ваемую контролируемую декомпрессию. Время деком¬ прессии зависит от состава дыхательной смеси, глуби¬ ны и продолжительности погружения. Но когда насы¬ щение крови газами на определенной глубине закон¬ чено, декомпрессия перестает зависеть от длительно¬ сти пребывания под водой. Вот поэтому и удобнее вос¬ пользоваться подводным жилищем, чем несколько раз опускаться на глубину, проходя декомпрессию. Но подводный домик — сооружение стационарное, предназначенное в основном для отдыха, за его поро¬ гом человек сразу попадает в окружение чуждой сре¬ ды. Ему надо много специальных средств — одни обес¬ печивают жизнедеятельность организма, другие позво¬ ляют легко и быстро перемещаться в пространстве, третьи облегчают и делают производительным труд. И во всех этих средствах находит применение резина. Человечество многим обязано гению Леонардо да Винчи — художника, ученого, инженера. Обязаны мы ему и изобретением скафандра. Сам автор побаивался своего творения, о наиболее удачной конструкции он писал: «...а этого я не открою никому, ибо есть люди, злые по природе, и они использовали бы это для целей убийства... чтобы пробивать дно кораблей и топить их вместе с людьми, на них находящимися, а другие спо¬ собы я опишу, ибо они не опасны; у них под водой име¬ ется конец трубки, по которой они дышат, и этот конец прикреплен к меху или поплавку». Ну, чем описанное устройство принципиально отличается от современного английского патента «Оборудование для подводных морских работ на глубине до 8 м»? Оно состоит из ма¬ ски, шланга и надувного поплавкового буя, на кото¬ ром смонтирован карбюраторный двигатель и два ком¬ прессора. Топливный бак дает возможность несколь¬ ким водолазам в течение часа работать под водой. Буксировать буй просто. Удобство такого оборудова¬ ния в том, что оно позволяет водолазу свободно дви¬ гаться под водой в пределах длины дыхательного шланга. Движения подводника не связаны с громозд- 64
кими заплечными баллонами, которые к тому же надо постоянно пополнять кислородом, поднимая их на по¬ верхность. Однако глубины, на которых могут исполь¬ зоваться подобные устройства, весьма ограничены. В начале XIX в. изобретатели А. Гаузен в России и А. Зибе в Англии предложили несколько моделей во¬ долазного снаряжения. Оно состояло из медного шле¬ ма с окошками, комбинезона из прорезиненной ткани, медной манишки, воздушного шланга, ручной помпы для подачи воздуха и грузов для регулирования пла¬ вучести. Потом к нему добавились обратные клапаны, травящий клапан и телефон. Водолаз, одетый в такое снаряжение, получившее название вентилируемого, полностью изолирован от воды. Именно в таком ко¬ стюме и совершается сейчас большинство водолазных работ: он в наибольшей степени обеспечивает человеку нормальные условия под водой. Все созданные конструкторами аппараты (будь то первые колокола или современные акваланги и ска¬ фандры) основаны на том, что человек берет запас дыхательной смеси с собой или получает ее по шлан¬ гам с поверхности. Но и в самой воде содержится рас¬ творенный кислород — приблизительно 10 г в 1 м3, а человеку для дыхания нужно не многим больше 30 г в 1 ч. Но как извлечь кислород из воды? Рыбы с по¬ мощью жабр успешно справляются с этой задачей. В основе дыхательных процессов почти всех живых организмов лежит просачивание кислорода и углекис¬ лого газа через тончайшие мембраны. У рыб раство¬ ренный в воде кислород переходит через такие мем¬ браны в жабрах в кровеносную систему, а избыточный углекислый газ, имеющийся в крови, переходит через эти же мембраны в воду. Уже достаточно длительное время проводятся опы¬ ты с тончайшей пленкой из силиконового эластомера толщиной несколько микрон, которая может работать как искусственная легочная ткань: не пропуская воду, она в то же время позволяет кислороду, растворенно¬ му в воде, проникать в огороженное ею пространство. Если подобные опыты завершатся успехом, то кислород удастся добывать из окружающей акванавта среды. Другая проблема заключается в защите акванавта от холода морских глубин. При работе летом в жар¬ ком климате и на небольших глубинах вполне доста¬ точно бывает костюма из микропористой резины (хо¬ 65
рошие результаты дает применение микропористой ре¬ зины в сочетании с трикотажным полотном). Для ра¬ боты на значительных глубинах изготавливаются ко¬ стюмы из двойной резины с теплоизолирующей про¬ кладкой из мелких пустотелых стеклянных шариков. Применение микропористой резины в таких костюмах вполне объяснимо. Этот материал обладает низкой теплопроводностью, поэтому тепло сохраняется долго даже на больших глубинах. В северных широтах исследователи обычно надева¬ ют под водолазный костюм свитера и другую теплую одежду. Но сейчас уже доказаны преимущества прину¬ дительного обогрева гидрокостюмов по сравнению с теплозащитой. Один из первых обогреваемых костю¬ мов был изготовлен из двухслойной резины с электро¬ обогревом от аккумуляторов, расположенных на поясе водолаза. Мощность, расходуемая на обогрев, состав¬ ляла около 350 Вт. Впоследствии более перспективны¬ ми были признаны костюмы, обогреваемые горячей водой. В таком костюме масса резиновых деталей. Во- первых, сам он выполнен из прорезиненной ткани как целыюкроенный комбинезон со шлемом и носками. На груди он имеет разрез, закрывающийся застежкой- молнией. Вдоль тела через грудь и спину по внешнему контуру рукавов и штанин располагаются резиновые перфорированные трубки, из отверстий которых выте¬ кает вода и омывает тело акванавта. Вода подается по шлангу из подводного жилища. Водолаз может ре¬ гулировать расход воды через каждую из трубок и тем самым устанавливать температуру обогрева с точно¬ стью до долей градуса для различных частей тела. Чем больше подводная площадь, которую удалось освоить акванавтам, тем острее встает вопрос об их перемещении под водой на значительные расстояния и по возможности быстрее. Для этого применяют раз¬ личные торпеды-толкачи и «мокрые» подводные лод¬ ки, в которых экипаж находится под защитой специ¬ альных колпаков от набегающего потока воды. Сама лодка не герметизирована, и акванавты находятся в автономном водолазном снаряжении. Сейчас созданы легкие и удобные подводные лодки, в которых всплы¬ тие и погружение осуществляются с помощью резино¬ вых емкостей. Перед погружением члены экипажа на¬ девают акваланги и выпускают воздух из резиновых емкостей, закрепленных на бортах. Через полминуты 67
лодка уходит под воду и может развить скорость 2 узла (3,6 км/ч) с помощью двух электродвигателей. В надводном положении скорость лодки достигает 25 узлов. Назначение таких лодок самое разнообраз¬ ное: контроль за подводными кабелями, корректиров¬ ка мест для морского бурения и т. п. Для всплытия надо снова накачать емкости сжатым газом. Однако подобные средства передвижения не очень удобны для изучения биологии моря — слишком боль¬ шой шум и волны они создают. Для этих целей пыта¬ ются создавать подводные лодки-рыбы. Такое судно имеет гибкий корпус с мягкой обшивкой и движется в воде, совершая волнообразные колебания. В перед¬ ней части лодки установлен гидравлический двигатель, соединенный посредством шлангов с искусственными «мышцами». Роль «мышц» выполняют баллоны, обви¬ вающие корпус в виде нескольких последовательно расположенных секций. Воздух подается то в одну, то в другую секцию в такой последовательности, чтобы на поверхности лодки возникали бегущие импульсные колебания, толкающие ее вперед: движется такая лод¬ ка абсолютно бесшумно. Обеспечить акванавта необходимым оборудовани¬ ем, приспособлениями и инструментом для проведения разнообразных глубоководных работ нелегко. По условиям работы подводник схож с космонавтом. Не случайно инструменты, разработанные для будущих космических монтажников, оказываются вполне при¬ годными для подводных работ. В ряде случаев при со¬ здании глубоководного оборудования требуемые экс¬ плуатационные характеристики можно обеспечить только путем применения резины. Вот некоторые при¬ меры использования резины для глубоководных работ. Любое место для работы требует освещения, тем более под водой. Сейчас уже выпускаются специаль¬ ные патроны для электрических ламп накаливания, изготовленные почти целиком из хлоропренового ка¬ учука. Они обладаю! высокой прочностью, не разру¬ шаются при коротких замыканиях. Но их главное до¬ стоинство— способность надежно работать в морской воде. Обычно нефть из подводных скважин транспорти¬ руется на берег по стальным трубам, уложенным в траншеи на морском дне на глубинах, достигающих 200 м. Такие траншеи делают с помощью гидромони¬ 68
торов, опускаемых с борта подводного судна и управ¬ ляемых дистанционно. Для создания струи, размываю¬ щей и режущей грунт под водой, требуются выдержи¬ вающие высокое давление, не боящиеся воды и в то же время эластичные рукава. Конструкции эластич¬ ных труб, в которые, помимо резины, входят упругая стальная сетка, текстильные материалы и спираль из стекловолокна, позволяют выдерживать давление до 175—180 атм. Не проходит и дня, чтобы в море не раздавалось тревожное «SOS». Ежегодно во всем мире происходит 6—7 тыс. аварий, в которых гибнет 150—200 судов. Раньше эта цифра была еще больше. На протяжении 2000 лет ежегодно тонуло в среднем 500 кораблей. Сейчас на морском дне находится более 1 млн. кораб¬ лей, т. е. примерно на каждые 14 миль2 морского дна один корабль. На помощь судоводителям часто прихо¬ дят водолазы. Латать пробоины в днище судна — ра¬ бота нелегкая. Подводить пластырь приходится не¬ скольким человекам. Его с успехом могут заменить две надувные эластичные емкости, соединенные пат¬ рубком-перемычкой. При подаче сжатого воздуха они раздуваются по обе стороны пробоины и надежно пре¬ дохраняют корпус от попадания воды. Для того чтобы снять судно с мели или рифа, надо приподнять его, и тогда буксиры могут отвести по¬ терпевший аварию корабль на глубину. Мягкие рези¬ новые домкраты-понтоны, заполненные водой под низ¬ ким давлением (0,4—0,8 атм), могут выполнять эту работу. Водолазы подводят их под днище судна в сло¬ женном виде и соединяют шлангами с водяным насо¬ сом, установленным на палубе судна-спасателя. По мере заполнения водой понтоны раздуваются и снима¬ ют судно с мели. Однако не всегда корабль удается удержать на плаву, а оставлять потерпевшие аварию суда на дне да еще с ценным грузом неразумно. Существует не¬ сколько способов поднятия судов. По одному из них под корпусом промывают туннели и вводят в них стро¬ пы, к которым крепят металлические понтоны. Сна¬ чала понтоны затапливают, а потом в них подают под давлением воздух. Способ очень трудоемкий. Для подъ¬ ема судна весом 4 тыс. т надо затопить в виде понто¬ нов 1200 т металла, а длина воздухопроводов дости¬ гает нескольких километров. Эластичные понтоны по¬ 69
могут выполнить эту работу быстрее и с меньшими за¬ тратами. Еще во время войны в 1944 г. советский ин¬ женер Е. Кораблев внес предложение использовать понтоны из резины. Много лет спустя инженеры ФРГ это предложение модернизировали. В трюме корабля они предложили делать вырез, в который вставлять конец специального трубопровода. По нему со спаса¬ тельного судна подаются под воду сложенные эла¬ стичные емкости. Водолазу достаточно подсоединить емкость к воздухопроводу — и понтоны готовы к ра¬ боте. Выпускной клапан является одновременно регу¬ лятором давления. Постоянно выпуская с уменьшени¬ ем глубины излишек воздуха, предупреждают чрез¬ мерное увеличение скорости подъема и разрыв ем¬ кости. Оценивая перспективы развития транспорта Миро¬ вого океана, следует отметить, что по существующим прогнозам большое будущее принадлежит дирижаб¬ лям. Может быть, им поручить поднятие затонувших судов? Но какой бы способ не использовался, без ре¬ зины обойтись, очевидно, не удастся. Сейчас возможности длительного пребывания че¬ ловека под водой стали настолько реальными, что по¬ явились даже предметы развлечения и отдыха для подводников, в которых тоже используется резина,— уже выпускаются, например, радиоприемники, рабо¬ тающие под водой. Для этого их заключают в водо¬ непроницаемую оболочку из хлоропренового каучука толщиной от 0,04 до 0,065 мм. Такая толщина обо¬ лочки выбрана не случайно: она не порвется при па¬ дении приемника в воду и в то же время не ухудшает звук. ЕСЛИ Была в Неве высокая вода РАЗБУШЕВАЛОСЬ В наводненья в городе боялись. МОРЕ д Ахматова. В последний раз мы встретились тогда... 4 ноября 1966 г. на итальянский город Венецию — жемчужину мировой культуры обрушилось небывалое наводнение. Оно не только причинило крупный ущерб городу и его культурным ценностям, но и показало, что сам город на грани гибели. Венеция расположена на 118 островах в середине мелководной лагуны в се- 70
веро-западном торце Адриатического моря. Лагуна отделена от моря песчаной косой с тремя проливами, через которые во время приливов морские воды вхо¬ дят в лагуну, повышают ее уровень, а при отливах вновь уходят в море. На протяжении всей многовековой истории города (днем рождения Венеции считают 26 марта 451 г.) борьба с водной стихией была его жизненно важной заботой. Уже в XII—XIV вв. венецианцы отводили реки по каналам в Адриатику в обход лагуны, что осушало малярийные болота, укрепляли берега пес¬ чаной косы, отделяющей лагуну от моря. В XVIII в. возведены сохранившиеся до наших дней стены (му- рацци) длиной более 5 км из земляных насыпей, по¬ крывающих их каменных плит и больших каменных блоков. Защитные стены были призваны укреплять берег песчаной косы, не выдерживавшей натиска моря. Первый прилив вторгся в Венецию поздно вече¬ ром 3 ноября 1966 г. К 5 часам утра 4 ноября вода должна была, подчиняясь астрономическим законам, вернуться к нормальному уровню, но сильный ветер продолжал гнать ее в лагуну. Лагуна не смогла вы¬ толкнуть воду. К полудню начался второй прилив и вода поднялась еще выше, потом третий. Волны моря, подгоняемые ветром, перехлестнули цепочку прибреж¬ ных островов даже в тех местах, где их ширина была значительной, и в течение 24 ч бушевали в городе, оставив ее жителям другую Венецию. Бедствие, разразившееся в 1966 г., было поистине чудовищным. Оно показало, что понесенные убытки (ущерб оценивается приблизительно в 40 млрд, лир) еще не самое страшное, стоит вопрос — быть или не быть городу. За несколько лет после 1966 г. было предложено большое количество самых разнообразных проектов спасения Венеции — от круговой дамбы вокруг горо¬ да до создания плотин с затворами в проливах. Но только в 1973 г. итальянский парламент принял для города специальный закон, предусматривающий в чис¬ ле мероприятий строительство в трех проливах регу¬ лируемых плотин (из-за бюрократизма местных вла¬ стей строительство не было начато и через десять лет после принятия закона). Их назначение — контроли¬ ровать уровень воды в лагуне и предотвращать ее за¬ 71
топление высокой водой. Основным материалом пло¬ тин, как известно, является бетон. До недавнего вре¬ мени он считался незаменимым, но и в данном случае ему пришлось уступить место полимерам. Дело в том, что сооружение, которое защищало бы город от на¬ воднений, должно оставлять открытыми лагуны для свободного отлива. Это необходимо, поскольку Вене¬ ция не располагает очистными установками и пола¬ гается всецело на работу приливов, которые выносят нечистоты в открытое море. Поэтому решено сделать плотины эластичными. Материалами могут служить прорезиненная или нейлоновая ткань, пропитанная синтетическими смолами. Плотина представляет со¬ бой один баллон, уложенный поперек каждого из трех проливов. При отсутствии какой-либо угрозы со сто¬ роны моря баллоны будут лежать в сложенном виде на дне проливов. В этом случае они не препятствуют приливным течениям и судоходству. Если же уровень воды будет выше нормального, насосные станции бу¬ дут накачивать в баллоны требуемое количество воды. Баллоны раздуются и сократят сечение проливов, вплоть до их полного перекрытия. После того как угрожающая ситуация исчезнет, те же насосы выка¬ чают воду из баллонов, и они вновь опустятся на дно. При максимальном заполнении эластичные баллоны плотины образуют барьер, выступающий над водой на 2—2,5 м выше уровня высокой воды. Этого вполне достаточно, чтобы предохранить город от наводнения. Плотинами управляет автоматика. При появлении угрозы подается сигнал тревоги. Полное перекрытие при необходимости может быть проведено после это¬ го за 30 мин. Плотина неоднократно проходила испы¬ тания в 1970—1972 и в 1974—1975 гг., показав свою работоспособность. Описанный проект, возможно, представит интерес и для нашей страны, поскольку от морских штормов страдают некоторые города, сре¬ ди них Ленинград и Пицунда. Строительство защитных сооружений может при¬ меняться также для прикрытия отдельных портов или просто объектов на морском берегу. И для этого не обязательны надувные плотины, можно использовать отходы резиновой промышленности. Примеры таких сооружений: более чем 200-метровый плавучий вол¬ нолом из 11 тыс. бракованных и отработавших свой срок покрышек защищает один из портов США от ча- 72
стих штормов. Подсчитано, что убытки от разруши¬ тельного действия штормов на портовые сооружения исчисляются миллионами долларов. Волнолом (ценой 7 тыс. дол.) собран из секций, в каждой из которых по 18 скрепленных между собой покрышек. Другой волнолом (меньших размеров) установлен на Атлан¬ тическом побережье. При высоте волн 0,9—1,2 м устройство поглощает до 80% их энергии. Плавучие волноломы не воздействуют на естественные течения, не мешают миграции рыб и не портят морского пей¬ зажа, так как располагаются ниже поверхности воды. Хорошим подтверждением полезности подобных про¬ ектов является и действующий волнолом, сооружен¬ ный портовиками Джелонга (Австралия). Они по¬ строили мол из 22 тыс. использованных покрышек. Теперь в акватории порта, где укрываются малотон¬ нажные суда, волнение стало значительно меньше, даже при сильном шторме. Мол устойчив и плавуч, ему не страшны приливы и отливы. Может быть, это и есть один из рациональных путей решения проблемы борьбы с разбушевавшейся стихией? Брошенные покрышки могут пригодиться и для за¬ щиты берегов рек от размывания. Специалисты Вол- гоградгидростроя предложили использовать их на бе¬ регах Волги. Скрепленные между собой, они образуют на береговом откосе гибкий ковер. Он гасит набегаю¬ щую волну, способствует образованию песчаных на¬ носов. Несколько километров берегов реки уже выло¬ жены таким ковром.
В БОРЬБЕ ЗА УРОЖАЙ КАКОЙ БУДЕТ МАШИНА НОМЕР ОДИН А трактора идут в металлолом. Они опять становятся металлом, Они опять точны как эталон, Который не посмеет быть усталым. Б Слуцкий. Трактора и автомобили Слово «трактор» означает тягач. В сельском хо¬ зяйстве это машина номер один. Единицу его мощно¬ сти называют лошадиной силой. Это невольно под¬ черкивает, что трактор заменил лошадь, без которой почти до начала XX в. ни один крестьянин не мог про¬ существовать. «Безлошадный» — синоним слова «бед¬ няк». Что же основное в тракторе? Двигатель и ходовая система, которая может быть колесной и гусеничной. Если, как утверждают археологи, колесо существует, по крайней мере, 45 веков, то гусеница появилась лишь в середине прошлого столетия. Одним из первых изобретателей гусеничного хода является офицер рус¬ ской армии Д. Загряжский, получивший в 1837 г. при¬ вилегию на «экипаж с подвижными колесами», или, говоря современным языком, тележку на гусеничном ходу. Изобретение служило в основном военным це¬ лям, ее назначение — повысить проходимость по сла¬ бым дорогам и бездорожью повозок с боеприпасами и другими военными грузами. Изобретение не было реализовано. Прошел 41 год, и снова русский офицер С. Маевский получает патент на «способ передвиже¬ ния поездов и повозок, толкаемых локомотивом, при одной бесконечной, гусеничной цепи». По внешнему виду это изобретение не походило на привычный гу¬ сеничный ход — в нем одна цепь охватывала колеса нескольких экипажей, но в принципе это уже был гу¬ сеничный движитель. И все-таки днем рождения гусеницы принято счи¬ тать 20 сентября 1879 г., когда русский изобретатель Ф. Блинов создал «особого устройства вагон с беско¬ нечными рельсами для перевозки грузов по шоссей¬ ным и проселочным дорогам», а спустя год успешно испытал первую в мире «реальную» гусеницу. Прошел еще один год, и Ф. Блинов создал опять-таки первый 74
Ь мире трактор с двумя паровыми машинами. Дважды показывал изобретатель-самоучка свой самоход на выставках: на Саратовской губернской в 1889 г. и на Нижегородской в 1896 г. В обоих случаях машину не сумели оценить по достоинству. И после смерти Ф. Блинова о существовании трактора было надолго забыто. Но гениальные изобретения часто опережают свое время. Так случилось и с трактором — за про¬ шедшее столетие его конструкция по своей сути мало изменилась. Заслуга Ф. Блинова состоит в том, что он первым сумел создать действующую машину высо¬ кой проходимости, обладающую двигателем доста¬ точной мощности и гусеничным ходом. За границей гусеничный ход на тракторе применили лишь в 1904 г., когда американская фирма «Катерпиллар», стремясь повысить проходимость колесных тракторов, заменила на одной стандартной модели колесо парой грубых деревянных гусениц. И лишь в 1913 г. фирма выпу¬ стила полную гусеничную модель трактора. Уже в начале века изобретатели, стремясь создать вездеходные машины на гусеничном ходу, видели не¬ достаток металлических гусениц — большой вес и как следствие этого большое давление на грунт. Выход из создавшегося положения пытались найти с помощью резины. В 1909 г. в царскосельском гараже под Пе¬ тербургом, заменив у легкового автомобиля «мерсе¬ дес» задние колеса гусеничными лентами из слоистой резины, получили первый в мире полугусеничный вез¬ деход, а специалисты Русско-Балтийского завода в Риге начали выпускать автосани с резинометалличе¬ ской ходовой системой. Потомки этих машин-вездехо¬ дов широко используются и сегодня. Что же касается трактора, то проблема замены его металлических гу¬ сениц на эластичные не может считаться решенной до сих пор. Попробуем разобраться: в чем же дело, так ли необходимы трактору резиновые гусеницы? Последнее время в специальной литературе по¬ явился термин «машинная деградация почв». Он обо¬ значает комплекс вредных последствий, вызываемых ходовыми системами и рабочими органами почвообра¬ батывающих машин. Один из наиболее грозных фак¬ торов деградации почв — переуплотнение. Оказывает¬ ся, для того чтобы растения развивались нормально, требуется определенное соотношение между основны¬ ми частями почвы: твердой фазой, водой и воздухом. 75
Оптимальной будет такая почва, в которой сухая поч¬ ва составляет 50%, вода — 30 и воздух — 20%. Если почва переуплотнена, урожайность резко снижается. Это объясняется тем, что переуплотненная почва плохо впитывает влагу — стоит пройти ливню, воз¬ никает усиленный сток воды, вместе с которой смы¬ вается и верхний плодородный слой почвы. Это яв¬ ление называют водной эрозией. В то же время толь¬ ко за последние 20 лет тракторы стали тяжелее в 1,5—2 раза, а их скорости значительно увеличились. Первые тракторы имели скорость 3—4 км/ч и мощ¬ ность 15—20 л. с., их легко обгонял пешеход. Потом скорости возросли вдвое, но это было лишь первое поколение тракторов — ровесников века. Отсчет жиз¬ ни второго поколения начинается с 60-х гг., когда их производительность возросла на 35—40%, соответ¬ ственно и мощность — до 80—90 л. с. С конца 70-х гг. в жизнь вступили машины третьего поколения мощ¬ ностью 150—220 л. с. Первым этот порог преодолел ленинградский трактор К-700. Появились тракторы мощностью и 300 л. с. Однако стремление увеличить производительность машин неизбежно привело к ро¬ сту их веса. Например, у трактора Т-150К он состав¬ ляет 7,8 т, а у К-701 — 12,6 т. Имеются единичные конструкции и гораздо большего веса. Например, са¬ мый большой из существующих сейчас тракторов вы¬ пущен одной из американских фирм. Его мощность 440 л. с., перемещается он на 8 колесах диаметром 2,4 м. Весит 40,75 т. Подобные тракторы-гиганты и вызывают переуплотнение почвы. Гусеничные тракто¬ ры имеют большую площадь контакта с грунтом, но они интенсивно разрушают верхний плодородный слой, как бы срывая его. Особенно вредным оказывается влияние гусениц в тех районах, где плодородный слой мал, например на Севере. Не случайно зарубежный опыт показывает, что гусеничные тракторы по своему влиянию на почву не имеют особых преимуществ пе¬ ред колесными. Чтобы избежать переуплотнения, требуется не пре¬ вышать давление гусеницы на почву 40—50 КПа (0,4—0,5 кгс/см2), а у современных тракторов оно со¬ ставляет величину в несколько раз большую. При та¬ ком давлении переуплотнение распространяется на глубину до 35—60 см, а это вызывает целую серию неприятных последствий — возникает вымокание ози¬ 76
мых зерновых культур, затягивается посев яровых зерновых из-за запаздывания созревания почвы для обработки. В результате потери урожая могут состав¬ лять от 5 до 50%. Оценка убытков от переуплотнения почвы показывает, что в нашей стране они ежегодно достигают 2,5 млрд. руб. Мер борьбы с переуплотне¬ нием почвы достаточно много, и одна из них — модер¬ низация ходовой системы тракторов. В 1939 г. английский изобретатель И. Китен пред¬ ложил приемлемую конструкцию ленточной гусеницы, выполненной из эластичного материала. Она намного легче металлической. Снижается шум, не портятся асфальтовые покрытия, а самое главное, переуплот¬ нение почвы значительно меньше. Еще раньше был предложен другой конструктивный способ решения проблемы — пневматические гусеницы, что-то среднее между классической гусеницей и знакомой всем пнев¬ мошиной. Их конструкции предложили советские изобретатели Н. Ветчинкин в 1926 г. и А. Нддирадзе в 1933 г. В дальнейшем предложенные конструкции многократно модернизировались. Шли годы, а сроки широкого внедрения ходов все откладывались. И тем не менее более или менее при¬ емлемые конструкции пневмогусениц существуют. Вот одна из них. Пневмогусеница состоит из двух частей: армированной металлом плоской резиновой ленты и прикрепленных к ней резиновых подушек, надутых воздухом. Лента служит для передачи движения, по¬ душки опираются на грунт. Трактор удалось облег¬ чить на 1 т: оказалась не нужной мягкая подвеска — все эти пружины, рессоры, торсионы, так как мягкие подушки (давление в них 0,2—0,5 кгс/см2) сами слу¬ жили амортизаторами. Сняты жесткие ограничения скорости. В стальной гусенице существуют огромные силы инерции, возникающие при движении, и мощные ударные нагрузки на все детали ходовой части воз¬ растают до недопустимой величины при попытке уве¬ личить скорость. Есть и другие конструктивные варианты пневмогу¬ сениц— универсальные подвижные пневмотраки. Эти пневматики выполнены в виде отдельных колес с авто¬ номными осями вращения и установлены в окнах гу¬ сеничной цепи. При движении на слабых почвах они погружаются в нее и работают как грунтозацепы. Как только машина выходит на твердый грунт, каждый 77
пневматик превращается в миниатюрное эластичное колесо. Но у конструкции есть серьезные недостат¬ ки— значительные размеры, большой вес, повышенное сопротивление движению. В 1965 г. в СССР построен опытный образец лег¬ кого садового трактора «Эврика» мощностью 30 л. с. с двумя пневмогусеницами, каждая из которых со¬ стояла из нескольких пневмотраков. В конце 70-х гг. создан пневмогусеничный трактор «Руслан» (разра¬ ботка УкрНИИ местной промышленности), который представлял собой модернизированный ДТ-75Б с гу¬ сеницами из прочной резиновой ленты, на которой укреплены надувные подушки. Благодаря такой мяг¬ кой обуви трактор оказывает давление на грунт по¬ чти вдвое меньше, чем обычный гусеничный, и пред¬ назначен для работы в торфяной промышленности, мелиоративном строительстве. Он легко передвигает¬ ся и по дорогам с твердым покрытием. И все же трак¬ тор с пневмотраками не стал привычным явлением на полях. Неизбежно возникает другая проблема — на¬ дежность и долговечность таких ходов. Ведь мягкую обувь легко прорезать, прорвать, она сотрется гораздо быстрее металлической. Значит, для серийного выпу¬ ска облегченных сельскохозяйственных машин надо создавать новые образцы резины, не уступающие по многим показателям металлам. Применение резиновых гусениц не только способ¬ ствует сохранению почвы, но и открывает большие возможности для создания маневренных машин, рабо¬ тающих в особо сложных условиях. Например, для работы в опасной обстановке (при обращении с радио¬ активными веществами или вредными химикатами) в ФРГ создан трактор-робот из двух тележек, пере¬ двигающийся на четырех резиновых гусеницах. Они-то и обеспечивают устройству высокую маневренность и акробатическую ловкость. Для привода каждой гусе¬ ницы используется отдельный электромотор. Тележки могут быть установлены под любым углом друг к дру¬ гу в вертикальной плоскости. Когда они вытянуты в прямую линию, трактор может преодолевать канавы шириной около 1 м, если они обе поставлены верти¬ кально, ему требуется незначительное пространство для разворота. Установив гусеничные тележки под углом одна к другой, можно заставить робота ходить по лестницам. 78
Трактор с пневматическими гусеницами — это лишь первый шаг на пути создания надувного бесшумного и бездымного трактора. Такой машины пока не су¬ ществует, но можно мысленно представить ее работу. Мягко перекатываются эластичные резиновые гусени¬ цы, вместо двигателя на тракторе установлены рези¬ новые баллоны и шланги. И не с горючим, а с возду¬ хом, и перекатывают гусеницу не звездочки, а эла¬ стичные емкости, разделенные на отсеки, попеременно заполняемые сжатым воздухом. Такой трактор позво¬ лит полностью решить проблему и переуплотнения почвы, и охраны окружающей среды. ДИКОВИННЫЕ КОНСТРУКЦИИ НА ПОЛЯХ Я в мою добрую землю, жирную и рыхлую, зарылся до локтей; ...я за¬ брал ее в охапку, я выдавил в ней свой отпечаток, от ступней до лба; я устроил в ней свое ложе, я в нем раз¬ валился... Р. Роллан. Кола Брюньон «Не радует глаз Дарьин бугор, что напоминает со¬ бой огромный утюг, направленный в западный гнилой угол болота. Южный склон бугра исполосован серыми плешинами, и лишь кое-где зеленеют всходы, а север¬ ный подернулся едва заметной муравой. Эта земля не пашется: она списана» — эти нерадостные строки выстрадал один из лучших наших писателей Ф. Абра¬ мов в очерке «Пашня живая и мертвая». В чем при¬ чина превращения плодородной нивы в бросовую зем¬ лю с растущими оврагами, кое-где поросшими по¬ лынью и редкими кустиками травы? Такую картину можно увидеть на всех материках. Виновата водная эрозия. Во многих районах с пересеченным рельефом талые и дождевые воды, стекая по склонам, уносят частицы почвы. А с 1 мм почвы безвозвратно уплы¬ вают азота 76 кг, фосфора 240 кг, калия — до 80 кг с 1 га. Если с этим процессом не бороться, земля ис¬ худает, зачахнет, погибнет. Масштабы водной эрозии, отнимающей у человека самый драгоценный капи¬ тал— почву, огромны. Она хозяйничает на 17% сель¬ скохозяйственных угодий Польши и на 37 млн. га в США. Подсчитано, что ежегодный унос питательных веществ с полей Америки таков, что его хватило бы для нормального роста всех сельскохозяйственных 79
культур этой страны в течение 21 года. Остро стоит эта проблема и в нашей стране. Только на Алтае оврагов столько, что, если их вытянуть в одну линию, получится трасса длиной 6,5 тыс. км. Не менее опасна и ветровая эрозия. Путей борьбы с водной и ветровой эрозией достаточно много. Это и строительство гидро¬ технических сооружений, и посадка полезащитных ле¬ сокустарниковых насаждений, трав, и, наконец, при¬ менение веществ, связывающих частицы почвы. Работы по искусственному восстановлению почвы, подвергаемой водной и ветровой эрозии, ведутся в на¬ шей стране с 30-х гг. Сначала для этих целей испыты¬ вали целлюлозу и лигнин, битумы, торфяные и смо¬ ляные клеи. Расход таких веществ значителен — до 10 т на 1 га. После войны обратили внимание на по¬ лимеры, такие, как полиакриламид, гидролизованный полиакрилонитрил,— они позволяли создавать водо¬ прочные структуры на различных почвах. Но уже то¬ гда встала проблема создания машин для обработки этими веществами полей. Заводы выпускают их в виде высоковязких водных растворов, которые надо приго¬ товить и распылить. Аналогичная проблема возникает и с применением синтетических пен, которые надо го¬ товить на поле. Эффективно бороться с водной и ветровой эрозией позволяют и латексы — водные дисперсии каучуков. Латекс образует на поверхности корку, способную удержать почву на ветру, движущемся со скоростью 25 м/с, и в то же время такая корка не мешает росту растений, свободно пропускает воздух, а когда разла¬ гается, то образует питательные вещества. Но нано¬ сить латексы на почву надо оперативно -перед бурей, заморозками. Опять возникает та же проблема — нет экономичных и быстродействующих машин. Нет уже много лет. Сколько за это время списано пашни? Нужны новые сельскохозяйственные машины и мелиораторам. Поливные земли дают больше поло¬ вины всей сельскохозяйственной продукции в мире. Ряд культур вообще без орошения не вырастишь. Две трети хлопчатника и весь рис производят на мелиори¬ рованных землях. Специалисты считают, что при по¬ всеместной мелиорации можно прокормить в 20 раз больше людей, чем все население планеты. Поэтому оросительные каналы создают не только в засушли¬ вых районах или в Нечерноземной полосе, но даже 80
в субтропиках. Во многих случаях оросительные ка¬ налы строят централизованно. Но часто случается, что объем таких работ в небольшом хозяйстве не так уж и велик, с ним можно справиться своими силами. Но вот беда — нет экскаватора. Жители Подмосковья А. Карцев и А. Карпов предложили конструкцию «на¬ дувного» экскаватора. Иметь такую машину по сред¬ ствам любому, даже самому маленькому хозяйству, а пользу он принесет огромную. Его устройство чрез¬ вычайно просто. Вдоль оси предполагаемой выемки грунта вначале прорезается горизонтальная щель. В нее закладывают эластичный резиновый мешок и надувают воздухом или жидкостью. Оболочка мед¬ ленно раздувается и начинает вытеснять грунт, кото¬ рый отваливается по обе стороны от намеченной тран¬ шеи. Таким образом можно не только прорыть мелио¬ ративные каналы, но и изготовить котлован под водо¬ хранилище или под фундамент любого другого соору¬ жения. И все же оросительные каналы обладают су¬ щественным недостатком: происходит слишком боль¬ шая фильтрация воды в грунт — до 40%. Это не толь¬ ко потери воды, это еще и поднятие уровня грунтовых вод. И польза от мелиорации оборачивается вредом. Выход из положения — использование искусственных дождевальных установок. Впервые в нашей стране искусственный дождь по¬ шел под городом Петровским в Саратовской губернии в 1880 г. Его «вызвал» наш соотечественник Аристов. С этого времени прошло более 100 лет, а потребность в хороших дождевальных установках осталась. По¬ ливные агрегаты часто тащат за собой длинные ру¬ кава резиновых шлангов, которые путаются под коле¬ сами, постоянно мешая работать. Изобретатель П. Де¬ нисов предложил машину, «изготавливающую» шлан¬ ги на ходу. В его конструкции на специальной тележ¬ ке необходимо установить барабан, на который намо¬ тать полосу из прорезиненной ткани. Во время дви¬ жения полоса сходит с барабана, несложное устрой¬ ство загибает ее в трубу и обматывает крест-на¬ крест лентами. Двигаясь обратно, машина разбирает шланг. В ряде случаев посевы приходится не только по¬ ливать, но и опрыскивать различными веществами — ядохимикатами, дефолиантами (обезлистливателями) и т. п. Например, обработка хлопчатника дефолиан¬ 81
том значительно облегчает сбор хлопка. И вот на ряде хлопковых плантаций нашей страны появились не¬ обычные машины, напоминающие чаек с размахом крыльев в 25 м. Надувные крылья из легкой проре¬ зиненной ткани навешиваются на обычный трактор. По всей длине крыльев проходит шланг с форсунками, из которых под напором на хлопковые кусты распы¬ ляется жидкий дефолиант. Трактор, оснащенный таки¬ ми крыльями, может обработать за смену плантацию 14 га. В свою очередь, отработавшая свой срок резина, например изношенные шины, как выяснилось, может служить даже удобрением. Сейчас уже найден способ биологического разложения шин с помощью микроор¬ ганизмов. В результате получается порошок, который и вносится в почву. Нашлась работа для резины и в фруктовых садах. Частокол из подпорок под деревьями мешает обработ¬ ке почвы, может повредить и корни дерева. Из старой автопокрышки вырезаются секторы, закрепляются на дереве и связываются между собой. Это предохраняет ветви от повреждений и облегчает обработку при¬ ствольного круга. «Резиновые» машины и конструкции помогают не только вырастить урожай, но и собрать его. Взять хотя бы такую проблему, как уборка фруктов с де¬ ревьев. Ручная уборка сохраняет больше плодов це¬ лыми, но уж слишком она дорога. Приходится при¬ глашать на сезонную работу целую армию сборщиков. Эта работа чрезвычайно* трудоемкая. Вот некоторые цифры: по существующим нормативам на сбор пло¬ дов с площади 1 га отводится 100—150 чел.-дн., тогда как на уборку 1 га зерновых — 0,3—0,5. Дело в том, что уборка зерновых механизирована, а уборка пло¬ дов в большинстве случаев нет. Создать фруктоубо¬ рочные машины не так-то просто. Машина груба, она портит не только сами плоды, но и деревья. Первый патент на фруктоуборочную машину был выдан в США еще в 1923 г., но он# была несовершен¬ на. Впоследствии таких машин было создано немало, но многие из них закончили свое существование уже при первой опытной проверке. Вот всего лишь один пример из истории развития фруктоуборочной техни¬ ки. В 1936 г. на опытный участок НИИ садоводства 82
им. Мичурина привезли огромную воздушную форсун¬ ку. Ее установили под кроной яблони и включили компрессор. И через несколько минут на дереве не осталось не только плодов, но и листьев. Поток воз¬ духа просто разбросал яблоки на десятки метров во¬ круг, вместо того, чтобы плавно опустить их на землю. Позднее для уборки фруктов стали применять стря¬ хивающие машины. Они охватывали ствол дерева и начинали его трясти. В результате те фрукты, кото¬ рые держались плохо, падали и бились, а те, у кото¬ рых хвостик не засох полностью, продолжали висеть на дереве. Но это еще полбеды. Если почва влажная и корни дерева сидят в ней непрочно, им наносится непоправимый вред. Сейчас при создании фруктоуборочных машин все шире используются элементы, выполненные из рези¬ ны. Например, на трактор или самоходную тележку навешивается рычажная «гидравлическая рука», не¬ сущая легкую трубчатую решетку. От каждого пере¬ крестия решетки вниз отходят телескопические легкие металлические трубки. На их концах, в свою очередь, установлены свернутые в спирали резиновые трубки, напоминающие детскую игрушку «тещин язык». Те¬ лежка подъезжает к дереву, водитель поднимает ре¬ шетку над кроной и подает в нее сжатый воздух. Телескопические трубки выдвигаются и проникают в крону. При подаче следующей порции воздуха рези¬ новые шланги разворачиваются. Если воздух пода¬ вать периодически, то с такой же периодичностью шланги будут сворачиваться и разворачиваться, уда¬ ряя и встряхивая ветви, фрукты при этом осыпаются вниз. Но существуют фрукты, например груши и перси¬ ки, которые собрать этим способом, не повредив ко¬ жицу, невозможно. А любая мелкая царапина ухуд¬ шает внешний вид фруктов, снижает их лежкость. Для таких «неженок» придуманы специальные плодо¬ съемники. Это деревянный шест, внутри которого про¬ ходит металлическая трубка. Вверху на шесте кре¬ пится металлический или пластмассовый стакан с двухслойным резиновым мешочком, внизу шест закан¬ чивается резиновой грушей. Сборщик надевает стакан на плод, затем, нажимая на грушу, подает воздух по трубке в мешочек. Резина равномерно обжимает по¬ верхность плода, не травмируя его. Достаточно резко 83
повернуть шест, оторвать плод и отпустить грушу, а затем вынуть его из стакана. Аналогично работает «механическая рука» с пальцами в виде гофрирован¬ ного шланга для сбора апельсинов — она также управ¬ ляется пневматически. Казалось бы, виноград — культура для механизи¬ рованной сборки совсем не подходящая. Об этом сви¬ детельствуют неудачи многих комбайнов — они пор¬ тят лозу, мнут ягоды. Молдавские инженеры в содру¬ жестве со специалистами французской фирмы «Бро» создали комбайн для сбора столовых сортов виногра¬ да, идущих на приготовление соков. Самые нежные ягоды не повреждаются благодаря установке большо¬ го количества уборочных чашек, сделанных из сили¬ конового эластомера. Чашки располагаются между передними колесами машины и, поднимаясь вверх, аккуратно отделяют от грозди только спелые ягоды. Иной вариант устройства для сбора винограда на¬ поминает насос. Он демонстрировался на выставке «Агропром-82» в Москве одной из французских фирм. Корпус насоса изготовлен из нержавеющей стали и снабжен резиновыми валками специальной формы. Они подхватывают гроздья, не повреждая их, и от¬ правляют в транспортную магистраль. Другие фрукты также нежелательно транспортировать обычными лен¬ точными конвейерами — они будут ударяться друг о друга. Предложен модернизированный вариант кон¬ вейера в виде двух лент, покрытых губчатой резиной. Фрукты, располагающиеся между этими мягкими по¬ верхностями, будут полностью гарантированы от уда¬ ров. Попытки использовать аэростаты для выполнения строительно-монтажных работ пока не нашли широ¬ кого распространения. А вот сотрудники Украинского НИИ лесного хозяйства и агролесомелиорации нашли им другое применение. Аэростат с подвешенной к нему платформой удобен для сбора плодов. Сбор овощей тоже часто бывает малопроизводите¬ лен. Возьмем, например, такую операцию, как отде¬ ление ботвы от корнеплодов. Вместо сборщика с но¬ жом, как считают изобретатели, можно приспособить эластичные бичи с ножами, закрепленными на их кон¬ цах. Бичи монтируются на быстро вращающемся ци¬ линдре. 84
«Для первых поселенцев, отправляющихся из Анг¬ лии в Канаду, организованы специальные школы, в которых будущих фермеров знакомят с сельским хо¬ зяйством. Обучение доению производится на спе¬ циальных станках, так называемых «коровах» с выме¬ нем из резины». Чем интересна эта маленькая замет¬ ка— реклама тех лет? Это одно из первых упомина¬ ний об использовании резины в животноводстве. Те¬ перь таких примеров десятки. В ряде случаев оказываются удобными надувные телятники из прорезиненной ткани. Конечно, теплое стационарное деревянное или бетонное сооружение надежнее. Но если нужно срочно защитить молодняк от непогоды на дальних пастбищах, такой телятник незаменим. Их выпуск налажен во многих странах, имеются подобные сооружения и в нашей стране. Не¬ смотря на их внушительные размеры: длина — 67,5 м, высота — 8 м, все секции умещаются в кузове одного грузовика и могут быть смонтированы за 12 ч. Одна из насущных проблем сооружения животно¬ водческих ферм — создание гигиеничных, долговеч¬ ных, низкотеплопроводных полов. От пола во многом зависят микроклимат в помещении, чистота, здоровье и продуктивность животных. Самое главное — пол должен быть теплым. Это означает, что теплопогло- щение единицей его поверхности не должно превы¬ шать теплоотдачу единицы поверхности тела живот¬ ного. Тогда организм животного расходует меньше корма на энергетические цели и большую часть на¬ правляет на накопление биологической массы. Много¬ летние исследования специалистов показали, что при¬ весы благодаря теплому полу увеличиваются на 15— 20%. Каучуки и резины на их основе обладают низкой теплопроводностью (теплопроводность каучуков на несколько порядков меньше теплопроводности метал¬ лов). Из измельченной резины от старых покрышек, смешанной с синтетическим каучуком, наполнителем и другими ингредиентами, получаются добротные, мяг¬ кие, хорошо сохраняющие тепло маты, которые мож¬ но укладывать на любое основание — кирпичи, дере¬ во, бетон. Такой пол не требует ремонта и ухода, дополнительная подстилка для животных не нужна, а срок службы такого пола составляет не менее 10 лет. 85
В дело можно пустить даже целые старые покрыіш ки — из них получаются хорошие передвижные кор¬ мушки для коров. Такие кормушки устанавливают под открытым небом, предварительно приклеив к ним пластмассовые донца. Это более по-хозяйски, чем вы¬ гружать корма прямо на траву, в результате чего часть их пропадает без пользы. Ну а как обстоят дела с выменем из резины? Оно применяется в качестве тренажера до сих пор. Только его существенно модернизировали: теперь оно может изменять форму, делаться таким, как вымя любой конкретной коровы. СОХРАНИТЬ — Но где-то там, за высокими стенами, ЭНАЧИТ УМНОЖИТЬ сидела новобрачная и доверчиво до- ипАлпі лппѵлѵиш жидалась заморского гостинца... Не¬ ужели он не сумеет перешагнуть че¬ рез преграды сезонов, климатов и ка¬ лендарей, чтобы порадовать свою лю¬ бимую сочным желтым или розовым плодом? О. Генри. Персики По данным статистики, в овощехранилищах мира гибнет треть собранного урожая. Отчего же портятся в основном продукты? Причин много. Прежде всего слишком большое время прохо¬ дит с момента их сбора до закладки в хранилище и послеуборочное дозревание начинается раньше вре¬ мени. Такие продукты хранятся намного меньше. Же¬ лательно было бы после сбора сразу помещать уро¬ жай на хранение. Отсюда напрашивается вывод: нуж¬ ны легкие передвижные хранилища. Естественно, что выгодно делать их надувными. Материалом для строи¬ тельства могут быть пластмассовые пленки или про¬ резиненная ткань. Подобные сооружения для хране¬ ния продуктов созданы в Молдавии, их назвали «Вым¬ пел». Они снабжаются холодильными установками, а перемещаются на новое место строительства на обыч¬ ных автоприцепах. Непосредственно на месте, выбран¬ ном вблизи поля или сада, они монтируются и наду¬ ваются воздухом. Время, за которое можно построить хранилище, вмещающее 50 т плодов, составляет 6 ч. После закладки овощей или фруктов внутрь подают 86
охлажденный воздух, который и тормозит перезре¬ вание. В зависимости от вида продукции температуру внутри хранилища можно поддерживать от 0°С и выше. Режимы хранения для каждого вида овощей, фруктов или ягод отработаны. В любом случае срок хранения значительно возрастает, например, для яб¬ лок и груш он составляет около трех месяцев. Однако фрукты портятся даже в самых современ¬ ных хранилищах, оснащенных холодильными установ¬ ками. Главный враг — кислород, он-то и способствует развитию гниения. Поэтому и стараются для сохране¬ ния продуктов изолировать их от кислорода. Приме¬ няют, например, всем известный полиэтилен, но эта мера временная. Проходит совсем небольшой срок, и продукты в полиэтилене как бы умирают. В них пре¬ кращаются биохимические процессы, которые проте¬ кают до тех пор, пока они «дышат». Значит, кислород необходим? Получается замкнутый круг. С одной сто¬ роны, кислород необходим, а с другой — вреден. Вы¬ ход в том, чтобы изолировать продукты от избыточ¬ ного кислорода, оставив такое количество, которое не¬ обходимо для дыхания. Решить проблему могут се¬ лективно проницаемые (полупроницаемые) полимер¬ ные мембраны, изготовленные, например, из компози¬ ций на основе диметилсилоксанового каучука. Такие мембраны пропускают кислород в ограниченном коли¬ честве. Если в атмосфере его доля 21%, то в какой-то замкнутый объем с окошком из диффузионной мем¬ браны проникнет 3—5%. В то же время в хранилище благодаря «дыханию» фруктов накопится много углекислого газа (5—7% по сравнению с десятыми долями процента, находящегося в воздухе). Любая продукция, например яблоко, будет окружена инерт¬ ными газами: углекислотой и азотом, который попал при его закладке и задержан мембраной. Подобные мембраны поддерживают и необходимую влажность, благодаря чему продукты не высыхают. Таким обра¬ зом, обеспечивается требуемый режим сохранения продуктов, при котором они живут в замедленном «темпе». На практике, правда, проблема оказывается сложнее, но положительные примеры использования мембран имеются. Наиболее простым вариантом метода хранения плодов в регулируемой газовой среде является хра¬ 87
нение в мягких полиэтиленовых контейнерах. В кон¬ тейнер вмонтировано «окно» с диффузионной мембра¬ ной. Опыты с селективными мембранами доказывают их широкие возможности в сохранении сельскохозяй¬ ственных культур и семян. Так, семенной картофель, помещенный в контейнеры с регулируемой газовой средой, за счет сохранения энергии роста увеличивает свою урожайность на 25—30%, естественная убыль яблок снижается (за 180—220 суток) до 0,8% (вме¬ сто 4,5%), моркови — до 2,6 (вместо 11,5), лука — до 2% (вместо 8,8%). Кроме того, увеличивается выход стандартной продукции и уменьшается количество от¬ ходов, лучше сохраняются вкусовые качества овощей и фруктов.
ПРАКТИЧЕСКИ В ЛЮБОЙ ОТРАСЛИ СОЮЗ РЕЗИНЫ С разбором выбирай друзей. И МЕТАЛЛА И. А. Крылов. Роща и огонь Трудно подсчитать, сколько металла необходимо для получения 1 т резины. Ведь при ее производстве используется самое разнообразное оборудование — полимеризационные установки и смесители, вулкани¬ зационные прессы и многое другое, причем элементы этих машин часто изготавливаются из высококачест¬ венных сталей, цветных металлов и сплавов. Так что резинщики оказываются в долгу перед металлургами и машиностроителями, но эти долги не остаются не¬ оплаченными. Существует своеобразный союз резины с металлами. И дело не ограничивается привычными прокладками и уплотнениями, без которых любая ма¬ шина или механизм были бы просто грудой железа. Палитра областей применения резины как союзника металлов гораздо богаче. Оборудование самых различных отраслей про¬ мышленности, особенно химическая аппаратура, ча¬ сто контактирует с жидкими и газообразными агрес¬ сивными средами, которые приводят к достаточно быстрому разрушению металлических конструкций. Конечно, можно использовать цветные металлы и нержавеющие стали. Но во-первых, эти материалы слишком дороги. Во-вторых, в таких агрессивных сре¬ дах, как соляная кислота, концентрированные раство¬ ры серной и фосфорной кислот, и эти материалы не являются стойкими. Наиболее старым и надежным способом защиты химической аппаратуры от коррозии является ее обкладка резинами или эбонитами. Эта операция называется гуммированием. Ее применяли уже в 30-е гг. как в нашей стране, так и за рубежом. Конечно, гуммирование не является единственным способом защиты металлов, но какие бы методы и материалы ни применялись, резина за полвека ис¬ пользования для этих целей своего значения не поте¬ ряла. Чем же это объясняется? Дело в том, что ее физико-химические и механические свойства на ред¬ кость высоки, а диапазон возможностей резины как 89
защитного материала чрезвычайно широк. Какие же детали аппаратуры наиболее часто подлежат гумми¬ рованию? Это всевозможные колонны, отстойники, ре¬ зервуары и камеры, воздухоочистительные фильтры, баки окраски и отбелки, ванны травления, никелиро¬ вания, лужения и т. п., трубопроводы и запорная аппа¬ ратура химической, текстильной, пищевой и метал¬ лургической промышленности. Гуммирование дает несомненную выгоду — можно отказаться от использования нержавеющих сталей и цветных металлов, повысить срок службы оборудо¬ вания. Вот только один пример, иллюстрирующий воз¬ можности резины как материала для гуммирования. Замена на сталелитейном заводе свинцовых труб для подачи горячей соляной кислоты на стальные, но гум¬ мированные, повысила срок службы трубопровода почти в 8 раз. В ряде случаев резина позволяет снизить метал¬ лоемкость конструкций. Инженеры ФРГ предложили поменять пропорции материалов: делать тонкую ме¬ таллическую арматуру и защищать ее солидным ко¬ личеством резины. Эти конструкции, оставаясь устой¬ чивыми к коррозии, более легкие и удобные для мон¬ тажа. Из такой резинометаллической конструкции можно делать стойки, балки, уголки, не требующие окраски. Проверка конструкций в агрессивных средах показала, что они долговечнее традиционных. Химическая стойкость — не единственное важное свойство резиновых покрытий. Среди других следует назвать износостойкость, сочетающуюся с хорошей ударной стойкостью. Поэтому резина незаменима для защиты аппаратуры от воздействия руды, угля, кок¬ са, гравия, песка, абразивных пульп. А такой износ испытывают детали насосов, перекачивающих агрес¬ сивные и абразивные пульпы, шаровые и трубчатые мельницы, дробильные установки, различные вагонет¬ ки, бункера других машин и аппаратов горнодобываю¬ щей промышленности, трубопроводы, пескоструйные машины. Резиновый тройник выгоднее сварного соединения при устройстве безнапорных трубопроводов — к тако¬ му выводу пришли на Иршанском горно-обогатитель¬ ном комбинате. Действительно, стальные конструкции легче поддаются абразивному и коррозионному изно¬ су. Отсюда их малая долговечность: от 3 месяцев до 90
года. Резина, как известно, коррозии не боится и по¬ зволяет соединять трубы из разных материалов. Для того чтобы установить такой тройник, достаточно взять соединительный элемент несколько меньшего разме¬ ра, чем труба, на которую его предстоит надеть. Ре¬ зина обеспечит и необходимую герметичность соеди¬ нения. Подобный способ проще, удобнее и менее тру¬ доемок, чем традиционная сборка стальных частей, а служит резиновый тройник в 2—3 раза дольше свар¬ ного соединения. В колоннах, отводах, местах пере¬ хода большого диаметра в меньший износ труб (внут¬ ренние стенки которых бомбардируют абразивные пульпы) особенно заметен и трубы служат всего 3—4 месяца. Еще в более тяжелых условиях работают рудораз¬ мольные мельницы. Они представляют собой барабан, в который загружают породу и стальные шары диа¬ метром до 100 мм. Барабан вращается, шары дробят породу, а заодно бомбардируют стальную футеровку барабана, которая быстро разрушается. Попробовали идти по пути дробеструйщиков — те заменили сталь свинцом, и проблема износа футеровки дробеструй¬ ных машин была решена: одни дробинки наносили ей «раны», другие «залечивали», но для размольных мельниц свинец не подходит — слишком велики шары, и у них большая сила ударов. Оказалось, что для фу¬ теровки мельниц не нужна высокопрочная сталь, а нужна резина. Шары отскакивают от нее, получая к тому же дополнительный запас энергии. Выпуск та¬ кой футеровки налажен на Курском заводе резинотех¬ нических изделий, служит она вдвое больше стальной, а весит на 85% меньше. Заменить ее можно в 3 раза быстрее — резиновые листы несложно точно подогнать друг к другу. Кроме того, уровень шума снижается на 10 дб. В ряде случаев футеровку барабанных мель¬ ниц удается сделать даже из надувных резиновых ка¬ мер. И не только футеровку. Ведь шестерни мельницы и дробилок постоянно работают в условиях перена¬ пряжений. Но если вставить в спицы шестерен рези¬ новые валики, они перестанут бояться ударных на¬ грузок. Защищает резина и металл гибких проводов и ка¬ белей. В России кабельная промышленность зароди¬ лась в 1872 г., однако применение резины в конструк¬ циях электрических кабелей и проводов началось 91
лишь в начале XX столетия. Особенно широкое при¬ менение в отечественной кабельной промышленности резина получила в годы первых пятилеток. Появились кабели с резиновой изоляцией для монтажа контроль¬ ных цепей электростанций, для судов, шахтные кабе¬ ли, кабели для рентгеновских установок и др. Иногда с помощью резины удается полностью за¬ менить металл, при этом устройства работают даже более эффективно. Возьмем, к примеру, промышлен¬ ный грохот — сито. Сетки в нем плетеные или штам¬ пованные. Но вот режим их работы гораздо более сложный — просеиваются уголь, руда, гравий, щебень. И металлические сетки больше двух недель не выдер¬ живают. А если к тому же материал влажный, сетки быстро забиваются. Решить проблему помогают про¬ стые резиновые струны — они долговечнее металличе¬ ских, правда, забиваются они также быстро. Но если им сообщить резонансные колебания, то проблема очистки сит вообще исчезнет. Любой стандартный промышленный грохот несложно переделать, заменив металлические сетки на резиновые, отрегулировать их натяжение и подобрать режим работы инерционного вибратора, чтобы они колебались в резонанс. Такую конструкцию предложили специалисты Днепропетров¬ ского института геотехнической механики и Горного института им. Артема. Резиновые сита хорошо заре¬ комендовали себя на ряде промышленных предприя¬ тий. Подавляющее число машин и механизмов не мо¬ жет работать без трения. Оно используется во мно¬ жестве узлов, например в тормозных или фрикцион¬ ных муфтах, на трении основаны также различные способы обработки и упрочнения материалов. Однако если взглянуть на проблему с другой стороны, то с трением связано одно из самых неприятных явлений в технике — износ. Именно он накладывает ограниче¬ ния на рост производительности, приводит к огром¬ ным потерям материала, а стало быть, и средств. Как же бороться с трением? Самым старым способом, который использовало человечество, является применение смазочных мате¬ риалов. На стене пещеры Эль Бершех в Египте есть изображение, относящееся приблизительно к 2000 г. до н. э. На ней египтянин льет из кувшина масло под салазки, на которых тянут огромную статую. В сту¬ 92
пицах колес древних повозок (XV в. до н. э.) архео¬ логи обнаружили остатки довольно сложных по соста¬ ву смазок — смесей жиров с известью. При реакции этих веществ образуются мыло и глицерин, а послед¬ ние широко применяются в смазках и в наши дни. Первые минеральные и нефтяные смазочные мате¬ риалы появились более 100 лет назад. До этого вре¬ мени все механизмы смазывали животными жирами и растительными маслами — свиным салом, говяжьим жиром, касторовым, сурепным, оливковым маслами, ворванью и др. Лишь в 1856—1860 гг. на заводе Юнга в Шотландии сухой перегонкой бурого угля стали по¬ лучать до 10 тыс. т смазочного масла ежегодно. Стои¬ ло оно очень дорого — 300 руб. за 1 т, что было в 6 раз дороже свиного сала. В России первые нефтяные масла стали получать ненамного позже. Инженер В. Рогозин организовал их производство в Нижнем Новгороде, Ярославле и Баку. Они не уступали по ка¬ честву заграничным, а стоили в 3 раза дешевле. Не случайно они шли на экспорт, и за границей их назы¬ вали русскими. Сейчас на Земле ежегодно производят около 20 млн. т нефтяных масел в год, создаются новые эф¬ фективные сорта. Но запросы машиностроителей удо¬ влетворить нелегко. И их нельзя назвать неоправдан¬ ными— расширяются области использования машин. Им приходится работать в условиях высоких и низких температур. Поэтому все чаще обращаются к смазкам синтетическим, в частности к низкомолекулярным кау¬ чукам. Так, в условиях низких температур используют полиметилсилоксаны, а при температурах 250—300° С хорошо работают полифенилметилсилоксаны. Пока их выпускают ограниченно — килограммами, тоннами, но производство постоянно расширяется. Появляются и принципиально новые способы борь¬ бы с трением. Около 20 лет назад группа советских ученых открыла новый эффект (открытие № 121) — аномально низкое трение. Это открытие позволило не только углубить имеющиеся знания о природе трения, но и наметить пути устранения его вредного влияния в машинах и механизмах. Сущность эффекта состоит в том, что, если некоторые материалы подвергнуть поверхностному облучению в вакууме, их степень тре¬ ния снижается во много раз. Такими материалами оказались резины, которые были названы скользкими. 93
Родилась и технология получения подобных материа¬ лов: к поверхности обычной резины прикрепляется тончайший (десятки ангстрем) слой соответственно обработанного эластомера. Коэффициент трения ре¬ зины снижается в 10 раз, а прочностные и другие фи¬ зико-механические свойства остаются без изменения. Родился новый класс материалов — африкционные эластомеры. Они не взаимодействуют с влагой (даже становятся водоотталкивающими), с кислородом, т. е. не стареют на воздухе, не «газят» в вакууме, химиче¬ ски инертны, износостойки. Все это в сочетании с ис¬ ключительно низким коэффициентом трения делает их незаменимыми для всякого рода прокладок, саль¬ ников, уплотнений. После изобретения эти материалы сразу же полу¬ чили распространение во многих отраслях народного хозяйства. Но первым на новинку откликнулся Мо¬ сковский часовой завод им. С. М. Кирова. В конце 70-х гг. он начал выпуск водонепроницаемых наруч¬ ных часов. С помощью африкционных резин можно эффективно герметизировать магистральные трубо¬ проводы, что повышает надежность их работы, а это дает народному хозяйству экономию в несколько мил¬ лионов рублей в год. Африкционные эластомеры с успехом защищают от коррозии самолетные винты, антенны и другие элементы летательных аппаратов. Одновременно они предохраняют их от обледенения. Резина сохраняет металл по-разному: защищает его от коррозии, заменяет в машинах и механизмах или снижает его потери в узлах трения, успешно по¬ зволяет утилизировать его отходы. Ежегодно на заво¬ дах нашей страны образуется до 15—20 тыс. т струж¬ ки быстрорежущих сталей. Часто ее просто выбрасы¬ вают на свалку, вместо того чтобы сдать во Вторчер¬ мет, а если и сдают, то в самом Вторчермете ее не сортируют, сваливая в общую кучу. В результате из такой смеси переплавкой можно получить только са¬ мый низкосортный металл. Более 10 лет назад ВНИИ тугоплавких металлов и твердых сплавов, Горьковский автозавод и Москов¬ ский институт стали и сплавов сообщили о новой тех¬ нологии утилизации таких отходов переработкой стружки в порошковую сталь. Способ прост, для его реализации не требуется сложного оборудования, он применим на любом машиностроительном заводе. Но 94
главным достоинством способа является то, что он исключает процесс литья. Реализация способа во мно¬ гом обеспечивается применением растворов каучука. Стружку отмывают от масел в бензине или керосине, затем ее измельчают стальными шарами в среде эти¬ лового спирта. Полученный порошок смешивают с 1,5%-ным раствором синтетического каучука в бензи¬ не, который играет роль связки. Полученную массу прессуют, получая пористый материал, который спе¬ кают в защитной атмосфере или в вакууме. Исполь¬ зование каучука позволяет, кроме всего прочего, зна¬ чительно снизить необходимое давление прессования. В процессах получения металлических изделий на¬ шли применение даже липкие ленты на основе каучу¬ ков. История самих липких материалов началась с на¬ турального каучука. В 1845 г. врач Дейк предложил болеутоляющие и вытяжные пластыри, поверхность которых была покрыта раствором каучука и канифоли с добавкой молотого перца и листьев белладонны. Почти 100 лет липкие ленты получали на основе на¬ турального каучука, и лишь в 1942 г. были синтези¬ рованы вещества, которые придали липкость синтети¬ ческим каучукам. Такие материалы служат для гер¬ метизации окон и дверей, упаковки пакетов, предо¬ хранения различных изделий от царапин. И вдруг обнаружилось, что они могут найти применение в хо¬ лодной обработке металлов — в штамповке, глубокой вытяжке, прокатке. Если металлическую поверхность покрыть липкой лентой, то требуется меньше усилий, чтобы придать материалу нужную форму. Снижается процент брака, потому что на поверхности не обра¬ зуется трещин. Известно, что при помощи резины можно эффек¬ тивно бороться с вибрацией, например, при точении. Когда на токарном станке обрабатывается деталь, то снять стружку потолще часто не удается — начинает¬ ся вибрация, выкрашиваются твердосплавные пласти¬ ны резцов. Из-за вибрации не удается повысить чи¬ стоту обработки и тонкостенных деталей: поверхность становится муаровой. Правда, если на полку держа¬ теля положить пластинку из твердой резины, то она погасит вибрацию, но за это придется «расплатиться» потерей жесткости системы «станок — резец — де¬ таль». В результате деталь точно обработать не удает¬ ся, да и резец может вырваться из резцедержателя. 95
ЖЕЛЕЗНЫЙ РОБОТ С РЕЗИНОВЫМИ МУСКУЛАМИ На Уфимском моторостроительном заводе новаторы решили проблему достаточно просто. Державку то¬ карного станка сделали в сечении П-образной, а в нее залили резиновую массу так, чтобы она чуть высту¬ пала за нижнюю плоскость державки. Резец устанав¬ ливается обычным способом. Болты прочно прижи¬ мают державку к опорной полке резцедержателя. Ре¬ зина сжимается и на точность обработки не влияет, зато поглощает вибрацию и шум. Резец с подобной державкой служит на 25% дольше обычного. Он изящен, этот робот-музыкант, и движения его обманчиво полны чувст¬ ва. Его электронный глаз читает ноты, его рука поднимается и переворачи¬ вает нотные страницы. И. Радунская. Люди и роботы Считается, что термин «робот» придумал К. Ча¬ пек. Новое слово из его драмы «Р.У.Р.» (1920 г.) быстро привилось во всем мире. Но это не совсем точно. «Робота» придумал не К. Чапек, а его брат. Писатель попросил брата, хорошо разбиравшегося в технике, подобрать соответствующее название меха¬ ническому рабочему. «Механические люди» появились много веков на¬ зад. Их конструировали еще в Древнем мире. Доста¬ точно вспомнить автоматы Филона Византийского (III в. до н. э.), машины его современника Ктесибия, изобретателя водяных часов. По свидетельству ста¬ ринных хроник, немецкий ученый Альберт Великий в XIII в. соорудил «железную женщину», которая по¬ ходила на живую во всем: умела садиться, вставать, ходить и даже произносить простые фразы. На ее соз¬ дание ушло 30 лет жизни ученого, но его собственные ученики уничтожили ее как «дело дьявола». Ни чер¬ тежей, ни расчетов этого средневекового чуда техники (если оно существовало на самом деле) не сохрани¬ лось. Другого «железного человека» создал Г. де Магел¬ лан (кстати, родственник знаменитого мореплавателя) и преподнес в дар императору Китая. Судьба этого робота неизвестна, сохранились только заметки, что он был выполнен в виде латника с мечом. 96
А как обстояли дела в России? В 1985 г. исполни¬ лось 250 лет со дня смерти Я. Брюса — одного из крупнейших ученых и государственных деятелей XVIII в., сподвижника Петра I. Он был одним из орга¬ низаторов Навигацкой школы, Академии наук и экс¬ педиции Беринга, создателем первой русской обсер¬ ватории, карт Азовского побережья, автором и пере¬ водчиком многих трудов по математике и астрономии. О Брюсе ходили странные и смутные слухи и легенды еще при жизни. Его считали чернокнижником и астро¬ логом, говорили, что ему подвластны тайны судеб, секрет живой и мертвой воды. И наконец, ходило пре¬ дание, что он сделал для забавы Петру куклу, кото¬ рая могла говорить и ходить. Однако ни чертежей, ни ее описания так и не найдено. Спустя 100 лет амери¬ канец Мор показал во многих городах «парового че¬ ловека» ростом 2 м, который мог бегать по кругу со скоростью 7—8 км/ч, развивая мощность 0,5 л. с. По¬ том было создано еще несколько вариантов «паровых» людей. Такие люди создаются и сейчас. Только их следо¬ вало бы назвать, скорее, электронными, чем желез¬ ными. Век электроники и автоматики коснулся даже такой древней профессии, как рикша. Рикшу-робота, созданного японской фирмой «Хонда», используют в качестве туристского аттракциона. Исторически сложилось так, что конструкторы ро¬ бототехники XX в. первоочередное внимание уделяли совершенствованию машинного интеллекта. С меха¬ низмами, перемещающими захваты, оказалось слож¬ нее— они никак не хотели становиться такими же по¬ движными, как человеческая рука. А сами захваты? Они в большинстве случаев были в виде обычных сле¬ сарных плоскогубцев и к тому же им не хватало силы. Сам робот был тяжелым и громоздким. Тогда стали создавать роботов с резиновыми мускулами. «Муску¬ лы» руки — короткие резиновые трубки, оплетенные снаружи для прочности эластичными волокнами. Каж¬ дая трубка одним концом закреплена неподвижно, а другой конец связан тросом, перекинутым через блок, с соседним «мускулом». Если в трубку подать сжатый воздух, она раздуется и одновременно укоротится, трос натянется и «суставу» руки будет сообщено дви¬ жение в заданном направлении. Это общий принцип работы «мускулов» робота, а конструктивно рука со¬ 98
временного «железно-электронного» человека очень напоминает человеческую — она имеет «плечо» с тре¬ мя степенями свободы, «локоть» с одной и «кисть» с тремя. Итого семь степеней свободы. Вроде совсем не¬ плохо, но это только на первых порах. До человече¬ ской руки такому роботу далеко — она обладает по¬ движностью, в 3 раза большей. Но и такого робота обидно было бы снабдить захватами-плоскогубцами. Нужны «пальцы», которые могли бы брать предметы различного размера и формы. На помощь приходят эластичные оболочки. Если такую оболочку заполнить сыпучим материалом, а затем создать разрежение, ат¬ мосферное давление сожмет материал и он, переходя в псевдотвердое состояние, как бы «загипсует» взятую деталь, принимая ее форму, и вновь станет сыпучим, когда вакуум отключат. Благодаря резиновым «мускулам» и «пальцам» со¬ зданы роботы, которые могут перемещать детали раз¬ личной формы и размеров в семь различных положе¬ ний, да и сила робота увеличилась. Вес перемещаемых деталей доходит до 6 кг. Такие роботы незаменимы для сборочных линий. Чувствительность исполнительных органов посто¬ янно повышается. В этом направлении новый шаг в робототехнике сделали японские конструкторы. Им удалось создать универсальный датчик, который ана¬ логично человеческой коже реагирует на давление, температуру, и даже на приближение посторонних предметов. Основой датчика служит электропровод¬ ная резина: ее сопротивление меняется в зависимости от степени сжатия. Восприимчивость приближения предметов обеспечивается помещением в резину тер¬ мисторов, а способность ощущать приближение пред¬ метов — установкой микрофотоэлементов, работаю¬ щих в инфракрасном диапазоне. С таким роботом без риска можно поздороваться за руку. Роботы трудятся везде, в том числе и в резиновой промышленности. Машина, похожая на многорукое ин¬ дийское божество, работает, например, на заводе ре¬ зиновых изделий в городе Плауэн (ГДР). У нее мно¬ жество «рук» различного размера. Они поочередно погружаются в латекс (водные дисперсии полимеров, весьма ограниченно набухающие в воде, с частицами диаметром 50—300 нм) каучука, потом проходят вул¬ 99
канизацию, а в конце цикла с каждой руки снимают резиновую перчатку. И все-таки роботы превзошли человека по многим статьям только в книгах научной фантастики. На са¬ мом деле их успехи пока скромнее. Но они продолжа¬ ют вытеснять человека (в лучшем смысле этого сло¬ ва) там, где применяется монотонный, непривлека¬ тельный, тяжелый или вредный труд. Сейчас невоз¬ можно даже предугадать области их использования. Робот установлен уже на берегу озера Лох-Несс. Цель — сфотографировать легендарную Несси. Рань¬ ше он «служил сторожем» в банке, защищая его от грабителей. Будем надеяться, что этому роботу пове¬ зет больше, чем многочисленным журналистам. АЛМАЗ, Mente et malleo КОТОРЫЙ ЛЕГКО («Умом и молотком»). СОГНУТЬ Старинный девиз геологов Директор французских страховых компаний, пре¬ фект парижской полиции и начальник охраны Лувра были в явной растерянности: кто из них должен был взять ответственность за сохранность экспонатов го¬ товящейся выставки знаменитейших бриллиантов из частных коллекций разных стран? Охрана Лувра была организована более тщательно, чем охрана француз¬ ского национального банка. Бриллианты доставили в Париж на специальных самолетах, время прибытия которых хранили в строжайшей тайне. Камни были помещены под особые прозрачные пуленепробиваемые колпаки, огороженные массивным барьером. Если кто- нибудь из посетителей и осмелился бы переступить запретную черту, то скрытые автоматические камеры мгновенно сфотографировали бы нарушителя, колпа¬ ки с бриллиантами сразу же опустились бы в железо¬ бетонный подвал, а двери музея захлопнулись. Была предусмотрена даже возможность затопления или поджога Лувра. Ни один из драгоценных камней не окружен таким количеством легенд, мистических толков и суеверных выдумок, как алмаз. С незапамятных времен ему от¬ водилось особое место среди представителей мине¬ рального царства. Тайна происхождения этого камня до конца не раскрыта и в наше время, но то, что уда¬ 100
лось понять ученым — алмазы образовались под дейст¬ вием высоких температур и огромных давлений,— позволило разработать способы синтеза искусственных алмазов. Старинный девиз геологов «Умом и молот¬ ком» вполне относится как к открывателям недр зем¬ ли, так и к ученым, давшим миру искусственные алма¬ зы. Они понадобились совсем не для украшений. Ис¬ кусственные алмазы совершили настоящий переворот в промышленности. Достаточно напомнить, что, по оценкам западных экономистов, промышленный по¬ тенциал США в случае отказа от использования алма¬ зов упадет в 2—3 раза. Применение алмазного инстру¬ мента существенно повышает чистоту обработки дета¬ лей, при этом производительность труда возрастает в среднем на 50%. Каждый карат (1 карат составляет 200 мг) алмазов, использованных в инструментах, при¬ носит экономию 3—6, а на отдельных операциях — до 200 руб. Еще в X—XI вв. применялся для огранки и шлифо¬ вания драгоценных камней дробленый алмаз. Синте¬ тические алмазные порошки сейчас используются в дисковых алмазных пилах, специальных напильниках и уникальных сверлах, которые обеспечивают получе¬ ние глубоких и тонких отверстий в твердых и хрупких материалах. Известно применение алмазных порош¬ ков в абразивных шкурках и лентах. Однако этот ин¬ струмент очень быстро изнашивается. Попробуем разо¬ браться, в чем здесь дело. Абразивная шкурка состоит из трех основных частей — синтетических алмазов, специальной гибкой несущей основы и состава, крепя¬ щего алмазы к ленте-связке. Оказывается, в низкой износостойкости повинны не столько алмазы, сколько связка. Эластичные связки предпочтительнее жестких, и их стали делать с применением резины. Разновидно¬ стей таких связок появилось много. Например, связка из карбоксилатных стереорегулярных и полибутадие¬ новых и бутадиенакрилонитрильных каучуков позво¬ ляет получать инструменты, стойкие в водных и ще¬ лочных средах. Имеются связки, в которых применя¬ ются порошки вулканизованных резин. Но и у этих инструментов износостойкость была недостаточной. Наконец, износостойкость абразивного инструмен¬ та удалось повысить в десятки, а в некоторых случаях и в сотни раз путем создания промежуточного слоя большой эластичности, который находится во взаимо- 101
действии и со связкой и с несущей основой. Между абразивосодержащим слоем и основой поместили про¬ слойку из эластичной резины, имеющей высокую адге¬ зию к полуэбонитовой или эбонитовой связке. В ре¬ зультате полученными лентами удается полировать изделия из таких материалов, которые раньше вообще не поддавались полированию: твердые сплавы, биме¬ таллы, природные камни. Можно достичь 12—13-го класса чистоты поверхности для изделий из твердых сплавов. И еще одно преимущество алмазных лент на подобной эластичной основе — их можно применять, не используя сложные и точные приспособления или станки. Они успешно используются для обработки са- , таких, например, как шейки мых сложных деталей коленчатых валов. ПОДШИПНИК ВЕЛИЧИНОЙ с дом А что из всех перемещений первым является круговое движение — это очевидно... Круговое движение пер¬ вичнее прямолинейного, поскольку оно проще и более совершенно. Ведь бесконечно перемещаться по прямой нельзя. Аристотель. Физика «Гром-камень», найденный в 1768 г. для подножия памятника Петру I на берегу Финского залива, близ деревни Лахты, весил 1600 т. И такую махину удалось перевезти в Петербург. По тем временам это казалось невероятным. Не случайно в честь столь больших ра¬ бот по перевозке камня была даже выбита медаль с надписью «Дерзновению подобно». А доставлен камень был способом, ранее неизвестным в технике. Под скалу подвели полозья — два длинных бревна. В каждом из них снизу на всю длину выдолбили полукруглую вы¬ емку. Под эти полозья положили бревна, только вы¬ долбленные сверху. Таким образом, между полозьями и бревнами получился канал круглого сечения. В него поместили 15 бронзовых шаров, и «Гром» начал путешествие. Проект подобной перевозки был пред¬ ложен офицером Петербургского кадетского корпуса Ласкарисом. Через 100 лет этот метод использовали во Франции при передвижении склада боеприпасов, а еще через 13 лет применили и в конструкции ма¬ шин. Теперь устройство подшипников качения или 102
скольжения знает любой ребенок. Без них не мог¬ ли бы работать многие машины, двигаться суда и автомобили, летать самолеты. Впервые резина была использована как подшипни¬ ковый материал в 20-х гг. текущего столетия в судо¬ строении. Опоры валов гребных винтов постоянно на¬ ходятся в воде, которая вымывает из металлических подшипников масляную смазку, вызывая тем самым их быстрый износ. Первоначально судостроители замени¬ ли металлические подшипники деревянными, работаю¬ щими на водяной смазке, но те оказались недолговеч¬ ными из-за большой чувствительности к истирающему действию встречающихся в воде абразивных частиц. При наличии в воде большого количества этих частиц износ деревянных подшипников может наступить уже после нескольких месяцев работы. Оказалось, что именно резиновые подшипники лишены недостатков и металлических и деревянных. В отличие от металличе¬ ских они работают на водяной смазке, а в отличие от деревянных не боятся истирающего действия взвешен¬ ных в воде твердых частиц. Последнее обеспечивается эластичностью резины. Если твердая частица и попа¬ дет в пространство между металлическим валом и ре¬ зиновым подшипником, то вал вдавит ее в резину, а затем перекатит в направлении своего вращения до ближайшей смазочной канавки, из которой она вымо¬ ется водой. Глядя на резину, трудно себе представить, что она пригодна в качестве опоры для валов современных мощных машин с их высокими нагрузками и скоростя¬ ми. На самом деле она отличается высокой износостой¬ костью и хорошо зарекомендовала себя в направляю¬ щих подшипников. По срокам службы резина не толь¬ ко не уступает металлу, но и превосходит его в этом отношении в несколько раз (в отдельных случаях в 10—12 раз). Резиновые подшипники на водяной смаз¬ ке имеют такой же коэффициент трения, как хорошо обработанные металлические подшипники на масля¬ ной смазке (0,01—0,005). Более того, при повышении уделыюй нагрузки на подшипники коэффициент тре¬ ния резины падает. По характеру работы гидротурбины схожи с греб¬ ными винтами — в обоих случаях они работают в воде, содержащей ил и песок. Поэтому не случайно вслед за судостроителями применили резиновые подшипники 103
гидростроители. Приоритет в их использовании для гидротурбин средней и большой мощности принадле¬ жит нашей стране, конкретно Ленинградскому метал¬ лическому заводу (ЛМЗ). Еще в 1936 г. ЛМЗ поста¬ вил резиновые подшипники на турбины мощностью 1350 кВт, предназначенные для канала им. Москвы. Сегодня срок службы резиновых подшипников на мно¬ гих гидротурбинах в нашей стране составляет 30— 35 лет. Подобная замена дает большую экономию ма¬ териалов. Так, подшипник с баббитовым вкладышем, состоящий из 430 деталей, массой 66 т может быть за¬ менен подшипником с резиновым вкладышем из ПО деталей и массой 41 т. Экономится большое количе¬ ство турбинного масла, снижаются расходы по его очистке и регенерации. Уменьшается расход электро¬ энергии на собственные нужды ГЭС, поскольку прину¬ дительная циркуляция масла не требуется. Сейчас области применения резиновых подшипни¬ ков постоянно расширяются — они используются в глубинных артезианских насосах, торфонасосах вме¬ сто ранее применявшихся подшипников из древесно¬ слоистых пластинок, в буровых насосах. Резина может обеспечить работу подшипников, даже если между их частями возникнет перекос. Оказывается, нужны и та¬ кие подшипники. В Швейцарии, например, изготовлен подшипник, позволяющий покачиваться вращающей¬ ся на нем оси. Он использован на самой большой в мире ветроэлектрической установке (ФРГ). Лопасти ее ротора имеют длину 100 м, т. е. диаметр ротора составляет 200 м. Естественно, сила действия ветра на разных высотах в диапазоне 200 м может отличаться не только по величине, но и по направлению, поэтому ротор сделан таким образом, чтобы вращение обеспе¬ чивалось даже при некотором перекосе. Для этого в его конструкцию включили несколько конических стальных колес, сочлененных резиновыми перепонка¬ ми. По расчетам такой подшипник должен выдержать до 100 млн. смещений оси на 1° или до 1 млн. на 4° и сможет работать более 10 лет.
К ВОПРОСУ Как там ни упаковывай, как ни увя- О ТАРЕ зывай, а в конце концов, наверное, что-нибудь расколотишь и рассып¬ лешь, а на вокзале и в вагоне будешь стоять растопыривши обе руки, рас¬ корячившись и поддерживая подбо¬ родком какой-нибудь узел, весь в кульках, в картонках и прочей дря¬ ни... А. Чехов. Один из многих С одной карикатуры вызывающе подмигивает жиз¬ нерадостная свинка, развалившаяся на груде свален¬ ных на землю яблок,— мол, «в апельсинах не разби¬ раюсь, зато в яблоках прекрасно». На другой худож¬ ник изобразил солидную бородатую приемную комис¬ сию, придирчиво осматривающую сдаваемые пустые бутылки. На третьей нерадивый работник базы выло¬ жил на земле из деревянных ящиков текст «тары нет». Авторов этих рисунков трудно укорять в предвзятости или преувеличении — проблема тары стоит остро. Ежегодно в нашей стране на производство тары и упаковки расходуется 15 млрд, руб., а ее все равно не хватает. Из-за необеспеченности тарой потери про¬ дукции составляют в среднем 3%, а для отдельных ви¬ дов, таких, как цемент и другие сыпучие грузы, эти проценты вырастают до 10—15. И вот печальный итог. В один год на предприятиях, перерабатывающих фрук¬ ты и овощи, скопилось более 2,6 млрд, банок консер¬ вов— не было тары, чтобы доставить их потребителям. Но даже если тара и имеется, потери продукции из-за ее низкого качества продолжают оставаться больши¬ ми. И тогда текут уже не сказочные, а реальные мо¬ лочные реки. Основным сырьем для тары по-прежнему остается древесина. Чтобы упаковать 1 тыс. т продовольствен¬ ных товаров, надо вырубить 2 га леса. Картон в этом отношении выгоднее: для изготовления такого же ко¬ личества тары леса требуется в 3—4 раза меньше. Но у картона есть большой недостаток — влагобоязнь. Применение латексов синтетических каучуков для про¬ клейки и пропитки целлюлозного волокна, из которого изготавливается картон, придает ему влагостойкость (іакие работы успешно проводятся в Ленинградском технологическом институте им. Ленсовета). Картон годится для упаковки пищевых продуктов. Особенно 105
нуждаются в такой таре предприятия рыбной промыш¬ ленности. Основное средство перевозки жидкостей—цистерна. Это дань старой традиции: если жидкость не имеет формы, значит сосуд, куда ее наливают, должен иметь вполне определенную твердую форму. Но эта тради¬ ция иногда нарушается — издавна вино хранили в бур¬ дюках, а сегодня воду носят в гибких резиновых или пластиковых ведрах. Если такая тара пуста, ее можно сложить. Но ведь так можно поступить и с цистерна¬ ми: не перегонять их обратно порожняком, а свернуть и положить в угол товарного вагона. Заманчиво, но подобрать материал для такой цистерны не очень лег¬ ко. Простая резина не подойдет — тонкая быстро по¬ рвется, а толстую не свернешь, да и стоить такая тара будет дорого. Специалисты предлагают делать такие цистерны трехслойными. Внутренний слой выполняет¬ ся из материала, стойкого к жидкости, которую пере¬ возят. Средний слой, изготовленный из высокопрочной полимерной ткани (вискоза, нейлон), придает конст¬ рукции необходимую прочность. Третий слой — резина на основе хлоропренового каучука — предотвратит по¬ явление трещин от жары и холода. Несмотря на то что конструкция трехслойная, толщина стенок всего 2,5 мм, отсюда и малый вес. Контейнер емкостью 9000 л весит в среднем 90—150 кг. Такая цистерна может быть лю¬ бой формы и обходится в среднем в 10 раз дешевле жесткой. Выпуск подобной тары осваивается во мно¬ гих странах. Например, в Румынии для перевозки как жидких, так и сыпучих материалов используют гибкие контейнеры объемом до 25 м3. Такие контейнеры можно приспособить и для дли¬ тельного хранения жидкостей, например нефти. В большом котловане с водой плавает резиновый ме¬ шок. Он почти такого же объема, что и котлован. Ме¬ шок наполнен нефтью. Подобное хранилище, по мне¬ нию специалистов, обладает несомненными преимуще¬ ствами: соорудить его легко и быстро, возможность возникновения пожара уменьшается, а утечка горю¬ чего сразу же обнаружится, так как на поверхности воды появится пятно. Резиновая тара позволяет хра¬ нить нефть не только на берегу, а прямо в море. Та¬ кие хранилища разработаны в Японии. Они плоские, четырехугольной формы. Стенки их сделаны из поли¬ эфирной пленки, снаружи резервуар покрывают стой¬ 106
ким к действию солнечных лучей хлоропреном, а из¬ нутри бутадиен-нитрильным каучуком — он стоек к нефтепродуктам. Такой резервуар может выдержать нагрузку свыше 250 кгс/см2 в течение 20 лет, т. е. столько же, сколько выдерживает стальной. Резер¬ вуары-поплавки можно располагать прямо вдоль побе¬ режья. И еще одно преимущество подобных конструк¬ ций— вероятность их повреждения во время землетря¬ сений ничтожна. Ну а пока гибкая тара не получила широкого рас¬ пространения и по железным дорогам движутся ци¬ стерны, можно предложить еще один способ повыше¬ ния эффективности перевозок. До сих пор на железных дорогах для разнородных масел используют разные цистерны. Шведские специалисты предложили внутри цистерны установить мембрану из эластичной резины. Если в один из люков заливать, например, минераль¬ ное масло, то гибкая перепонка будет постепенно об¬ легать противоположную сторону резервуара, и наобо¬ рот, если масло растительное, его заливают в другой люк и мембрана перемещается к другой стенке. Если заменить мембрану резиновым мешком, расположен¬ ным по центру цистерны, тогда она разделится на три части и можно будет залить в цистерну три жидкости. К началу XXI в. доля «морской» нефти в общеми¬ ровой добыче должна возрасти до 50%. А нефтеналив¬ ные суда часто движутся без груза: после нефти в них не погрузишь продукты или сыпучие вещества. Можно использовать для перевозки нефтепродуктов не только специальные танкеры, но и сухогрузные баржи и теп¬ лоходы, если в трюмы на время перевозки вставить эластичные емкости-оболочки. После транспортировки они вынимаются и складываются на палубе, а трюмы судов без всякой их мойки и чистки загружаются дру¬ гими грузами. При таком подходе нефтеналивной тан¬ кер, снабженный оболочкой, будет перевозить даже зерно и вообще станет судном универсальным. Резиновые оболочки помогают сохранить от по¬ вреждения хрупкие грузы. Например, в товарных ва¬ гонах часто применяют всевозможные металлические и деревянные распорки. Устанавливать их долго, они неудобны и ненадежны. Проще поместить между гру¬ зами мешки и надуть их воздухом. Сохранность гру¬ зов гарантирована. Аналогичным образом можно по¬ ступить и при использовании автомобильного транс¬ 107
КРАСКА ИЛИ ЦВЕТНАЯ РЕЗИНА порта. Попробуйте доставить на машине пакет хруп¬ ких труб. Сохранность такому грузу обеспечат резино¬ вые «жилеты» со сквозными сотами, надетые на кон¬ цы труб. Надуть такой «жилет» нетрудно выхлопными газами. Отслужившие свой век резиновые изделия — авто¬ покрышки, камеры, конвейерные ленты — все это по¬ тенциальная тара. Например, достаточно взять транс¬ портерную ленту, отрезать от нее кусок, склепать кон¬ цы и присоединить днище. Из ленты шириной 600 мм получается контейнер на 500 кг, а из ленты метровой ширины — на 1 т. Таинство сотворения красок всегда было обещанием работы удачной, бодрой и благотворной и открытия, какого еще не знал сам мастер. С. Романовский. Повесть об Андрее Рублеве Профессор Академии художеств Павел Петрович Чистяков прожил долгую жизнь и повидал на своем веку много талантливых художников и всевозможных «новых» течений в живописи. Казалось, его ничем нельзя было удивить. Но когда в 1909 г. семидесятисе¬ милетний педагог зашел в мастерскую живописи и увидел, каким образом ученики, пытающиеся подра¬ жать импрессионистам, пишут свои полотна, он раз¬ вел руками в удивлении и негодовании. «Живописцы» красками хлестали по полотну. Краски летели с кисти на стены, пол, соседние холсты. Под ногами образова¬ лась большая лужа из красок. Это называлось «пи¬ сать темпераментно». Однако подобный метод не по¬ зволил его изобретателям достичь желаемого — уви¬ деть краски по-новому, сделать свою палитру богаче. Не достигли цели и те молодые художники, которые, следуя моде, строили свою палитру из возможно боль¬ шего количества красок — живопись ярче не получа¬ лась. Ведь колорит зависит не от количества красок на палитре, а от умения ими пользоваться. Но многое зависит и от самих красок. Их приготовление всегда было великим таинством. Не случайно Андрей Рублев полагал, что душа иконы, начинаясь в дереве, способ¬ на раскрыться только в тех красках, которые приго¬ товлены им самим. Все краски для знаменитой «Трои¬ цы» мастер изготовил собственноручно. 108
Но уже за 14 столетий до Андрея Рублева люди знали и другое назначение красок — защиту от корро¬ зии. Плиний Старший в I в. н. э. описывал применение битума, гипса и свинцовых белил для защиты шляпок гвоздей. С тех пор номенклатура металлических изде¬ лий неизмеримо возросла, и хотя 80% поверхности из¬ делий защищают с помощью лакокрасочных покры¬ тий, 10% всей мировой добычи металла безвозвратно теряется в результате коррозии. В нашей стране изготавливается более 2000 марок красок, а объем выпуска превышает 3 млн. т в год. Много это или мало? Этого количества вполне доста¬ точно, чтобы нанести вдоль земного шара слой лако¬ красочного покрытия шириной 100 м, но для обеспече¬ ния нужд страны красок не хватает. В состав красок в качестве пленкообразователей входят, как известно, масла. В масляных красках доля растительного масла составляет около 30%. Естествен¬ но желание заменить пищевые продукты в красках на синтетические. Специалисты Московского химического завода № 1 провели в 70-х гг. серию интересных экспе¬ риментов с красками, в результате чего установили, что большую часть масла в красках можно с успехом заменить изопреновым каучуком, причем совсем не обязательно, чтобы он был кондиционным, можно ис¬ пользовать отходы каучукового производства, которые появляются, например, после чистки оборудования. Вот эти отходы и были использованы в «изопреновой» краске. Растительного масла в ней всего 5%. Такую краску можно применять не только для окраски внут¬ ренних помещений, но и для отделки фасадов зданий. «Каучуковой» краской светло-розового цвета был, на¬ пример, обновлен фасад Большого театра в Москве при одном из косметических ремонтов. Долговечность наружных покрытий в условиях города — около 10 лет. Каучук нужен в краске не только для того, чтобы заменить растительные масла. Он позволяет придать краскам новые свойства. Как они появляются? Вот один из примеров. В некоторых случаях при действии химически агрессивных сред происходит уплотнение поверхности полимеров в результате образования ве¬ ществ с более упорядоченной структурой и более инертных, чем основной полимер. Например, при дей¬ ствии азотной кислоты на изопреновые и бутадиен¬ стирольные каучуки на поверхности полимера образу¬ 109
ются продукты, замедляющие проникновение кислоты в несколько раз. Не случайно при добавлении различ¬ ных каучуков получены лакокрасочные покрытия (на¬ пример, хлоркаучуковые), защищающие от коррозии изделия из металлов и неметаллов при действии кис¬ лот, щелочей, ядохимикатов, удобрений и др. Установлено, что прочность лакокрасочного покры¬ тия на стальных конструкциях во многом зависит от способности защитного слоя проникать в мельчайшие поры. Специалисты создали лак, который обеспечивает идеальную прилегаемость к защищаемой поверхности. Этот лак на одну треть состоит из хлоропренового ка¬ учука, благодаря чему после высыхания на границе между пленкой и металлом не образуется даже мель¬ чайших пузырьков воздуха. Хлоропреновый каучук нашел применение и в кра¬ сках для защиты железобетонных труб. Они корро¬ дируют не только изнутри, но и снаружи. Дождевые капли, которые постоянно действуют на трубу, совсем не так безобидны, как это кажется на первый взгляд. Они находят мельчайшие изъяны в любой краске и проникают вплоть до арматуры. Краска с хлоропрено¬ вым каучуком, разработанная финской фирмой «Тик- курила», испытана на совместных советско-финлянд¬ ских стройках. Покрытия хорошо выдерживали жару и холод, дождь и снег. Гарантия— 10 лет. Автолюбители хорошо знают, что наибольший из¬ нос лакокрасочного покрытия происходит на участках, где твердые частицы пыли и песка ударяются о по¬ верхность. Аналогичные ситуации имеют место и в авиации, и при эксплуатации судов. Например, лобо¬ вые кромки крыльев, стабилизатора, киля на ширину 10—15 см не окрашиваются. Это делать бесполезно, так как на этих участках покрытие разрушится в са¬ мое короткое время под действием воздушного потока, несущего с большой скоростью твердые или жидкие частицы: пыль, град, снег или капли дождя. Происхо¬ дит так называемый абразивный износ, когда частицы осуществляют «микрорезание» покрытия. При создании покрытий, стойких к абразивному из¬ носу, сначала пошли по неверному пути. Исследовате¬ лей сбил с толку тот факт, что, чем выше твердость материалов, тем выше их износостойкость. Для созда¬ ния покрытий стали выбирать очень твердые материа¬ лы — силикатные, металлокерамические, гальваниче¬ 110
ские (никель-кадмиевые). Но неожиданно оказалось, что очень твердые пленки сравнительно быстро разру¬ шаются. Это происходит потому, что они не обладают эластичностью, их обратимые деформации очень малы, т. е. покрытия хрупки. Частицы, ударяясь о такую по¬ верхность, просто скалывают ее отдельные участки, и оно постепенно разрушается. Но если в состав покры¬ тия ввести полимеры, обладающие высокими эластич¬ ностью, прочностью и хорошей адгезией к поверхности, то они будут защищать ее долго и надежно. Так по¬ ступили судостроители. Известно, что гребные лопасти винтов, днища быстроходных судов, гидротехнические сооружения и другие изделия, поверхности которых омываются водяным потоком со скоростями выше 30— 50 м/с, подвергаются эрозионному разрушению вслед¬ ствие ударов водяных вихрей. Лакокрасочные покры¬ тия толщиной 250—300 мкм на основе эпоксидно-ка¬ учуковых композиций хорошо защищают поверхности гребных винтов морских и речных судов. ВЕРНУТЬ УТРАЧЕННУЮ КРАСОТУ ...Я люблю здешних мраморных нимф. А. К. Толстой. Письмо из Коринфа 17 сентября 1941 г. гитлеровцы захватили Пав¬ ловск—один из самых замечательных художественных ансамблей вблизи Ленинграда. Перед ними открылась панорама, которая, казалось, способна своей красотой завоевать сердце любого человека — чарующий парк в осеннем уборе, строгий и величавый дворец, чудесные павильоны. Когда же, спустя более двух лет, фаши¬ стов изгнали из этих мест, советские воины увидели искалеченный и обгоревший дворец, который захват¬ чики подожгли при отступлении, обезображенный парк, поврежденные или полностью разрушенные па¬ вильоны. Работникам дворца-музея, художникам-ре¬ ставраторам непросто было решить, с чего начинать восстановительные работы, так мало осталось непо¬ врежденных деталей. К сожалению, руками современных варваров про¬ изведения искусства повреждаются или уничтожаются и в наши дни. Достаточно вспомнить злостное повреж¬ дение «Данаи» в Эрмитаже, «Пьетты» Микеланджело или скульптур в Летнем саду. Случается и непредви¬ денное— аварии в музейных помещениях, стихийные 111
бедствия. Допускаются ошибки при хранении, уходе и реставрации и, наконец, технологические просчеты, приводящие к повреждениям. Возьмем, к примеру, скульптуру. В этом отношении весьма показателей пример повреждения ног гранитных атлантов на фаса¬ де Эрмитажа. Они оказались переломленными в обла¬ сти щиколоток из-за допущенных автором ошибок (он не принял в расчет больших давлений, создаваемых массивными фигурами). Разрушаются архитектурные ансамбли и под дей¬ ствием атмосферных условий, причем в последние годы все более и более интенсивно. Виновны в этом про¬ мышленные предприятия. Обычно считают, что на¬ ибольший вред изделиям из камня причиняет двуокись серы. Однако в последние годы установлено, что глав¬ ный виновник разрушения — черные углеродные ча¬ стицы, продукт сгорания жидкого топлива на промыш¬ ленных предприятиях городов. В присутствии воды эти частицы действуют как катализатор на реакцию дву¬ окиси серы с водой. В результате мрамор превращает¬ ся в кристаллы гипса, сердцевину которых образуют углеродные частицы. Конечно, во всем мире принима¬ ются меры, чтобы снизить выброс этих частиц из за¬ водских труб, но сколько памятников уже погибло без¬ возвратно, сколько находится на грани гибели! Как же вернуть утраченные элементы скульптур, архитектурных ансамблей, предметов быта? Одним из способов изготовления восполнений взамен ранее утраченных частей скульптур является формовочный (разумеется, для этого надо располагать подобным или приближенным образцом). Операция формовки состоит из двух рабочих процессов — изготовление формы по твердой или мягкой модели и изготовление отливки или оттиска из какой-либо пластичной затвер¬ девающей массы. Наиболее распространенным формо¬ вочным материалом до настоящего времени продол¬ жает оставаться гипс. Но у гипсовой формовки есть существенный недостаток — это чрезвычайная слож¬ ность и трудоемкость, вызванная необходимостью из¬ готовления разъемных (кусковых) форм. Гораздо проще работать с эластичными формами. Раньше для изготовления таких форм использовали животные клеи, потом формопласты, однако менее тру¬ доемкими в применении оказались композиции на основе силоксановых каучуков холодной вулканиза¬ 112
ции — сиэласт, виксинт и др. Они состоят из каучука и катализаторов, с которыми смешиваются перед при¬ менением (количество катализаторов в смеси обычно не превышает 4—5%). Жизнеспособность компози¬ ции— 20—40 мин. Этого времени обычно вполне до¬ статочно, чтобы нанести композицию на деталь, при¬ нятую в качестве аналога восполняемой. Эластомер наносят одной порцией, игнорируя поднутрения и кри¬ визну поверхности, так как отвержденный материал — резина обладает эластичностью, а поэтому снимается с любой формы. Применение эластомерных компози¬ ций обеспечивает высокую точность слепка. Эластичные формы применяются и при тиражиро¬ вании антикварных изделий. Вообще, тиражировать антикварные изделия методом литья термореактивных пластмасс начали давно. Первоначально использовали металлические формы. Но если поверхность была сложной, получалось и плохо и дорого, а некоторые детали в таких формах вообще нельзя было изгото¬ вить. Использование эластичных резиновых форм по¬ зволяет получать самые сложные отливки. С помощью низкомолекулярного кремнийорганического каучука удается копировать даже звуковые дорожки, сделан¬ ные на старых граммофонных пластинках, и сохранить для поколений мастерство лучших, исполнителей. РЕЗИНА — Мегрэ не спеша тщательно набил КРИМИНАЛИСТ свою тРУбкУ- Ж. Сименон. Трубка Мегрэ Все начиналось как в детективном романе. Стояла холодная мартовская ночь. К плохо освещенному скла¬ ду, расположенному в пустынном месте, подъехала машина. Из нее вышли несколько человек и направи¬ лись к дверям. Через несколько минут в свете приту¬ шенных фар можно было увидеть фигуры, согнувшие¬ ся под тяжестью коробок, мешков и пакетов. Вскоре все было кончено, и машина исчезла в темноте. Наутро на место преступления прибыл наряд милиции. Даль¬ ше события разворачивались таким образом, что лю¬ бители детективного жанра были бы разочарованы. Не было погони, перестрелки, хитроумных следователей и вновь возникших загадок. Поимка преступников не была долгим делом. Автомашина, на которой увезли 113
похищенные товары, уперлась при развороте задним бортом в одну из снежных куч, и на ее поверхности достаточно четко отпечатался рельеф номерного знака. К сожалению, подобные анекдотичные случаи в следственной практике происходят крайне редко, и ра¬ ботники милиции проводят трудную и кропотливую работу по поиску следов преступления. Следы использовались при раскрытии преступле¬ ний с глубокой древности. О них упоминается еще в древнерусских исторических памятниках права, на¬ пример в договоре Руси с Византией (911 г.): «Что же касается преступлений, если случится злодеяние, до¬ говоримся так: пусть обвинение, содержащееся в пуб¬ лично представленных (вещественных) доказатель¬ ствах, будет признано доказанным». Сейчас уже трудно однозначно ответить на вопрос, что подразумевалось под вещественными доказатель¬ ствами более 1000 лет назад, но, вероятнее всего, в следственной и судебной практике ранее других нача¬ ли использоваться следы крови и ног человека. Следы ног просто обнаружить путем визуального наблюдения, но не так-то просто зафиксировать. По крайней мере до середины прошлого века доступных средств фиксации следов ног не существовало. И как бы подробно они ни описывались в протоколе, надеж¬ ность такого описания зависела не только от объек¬ тивных свойств следов, но и от субъективности описы¬ вающего их лица. Самым старым техническим сред¬ ством, применявшимся для их фиксации в нашей стра¬ не, служил аршин. На смену ему пришли фотография и моделирование объемных следов, т. е. изготовление с них слепков. Первыми материалами для изготовле¬ ния слепков служили порошкообразные стеарин и воск. Однако, как бы удачно ни были изготовлены слепки, они не способны отразить все детали, присущие ори¬ гиналу, вот почему в судебной практике их считают не вещественными доказательствами, а производными вещественными доказательствами. В течение многих лет велись поиски материалов, которые могли бы за¬ менить гипс при изготовлении слепков и были способ¬ ны лучше фиксировать и сохранять признаки следов. Внимание криминалистов было обращено на полиме¬ ры. Сейчас в следственной практике хорошо зарекомен¬ довала себя паста на основе силиконового каучука. Она дает хорошие результаты при фиксации следов, 114
оставленных даже на грунте большой плотности. Тех¬ нология изготовления слепка заключается в том, что к пасте добавляют наполнитель белого или темного цвета (окись цинка, технический углерод). В массу вливают катализатор и заполняют полученным ком¬ паундом объемный след. Если заливка производилась при комнатной температуре, то через полчаса слепок готов. Можно ускорить отверждение с помощью раз¬ личных нагревательных приборов, но вот при темпера¬ туре ниже 0°С паста не отверждается, что снижает возможности ее использования. Новым, более падежным средством фиксации сле¬ дов ног явился кремнийорганический жидкий диметил¬ силоксановый каучук — СКТН. Он также применяется в смеси с наполнителем—окисью магния, двуокисью ти¬ тана и катализаторами (водосодержащий эфир, дибу- тилоловодилауринат). В зависимости от температуры воздуха отверждение СКТН занимает от 15 мин до 2 ч. Достоинства применяемого каучука заключаются в возможности его использования и при низкой темпера¬ туре, прозрачности и большой точности воспроизведе¬ ния мельчайших деталей следа. Слепки могут быть получепы как негативные, так и позитивные и со сле¬ дов, оставленных на различных материалах, даже на снегу. Силиконовая паста и каучук СКТН успешно ис¬ пользуются и для фиксации следов различных транс¬ портных средств, следов взлома, оставленных на за¬ мочных скважинах, ключах и других предметах (по¬ следние могут быть зафиксированы также с помощью специальной слепочной массы, состоящей из парафина и резины). Слепки, полученные с помощью каучука СКТН, отличаются эластичностью, стойкостью к раз¬ бавленным кислотам и щелочам. С помощью силиконовых резин в ряде случаев можно получать и отпечатки пальцев. Идентификация человека по отпечаткам (дактилоскопия) существует с незапамятных времен. Считают, что она родилась на Востоке. Отпечатки пальцев, как свидетельствуют древние письмена, у ассирийцев и вавилонян играли роль своего рода печати за много лет до нашей эры. В старинных китайских печатях, сделанных из фарфо¬ ра, на внутренней стороне также были сделаны отпе¬ чатки пальцев владельца. Но в практике уголовного розыска дактилоскопию стали применять лишь во вто¬ 115
рой половине XIX в. Английский чиновник в Индии В. Гершель сделал попытку использовать отпечатки пальцев для исключения случаев подлога при выплате пенсий, и скоро дактилоскопия стала средством для идентификации личности преступников. Возможности дактилоскопии гораздо более широки, чем кажется на первый взгляд. Еще в 1923 г. норвеж¬ ский ученый Бонневи пытался найти связь между от¬ печатками пальцев родителей и детей, но успех сопут¬ ствовал ему лишь в редких случаях. Прошло много лет, пока венгерский профессор Ш. Экреш собрал крупнейшую в мире коллекцию отпечатков пальцев ро¬ дителей и детей. Ему удалось выделить 60 типов ри¬ сунков и доказать, что в папиллярный узор ребенка входят как составляющие узоры отца и матери. А вот и практические результаты исследований — в 60-х гг. венгерским супругам, схваченным фашистами в 1944 г., была возвращена уже взрослая дочь, которую они искали более 15 лет. В последние годы найдена воз¬ можность, как пользуясь сравнительно несложными анализами, определить группу крови человека. Существует много предложений по использованию дактилоскопии в самых различных областях человеческой деятельности. Ряд итальянских ху¬ дожников, например, считают, что положить конец подделкам картин можно, если художник на обратной стороне холста станет оставлять отпечатки пальцев. В Милане уже создана специальная мастерская, где художник оставляет на полотне отчетливые и несмы¬ ваемые знаки. Эта мера, безусловно, необходима всем, кто надеется заслужить у потомков славу Эль Греко, Мурильо или Ватто. К сожалению, дактилоскопию используют не толь¬ ко работники следственных органов, но и преступники. Американская печать сообщила о случаях многочис¬ ленных ограблений в Нью-Йорке и других городах США. Сам факт ограблений в США сенсацией не яв¬ ляется, а вот то, что полиция везде находила на месте преступлений отпечатки пальцев старшего инспектора федеральной полиции, поставила ее в тупик. Разгадка была простой. Преступники раздобыли отпечатки его пальцев, по ним были изготовлены точные резиновые штемпеля, которыми и ставились отпечатки в местах ограбления.
ЭНЕРГИЯ И СЫРЬЕ: ИСТОЧНИКИ СТАРЫЕ И НОВЫЕ ТЕЧЕТ ГАЗ Самые крупные расходы происходят ПО ТРУБАМ от мелочей. Прописная истина «Тендер и вагоны смешались в одну бесформенную массу, которая закупорила отверстие шахты. Потом что-то в середине подалось, и вся куча зеленого желе¬ за, дымящегося угля, медных поручней, колес, дере¬ вянных панелей и подушек сдвинулась и рухнула вглубь шахты». Наверное, многие из вас узнали по этому маленькому отрывку знакомый с детства рас¬ сказ А. Конан Дойля «Исчезнувший экстренный по¬ езд», в котором перступники направляют поезд в за¬ брошенную угольную шахту. С шахтами связано много мрачных и невероятных историй: в одних прячутся разбойники с награбленными богатствами, другие хра¬ нят тайны исчезнувших цивилизаций, в третьих посе¬ лились какие-то неведомые злобные животные. В об¬ щем, заброшенные шахты приятных ощущений не вы¬ зывают, но если оставить в стороне романтические мо¬ тивы, то они — реальное напоминание о том, что запа¬ сы полезных ископаемых иссякают. Слишком высо¬ кими темпами расходуется за последние десятилетия то, что природа «наживала» миллионами лет. Некото¬ рые специалисты даже считают, что к середине сле¬ дующего, XXI столетия 78% ресурсов горючих полез¬ ных ископаемых будет исчерпано. В первую очередь это касается нефти и каменного угля. В то же время существуют месторождения камен¬ ного угля, которые разрабатывать просто невыгодно или опасно — пласты в них слишком узки или же за¬ легают под микрорайонами городов, железными и шоссейными дорогами. Если начать разработку в та¬ ких местах, то сооружения обязательно пострадают. Но можно кое-что сделать: разрабатывать месторож¬ дения в очень узких тоннелях — в треть, а то и в чет¬ верть метра высотой. Такие ходы, как подсчитали ин¬ женеры, не могут повредить здания. Но для подоб¬ ного способа добычи нужно иметь специальное обору¬ 117
дование. И ученые из Университета дружбы народов им. Патриса Лумумбы предложили оригинальный ме¬ ханизм для извлечения угля. Устройство напоминает копье. Оно состоит из рамы, на которой установлены режущие ножи и ленты транспортера. Вокруг них рас¬ положены эластичные резиновые камеры. Они-то и обеспечивают работу механизма. Если надувать каме¬ ры последовательно одну за другой, они будут приоб¬ ретать то форму шара, то вновь становиться плоскими. Это придает всему устройству поступательное движе¬ ние, и оно ползет вперед по узкой щели, подобно гу¬ сенице или червяку, отталкиваясь резиновыми «муску¬ лами» от потолка, пола и стен тоннеля. Управляется механизм дистанционно. Запасы природного газа пока достаточно велики. Открываются и новые, подчас очень богатые место¬ рождения, но это совсем не означает, что не следует вести постоянную борьбу с потерями газа. Обычно его транспортируют по трубам. Несмотря на достаточно надежную защиту, коррозия подбирается и к газопро¬ водным трубам, уложенным под землей. А это грозит не только потерями ценного сырья, но в ряде случаев взрывами, пожарами, отравлениями людей. Такие тру¬ бы необходимо ремонтировать. Специалисты ГДР предложили эффективный способ: ремонт проводят с помощью каучуковых заплаток. В месте, где обнару¬ жена утечка газа, делается вертикальный подкоп и че¬ рез отверстие в трубе внутрь загоняется эмульсия, в которую входят синтетические смолы и каучук. Она быстро затвердевает и образует прочную заплату. Утечка газа устранена, но не менее важно и другое: то место, куда положена заплатка, уже не доступно для ржавчины. Наша страна поставляет природный газ партнерам по СЭВ, что вызвало необходимость в этих странах модернизировать городские газовые сети: они должны обладать большей пропускной способностью. Можно идти двумя путями — заменить старые трубы новыми или увеличить пропускную способность старых, повы¬ сив в них давление. Второй путь, конечно, экономич¬ нее. Но где гарантия, что удастся избежать утечки газа через мельчайшие трещины? Не опасна ли такая модернизация? И все же будапештские инженеры по¬ шли именно по второму пути. Они применили простое и оригинальное устройство для изоляции внутренних 118
стен трубопроводов, не требующее никаких земляных работ. От одного контрольного колодца до другого по трубе протянули резиновый шланг, обмазанный клей¬ кой уплотнительной массой. В шланг накачали сжа¬ тый воздух. Резина, благодаря своей эластичности, плотно прилегла к стенкам трубы и нанесла на них герметизирующий слой. Сами резиновые шланги из труб не извлекались — они играют роль второго изо¬ лирующего слоя. Давление газа в таких трубах может быть повышено в 2—3 раза. При сооружении современных жилых зданий ме¬ таллические трубы газовой проводки доставляют строителям много дополнительной работы — их надо спрятать в стеновые панели. В результате возрастает количество сварных соединений. Сейчас в Венгрии комбинат «Таурус» освоил выпуск гибких газопровод¬ ных рукавов. Их легко пропустить в продольных от¬ верстиях в панели и удобно подводить к газовым пли¬ там. Рукава трехслойные — внутренний слой состоит из маслостойкой резины, средний — гибкая гофриро¬ ванная труба из алюминия, внешний — огнестойкая резина, к тому же защищающая металл от механиче¬ ских повреждений. Такие трубы не подвержены корро¬ зии, а заменить их несложно. ВОДУ СОХРАНИТ РЕЗИНА Звенел ручей на склоне мрачном: «Хочу остаться я прозрачным...» К. Кулиев. Ручей Авторы научно-фантастической литературы часто пугают читателей: на других планетах живут воинст¬ венные существа, способные с помощью генетического кода превратить людей в себе подобных чудовищ; в труднодоступных районах пустынь водятся неизвест¬ ные животные, убивающие путешественников неведо¬ мой энергией; вышедшие из подчинения роботы объ¬ единяются в собственное государство и превращают людей в рабов; на Земле иссякли запасы пресной воды, и человечество стоит на краю гибели. Стоп. Последняя угроза в отличие от других может стать реальностью. Из огромной гидросферы земного шара людям до¬ ступно меньше 2—3%. Остальная часть засолена, за¬ морожена на полюсах или спрятана далеко под зем¬ лей. В то же время развивающаяся промышленность 119
требует все большего количества воды. Вот некоторые цифры: для изготовления 1 т шерстяной ткани требу¬ ется 2,5 т воды, для выплавки 1 т стали — 25, для очистки 1 т нефти — 30, изготовления 1 т бумаги — 250, 1 т синтетического волокна— 1200 т. А в общем на все нужды человечеству надо 7 000 000 000 т чистой воды в сутки. За год люди расходуют только 5% стока рек земного шара, русла которых проносят 38 тыс. км3 воды. Казалось бы, это совсем немного. Однако су¬ ществует ряд «но». Во-первых, сток уменьшается — растет население и объемы производства. Во-вторых, хозяйственная деятельность приводит к загрязнению воды рек. Возможности резины в деле сохранения воды ши¬ роки и разнообразны. Сейчас во всех странах промыш¬ ленные предприятия снабжают системой очистки сточных вод. Сооружаются и специальные сборные бассейны для приема и обезвреживания производст¬ венных и бытовых стоков. Сначала их делали из мо¬ нолитного бетона, потом освоили производство сбор¬ ных железобетонных конструкций, размеры которых можно изменять. Может быть, в создании таких соору¬ жений пригодится резина — ведь из нее можно сделать большие и прочные емкости любых размеров, а в слу¬ чае необходимости их несложно перенести на другое место? Если трактор на гусеничном ходу пройдет по ас¬ фальту, он оставит серьезные следы — испортит доро¬ гу. А моторная лодка следов на воде не оставляет. И создается впечатление, что она особого вреда при¬ роде не наносит, за исключением незначительных сле¬ дов масла и бензина. Опасное заблуждение, Во-пер¬ вых, моторка за навигацию терят до 10 кг нефтепро¬ дуктов, а 1 т может покрыть непроницаемой пленкой до 25 км2 водной поверхности. Во-вторых, мы часто се¬ туем, что от промышленных стоков рыбы в реке стало меньше. Они разрывают природную цепочку самоочи¬ щения воды. Но удар от создаваемых моторной лодкой крутых волн принимает прибрежная растительность. Большая часть водорослей, которая не имеет жесткого стебля, погибает сразу. Потом волны разбивают берег и уничтожают вместе с корнями тростник. Поднимаю¬ щийся все время ил засоряет жаберный аппарат рыб и полости моллюсков, и процесс их гибели ускоряется. Таким образом, из системы самоочищения водоемов 120
волны от моторных лодок «выбивают» два важных компонента — водоросли и моллюсков. Избежать этого позволяют устанавливаемые вместо гребного винта эластичные резиновые ласты или конструкции типа дельфиньего хвоста. Они не только позволяют лодке скользить бесшумно, но и не оставляют за кормой вспененного следа. Больше всего воды расходуется на орошение по¬ лей (около 1750 км3). На эти цели идет половина стока Нила, еще большая часть изымается из Сыр¬ дарьи. В засушливых районах воду часто достают с боль¬ ших глубин с помощью гидрологических скважин. И разумеется, было бы неразумно, чтобы из земли все время фонтанировала вода. Нужны пробки, их неслож¬ но изготовить из резины. Предложенные изобретателя¬ ми устройства задуманы так, что фонтанирование пре¬ кращается за счет сил восходящего потока. В скважи¬ ну опускают бурильную трубу, на конце которой смон¬ тирована резиновая манжета специальной формы. Вода через отверстие в глухом конце трубы поступает в эластичную манжету и она раздувается, образуя гер¬ метичную пробку. Чем больше давление, тем прочнее становится заглушка. Если вода из скважины поступает в водопровод, то наиболее возможные места ее утечки — стыки труб, а если они соединены сваркой, то наиболее частые раз¬ рушения труб происходят вблизи сварочного шва. Дело в том, что в результате сварки в этих местах воз¬ никают перенапряжения в металле. Стыки труб можно соединять не сваркой, а муфтами, которые содержат уплотнительные кольца из резины. Муфты не только предохраняют соединения от утечки воды, плотно об¬ жимая стыки труб, но и компенсируют вертикальные и горизонтальные смещения, которые могут возникнуть после усадки грунта. Резиновые стыки позволяют тру¬ бопроводу работать в экстремальных условиях — при вибрации, повышенном давлении и т. п. Другой причиной утечки воды, как и в случае газо¬ проводов, является разрушение труб в процессе кор¬ розии. Трубы можно защитить изоляционной лентой с подклеивающимся слоем на основе некоторых каучу¬ ков. Использование такой ленты не требует ее предва¬ рительного нагрева перед намоткой, она теплостойка и долговечна. Эти присущие ей свойства удается сохра¬ 121
нить при температурах от —50 до +60° С, т. е. во всех климатических зонах нашей страны. Однако аварии трубопроводов — явление совсем нередкое. Предположим, на объекте лопнула водопро¬ водная труба и из нее хлещет вода. Можно поступить следующим образом. В трубу вставить тяжелую бетон¬ ную пробку с круговой бандажной «подушкой» из плотной резины, а затем от компрессора или баллона со сжатым воздухом «подушку» быстро надуть. В слу¬ чае, когда трещина образовалась на боковой стороне трубы, бандаж снимают с пробки, накладывают на ме¬ сто утечки, обвязывают резиновыми жгутами и наду¬ вают. Временная задержка воды обеспечена. Для того чтобы надуть «подушку», совсем не обязательно иметь баллоны или компрессоры, можно накачать ее выхлоп¬ ными газами того автомобиля, который прибыл на ме¬ сто аварии, или наполнить водой под давлением. Не меньше проблем возникает и при сохранении воды в открытых водоемах. Многие из них снабжены плотинами, водонепроницаемость которых необходимо обеспечить в ходе строительства. Когда после укладки бетон разогревается, а потом, остывая, «садится», тре¬ щины в плотине неизбежны. Для компенсации перепа¬ дов тепла тело плотины пронизывают змеевиками, по которым подают колодезную воду. Потом они остают¬ ся в теле плотины и уже никакой функции не несут. И еще проблема: в процессе эксплуатации через пло¬ тину просачивается вода — нужен дренаж. Обе про¬ блемы специалисты Грузии решили одновременно — они зигзагами вложили в бетон резиновые шланги, в которые накачивают воду, заливая бетон. Пока бетон твердеет, он охлаждается, потом воду откачивают и шланги «за хвост» вытягивают из пор. Получается пло¬ тина, пронизанная сетью дренажных труб, подведен¬ ных к коллектору, что позволяет «дышать» всему со¬ оружению. Но какой бы совершенной ни была бетонная пло¬ тина, вода все равно через нее просачивается. Сейчас создана композиция на основе хлоропренового каучу¬ ка, обладающая интересным свойством: на воздухе она прочная и мало изнашивается, а под водой набу¬ хает и ее поверхность становится клейкой. Именно на¬ бухание и позволяет перекрыть трещины в бетонных плитах. Для этого создают резиновый экран из нетка¬ ных листов, которые пропитывают композицией. Листы 122
накладывают поверх железобетонного экрана. Приме¬ нение резинового экрана снизило потери воды на од¬ ной из плотин в 200 раз. На небольших реках, где необходимо регулировать уровень воды, строить громоздкие земляные или бе¬ тонные плотины невыгодно. Сейчас в практику строи¬ тельства гидротехнических сооружений все больше входят резиновые плотины различных конструкций. Одна из наиболее простых — это система резиновых труб. Отрезки труб прикрепляют к бетонному основа¬ нию на дне водоема и по мере необходимости напол¬ няют водой или воздухом. Такие плотины служат не менее 10 лет. Старые покрышки позволяют улучшить очистку сточных вод. Оказывается, если их измельчить в крош¬ ку и смешать с промышленными сточными водами, то из стоков почти полностью удаляются тяжелые метал¬ лы — свинец, кобальт, цинк: их адсорбирует техниче¬ ский углерод, которого много в авторезине. Чтобы со¬ здать нужную щелочную среду, в смесь добавляют известь. До сих пор очистку вод от тяжелых металлов производили с помощью активированного угля (он, естественно, много дороже, чем измельченные старые покрышки). Ну а отработанную крошку можно исполь¬ зовать еще раз — добавить в асфальтовое дорожное покрытие. Старинная арабская пословица гласит: «Река соле¬ ной воды стоит меньше, чем кувшин пресной». Дума¬ ется, что эта пословица устарела. Воду морей и океа¬ нов нужно беречь не меньше воды озер и рек. «Океан умирает, он болен по вине человека» — эти слова при¬ надлежат Туру Хейердалу. Еще 20 лет назад, плывя через Атлантический океан на папирусном судне «Ра», он наблюдал, что поверхность моря была свободна от нефти и дегтя только в течение нескольких дней за весь двухмесячный период путешествия. И сейчас положе¬ ние отнюдь не улучшилось. К сожалению, мы все вре¬ мя слышим об авариях крупных танкеров или на мор¬ ских нефтедобывающих платформах, что приносит ги¬ бель морской флоре и фауне. С последствиями таких аварий борются самыми различными способами. Вот один из них, основанный на применении эластомеров. Гибкая синтетическая оболочка из герметически закрытых и наполненных воздухом камер может служить ловушкой для нефти. 123
В свернутом виде она занимает совсем мало места и может входить в снаряжение нефтеналивного судна. При утечке нефти моряки выбрасывают ленту за борт и оцепляют место происшествия. Повторяя профиль волны даже при пятибалльном шторме, ловушка не выпускает пролитое топливо, пока не подойдет нефте¬ сборщик. Ведутся работы и по очистке моря от загрязнения нефтью с помощью каучуковых гранул, полученных из старых автомобильных шин. Румынские химики про¬ питали их сложным, нейтрализующим углеводороды составом. В результате гранулы, рассеянные на участ¬ ках моря, где замечено загрязнение нефтью, быстро впитывают топливо и связывают его. А затем гранулы вылавливают и сжигают в топках котельных. В морях резина помогает не только сберечь воду, но и преобразовать ее волны в энергию. Идея улавли¬ вания энергии морских волн возникла более 150 лет назад, но первая опытная установка появилась во Франции лишь в 30-х гг. нашего века. Сейчас создают¬ ся различные электростанции, использующие энергию приливов и отливов. Имеются проекты электростан¬ ций, где главный рабочий элемент выполнен из рези¬ ны— это резиновые шланги диаметром 200 мм и дли¬ ной от 15 до 20 м. Шланги, соединенные между собой таким образом, что вся конструкция по форме напо¬ минает морскую звезду, будут спущены в воду верти¬ кально, верхний конец одного шланга прикрепят к бую, нижний — к морскому дну. Волны приподнимают и опускают буй, а шланги то натягиваются, то ослаб¬ ляются. При ослаблении шланг наполняется водой, ко¬ торая при натяжении выдавливается и вращает тур¬ бину. В зависимости от высоты волны шланг может развивать мощность до 60 кВт. Шланги большего диа¬ метра и длины (например, диаметром 300—400 мм и длиной 25—30 м) обеспечат и большую мощность — до 100 кВт. Конечно, подобная электростанция пока только проект, но если он оправдает себя, электростан¬ ции в форме морских звезд появятся в морях и океа¬ нах. 124
НЕФТЬ, ВЫПЛАВЛЯЕМАЯ ИЗ ПОКРЫШЕК Напылили кругом. Накопытили... С. Есенин. Несказанное, синее, нежное... Если бы кто-нибудь постоянно раскладывал все отходы на земле ровным слоем, то через 10—15 лет нашу планету покрыл бы слой мусора толщиной 5 м. На такой планете жизнь стала бы невозможной, по¬ этому человечество пытается справиться с отходами самыми разнообразными способами. В курортных зонах штата Юта (США), например, местные власти, обеспокоенные ростом загрязнения окружающей среды, ввели интересный закон. Полицей¬ ский, заметивший человека, бросившего окурок или другой сор в траву, обязан арестовать нарушителя и освободить его только после того, как он соберет 100 кг мусора, оставленного другими туристами. На улицах городов Австралии можно увидеть герольдов в традиционных костюмах с алебардами. Герольды не оповещают, как это водилось в средние века, о прибы¬ тии короля, а призывают жителей города соблюдать чистоту. Проблема имеет и другую сторону. Дело не только в очищении среды, но и в полезном использо¬ вании отходов. Первое в мировой истории упоминание о сборе утильсырья относится к началу XVI11 в., оно содержит¬ ся в указе Петра I: собирать в патриарших вотчинах изношенное холщевое платье. Но, несмотря на то что со времени указа прошло более четверти тысячелетия, человек так и не научился рационально использовать многие виды отходов. Примеров поистине бережного отношения к вторичному сырью во всем мире, к сожа¬ лению, не так много. Но там, где утилизация сырья налажена должным образом, удается получить пора¬ зительные результаты. Так, ведущее место в мире по вторичному использованию стекла и бумаги принадле¬ жит Швейцарии. В 1984 г., например, 60% бутылок было изготовлено из переплавленного стекла, а 44% выпущенной бумаги — из макулатуры. Образцом комплексного подхода к проблеме мож¬ но считать ГДР. В Берлине создан первый в мире ин¬ формационно-вычислительный центр, который собира¬ ет и обрабатывает данные об отходах всех без исклю¬ чения предприятий республики. При центре имеется информационный банк, в его полностью автоматизиро¬ 125
ванной картотеке хранятся сведения о физико-химиче¬ ском составе и технологических свойствах отходов. Это позволяет использовать отходы, которые раньше были признаны уже ни к чему не годными. С переработкой отходов резины дело обстоит не очень успешно, а ведь ее выпуск в мире превышает вы¬ пуск алюминия. Правда, японским ученым удалось выделить четыре вида микробов, питающихся резиной. Поедая резину, микробы разлагают ее на углекислый газ и воду. Но автопокрышки, в состав которых входят многие другие химические добавки, для микробов не¬ доступны. А ведь 90% массы всех отходов резины при¬ ходится именно на шины. По какой причине выбрасы¬ вают шины? Сносился рисунок протектора, его нава¬ ривают, он опять снашивается, но уже значительно быстрее — и шина отслужила свой век. В то же время это абсолютно уникальный вид утиля. Ведь вся шина осталась в первоначальном виде: ни ее состав, ни свой¬ ства практически не изменились. И таких шин в мире накапливается до сотен миллионов. В одних странах их просто бросают (и вот уже полярники встретили на Севере белого медведя с черным поясом. Его пере¬ поясывала шина, выброшенная за тысячи километров от Арктики). В других странах, например в ФРГ, за брошенную шину виновник заплатит штраф 100 тыс. марок или подвергнется тюремному заключению сро¬ ком на 5 лет. Здесь шины чаще всего закапывают. Это ненамного лучше. Проблема заключается как раз не в том, чтобы просто избавиться от отслужившей свой срок покрышки, а в том, чтобы извлечь из нее макси¬ мальную пользу. Использование резиновой крошки в дорожном строительстве и целых покрышек для со¬ оружения подводных рифов — явление временное, пока не будут найдены более выгодные способы утили¬ зации. В принципе старая покрышка — это широкий ассортимент полезных изделий. Но из покрышки мож¬ но получать и само сырье. Прежде всего это касается каучука. Он получается из нефти и достаточно дорог. Наиболее важное направление переработки ста¬ рых резиновых изделий, в первую очередь таких мас¬ сивных и резиноемких, какими являются шины,—по¬ лучение регенерата путем термомеханического воздей¬ ствия на старую резину. Регенерат — это пластичный материал, способный перерабатываться и вулканизо¬ ваться при введении в него вулканизующих веществ. 126
Из одного регенерата в основном готовят только неот¬ ветственные изделия: коврики, бытовые дорожки, по¬ лутвердые изоляционные трубки, садовые рукава и др. Регенерат добавляют также в каучук при производ¬ стве шин, рукавов, прокладок, аккумуляторных баков, обуви. Это позволяет экономить сотни тысяч тонн неф¬ ти. В нашей стране самый высокий уровень термомеха¬ нической утилизации старой резины. И все же продук¬ ции регенерационных заводов не хватает. Сам процесс регенерации многостадийный и длительный. Вначале резиновые изделия, подлежащие переработке, сорти¬ руют по видам, типам и содержанию в них каучука, а затем удаляют металл и другие материалы и измель¬ чают резину до частиц определенных размеров. Одна¬ ко здесь следует сделать оговорку. Процесс измельче¬ ния не такой простой, как может показаться на первый взгляд. Не случайно до последнего времени в мире от¬ сутствовали практически реализованные методы из¬ мельчения ряда резиновых отходов. Сейчас Научно- исследовательский институт резиновых и латексных изделий (Москва) и Ярославский политехнический ин¬ ститут создали промышленный вариант установки из¬ мельчения отходов обрезиненных тканей и других ви¬ дов полимернотекстильных отходов. Подобное обору¬ дование будет использовано в составе технологических линий. После измельчения резиновую крошку, осво¬ божденную от основной массы текстильных материа¬ лов и включений, подвергают девулканизации. Для дробления шин и очистки кордных нитей от ре¬ зины применяют молотковые дробилки в совокупности с сеялками различной конструкции или агрегаты, со¬ стоящие из нескольких дисковых мельниц, сеялок и се¬ параторов. По другому способу шины охлаждают в хо¬ лодильной камере до —70 (—90)°C. Резина становит¬ ся хрупкой и ее дробят. Для отделения корда от арма¬ туры используют «резиновыжималку» — гидропресс, при этом армировка остается внутри его цилиндра. В общем, разделение старой резины и корда часто обходится дороже, чем изготовление новых шин, поэто¬ му постоянно ведутся поиски новых, более совершен¬ ных методов обработки. Японские инженеры, напри¬ мер, предложили закладывать в определенные места покрышки небольшие кумулятивные заряды порошко¬ образной взрывчатки. Взрыв должен измельчить рези¬ ну, превратив ее в мелкую крошку. Корд же, в том чис- 127
ле и металлический, при этом почти не изменится. По¬ сле такого взрыва разделить компоненты бывшей по¬ крышки несложно. Для изготовления нового резинового изделия, ска¬ жем шины, помимо каучука и регенерата (если он при¬ меняется), нужно иметь десятки других компонентов, в том числе технический углерод — сажу. Это ценное сырье, стоимость 1 т сажи составляет в среднем 400 руб. В то же время некоторые виды автотранс¬ порта выбрасывают ее через выхлопную трубу в окру¬ жающую атмосферу. Например, за 1 ч работы КамАЗа образуется до 200 г сажи. Частицы сажи получаются в результате сгорания дизельного топлива, они чрез¬ вычайно вредны, так как способны концентрировать на себе канцерогенные вещества и витать в воздухе в течение двух суток, после того как попали в атмо¬ сферу. В Ворошиловградском машиностроительном инсти¬ туте разработали устройство, которым снабдили авто¬ мобиль. Оно позволяет получать сажу прямо из вы¬ хлопной трубы. Отработанные газы из двигателя попа¬ дают в герметичную емкость, установленную вместо глушителя. В емкости процесс очистки может идти в двух режимах — механическом и электростатическом. При механической очистке выхлоп становится чище на треть, при действии электростатического поля в атмо¬ сферу попадает не более 25% вредных веществ. Если учесть, что 1 т выброшенной в атмосферу сажи нано¬ сит вред окружающей среде на 150 руб., а количество машин, выделяющих ее в атмосферу, исчисляется сот¬ нями тысяч, понятно, что использование устройства может принести немалый доход как за счет охраны среды, так и за счет утилизации ценного сырья. Что делают с отходами резинотехнических изделий, которые по каким-либо причинам не используются вторично? Их сжигают. Имеются установки, которые позволяют уничтожать этим способом отходы без пред¬ варительного измельчения. Вроде бы в установках все предусмотрено: автоматический контроль и регулиро¬ вание процесса, дожигание горючих газов и унос пы¬ левидных частиц, обезвреживание вентиляционных вы¬ бросов, рациональное использование образующегося тепла. Конечно, это намного лучше, чем сжигать отхо¬ ды на специальных полигонах при регенерационных заводах, как это делается в большинстве случаев. 128
Специалисты Норвегии, Японии, Англии и Польши так¬ же выступили с предложениями сжигать покрышки, но несколько по-иному. Если в топки вращающихся це¬ ментных печей бросить покрышки, то можно сэконо¬ мить определенное количество топлива — каменного угля и природного газа. Но лучше, если к этому но¬ вому топочному топливу добавить низкосортный бу¬ рый уголь и другие отходы — стеклопластики, картон¬ ную тару и т. и. В этом случае топка выработает деше¬ вое тепло для обжига цемента и даст золу, которая пригодна для добавки в тот же цемент. Но и этот ре¬ зультат весьма далек от идеального. Все равно резина играет роль «простого» топлива, а может быть пере¬ работана в высококачественное топливо — мазут и гуд¬ рон. Попытки наладить промышленный выпуск этих продуктов из старых шин делаются во многих стра¬ нах. В Англии, например, шины нагревают в контроли¬ руемой атмосфере до температуры 450—550° С. Су¬ ществующая установка позволяет давать ежегодно до 20 тыс. т мазута стандартного качества плюс 15 тыс. т гудрона. Стоимость продуктов пока аналогична стои¬ мости сырья, получаемого из нефти. Запатентован способ получения из старых покры¬ шек не только продуктов переработки нефти, но и са¬ мой нефти. Идея венгерского инженера Э. Брезнаи заключается в том, чтобы разлагать резину изношен¬ ных шин без доступа воздуха (пиролиз) достаточно оригинальным способом. Он предложил помещать из¬ мельченные покрышки в расплавленный чугун прямо в доменной печи. При высокой температуре резина разлагается, образуются углеводородные газы и твер¬ дый остаток, который может частично заменить кокс и служить топливом и восстановителем. Стальной корд также плавится и смешивается с чугуном. А в га¬ зопромывной воде скруббера в достаточно больших количествах собирается органическая жидкость, близ¬ кая по составу к нефти. Качество чугуна при этом не ухудшается. Моторное топливо и нефть не единственные про¬ дукты, в которые могут быть переработаны покрышки. Ведутся исследования по приготовлению из них актив¬ ных гранулированных углей. Специалисты Белоруссии доказали, что при удачно подобранном режиме пиро¬ лиза уголь получается не хуже древесного и вполне пригоден для рекуперации, очистки и осветления.
И РАЗРУШАТЬ, И СТРОИТЬ ОТ ФУНДАМЕНТА ДО ТРУБЫ Все то, чего коснется человек, Приобретает нечто человечье. Вот этот дом, нам прослуживший век, Почти умеет пользоваться речью. С. Маршак. Все то, чего коснется человек В 30-е гг. в центре американской резиновой про¬ мышленности, городе Акроне, где были сосредоточены крупнейшие фабрики шин, открылся необычный ре¬ сторан. Он был целиком построен из резины. На оби¬ тых резиновыми панно стенах нарисованы все стадии производства автомобильной шины, начиная от сбора натурального каучука на плантациях и кончая выпу¬ ском готовой продукции. Плоские лампы на потолке окружали шины-абажуры. Ноги посетителей ступали по мягкой резиновой обивке пола. Резиной были оби¬ ты кресла, столики и буфетные стойки, даже малень¬ кие пепельницы на столах были резиновыми. Вряд ли думали в те годы авторы этого шуточно-рекламного сооружения, что оно станет пророческим. Сейчас рези¬ на входит в элементы строительных конструкций, на¬ чиная от фундамента и кончая деталями отделки. Прежде всего применение резины позволяет сде¬ лать возводимые здания сейсмоустойчивыми. О том, насколько серьезна данная проблема, говорит тот факт, что только в среднеазиатской части СССР еже¬ годно регистрируется более 1200 землетрясений. Не меньше, чем сейчас, страдали от землетрясений и наши предки. Так, по свидетельству летописей, в Киеве зем¬ летрясения («земля стукну») были в 1091, 1107, 1122, 1126, 1170, 1196, 1230 гг. 1 млн. человеческих жизней, унесенных землетрясениями во всем мире за послед¬ ние полстолетия,— цифра вполне реальная. Ведь в ги¬ бели людей виновны не землетрясения, а возводимые человеком сооружения. И люди это прекрасно пони¬ мали и пятьсот, и тысячу лет назад. В 740 г. город Константинополь в течение целого года страдал от таких сильных сейсмических толчков, что император и весь народ жили за пределами города, в чистом 130
поле, в шатрах и палатках, так как опасались, что дома и дворцы могут обрушиться им на головы. Как же надо строить здания в сейсмоопасных рай¬ онах, чтобы они были надежными? Пути два: делать сами здания прочнее или возводить обычные строения на особом фундаменте, способном поглощать колеба¬ ния грунта. Какой путь выгоднее, еще не до конца ясно, но все же второй кажется более перспективным. В его пользу говорят здания, построенные сотни лет назад. Мы с тревогой наблюдаем, как разрушаются мозаичные панно мечетей в Средней Азии, но стоит подумать над тем, почему эти мечети вообще сохрани¬ лись. Все дело в камышитовых подушках, уложенных в их стенах на уровне земли. Аналогично построена и каменная колонна на территории Татевского монасты¬ ря в Закавказье — все здания вокруг нее давным-давно разрушились, а колонна, не имеющая жесткой связи с землей, стоит. Используя опыт древних строителей, в нашем веке в Японии и США проводили эксперименты по установ¬ ке зданий на цилиндрических катках, шарах, смазке. Но они так и не воплотились в практические инженер¬ ные решения. Проблема осталась. Применение резины для защиты зданий от разру¬ шений оказалось более эффективным, чем многие пред¬ лагавшиеся способы. В Малайзии, например, на «рес¬ соры» из натурального каучука ставят различные зда¬ ния. Каучуковый фундамент представляет собой мно¬ гослойные элементы из чередующихся каучуковых блоков и стальных листов. Каждый блок имеет раз¬ меры 60X60X30 см. На подобной основе уже возво¬ дят мосты и новые дома, со временем предполагается подвести подобный эластичный фундамент и под су¬ ществующие особо ценные здания. Однако при этом, естественно, возникает вопрос об экономичности по¬ добного строительства. Наверное, ценные свойства на¬ турального каучука являются залогом его более ра¬ ционального использования. Дом на амортизаторах построен в Минске. В нем расположилась АСУ Минского метро. Между фунда¬ ментом и домом положен 30—50-сантиметровый слой виброизоляции из массивных пружин и резиновых про¬ кладок. Стоимость такой виброизоляции составляет всего 2—3% от общей стоимости здания. Еще дешев¬ ле может обойтись проект, разработанный в Институ¬ 131
те транспортного строительства, согласно которому во¬ круг здания прорывают щель. Ее заполняют пустоте¬ лыми упругими элементами из резины. Может быть, это еще один вариант рационального использования старых покрышек? В мировой практике достаточно примеров строи¬ тельства сооружений на резиновом фундаменте. В Сан- Франциско, например, в таком здании разместился один из банков. Фундамент сделан из 98 многослой¬ ных резиновых амортизаторов. В случае землетрясе¬ ния они должны позволить зданию перемещаться по горизонтали без ущерба для людей и оборудования. С этой целью по периметру вокруг здания предусмот¬ рен зазор почти полметра. Наверное, строительство подобного здания экономически оправдано — в банке умеют считать деньги. В строительных конструкциях, которые работают в условиях ударных нагрузок и вибрации, упругость, при¬ сущая резине, является важным качеством. Жесткие стальные балки, например, могут получить остаточные деформации и впоследствии своей формы не восста¬ новить. Однако уже разработаны балки, получаемые экструзией из резины, упрочненной проволокой и тка¬ нью. Благодаря арматуре такие балки достаточно жестки, чтобы выдерживать необходимые нагрузки, и в то же время достаточно гибки, чтобы восстанавли¬ вать форму после значительных ударных нагрузок и вибрации. Кроме всего прочего, эти строительные эле¬ менты хорошо противостоят коррозии. Каучук может улучшить и свойства обычного бе¬ тона. Если к цементной массе вместо воды добавить суспензию синтетического каучука, то бетон получает повышенную водонепроницаемость, устойчивость про¬ тив масел и многих химикатов. Кроме того, он не рас¬ трескивается при резком повышении или понижении температуры. Когда фундамент возведен, можно думать о полах и стенах. «Недавно в Англии резину начали применять в массовых размерах для покрытия бетонных, дере¬ вянных или каменных полов, в особенности в публич¬ ных местах» — этой заметке, опубликованной в жур¬ нале. «Наука и техника», более 60 лет. С тех пор со¬ здано много различных тепло- и звукоизоляционных материалов для полов, среди них известный релин (резиновый линолеум), применяемый в жилищном 132
строительстве, эластичные покрытия полов животно¬ водческих ферм и др. Сколько лет люди строят жилища, столько они ис¬ пользовали герметики — материалы, предохраняющие дом от проникновения дождя, снега, холодного ветра. Сами слова «герметик» и «герметизация» появились в Древней Греции. Считают, что они произошли от име¬ ни бога Гермеса — покровителя торговли и ловкости, как физической, так и умственной. Бог умел гермети¬ зировать бутылки с вином, обмакивая их горлышко в смолу. В деревянных домах герметиком служил мох, про¬ смоленная пакля — их клали между бревнами, в кир¬ пичных домах — цементный раствор. И вдруг эти мате¬ риалы, служившие много лет, оказались непригодны¬ ми — появилось крупнопанельное строительство. Па¬ нели гораздо больше и тяжелее бревен и тем более кирпичей. А чем больше предмет, тем на большую ве¬ личину он расширяется при нагревании и. сжимается при охлаждении. Меняется погода, меняются размеры панелей и величина зазоров между ними. В такой «пульсирующей» щели пакля сминается, а цементный раствор крошится. Потребовались эластичные герме¬ тики, повторяющие за панелью каждое движение без потери герметизирующих свойств. Набор таких герме¬ тиков сейчас достаточно широк. Это и тиокол, и по- лнизобутилен. и эластомер гернит, основу которого составляет хлоропреновый каучук. В атмосферостойких покрытиях нуждается и кры¬ ша. Чтобы крыша не протекала, ее долгое время по¬ крывали рубероидом — пропитанной специальным со¬ ставом лентой картона. Но такое покрытие недолго¬ вечно, оно коробится, на его поверхности появляются трещины и в конце концов оно начинает пропускать воду. У рубероида есть еще один недостаток — черный цвет, поэтому покрытие «притягивает» солнечные лучи и нагревает крышу. В летнее время сильный нагрев происходит даже в северных районах, а на юге — это уже настоящее бедствие. Наверное, по этой причине замену такому покрытию нашли именно на юге нашей страны — в Ереване. Там разработали специальный состав, напоминающий резиновый клей. На крышу на¬ носится один слой, после его отверждения операция повторяется, и так 4 раза. Каждый слой отвердевает 2—3 ч, так что крыша готова за один день. Если в 133
верхний слой добавить алюминиевую пудру, то крыша здания будет отражать солнечные лучи. Для произ¬ водства покрытия не надо строить каких-либо специ¬ альных заводов или переоборудовать старые цехи — его можно готовить на любом заводе резинотехниче¬ ских изделий. И хотя компоненты клея сравнительно дешевы —на 10—12% меньше стоимости рубероида, все же заманчиво использовать для получения покры¬ тия отходы. Гибкий, прочный, водостойкий и морозо¬ устойчивый кровельный материал можно получить из отходов невулканизованной резины и древесных опи¬ лок. Идут в дело и старые покрышки. Так и поступа¬ ют в Болгарии, где создана линия для переработки старых покрышек в кровельный материал, напоминаю¬ щий черепицу, но более легкий и прочный, более устойчивый к непогоде. Из одной шины получается 20 пластин. Этот материал может использоваться и для декоративной облицовки стен. Желая подчеркнуть несерьезность какого-либо за¬ мысла, часто говорят: «замок на песке». Но оказывает¬ ся, из песка действительно можно строить дома без кирпичей, камней и другого прочного материала. Жид¬ кий полиизобутилен позволяет связать песок, превра¬ тив его в камни. Песок замешивают с полиизобутиле¬ ном (0,5—3% по весу) и полученную смесь заливают в деревянные формы. Через сутки получают прочные кирпичи (в ФРГ из таких кирпичей уже построено не¬ сколько экспериментальных домиков). А если ввести в смесь меньше каучука, образуется хороший строи¬ тельный раствор, который и скрепит «песочные» кир¬ пичи. Проблема утепления жилищ всегда стояла остро, особенно в северных районах. Многое, конечно, зави¬ сит от проектировщиков. Традиционные отопительные системы несовершенны. Мало того что массивные ра¬ диаторы, стояки и трубы не украшают комнат, батареи то пышут жаром, то в холодные дни вдруг как назло замерзают, то неожиданно текут. Специалисты счи¬ тают, что время парового и водяного отопления сочте¬ но. Внимание привлекают электрические отопительные системы, представляющие собой электропроводящие обогревающие краски и обои. Опыты с такими обоями ведутся во многих странах. Материал самый различ¬ ный, в том числе эластомерные композиции. Обои мо¬ гут работать при безопасных напряжениях (30—40 В), 134
а температуру их поверхности легко регулировать. Однако не все зависит от строителей. Много тепла неэкономно расходуют и сами жильцы через неутеп¬ ленные окна, двери. Если же оснастить дверное полот¬ ію по контуру резиновой тороидальной оболочкой, за¬ полненной газом, то дверь не потребует дальнейшего утепления. Плотное прилегание двери регулируется подкачкой газа. А как быть в производственных цехах, на складах, где оживленное движение тележек, авто¬ каров и т. п. и где постоянно «гуляют» сквозняки? Держать двери открытыми невозможно, а на их от¬ крытие и закрытие тратится много времени. Для по¬ добных случаев предназначены резиновые двухствор¬ чатые двери. Они открываются непосредственно перед¬ ней частью транспорта, а закрываются сами. Чтобы избежать столкновений транспорта, их снабжают про¬ зрачными окнами из пластмассы. Многие годы оконные стекла вставляли на замазке. Теперь созданы ленты, способные ее заменить. Одна ее сторона покрыта слоем эластичного и липкого эти¬ ленпропиленового сополимера, с которым стекло проч¬ но соединяется. А так как лента эластична, между стеклом и рамой не остается щелей, через которые проникает холодный воздух, даже если стекло выре¬ зано не совсем по размеру. Итак, с помощью резины возведен фундамент, сте¬ ны и крыша дома, в нем стало тепло и уютно, плохо только, что дымовая труба соседнего дома отравляет воздух. Дом построен давно, другие строения вокруг него становятся все выше, и загрязненность воздуха чувствуется все острее. Удастся ли что-нибудь сделать с уже построенной дымовой трубой? Оказывается, ее можно нарастить надувными элементами и выбрасы¬ вать дым повыше. Можно вывести трубу даже за об¬ лака — построить легкие надувные трубы-дирижабли и из них составить дымоход. 135
НАДУЕМ МОСТ Чтобы не отставать от научно-техни- РІ тЕДтр ческой революции, предлагаю воз- и 1 душные замки впредь именовать пневматическими. Е. Дворянчиков. Фразы Резиновые конструкции, не являясь частью какого- либо здания, могут оказать помощь при его возведе¬ нии, ремонте или, наборот, разрушении. Эти конструк¬ ции представляют собой надуваемые сжатые воздухом подушки. Один из западногерманских инженеров пред¬ ложил даже поднять с помощью таких подушек Пи¬ занскую башню. Предложение было отклонено, но со¬ всем не потому, что техническое решение было неудач¬ ным — башня должна постоянно «падать». Зато подоб¬ ные подушки нашли широкое применение при строи¬ тельстве других зданий. Они изготовлены из резины на основе синтетического каучука, армированного кре¬ стообразно и по краю проволокой. Грузоподъемность подушки до 70 т. В Швеции с помощью резиновых по¬ душек поднимают осевшие дома, их подводят под фун¬ дамент и нагнетают туда воздух. В освободившееся пространство засыпают гравий и дом опускают на но¬ вое основание. Каждая из применяемых подушек спо¬ собна за полчаса поднять груз весом до 20 т на высо¬ ту 5—6 см. Усилия, развиваемого подушкой, оказыва¬ ется достаточно для того, чтобы выпрямить прогнув¬ шуюся железобетонную плиту. Большим достоинством резиновых баллонов явля¬ ется то, что подъем той или иной конструкции может быть медленным и аккуратным. Подушки использу¬ ются при регулировке пола в помещениях, где устанав¬ ливается оборудование для сверхточных работ (на¬ пример, в обсерватории), при передвижке зданий, установке креплений в шахтах. Благодаря резиновым подушкам в ряде случаев вообще обходятся без фун¬ дамента. Так и поступили инженеры польского города Зелена-Гура при установке тяжелых станков и меха¬ низмов— фундамент заменили несколькими слоями надувных подушек, размеры и пружинящие свойства которых были подобраны индивидуально для каждого механизма в зависимости от его веса и вибрационных параметров. Имеются сообщения о том, что с помощью резино¬ вых подушек удается подчас решить очень сложные 136
строительные задачи. На северной окраине Берлина меняли стальные клепаные фермы моста городской железной дороги, возведенные почти 100 лет назад. Для демонтажа тяжелых мостовых конструкций ис¬ пользовали воздушные баллоны. Мост разрезали на отдельные секции весом 200 т, подложили под них пневматические устройства и вытянули на насыпь с помощью железнодорожных кранов. После этого фер¬ мы отправили в переплавку. На всю операцию ушло 5 ч ночного времени, так как скорость движения сек¬ ций была достаточно высока — 1 м/мин. Демонтаж был даже заснят на кинопленку, которая стала учеб¬ ным фильмом. Удается использовать подобные подъемники и для разрушения старых домов. Сейчас экскаватор толкает полуразрушенную стену дома, рассыпает ее и ковшом отправляет в кузов автомобиля. Но ковш не может забрать мелкие обломки и рабочим приходится делать это вручную. А если разрушать не на землю, а на раз¬ ложенную на ней резиновую платформу, то с помощью насосов можно поднять остатки строения на высоту грузовика и свалить их в кузов. По этому принципу усовершенствуют различные погрузочно-разгрузочные работы, например снимают с поезда багаж и перево¬ зят его до камеры хранения. В ряде стран так перево¬ зят контейнеры весом до 20 т, подводя под них низкие платформы на роликах с надувными емкостями. Обсуждая преимущества пневматических сооруже¬ ний, журнал «Изобретатель и рационализатор» писал: «Пневматические сооружения оказываются незамени¬ мыми при строительстве сложных конструкций. Кри¬ волинейная арка по расходу материалов гораздо эко¬ номичнее прямолинейной, рассчитанной на ту же на¬ грузку. При увеличении числа пролетов эта разница растет. Кроме того, сводчатая конструкция или выпук¬ лая криволинейная оболочка как опора надежнее пло¬ ской бетонной плиты, а по расходу материалов с тон¬ костенными бетонными оболочками соперничают толь¬ ко металлические пространственные конструкции. Но чтобы сделать криволинейную конструкцию, надо и опалубку соорудить криволинейной. Это и труднее, и дороже». В 1893 г. наш соотечественник И. Сумовский пред¬ ложил аэробалки. Пневматическая аэробалка — это тканевая оболочка с воздухонепроницаемой пленкой 137
внутри, наполненная сжатым воздухом. Если внутри оболочки создано давление, способное удерживать вес строительных материалов, то надувная камера будет являться опалубкой, вес которой в десятки раз мень¬ ше веса деревянных или металлических. Поставить опалубку в рабочее положение или разобрать ее мож¬ но за несколько часов. При этом никаких подъемных механизмов, кроме компрессора или вентилятора, не требуется. Но чтобы удержать сырой бетон, необходи¬ мо давление в десятки раз большее, чем то, которое требуется для поддержания надувной оболочки. Но ведь можно наносить бетон и послойно. Тогда каждый предыдущий слой будет служить каркасом последую¬ щему. В 1965 г. итальянский архитектор Данте Бини раз¬ работал несколько измененный метод постройки купо¬ лообразных зданий (сейчас по этому методу построе¬ но уже более 1000 зданий высотой до 11 м и диаметром до 26 м). На бетонированную площадку настилают прорезиненную ткань. На ней устанавливают растяги¬ вающуюся арматуру. Время подготовки такой пло¬ щадки занимает около 2 ч. Площадку заливают бето¬ ном, который покрывают другой прорезиненной тка¬ нью. Полученный «сандвич» из двух кусков прорези¬ ненной ткани и армированного между ними бетона на¬ дувают— воздух подают между нижней тканью и бе¬ тонированной площадкой до достижения желаемой высоты. После затвердевания слоя армированного бе¬ тона — его толщина составляет около 7 см — оба ку¬ ска ткани устраняют, и их можно использовать еще 10—12 раз. Многолетний опыт эксплуатации подобных бетонных куполов в течение ряда лет свидетельствует о перспективности метода. Быстрота строительства — иногда самое главное достоинство. В начале 70-х гг. в Португалии был не¬ обычайно высокий урожай винограда и других фрук¬ тов. И виноделы столкнулись с проблемой хранения. Строители прибегли к пневматической опалубке — они в спешном порядке стали надувать огромные мешки и набрызгивать на них бетон. После того как бетон за¬ стывал, воздух выпускали и мешок вытаскивали. Так за один месяц были построены прочные хранилища, спасшие несколько миллионов литров вина. Этот эпи¬ зод и послужил толчком к дальнейшему усовершен¬ ствованию изобретения. 138
Впоследствии стали применять не одну оболочку, а опалубку из дифференцированных пневматических труб. Такая составная опалубка позволяет строить со¬ оружения любых размеров и форм, и заботиться о по¬ вышении несущей способности тканей уже не прихо¬ дится. Для таких труб годится прорезиненная ткань на хлопчатобумажной основе типа пряжи и парусины с подкладкой из пленки. Опалубка из пневматических труб имеет то преимущество, что из набора одинако¬ вых элементов можно собрать секции пролетами 9, 12, 15, 18, 24 м и т. д. Обычно на пневмобалки надевают опалубочный щит, который и изнашивается вместо пневмобалок. Такой щит имеет и другое назначение'— с его помощью проводят бетонные работы и зимой, если в зазор между щитом и пневмотрубками подать подогретый воздух или пар, а поверхность свежеуло- женного бетона накрыть паронепроницаемой пленкой. Из бетона люди строят сооружения уже несколько тысяч лет. По свидетельству Плиния Старшего, еще за 3600 лет до н.э. из бетона были построены галереи египетского лабиринта; из мелких камней, связанных цементирующим раствором, возведены стены древнего Вавилона. В государстве Урарту в VII в. до н.э. строи¬ ли крепости и храмы из бетона, его же использовали при строительстве большей части Великой китайской стены. Словом, бетон — материал вечный, но и пробле¬ мы у пего тоже вечные. За 200 лет до н.э. римский ученый Катон обратил внимание на одну из них (прав¬ да, тогда бетон называли цементом, а вяжущим мате¬ риалом была известь): «Главнейшая причина разва¬ лин нашего города есть та, что известь (при строении) крадут и составляют цемент без связующего веще¬ ства». Конечно, резине трудно конкурировать с бетоном, по в ряде случаев она его заменяет. Пневматические трубы — это как бы промежуточное звено для созда¬ ния надувных сооружений, выполненных целиком из резины или других полимеров. Их делят на две группы — воздухонесущие и возду¬ хоопорные. У первых несущими элементами служат заполненные воздухом арки. Воздухоопорные отлича¬ ются тем, что их оболочка (как правило, большего размера) просто «лежит» на воздухе, которому из-под н€е некуда выйти, она «опирается» на воздух, находя¬ щийся под давлением. 139
Закономерен вопрос: как живущий под оболочкой человек будет переносить повышенное давление, ка¬ кова его величина? Л. Б. Арсеньев и В. П. Поляков в своей книге «Пневматические сооружения» приводят простой и убедительный расчет. Вес 1 м2 оболочки со¬ ставляет приблизительно 500—700 г (пусть 1 кг). Под оболочкой благодаря работе вентилятора создано дав¬ ление всего 0,05 атм. Тогда на 1 м2 оболочки снизу будет давление 50 кг. Этого хватит, чтобы выдержать и вес самой оболочки, и снег, и порывы ветра, имея к тому же полуторакратный запас прочности. А разни¬ ца между давлением вне оболочки и внутри нее при¬ мерно такая же, как между давлением воздуха на де¬ сятом и на первом этажах жилого дома. В СССР первым пневматическим сооружением был склад зерна емкостью 500 т, созданный в 1960 г. Круглая в плане оболочка диаметром 22,4 м имела конусообразную форму и проектную высоту в центре 6 м. Ее разработали сотрудники ЦНИИ строительных конструкций совместно с сотрудниками института Промзернопроект, а изготовили на заводе резинотех¬ нических изделий в Ярославле. Сейчас пневматические сооружения стали во мно¬ гих странах серийной продукцией производства. Круп¬ нейшее в мире предприятие по производству надувных конструкций — производственное объединение «Уз- бекрезинотехника». У таких сооружений много до¬ стоинств: они сейсмостойки, несгораемы, могут уста¬ навливаться на суше и воде, светонепроницаемы и ра- диопрозрачны, не имеют конкурентов с точки зрения экономии материалов. Потери воздуха в них легко вос¬ полнимы, так как из-за ничтожной разницы давлений утечки не могут быть большими. А как развернуть ку¬ пол в районе удаленном, труднодоступном, где нет источников энергии? Для таких ситуаций уже созда¬ ются различные подкачивающие устройства, работаю¬ щие от природной энергии, например от энергии волн. Заявки на надувные сооружения поступают от са¬ мых различных отраслей промышленности, сельского хозяйства. Например, потребность в мобильных высот¬ ных опорах, смонтированных на автомашинах, стано¬ вится все ощутимее в строительстве, сельском хозяй¬ стве и геологии. Еще раньше она возникла в радиотех¬ нике. Для оперативной радиосвязи важно, чтобы мач¬ та была не только высокой, но и портативной, транс¬ 140
портабельной, а также чтобы на ее возведение уходил минимум времени. Этим требованиям отвечают пнев¬ моантенны— свернутый в рулон длинный мешок из прорезиненной ткани. Под действием воздуха он ста¬ новится на попа, и антенна готова. Создание индивидуальных подземных гаражей только начинает внедряться в практику градостроения в нашей стране, и надежды на то, что все новоселы- автолюбители получают такие гаражи, нет. Каково же положение сейчас? Во многих крупных городах боль¬ ше трети личных автомобилей не имеет гаражей. Рань¬ ше времени ржавеют кузова машин, сокращаются сро¬ ки между ремонтами. Но возможен и такой вариант: выйдя из кабины, водитель освобождает сложенный на верхнем багажнике тент и шлангом подсоединяет его к выхлопной трубе. Через несколько минут наполнен¬ ный выхлопными газами тент распрямится и укроет автомобиль, образуя крышу, боковые и торцевые стен¬ ки. Если такой тент и обледенеет, при новом наддуве горячими газами лед попросту отскочит от поверхно¬ сти. Конструкции подобных гаражей могут быть самы¬ ми различными. Уже спроектированы надувной гараж арочного типа, в который свободно въезжает легковой автомобиль, и надувной гараж-чехол, повторяющий форму автомобиля и плотно облегающий его. Нужен ли театр там, где нет постоянной труппы? Казалось бы, нет. А если приехал передвижной театр? Открытые подмостки? Наспех сделанная сцена? Мож¬ но, конечно, и так, но многое будет потеряно. Пропа¬ дет волшебство театра с его медленно поднимающимся занавесом, хорошими декорациями. Да и играть на оборудованной наспех сцене трудно. Группа молодых инженеров в Англии создала пер¬ вый в мире большой надувной театральный зал. Со¬ оружение состоит из емкостей трех типов: ребер с вы¬ соким воздушным давлением, служащих главными опорными элементами, вспомогательных ребер с низ¬ ким давлением, поддерживающих главные, и наконец, свободных подушек низкого давления — они запол¬ няют межреберное пространство. Для «постройки» нужен довольно мощный воздушный насос. Полчаса его работы — и театральное помещение на 350 мест готово. Фойе и артистические уборные, также надув¬ ные, пристегиваются «молниями» сбоку. Высота за¬ ла— 9 м. В его стенах и сводах помещается около 141
500 м3 воздуха. Ну а если проткнуть стенку? Кон¬ структоры таким образом спланировали здание, что его отдельные, разделенные перегородками части не¬ велики, и если одна-другая будет пропускать воздух, весь театр останется стоять. Надувной театр — это еще не предел возможностей для надувных сооружений. Предлагают, например, укрыть тентом целый район города. Зачем? Амери¬ канские архитекторы утверждают, что так удается сэкономить уйму энергии, т. е. целесообразно управ¬ лять климатом не внутри помещений, а снаружи. С помощью ЭВМ провели даже расчеты и моделиро¬ вание объектов такого проекта. Оказалось, что один такой тент над несколькими кварталами города сни¬ зит энергозатраты на отопление зданий на 68%. По¬ добные укрытия опять-таки представляют собой проч¬ ные оболочки, надутые воздухом. В принципе они мо¬ гут защищать жилые массивы от снега, ветра, дождя и зноя. И все же надувные сооружения, выполненные це¬ ликом из резины и поддерживаемые изнутри избы¬ точным давлением, не в состоянии нести на себе тя¬ желые машины и механизмы. Сильный ветер или обильный снегопад для таких зданий — серьезная опасность. Хорошо сделать из резины не всю построй¬ ку, а лишь каркас из резиновых трубок. Однако они не могут служить в качестве колонн или арок из-за гибкости. Если же их усилить спиралью или металли¬ ческой сеткой, они не будут наматываться на бараба¬ ны, и транспортировка будет затруднена. В общем, преимущества подобных сооружений пропадут. Груп¬ па советских инженеров разработала механикопнев¬ матический строительный элемент, в котором совме¬ щены эластичность и жесткость. К внешней поверх¬ ности резиновой камеры-трубы прикреплены (с по¬ мощью клея или вулканизацией) манжеты тоже из резины. Наиболее оптимальная ширина манжет 3 см и расстояние между ними 2 см. Возможны и другие размеры. Важно, чтобы края манжет были скошены под некоторым углом. Ведь элемент переменной жест¬ кости работает на «расклинивание». Между манжета¬ ми свободно надеты кольца из пластмассы, которые также имеют скошенные внутрь края. Кольца соеди¬ нены между собой металлическими тросиками. Воз¬ дух расширяет камеру-трубу, прижимает манжеты к 142
кольцам, те в свою очередь туго натягивают тросик и строительный элемент из гибкого превращается в жесткий. С помощью подобных строительных элемен¬ тов можно делать, например, теплицы с полиэтилено¬ вым пленочным покрытием, гаражи, хранилища и многое, многое другое. Сейчас в мире насчитывается более 100 тыс. пнев- мѳсѳоружений. По мнению специалистов, их число должно возрасти в ближайшие годы в несколько раз. УДАСТСЯ ЛИ Запах двадцатого века — звук. УСМИРИТЬ ШУМ! Каждый миг стараетсяг если не вскрикнуть — скрипнуть. Остается одно из двух, Привыкнуть или погибнуть. Б. Слущиш. О борьбе с шумом Борьба с шумом — одна из разновидностей охраны окружающей среды. Еще в XIX в. известный микро¬ биолог Роберт Кох пророчески предупредил, что че¬ ловечество будет бороться с шумом как с чумой и хо¬ лерой. И если эти страшные инфекционные заболева¬ ния отступили, то шум, наоборот, наступает на чело¬ вечество. Особенно шумят города и с каждым годом все сильнее, добавляя приблизительно по 1 дб в год. В Москве за последние 10 лет уровень шума поднялся па 10—12 дб. В будний день в любой столице или крупном городе мира интенсивность шума колеблется от 70 до 100 дб. Врачи считают, что у человека нет ни одного органа, который так или иначе не затраги¬ вался бы шумом. Особенно вредно его длительное воздействие — начинается раздражение центральной нервной системы, а куда оно направится дальше, предсказать невозможно. Известно, что у людей, по¬ стоянно работающих в условиях шума, превышающе¬ го установленную норму, сердечно-сосудистые забо¬ левания встречаются в 5 раз чаще. Шум коварен. Звуковое воздействие после устранения источника не исчезает в организме, а накапливается им. В этом шум схож с табаком или алкоголем, человек к нему привыкает. Один предприниматель из Нью-Йорка даже предлагает своим клиентам, которым во время отпуска недостает привычного звукового фона города, магнитофонную кассету с записью воющей сирены скорой помощи и других типичных звуков улиц. 143
Опрос, проведенный в Голливуде, показал, что су¬ ществуют звуки, которые, не являясь особо громкими, вызывают у людей наивысшее нервное напряжение. Вот они: сирена (сигнал тревоги), треск горящего леса, эхо отдаленного галопа лошадей, вой собаки, крик женщины, а также... свадебный марш. На производстве с шумом ведется постоянная и планомерная борьба. Ее начало — это прежде всего оценка «шумовой» обстановки. Сейчас в нашей стра¬ не разработаны приборы, которые позволяют опре¬ делять не только интенсивность, но и суммарные дозы шума, получаемые работающими. В зависимости от полученных данных применяют те или иные средства защиты. Во многих из них используется резина. Та¬ кие средства, как противошумовые наушники и экра¬ ны, общеизвестны. Но они не всегда эффективны. Взять хотя бы простые противошумовые наушники. Для защиты от сильного шума их оказывается мало, так как звуковые колебания проникают к внутренне¬ му уху через всю поверхность тела. Поэтому выпу¬ скают специальные противошумовые костюмы. Появляются и новые технические решения, подчас простые и надежные. Например, очень шумит мель¬ ница, которая размалывает руду. Снизить уровень шума можно, надев на ее цилиндрический корпус ре¬ зиновые камеры и надув их воздухом. Подтверждена возможность промышленного использования шестерен, у которых зубчатый венец соединен со ступицей коль¬ цевой резиновой прокладкой. Резина поглощает воз¬ никающие вибрации, снижается уровень шума. С оглушительным грохотом, всегда сопровождаю¬ щим сборку котлов, когда стальные листы соединяют¬ ся клепкой, мирились долго. Однако если ввести в ко¬ тел рейки, покрытые резиной и упирающиеся во внут¬ ренние стенки котла (раздвигаться они могут при по¬ мощи, например, зубчатого колеса, вращаемого ру¬ кояткой), то стенки становятся более жесткими, коле¬ бания ослабевают, шум снижается. Сильный шум возникает и при обработке метал¬ лических прутков на токарно-револьверных станках от их вращения в направляющих трубах и шпин¬ деле станка. Установив прутки в трубы из проре¬ зиненного шланга, снабженного спиральной цилин¬ дрической пружиной, можно добиться значительного снижения шума. 144
Шарнирные соединения вала электромотора с ва¬ лом какой-либо передачи малой мощности встречают¬ ся довольно часто. Они создают сильный шум, быстро изнашиваются. В ряде случаев их с успехом может заменить кусок простого резинового шланга. Даже обыкновенный вентилятор, установленный на отрабо¬ тавшей автопокрышке, шумит гораздо меньше. Однако все эти примеры относятся к производству, а как помочь жителям города? Городской шум мешал людям еще в средние века. В Англии до сих пор не отменено постановление XVII в., запрещающее мужьям бить жен с девяти ча¬ сов вечера до шести утра, чтобы не нарушать покоя соседей. На первом месте среди источников шума в городах стоит транспорт, он начал действовать на нервы человеку в конце XIX в. Первые самоходные коляски создавали невообразимый грохот, но их было немного. Сейчас почти все предлагаемые средства за¬ щиты от шума в городах чисто архитектурного плана: дома строят так, чтобы на фасад выходили окна ку¬ хонь и других подсобных помещений; разбивают скве¬ ры между тротуаром и проезжей частью; жилые мас¬ сивы планируют таким образом, чтобы здания защи¬ щали друг друга от шума; пускает транспорт по тон¬ нелям. Но все эти проекты применимы только для но¬ востроек, а как поступить со старыми кварталами го¬ родов, через которые проходит почти половина ма¬ гистральных автомобильных дорог? Может, попытать¬ ся решить проблему с помощью резины? Существуют предложения делать шумозащитные экраны из надув¬ ных резиновых конструкций, которые укладываются вдоль тротуаров. Днем они находятся в ненадутом состоянии и создают неудобства пешеходам, которые пытаются перейти улицу в неположенных местах, а надутые ночью, эти конструкции смогут оберегать сон жителей. Другой путь снижения шума в городах — усовер¬ шенствование существующего транспорта. И здесь обойтись без резины оказывается невозможно. Именно с ее помощью создаются все более совершенные ва¬ рианты модернизации трамваев. Опытный образец «бесшумного» трамвая, в котором между его некото¬ рыми металлическими частями помещены резиновые прокладки, испытывали в Москве еще в 30-е гг. Ко¬ нечно, термин «бесшумный» надо понимать с поправ¬ 145
кой на технические возможности того времени. Ведь понадобилось не менее 40 лет, чтобы удалось создать трамвай (фирма «Боинг»), шум от которого при ско¬ рости 65 км/ч составлял не более 80 дб, что сравнимо с уровнем шума в салоне легкового автомобиля. Это значительное достижение (если учесть, что длина ва¬ гона 22 м, а вместимость — 219 человек)—результат установки специальной резиновой прокладки между стальным ободом колеса и его алюминиевой сту¬ пицей. Шум автомобиля также можно уменьшить с по¬ мощью резины иногда достаточно несложными сред¬ ствами. Если в резиновых пластинах-брызговиках, установленных за задними колесами автомобиля, сде¬ лать каналы и пропускать по ним выхлопные газы, то шум работающего двигателя значительно снижает¬ ся, да и количество брызг, отбрасываемых автомоби¬ лем назад, можно уменьшить. С помощью резины удается обеспечить покой в доме, даже если транспорт будет проходить... внутри здания. Так поступили в Цюрихе (Швейцария). К основным зданиям Высшей политехнической школы пристроили большой новый корпус, а так как в ста¬ ром городе свободных участков земли нет, то корпус пришлось построить прямо посреди улицы. Теперь автотранспорт проходит сквозь здание, в подвале ко¬ торого разместились служебные помещения и спор¬ тивно-театральный зал, а на крыше — прогулочная терраса. Транспорт движется по толстой пластине маслостойкого нитрильного каучука. Для ослабления вибраций и шума использованы прокладки из искус¬ ственных волокон. В результате получился эластич¬ ный настил, изолированный от здания. Уличное дви¬ жение не мешает ни занятиям, ни концертам. Не оставляют в покое человека шумовые эффекты, возникающие и внутри жилых зданий. К ослаблен¬ ному шуму транспорта добавляются новые источники: голоса, шум шагов и... музыка, которая, казалось бы, должна доставлять эстетическое удовольствие. Но му¬ зыка музыке рознь. Психологи США провели один эксперимент: без всяких объяснений разослали жите¬ лям разных городов 100 тыс. граммофонных пласти¬ нок с записями уличных шумов, полицейской сирены, выстрела, грохота поездов и т. п. Позже ими был за¬ дан вопрос: что записано на пластинках? Большинство 146
опрошенных ответили, что это запись современных музыкальных пьес. Этот коварный опрос — шутка, но шутка грустная. Недавно политехнический институт в городе Дидсе (Англия) завершил изучение пробле¬ мы «Слух и современная музыка». Оказывается, один из каждых 4 тыс. молодых завсегдатаев дискотек и концертов поп-музыки, где все гремит и содрогается от шума, обречен на полную глухоту. Многие другие будут страдать ухудшением слуха. На танцах и кон¬ цертах, столь любимых подростками, нередко уста¬ навливаются усилители мощностью до 5 кВт. Из них вырывается звук, постоянно превышающий 97 дб, а временами он возрастает до 102 дб. В результате у такого «меломана» уровень слуха снижается при¬ мерно на 30 дб, причем именно в той части звукового спектра, которая несет к нам обычную человеческую речь. Использование современной звуковой радиоап¬ паратуры стало настоящим бедствием для обитателей жилых домов. Резкое ухудшение слуха, похожее на акустиче¬ скую травму, было обнаружено врачами у большин¬ ства певцов. И не удивительно — уровень звуков, из¬ даваемых певцом, составляет от 100 до 200 дб. Многие из существующих средств глушения шума в зданиях основаны на использовании эластомеров. Например, в стеновые панели и перекрытия вводится тонкий слой резины, превращающий энергию доходя¬ щих до нее колебаний в тепловую. Потолок вестибю¬ лей с этим слоем уменьшает шум, доходящий до со¬ седних помещений, в среднем на 7 дб. Подобное по¬ крытие изготавливают в виде матов из двух полос звукопоглощающего эластомера, уложенного по обе стороны бумажного полотна. Их наружная поверх¬ ность покрывается гравием, что позволяет улучшить соединение с материалами стен или потолка. Даже обычная прослойка из пористой мастики с резиновой крошкой способна некоторым образом по¬ глощать звуки и используется как элемент пола, по которому можно ходить, не беспокоя соседей. Но как спастись от шума, если его источник находится в со¬ седней комнате? Шведские изобретатели остроумно предложили заполнять акустическую полость скрипки губчатой резиной, что избавляет родственников начи¬ нающего скрипача от прослушивания его упражнений. На струны устанавливается звукосниматель с рези- 147
МЕБЕЛЬ НОВОГО ВЕКА новыми трубками, скрипач вставляет трубки себе в уши и страдает от своей игры сам. А как быть с целым современным оркестром? Здесь находились три предмета: же¬ лезная лазаретная кроватка, кухон¬ ный стол с дверцами, снабженными деревянной щеколдой, какой обычно запираются дачные сортиры, и облез¬ ший венский стул. И, Ильф и Е. Петров. Золотой теленок Долгое время на Востоке стул называли орудием пытки, предпочитая ему удобную тахту. А европейцы «мучаются» на стульях так давно, что даже его изоб¬ ретатель, как и изобретатель колеса, остался неиз¬ вестным. Но везде мебель была разной. Древние гре¬ ки сидели на стульях и табуретках жесткой конструк¬ ции. Римляне придумали плетеную мебель, такую можно иногда увидеть на даче. И все-таки самой рас¬ пространенной мебелью был сундук. Шкаф — тоже потомок сундука, и до XVI в. одежда в нем не веша¬ лась, а укладывалась. Знаменитый французский ар¬ хитектор Л. Корбюзье создал конструкции кресел, стульев, диванов из металла. И сейчас рождаются сотни различных вариантов мебели: то она как бы вышла из кадра фантастического фильма, то, наобо¬ рот, фильма исторического. Но какие бы разнообраз¬ ные модели мебели ни выпускались промышлен¬ ностью, они никогда не смогут удовлетворить все за¬ просы покупателей. Еще больше проблем в этом смысле создает встро¬ енная мебель, которой все чаще оснащаются совре¬ менные жилые здания. И это понятно: встроенная ме¬ бель во всех квартирах одного и того же дома оди¬ накова, но дом заселяют разные люди, и вероятность того, что все они будут удовлетворены планировкой, отделкой, цветовой гаммой мебели, очень низка. Мо¬ жет быть, решить эту проблему отчасти сможет ме¬ бель из резины? Такая мебель как нельзя лучше отве¬ чает основной идее жилой ячейки будущего — много¬ функциональности. Дизайнеры считают, что одно и то же помещение квартиры должно легко превращать¬ ся в гостиную, столовую, рабочий кабинет. Окружение 148
человека в доме должно быть мягким и приятным, а острота углов не должна угрожать детям. Варианты такой мебели разработаны институтом Укргипромебель совместно с Киевским филиалом НИИ резиновых и латексных изделий. Исходная де¬ таль мебели — резиновый баллон в форме цилиндра. Из 4 баллонов получается кресло с высокой спинкой, из 25 — тахта. Имея набор баллонов, можно соста¬ вить гарнитур мебели или последовательно превра¬ щать один предмет в другой. Помимо квартир, такая мебель может использоваться в санаториях, домах отдыха, на дачах и балконах. Понравится такая ме¬ бель и малышам. Две круглые табуретки, поставлен¬ ные рядышком и соединенные между собой трубкой, могут превратиться в удобные и безопасные качели, а специальный чехол, объединив 6—8 баллонов — в лодку. Ну а не отразится ли отрицательно использование такой мебели на здоровье людей? Напротив, швейцар¬ ские дизайнеры утверждают, что тем, у кого так на¬ зываемая сидячая работа, в качестве стульев полезно использовать большие слабо надутые баллоны. Такие сиденья не очень-то удобны, в отличие от мебели из набора баллонов они неустойчивы, у них нет спинки. Но именно эти два обстоятельства чрезвычайно благо¬ приятны для здоровья сидячего работника. У него воз¬ никает необходимость постоянно поддерживать рав¬ новесие, мышцы человека все время находятся в дви¬ жении и позвоночник получает равномерную нагрузку. Однако сразу возникает вопрос: каким образом по¬ добное балансирование на баллоне или шаре целый день скажется на производительности, если мысли человека будут в основном сосредоточены на том, как бы не упасть? Лучше все-таки, если сидение на бал¬ лоне войдет в качестве упражнения в комплекс произ¬ водственной гимнастики. Объявлять мебель из резины мебелью будущего, наверное, еще рано. Это лишь первые попытки ее соз¬ дать. Мебель много раз видоизменялась, делалась удоб¬ нее, а ванна? Один американский исследователь опуб¬ ликовал большую работу о ваннах и доказал, что промышленность всего мира выпускает никуда не год¬ ные конструкции. Дело в том, что современный чело¬ век использует ванну в основном для отдыха. Старая 149
конструкция этого не учитывает, поэтому она и плоха. За разработку новой ванны взялся лондонский кон¬ структорский центр и возвестил о своем детище сле¬ дующей рекламой: «Новая конструкция ванны впер¬ вые избавляет человека от болей в пояснице и позво¬ ляет входить в воду, не рискуя сломать себе шею». По всей форме новая ванная напоминает очертания человека. Управление дистанционное, для слива воды под рукой имеется кнопка. Ручки кранов с цветными делениями, показывающими температуру воды, выне¬ сены на специальный пульт у изголовья. И конечно же, дизайнеры использовали среди других материалов резину. Для головы сделана специальная надувная подушка из рифленой резины, ее размеры можно из¬ менять.
КОГДА НАДО ЛЕЧИТЬ И СПАСАТЬ ОТ РЕЗИНОВОЙ СПРИНЦОВКИ ДО РЕЗИНОВОГО СЕРДЦА Прижавшись к окошку больницы, Смотрю я, как бодро шагают Разные люди... Исикава Такубоку. Прижавшись к окошку больницы В начале нашего века ученым удалось расшифро¬ вать надпись на одной из египетских гробниц, отно¬ сящуюся к 28 в. до н. э. Она интересна тем, что ука¬ зывает на существование в то время книг по медицине. Надписи более поздних времен (3000—2500 гг. до н. э.) сообщили даже имена врачей. Некий Ири, на¬ пример, был не только главным лейб-медиком, но и окулистом, придворным врачом по желудочно-кишеч¬ ным заболеваниям («знатоком внутренних жидко¬ стей») и носителем необычного звания «хранителя се¬ далища фараона». «Все болезни происходят от излиш¬ ков в пище»,— утверждали врачи Древнего Египта и советовали каждые три дня принимать рвотное или промывать кишечник. Именно они изобрели клизму, конструкция которой без существенных изменений до¬ шла до наших дней. С появлением в Европе каучука она стала резиновой. И когда говорят об использова¬ нии резины в медицине, в первую очередь вспоминают это незатейливое приспособление. Но у резины есть и многие другие области применения в медицине — от простейших гигиенических устройств до сложных кон¬ струкций искусственных органов. Что можно придумать по конструкции проще рези¬ новой грелки? И тем не менее ее много раз модерни¬ зировали, но в большинстве случаев усовершенство¬ вания не носили принципиального характера — ей придавали повышенную стойкость к горячей воде, улучшали конструкцию пробки. И только в XX в. ста¬ ли серьезно думать о том, как сделать ее приятной для тела. Действительно, ведь грелку прикладывают именно к болезненным местам. Инженеры из ГДР изменили форму поверхности грелки, придав ей реб¬ ристость. Наполненная кипятком, такая грелка с вы¬ сокими ребрами согревает, но не доставляет больному неприятных ощущений. 151
Кровоостанавливающий резиновый бинт или жгут тоже прост. В нем удачно реализуется такое свойство резины, как эластичность. Но если у человека повреж¬ дена одна рука, то в одиночку наложить его практи¬ чески невозможно. Тогда бинт снабдили рядом кно¬ пок. Затянуть жгут посильнее — значит застегнуть еще один ряд кнопок. Теперь бинт может наложить сам пострадавший, что важно в экстремальных ситуа¬ циях. Мы рассмотрели случаи, когда усовершенствуются медицинские приспособления, сделанные из резины, но и с помощью самой резины можно усовершенство¬ вать различные предметы медицинского назначения. Подкожные способы иммунизации, а попросту говоря, уколы неприятны даже взрослым, а для ребенка это целое испытание. Состояние маленьких пациентов, ожидающих прививки, очень точно подметил С. Ми¬ халков в одном из стихотворений: На прививку. Первый класс! Вы слыхали? Это нас!.. Почему я встал у стенки? У меня... дрожат коленки... Но дело не ограничивается только страхом, в ряде случаев подкожные впрыскивания вызывают болез¬ ненную реакцию всего организма. Как сделать при¬ вивку безобидной? С помощью резины. Если на руку ребенка надеть ярко раскрашенный, приятный на вид и на ощупь браслет, то это не вызовет у него никаких неприятных эмоций. В то же время этот браслет не простой, а лечебный. Его внутренняя часть, сделанная из пористой резины, пропитана раствором, применяе¬ мым для обычных прививок. Несколько дней ребенок носит этот браслет, раствор проникает через поры кожи — прививка сделана. Кому доводилось носить тяжелый и неудобный гипс, знает, какие мучения он доставляет пострадав¬ шему. Сейчас ему на смену приходит гипс синтетиче¬ ский, эластомерный. Погруженная в теплую воду спе¬ циальная резина размягчается и плотно охватывает поврежденную руку или ногу, а в холодной воде твер¬ деет. В отличие от обычного гипса эластомерный про¬ зрачен для рентгеновских лучей, и проконтролировать правильное срастание кости можно в любой момент. Известно, какую важную роль в лечении играет массаж различных органов тела. Казахский институт 152
физкультуры предложил удачное устройство, масси¬ рующее ноги пациента. Основа конструкции — настил из эластичных емкостей прямоугольной формы, запол¬ ненных вязкой массой. Сверху емкость покрыта обо¬ лочкой из резины. Если на такую конструкцию насту¬ пить босой ногой, оболочка растянется и нога погру¬ зится в массу, на кровеносные сосуды при этом будет действовать повышенное давление и они будут сжи¬ маться. После освобождения ноги кровеносные сосуды вновь расширятся. Если оснастить такими емкостями дорогу из раздевалки в душевые, никакого специаль¬ ного массажа уже не потребуется. Свойства настила можно легко регулировать, меняя эластичность вязкой массы или оболочки. Такой настил целесообразно ис¬ пользовать для лечения различных заболеваний — артритов, плоскостопия и т. п. Удобны дорожки и в качестве тренажеров для создания физических нагру¬ зок на ноги, в особенности на след стопы. Сами до¬ рожки гигиеничны, их можно сделать красивыми, окрасив в различные цвета, а стоят они совсем недо¬ рого. Применяется резина и в средствах индивидуально¬ го массажа. Для предотвращения возникновения ве¬ нозных узлов на ногах, а также для их лечения ис¬ пользуют специальные манжеты. Они эластичные. Небольшой насос подает внутрь сжатый воздух, при¬ чем давление периодически меняется. Благодаря это¬ му манжеты берут на себя функции мышцы и таким образом способствуют циркуляции крови. Хоть мас¬ саж процедура и приятная, но тратить время на него совсем не хочется. Как совместить массаж с привыч¬ ными, выполняемыми человеком функциями? Для это¬ го, например, создана специальная резиновая обувь. Вы наступаете на стельку, заставляя при этом пере¬ мещаться воздух между двумя слоями эластичной оболочки, которая и массирует ногу при каждом оче¬ редном шаге. Способов массажа много. Например, старинный японский метод массажа заключается в слабых при¬ косновениях кончиками пальцев. Так стимулируют специфические точки на теле, оттого эффект бывает весьма значительным. В таком массаже нуждаются многие больные, а умеющих это делать правильно не так уж много даже в Японии. Тогда стали выпускать массажные столы. На него ложится человек. Сверху 153
сіол обтянут мягким пластиком, под которым движут¬ ся окленнные резиной ролики разных размеров и форм. Поверхность эластичных резиновых роликов выполнена в виде шишечек и узелков. Эластичная и упругая резина хорошо имитирует прикосновение пальцев при массаже. Иногда с помощью массажа можно помочь людям, находящимся в состоянии сильного шока или стра¬ дающих низким кровяным давлением. Человек наде¬ вает пневматический корсет и под действием давления кровь направляется к сердцу, легким и мозгу так, что последствия кровоизлияний и закупорки кровесносных сосудов смягчаются. В истории медицины есть немало случаев, когда с помощью пневматических устройств удавалось длительное время заставлять функциони¬ ровать тот или иной пораженный орган человека. В начале 40-х гг. медики США рассказали о женщине, разбитой параличом после родов. К ней прикрепили резиновое легкое, сделанное из прозрачного синтети¬ ческого материала, позволяющего наблюдать за дви¬ жением грудной клетки пациентки. Края прозрачной покрышки прижимались к телу с помощью пористой резины, не пропускающей воздух. Такое легкое дей¬ ствует на грудную клетку, позволяя больному нор¬ мально дышать путем чередующихся разрежений и сжатий воздуха. В те годы применение подобных устройств было новинкой, но скоро подобные легкие были модернизированы и нашли применение в меди¬ цине. В условиях повышенного избыточного давления газов в барокамере врачи спасли жизнь и вернули здоровье тысячам пациентов. Удачную конструкцию такой барокамеры разработали советские инженеры. Она легко складывается, а потом растягивается как гармошка. Необходимый внутренний объем образует¬ ся прорезиненной тканью. Весит такая камера 60 кг, она снабжается системой подачи кислорода, пультом управления и переговорным устройством. Время авто¬ номной работы камеры—1,5 ч. Этого вполне доста¬ точно, чтобы помочь пострадавшему еще по дороге в операционный зал гипербарической оксигенации. Такая камера может оказаться незаменимой в случае тяжелых ожогов, ишемической болезни сердца, отрав¬ ления угарным газом и химикатами, перитонитов, че¬ репно-мозговых травм и др. 154
Антуан Лавуазье, Жан Байи, Бенджамин Франк¬ лин, Жан Гильотен — таков состав комиссии, собрав¬ шейся за несколько лет до Великой французской ре¬ волюции по приказу короля, чтобы проверить лечеб¬ ные методы Ф. Месмера. В их основе лежала идея «животного магнетизма». Согласно ей вся Вселенная и, следовательно, все живые существа наполнены «магнетическим флюидом», который управляет здо¬ ровьем человека. Когда плавное течение флюида в ор¬ ганизме нарушается и появляются завихрения — чело¬ век заболевает. Для лечения нужно вернуть течение флюида в нормальное состояние, приложив к тем или иным частям тела магниты. Месмер слишком пере¬ оценивал свой метод лечения, а впоследствии и вооб¬ ще перестал применять магниты, пытаясь достичь желаемых результатов, воздействуя на больных своим собственным «животным магнетизмом». Вокруг его опытов появилось немало нелепых толков. Достаточно вспомнить один из рассказов-ужасов Эдгара По, где врачу с помощью месмеризации в те¬ чение долгого времени удавалось задержать естест¬ венную смерть человека. Комиссия впала в другую крайность — не признала целебных свойств магнитов вообще. А тем не менее они известны давно. Это понятно, если учесть, что жизнь на нашей планете зародилась в магнитном поле и за миллионы лет существования приспособилась к нему. Каким образом только не ле¬ чили с помощью магнитов! На них настаивали воду, толкли в порошок, прикладывали к открытым ранам. Еще в древности с их помощью снимали головную и зубную боль, лечили желудочные заболевания. В об¬ щем, эффект от воздействия магнитного поля на био¬ логические объекты несомненно существует, но у обыч¬ ного магнита два полюса, а если воздействовать боль¬ шим числом полюсов, то эффект будет выше. Сейчас созданы эластичные магнитоносители. В них порошкообразные ферромагнитные наполните¬ ли смешивают со связующим веществом — каучуком в определенной пропорции, а затем прессуют заготов¬ ки самых различных размеров и форм. Потом полу¬ ченный полуфабрикат намагничивают в специальном индукторе, который записывает на его поверхности любые магнитные параметры. Таким образом полу¬ чается магнитоноситель. В настоящее время имеются 155
магнитофоры площадью всего 250 мм2, на которых располагается 1000 микрополюсов. Благодаря эла¬ стичности, которая обеспечивается использованием эластомера в качестве связки, из таких магнитофо¬ ров можно создавать лечебные повязки для рук и ног, головы, из них можно шить одежду, способную защи¬ тить человека от радиации и электромагнитных бурь. Магнитофоры успешно применяют для ускорения за¬ живления ран и переломов костей — процессы восста¬ новления протекают на 30% быстрее. Активизируется лечение гипертонической болезни — снижается арте¬ риальное давление, улучшается общее самочувствие больных. Наконец, магнитофоры использовали и при лечении больных с ожогами разных степеней (пло¬ щадью ожога до 20%). Срок заживления сокращает¬ ся на 6—10 дней. Наверное, нет человека, который бы на себе не ис¬ пытал всю болезненность самого даже маленького ожога. А если ожог посерьезнее? С помощью спе¬ циальной резиновой надувной кровати можно облег¬ чить страдания больных, получивших тяжелые ожоги. Такая кровать состоит из ряда независимых воздуш¬ ных подушек. Давление в них подбирается так, чтобы площадь поддержки больного была максимальной. Однако при термическом поражении двух третей по¬ верхности тела человек, как правило, не выживает. Поэтому во всем мире разрабатывают искусственную кожу, которая служит быстрейшему восстановлению кожного покрова на месте ожога. И такие заменители в принципе созданы, с их помощью удается в ряде случаев спасать жизнь людям, когда надежд на выз¬ доровление практически не существует. Например, в Массачусетском госпитале (США) удалось спасти рабочего, у которого в катастрофе, случившейся на аэрозольной фабрике, сгорело 80% кожи. За четыре дня врачи сделали шесть операций, длившихся в об¬ щей сложности целые сутки. Пересаживали как чело¬ веческую, так и искусственную кожу (такой кожи было пересажено 0,75 м2). Что же это за кожа? Она состоит из двух слоев: внешнего из силиконовой ре¬ зины и внутреннего — из переработанного коллагена коровьей шкуры и веществ, содержащихся в акульих хрящах. После пересадки каучуково-акулья кожа ста¬ новится частью организма больного. Каучуковый слой предохраняет раны от инфекций и вскоре сам оттор¬ 156
гается или удаляется врачом, а коллагеновый слой после прорастания натуральной кожи рассасывается. Кожа, в состав которой входит силиконовый кау¬ чук,— это уже искусственная часть человеческого тела. Этот материал, хорошо совмещающийся с тканями организма, входит в состав и других искусственных органов. В наши дни в лечении таких массовых заболева¬ ний глаз, как катаракта, близорукость, дальнозор¬ кость, глаукома, достигнуты большие успехи, и в пер¬ вую очередь благодаря микрохирургии глаза. Одна из самых распространенных в мире операций — вживле¬ ние искусственного хрусталика. Сейчас в распоряже¬ нии хирургов-офтальмологов находится около 300 кон¬ струкций хрусталиков, среди которых наиболее пер¬ спективными являются так называемые заднекамер¬ ные линзы. Совсем недавно их делали только из орга¬ нического стекла. Но физико-химические свойства этого материала не позволяют сделать из него неве¬ сомый, мягкий и долговечный искусственный хруста¬ лик. И еще одно свойство желательно — эластичность. Тогда линзу можно свернуть в трубочку, ее можно ввести через очень маленький разрез, а значит, мень¬ ше травмируется глаз при операции. Всем этим тре¬ бованиям отвечают силиконы — биологически инерт¬ ные кремнийорганические соединения. До настоящего времени эти материалы использовались для создания кровеносных сосудов и в косметологии. И вот сейчас они нашли новую область применения. Операции с та¬ кими линзами начал проводить Московский институт микрохирургии глаза. Зрение у большинства больных после операции восстанавливается уже в первые дни, а послеоперационный период протекает без осложне¬ ний, которые возникали при вживлении твердых хру¬ сталиков из пластмассы. Кроме того, силиконы дол¬ говечнее пластмасс, это открывает возможность кор- регировать с помощью этих линз зрение у детей. Воз¬ никают и новые идеи в совершенствовании операции, например, изготавливать внутриглазные линзы из жидкого силикона, которые будут впрыскиваться шприцем в хрусталиковую капсулу и там полимери¬ зоваться, сохраняя эластичность. Силиконовые эластомеры дают оптимистические прогнозы и на создание искусственных мышц. Их на¬ значение— исцелять людей, страдающих от мускуль¬ 157
ной дистрофии, атрофии и других подобных заболе¬ ваний. Искусственный мускул можно использовать в любой паре противостоящих мускулов тела, вклю¬ чая глазные. Его действие подобно действию обычной резиновой ленты. Если человек может выпрямить руку, но не может ее согнуть, синтетическая мышца должна вернуть ее в первоначальное положение. Один из вариантов такой мышцы представляет собой труб¬ ку из кремнийорганического эластомера, заключен¬ ную в другую трубку из лавсана. Лавсан играет роль искусственного сухожилия. В XX в. заболевания сердца стали бичом челове¬ чества. Четвертая часть взрослого населения планеты страдает такими заболеваниями, как инфаркт мио¬ карда, коронарная недостаточность, нарушение ритма сердечной деятельности, и др. Понятно, что создание искусственного сердца имеет исключительно важное значение. Более 350 лет прошло с тех пор как В. Гарвей от¬ крыл механизм движения крови в организме, доказав, что сердце — это насос. Давно родилась и идея искус¬ ственного кровообращения. В 1812 г. французский физиолог Легуллуа высказал мысль о том, что чело¬ века можно оживить, если пропустить по его сосудам живую кровь или заменяющую ее жидкость. Позже Броун-Секар проделал опыт с головой собаки, отде¬ ленной от туловища. Он впрыскивал в нее большим шприцем кровь и через несколько минут наблюдал движение мускулов. Проводились опыты даже с голо¬ вой человека: француз Лаборд тайком привез домой голову казненного на гильотине и присоединил к ар¬ териям собаки. В начале XX в. русскому ученому А. Кулябко удалось оживить голову стерляди, исполь¬ зуя соляной раствор. Но главным теоретиком и кон¬ структором искусственного сердца по праву можно на¬ звать русского советского врача С. Брюхоненко. Пер¬ вые удачные опыты с искусственным сердцем он на¬ чал проводить после первой мировой войны в клинике, разместившейся в здании Лефортовского госпиталя. Что же представляло собой первое искусственное сердце? Это были обычные резиновые трубки, а сами опыты выглядели весьма и весьма странно. Вот как описывали их очевидцы: «Через массивные ступени наверх на второй этаж, а потом на первый бегал длин¬ ноногий доктор. Из окна второго этажа вдоль стены 158
опускалась резиновая трубка, которая закруглялась в окно нижней лаборатории, где лежали трупы. «Двухэтажная» резиновая артерия подключалась к сосудам умершего. Давление физиологического рас¬ твора создавалось за счет высоты». Первое искус¬ ственное сердце, подключенное к голове собаки, зара¬ ботало в 1924 г., а в 1935 г. на Международном кон¬ грессе физиологов в Ленинграде С. Брюхоненко одер¬ жал крупную победу. Голова собаки жила, отталки¬ вала языком вату, смоченную в кислоте, и проглаты¬ вала кусочки сыра. Но это был лишь первый успех. До создания вживляемого в организм искусственного сердца было еще далеко — слишком сложной оказа¬ лась проблема. Решить ее уже другим ученым помог¬ ли полимеры. Сердце совершает около 40 млн. сокращений в год, перекачивая в течение жизни человека столько крови, что ее, как подсчитали специалисты, хватило бы для наполнения канала длиной 5 км, причем такой шири¬ ны и глубины, чтобы по нему пустить большой речной теплоход. Значит, материал, из которого могут быть сделаны элементы сердца, должен обладать большой прочностью и динамической выносливостью при зна¬ копеременных нагрузках (не знать усталости). Он не должен изменять свои физико-химические свойства, находясь в постоянном контакте с такими агрессив¬ ными средами, как кровь и ткани организма, не дол¬ жен обладать канцерогенными свойствами и разру¬ шать ткани, зато должен быть химически и биологи¬ чески инертным, т. е. не вступать в реакцию с окру¬ жающей средой и не выделять в нее вредные вещест¬ ва. Такой материал нашли не сразу. Решающую роль в работе сердца играют клапаны. Раскрываясь и пропустив кровь, они должны плотно закрываться. Если клапаны не герметичны или, не полностью раскрываются, сердце не справляется со своими функциями. Были попытки пересаживать че¬ ловеку клапаны от животных (телят, свиней), но они оставались чужими, и как правило, отторгались орга¬ низмом. Специалистам снова помогли силиконовые эластомеры — они безразличны к чужим телам, и хотя остаются в организме только имитацией (пока челове¬ чество не научилось создавать живые ткани), эти ма¬ териалы спасут (и уже спасли) жизнь многим людям. В хирургии конструкции, изготовленные из небио- 159
логического материала, которые вводят в организм для выполнения каких-либо функций в течение дли¬ тельного времени, называют имплантатами. Такими имплантатами являются искусственные мышцы, сер¬ дечные клапаны и многое другое. Вершиной развития имплантируемых средств считается создание искус¬ ственного вживляемого сердца. В нем несколько рези¬ новых элементов — мембраны из силиконовой резины и эластичные магниты. Эластичные мембраны исполь¬ зовали в конструкции сердца достаточно давно, вна¬ чале в их центре был вмонтирован керамический эле¬ мент из феррита бария. Он воздействовал на магнито¬ управляемые герметизированные контакты, размещен¬ ные в корпусе и сигнализирующие об окончании за¬ полнения и опорожнения рабочей камеры кровью. Но такие конструкции были ненадежны — очень сложно закрепить керамический магнит на мебране, работаю¬ щей в циклическом режиме длительное время. Кроме того, такое сердце имело большие габариты и вес из-за наличия специальных устройств для крепления магнитов. Эластичные магниты на эластомерной осно¬ ве устранили эти недостатки. Их просто привулкани- зовывают к центру силиконовых мембран. При создании резиновых искусственных органов человек не забыл и о меньших наших братьях — жи¬ вотных. Уже созданы искусственные протезы для со¬ бак, коров, лошадей. Вот еще один пример. Пятидеся¬ тилетняя морская черепаха, которой врачи дали имя Леки, стала первой в мире обладательницей искус¬ ственных ласт. Она лишилась ног-ласт при нападении гигантской акулы. Черепаху, истекающую кровью, выловили рыбаки и доставили в один из флоридских океанариумов. Сначала ей оказали неотложную по¬ мощь, а потом, когда опасность для жизни миновала, специалисты восстановили ей конечности. Из спе¬ циальной резины сделали полутораметровые ласты- протезы и прикрепили к животному в ходе сложной операции. Вскоре черепаха привыкла не только к но¬ вым ластам, но и к своим спасителям. 160
РЕЗИНА СПАСАЕТ ЧЕЛОВЕКА Я был у бездны на краю, В спасенье веря и не веря... В. Костров Австралиец Д. Мейплз скончался от такого, каза¬ лось бы, пустяка, как инфекция, занесенная уку¬ сом пчелы. Конечно, в таком почтенном возрасте — 99 лет — любая опасность может стать роковой, но все же обидно за одного из самых живучих людей в мире. По нему можно было бы составить энцикло¬ педию несчастных случаев: два раза его кусали ядо¬ витые змеи, три раза он попадал под автомобиль, че¬ тыре под мотоцикл и семь раз под колеса велосипеда. К сожалению, у других людей часто первый несчаст¬ ный случай становится и последним. В критических ситуациях, угрожающих жизни или здоровью человека, где бы они ни возникали — на воде, на земле или в воздухе, часто прибегают к сред¬ ствам спасения, изготовленным из резины. Чем меньше на земле остается пространства для строительства, тем выше становятся здания и тем на¬ дежней должны быть средства спасения людей в слу¬ чае пожара. Прежде всего это применение надежной противопожарной изоляции помещений. Во время по¬ жара в доме огонь и дым распространяются из ком¬ наты в комнату через отверстия для труб и электро¬ проводки. Поэтому эти отверстия стараются заделать огнестойкими плитками из различных материалов. Используют для этих целей и эластомеры. Сейчас в ряде стран, например, налажен выпуск новых проти¬ вопожарных материалов в виде пластичных брусков, лент и мастики. В их основе лежит эластомер, кото¬ рый при температуре 120° С обугливается и начинает разбухать во все стороны. Объем материала увеличи¬ вается в 5—И раз, и он закупоривает все отверстия в стенах, полу, потолке. Это предотвращает распро¬ странение огня, дыма и ядовитых испарений, возни¬ кающих при горении синтетических отделочных мате¬ риалов, которых сейчас много в каждом здании. Но какие бы огнезащитные материалы ни приме¬ нялись, к сожалению, трагических случаев гибели лю¬ дей от огня в высотных зданиях много. Ведь если та¬ кое здание загорается, то выбраться из него чрезвы¬ чайно сложно — огонь охватывает лестницы и подхо¬ ды к лифтам. Раздвижные механические лестницы, 161
которыми оснащаются пожарные машины, часто ока¬ зываются бессильными. Во-первых, это громоздкое неповоротливое сооружение слишком медленно пере¬ двигается по городу. Казалось бы, пожарные повозки прошлого века не идут ни в какое сравнение с совре¬ менными пожарными машинами. Но в крупных горо¬ дах такое оживленное транспортное движение, что, например, в Нью-Йорке пожарным сегодня нужно вдвое больше времени, чтобы добраться до места по¬ жара, чем их коллегам 70—80 лет назад. Во-вторых, лестниц, которые бы дотягивались до верхних этажей высотных зданий, просто не существует. В феврале 1974 г. случился один из самых круп¬ ных пожаров нашего времени в 25-этажном здании «Жоэльма» в Сан-Паулу (Бразилия). В здании раз¬ мещалась контора одного из крупных банков, юриди¬ ческие и коммерческие компании. По силе и скорости распространения огня можно было подумать, что го¬ рит склад химических реактивов. Нет, просто при от¬ делке контор строители использовали множество со¬ временных полимерных материалов. Температура в зоне горения достигала 1000° С. Во время пожара был снят кинофильм. Его содержание пересказал в своей книге «Пожары — катастрофы» писатель П. С. Са¬ вельев: «В окнах семнадцатого этажа видна корча¬ щаяся от жары человеческая фигура. Человек не вы¬ держивает пытки огнем и бросается вниз. Это первый смертельный прыжок из объятого огнем здания. Его скоро повторят десятки людей, которые, подобно чер¬ ным бескрылым птицам, устремятся вниз в последний полет. Священник в черной сутане осеняет крестом останки погибших, их увозят санитарные машины. Тысячи жителей Сан-Паулу, затаив дыхание, смотрят на горящее здание, на гибнущих людей не в силах оказать им помощь. Многие жители города, пови¬ нуясь чувству сострадания, спешат в больницы, чтобы отдать свою кровь пострадавшим. Какой-то молодой человек в течение нескольких часов держит в руках самодельный транспарант со словами: «Мужайтесь, мы с вами». Но сочувствие и солидарность многоты¬ сячной толпы не приносят облегчения тем, кто нахо¬ дится в пекле... Механические лестницы, установлен¬ ные на автомобилях, выдвигаются только на уровень 9—10-го этажей. Лестница внутри здания обрушилась в самом начале пожара, лифты вышли из строя». 162
Следует вспомнить и «пожар века» в столице Юж¬ ной Кореи — Сеуле. Горела 22 этажная гостиница, а раздвижные лестницы могли снять людей максимум с 8-го этажа. Не случайно существует даже проект установки рядом с небоскребами на расстоянии не¬ скольких метров от стены на всю высоту дома ферм из четырех колонн, соединенных полыми трубками. Трубки предполагается наполнять водой с добавкой антифриза. Если возникнет пожар, то вода в системе будет циркулировать и металлические части конструк¬ ции не будут сильно нагреваться. На ферме можно установить лестницы и подъемные устройства и до¬ браться до самых верхних этажей зданий. Конечно, подобные сооружения, если они и будут когда-либо применяться, не слишком украсят городские пейзажи. Сейчас разработано много и других средств эва¬ куации людей из горящих зданий: складные баллоны со спасательными мешками на тросах, пожарные лиф¬ ты с откидывающимися площадками, чтобы снимать людей с нескольких этажей одновременно. Предложе¬ но большое количество эластичных рукавов, замед¬ ляющих падение. В рукаве на уровне каждого этажа предусмотрены воронкообразные отверстия, а снару¬ жи он имеет жесткое ограждение. Подобные конструк¬ ции могут использоваться также для спасения людей, работающих на мостовых кранах. Случись в кабине такого крана пожар, из нее не выберешься без спе¬ циальной лестницы, а она установлена в торце цехо¬ вого пролета. Сложенный гармошкой под люком ка¬ бины эластичный рукав из прорезиненной ткани яв¬ ляется надежным спасательным средством. Но вот оснастить такими рукавами большие много¬ этажные здания непросто. Может быть, модернизиро¬ вать такое старое средство, как спасательный бре¬ зент? Имено по этому пути пошел ленинградский изобретатель А. Воробьев. Недостаток спасательного брезента — неудобство обслуживания, ведь его долж¬ на растянуть и держать по крайней мере 15—20 силь¬ ных людей. Изобретатель предложил натягивать бре¬ зент автоматически надувным торообразным балло¬ ном из прочного эластичного материала. Сверху тор накрыт амортизирующей мембраной, а в его нижней части установлена эластичная перемычка с клапана¬ ми. Надувной баллон, сложенный в транспортабель¬ ный пакет, развертывают и соединяют с емкостью, 163
в которой находится сжатый воздух. Спасаемый па¬ дает на амортизирующую мембрану, и сжимаемый воздух через клапан в перемычке выходит из камеры. После максимального прогиба мембрана возвращает¬ ся в исходное положение. Надувной тор снова рас¬ прямляется, эластичная перемычка с закрытыми кла¬ панами из-за разрежения в камере перемещается вслед за мембраной, тормозя ее движение, и постра¬ давшего не подбрасывает. Натяжение мембраны мож¬ но регулировать в зависимости от высоты падения человека. Созданы и различные конструкции резиновых по¬ душек. Вот одна из них. Она напоминает формой крес¬ ло и надувается за 90 с. На нее можно прыгать с вы¬ соты 50 м. Подушка меньших размеров для высоты 15 м приводится в готовность за 30 с. «В самой борьбе с огнем заключен принцип боя — атака, накопление сил, новая атака»,— точно подме¬ тил один журналист. Городская водопроводная сеть, откуда пожарные берут воду, не в состоянии подчас обеспечить такой режим работы. Поэтому в ряде стран применяются удобные резиновые мешки-накопители объемом до 3 м3. Несколько таких мешков дает воз¬ можность в случае необходимости бросить на огонь дополнительное количество воды. Заботясь о спасении людей на пожаре, нельзя за¬ бывать и о самих пожарных. Английские статистики подсчитали, что больше пожарных гибнет по дороге к огню, чем на самом месте происшествия. Это и по¬ нятно— большие скорости пожарных машин, мчащих¬ ся по переполненным транспортом улицам, уже боль¬ шая опасность. Поэтому на одном из предприятий Лондона занялись проблемой безопасного пожарного автомобиля. Созданы модели, выдерживающие опро¬ кидывание с переворотом на крышу и сильные лобо¬ вые удары. И здесь, конечно, не обошлось без исполь¬ зования резины — передний бампер большинства мо¬ делей вынесли далеко вперед и снабдили, помимо стальных, резиновыми амортизаторами, что позволяет значительно смягчать опасные удары при столкнове¬ нии. О средствах безопасности для автомобилистов мы уже рассказывали в разделе «В помощь водителю и автомобилю». Но часто приходится спасать не только пассажиров, но и пешеходов. Зоологи одной из стран 164
составили список живых существ по степени внима¬ ния, которое они проявляют при переходе улицы. На первом месте оказался гусь, он почти никогда не попадает под колеса. Затем идут свинья и кошка. Собака и курица разделили четвертое место. Послед¬ ним был человек. Как же заставить водителей умень¬ шить скорость перед пешеходными переходами? Вот один из разработанных и уже испытанных способов. Традиционную маркировку типа «зебра» заменяют ре¬ зиновыми дисками, выступающими над дорожным по¬ лотном на 5 см. Водитель непроизвольно нажимает на тормоз, даже зная, что препятствие безопасно для автомобиля. Сотни лет пешеходы борются с гололедом. И тут есть над чем призадуматься, если подсчитать, сколько несчастных случаев происходит от случайных падений на льду. Вот еще одно средство индивидуального поль¬ зования. Это упругое резиновое кольцо, сделанное по форме нижней части ботинка. Между правой и левой половинками кольца крепится несколько цепочек из легкого сплава. Такое упругое кольцо плотно и надеж¬ но охватывает подметку поверх ранта, закрепляясь петлями на носке и заднике, а цепочки оказываются под подметкой и предохраняют человека от падения. Очень похоже на цепи противоскольжения для авто¬ мобильных шин. «Открытие громадной важности» — так была на¬ звана заметка, опубликованная в конце прошлого века в журнале «Велосипед». В ней автор рассказал о ве^ лосипедистах, попавших на дороге в бурю с громом и молнией: «Этот случай привел к открытию громад¬ ной важности для циклистов. Вследствие того что ко¬ леса велосипеда с пневматическими шинами окруже¬ ны тонкой полосой каучука и сухим воздухом (силь¬ ным изолятором), ездок вполне изолирован, а потому находится в полнейшей безопасности от ударов мол¬ нии». Таким образом, уже сто лет назад знали о воз¬ можностях обезопасить человека от электричества с помощью резины. Теперь всевозможные резиновые перчатки, коврики, прокладки защищают человека от поражения электрическим током и на производстве, и на транспорте, и в домашних условиях. Ежегодно десятки тысяч людей во всем мире гиб¬ нут на воде, гибнут при отсутствии штормов и навод¬ нений, в небольших водоемах, болотах, на льду. Раз¬ 165
личные спасательные устройства из резины не но¬ вость. Почти сто лет назад читатели журнала «Наука и жизнь» могли ознакомиться с рекламой спасатель¬ ного чемодана: «Пассажир едет на пароходе с чемо¬ даном, по-видимому ничем не отличающимся от обык¬ новенного. Вдруг — несчастье, и через минуту чемо¬ дан спасает своего обладателя. Достаточно открыть его, выбросить все, что в нем было, и открыть его круглые дверцы в крышке и дне. Затем пассажир за¬ пирает чемодан, надевает его на себя и спускает ре¬ зиновый круг, окружающий отверстие». Резиновые пояса и куртки спасли жизнь многим людям и в мирное и в военное время. «Получил под расписку, как особо ценное снаряжение, и «лягуш¬ ку»— спасательный жилет, надеваемый вроде пара¬ шюта; из нагрудника торчали резиновые трубки с пробками для надувания жилета воздухом»,— вспо¬ минает бывший юнга времен Отечественной войны из романа В. Пикуля «Мальчики с бантиками». Сейчас созданы конструкции спасательных средств, которые не боятся проколов. Если заполнить внут¬ ренние секции спасательного жилета не воздухом, а маленькими нейлоновыми шариками, каждый из кото¬ рых несет в себе порцию воздуха, то он станет надеж¬ ным в любых условиях. В нашей стране существует Центральная лабора¬ тория спасательной техники Общества спасания на водах. О ее работах не раз рассказывал на своих страницах журнал «Изобретатель и рационализатор». В лаборатории создана серия оргннальных спасатель¬ ных средств. Общий принцип работы этих конструк¬ ций заключается в следующем: в надувную оболочку вмонтирована капсула со сжатым газом — фреоном или углекислотой. Нажатием кнопки газ выпускается из капсулы и в течение 2—5 с заполняет оболочку, превращая ее в персональную «соломинку». Сейчас уже разработаны портативные спасательные средства наручного, карманного типа и др. Например, нагруд¬ ник. Сначала он представляет собой плоскую ленту, надетую на шею. После нажатия кнопки она превра¬ щается в подобие хомутика, который поддерживает над водой голову пловца. Аналогичны по конструкции браслет, пояс, манжеты. Их можно носить с собой по¬ стоянно туристам, геологам на всякий случай. Для не¬ скольких человек, попавших в беду одновременно, 166
пригодится конструкция «спрута» с надувными щу¬ пальцами-рукавами. Бывают ситуации, когда к утопающему нельзя по* дойти близко при большой волне, по тонкому льду. Придуманы устройства, с помощью которых можно вытащить человека из воды, и не приближаясь к нему. Один из вариантов этих устройств — пневматический язык. На плавающем барабане намотаны два соеди¬ ненных между собой перепонкой «трубопровода» из мягкой прорезиненной ткани. Каждый подключен к баллону со сжатым газом через трехходовой кран, ко¬ торый соединяет баллоны с обеими трубками и с каж¬ дой отдельно. Барабан бросают на воду и вклюцадот подачу газа, по мере наполнения которым обе обо¬ лочки устремляются вперед, разматываясь и катя пе¬ ред собой барабан. При отключении какой-либо тру¬ бы барабан разворачивается в левую или правую сто¬ роны. С таким же успехом и быстротой (10—15 с) оболочка может быть приведена в рабочее состояние на льду, снегу, болотистом грунте. Не меньшее значение имеют средства так назы¬ ваемой пассивной безопасности, способствующие все¬ общему обучению плаванию. Для этого лабораторией созданы сборно-разборные бассейны, самый большой размером 10X25 м. Резервуар, изготовленный из прорезиненной ткани, поддерживают панели, рама и подпорки. Бассейн можно установить на открытом грунте или в помещении. Два фильтра очищают и хлорируют воду и снова возвращают ее в резервуар. Имеются и бассейны для самых маленьких — перенос¬ ные «лягушатники» для детских садов. Это большая круглая ванна диаметром 4 и глубиной 1 м. В упако¬ ванном виде это сверток размером 1X07X0,35 м, весит он не более 40 кг. Никаких креплений для мини¬ бассейна не требуется. К сожалению, выпуск подоб¬ ных конструкций в масштабе страны практически не налажен. Такие ванны могут оказаться необходимыми и в критических ситуациях. Рост нефтедобычи на шельфе Северного моря неожиданно поставил новую пробле¬ му— безопасности нефтяников. В этих условиях опас¬ но просто оказаться за бортом: температура воды в море зимой не выше 4° С, и достаточно 10 мин. пребы¬ вания в ней, чтобы наступила смерть от переохлажде¬ ния. А если пострадавшего удалось вовремя выловить, 167
самым эффективным средством его спасения является обогрев в ванне с теплой водой. Но на буровой плат¬ форме баню не построишь — каждый квадратный сан¬ тиметр площади ценится на вес золота. Вот здесь-то и приходят на помощь надувные ванны. Такими ван¬ нами в Англии уже снабжают морские буровые выш¬ ки. Материал — маслостойкий высокопрочный хлоро¬ преновый каучук, армированный нейлоновой сеткой. Такие ванны могут пригодиться геологам, морякам небольших судов, туристам. В наши дни большая авиация снабжена надувны¬ ми трапами, рассчитанными на быструю эвакуацию пассажиров. В случае аварийной посадки пилот на¬ жимает на кнопку — трапы мгновенно раздуваются сжатым воздухом и пассажиры скатываются внутри них как со снежной горки. Это в том случае, когда са¬ молет приземлился на твердый грунт, а если пришлось сесть на воду? Для этого придуманы спасательные устройства, которые могут продержать самолет на воде 1,5 мин. Для спешной эвакуации 100 пассажиров и экипажа требуется не более 70—80 с. Подобное устройство представляет собой не что иное, как си¬ стему эластичных понтонов, которые автоматически надуваются сжатым воздухом. Но при аварии самолета над Ледовитым океаном, песчаной пустыней, в горах летчику спускаться неку¬ ца. Да лучше и не спускаться. Потом его трудно най¬ ти. Для таких случаев можно предложить комбина¬ цию парашюта и воздушного шара. Летчик ката¬ пультируется и парашют раскрывается. После этого набегающая струя воздуха раздувает через открытые клапаны шар, автоматически вспыхивает газовая го¬ релка, питаемая от небольшого баллона с пропаном (она вмонтирована в нижнюю часть шара). Нагретый воздух создает подъемную силу, достаточную для того, чтобы удержать человека на высоте 3000 м в течение получаса. Этого времени бывает достаточно, чтобы аварийные службы засекли сигналы тревоги и при¬ слали помощь. Подцепив летчика за трос, которым он связан с шаром, его отбуксируют в безопасное место, где он спустится на землю. Космические путешествия еще не стали привычным делом, но изобретатели думают и о безопасности кос¬ монавтов. Для них готов скафандр, не боящийся ме¬ теоритов. У такой одежды самогерметизирующаяся 168
система защиты от пробоин. Между двойными стен¬ ками скафандра располагаются эластичные оболочки- пакеты со смесью жидкого эластомерного связующего и наполнителя. Предположим скафандр получил про¬ боину. Разность давлений между внешней и внутрен¬ ней полостями в сочетании с напряжениями растяже¬ ния пакетов выдавит смесь из возникшего отверстия наружу. Мягкий размельченный наполнитель забьет отверстие, а жидкая резиновая основа затвердеет и закупорит пробоину. В качестве наполнителя можно использовать стеариновые шарики. Благодаря эла¬ стичности, присущей резине, и конструкции скафанд¬ ра, в которой пакеты не скреплены между собой, одежда не стесняет движений космонавтов.
HÀ ЛЮБОЙ ВКУС СПОРТ СТАРЫЙ И НОВЫЙ Стали феакийские юноши состязать¬ ся в различных упражнениях: в быст¬ ром беге, в борьбе, в кулачном бою и метании диска. Гомер. Одиссея В одном из старых номеров журнала «Знание — сила» в качестве розыгрыша была опубликована сле¬ дующая заметка: «Раскопки археологов доказывают, что самая древняя игра — футбол. Обнаружены ске¬ леты нескольких человекообразных обезьян. Располо¬ жение скелетов напоминает расстановку игроков на футбольном поле по современной бразильской систе¬ ме. Возле одного скелета найдена большая дубина. Очевидно, она принадлежала судье. Раскопки продол¬ жаются, ищут останки зрителей». Футбол — не самая древняя спортивная игра. Но вот в мяч люди играют тысячи лет, и он не теряет своего престижа. О том, насколько были популярны игры с мячом в далекие времена, говорит тот факт, что созвездие Большой Медведицы ацтеки называли «площадкой для игры в мяч у звезд». Материалы, из которых изготавливали мяч в раз¬ ные времена, четко отражают уровень развития ци¬ вилизации. Травяной и шерстяной мячи были извест¬ ны еще в период матриархата. Мячами из кожи и коры деревьев развлекались в Египте около 4000 лет назад, в то время была модной и игра в мяч из хруп¬ кого песчаника — такой мяч нельзя было ронять на землю. В Древней Греции кожей обшивали мочевые музыри крупных парнокопытных, а для римской игры «тригон» шары наполняли зернами плодов инжира. Были и стеклянные шары — в них играли поодиночке. А сколько лет существуют каучуковые мячи в Южной Америке, установить невозможно. Ведь первое зна¬ комство европейцев — участников экспедиции Колум¬ ба— с натуральным каучуком и изделиями из него на острове Гаити состоялось только в конце XV в. Индей¬ цы уже тогда умели делать не только сплошные, но и полые мячи. А европейцы вплоть до XIX в. продол¬ жали играть кожаными мячами, наполненными обрез¬ 171
ками ткани и шерстью. Эта игра была похожа не на футбол, а, скорее, на теннис. Настоящий теннис родился в 1875 г., когда майор У. Уингфилд получил патент Британии, содержащий правила сферистики — новой игры на свежем воздухе. Однако название сочли неудачным и вскоре игру ста¬ ли называть «лаун-теннис». Уже через два года со¬ стоялся первый чемпионат Англии. Вначале играли голыми резиновыми мячами, потом их стали покры¬ вать фланелью. И совсем не из эстетических сообра¬ жений. Такие мячи лучше видно, им можно придавать вращение. Это, несомненно, внесло в игру разнообра¬ зие. Созданные в XIX в. мячи принципиально не от¬ личаются от тех, которыми играют сегодня. Но только принципиально. Совершенствование правил игры от¬ разилось на мячах и усложнило их производство. От них стали требовать, чтобы высота отскока и де¬ формация при заданных нагрузках находились в опре¬ деленных пределах. Добиться этого нелегко. Ведь теннисный мячик, с точки зрения технолога, «не пода¬ рок». Сверху мяч обтянут сукном, под сукном нахо¬ дится резина. А что под резиной? Сразу напрашивает¬ ся ответ: ничего или, точнее говоря, воздух. Это не так. Когда делают мяч, в него вкладывают специальные вещества-вздуватели. Они представляют собой таблетки смеси нитрида натрия и хлористого аммония, которые при повышенной температуре всту¬ пают в реакцию с образованием азота. Он-то и при¬ дает мячу необходимую упругость. Значит, мяч при¬ ходится делать из двух половинок сырой резины, сма¬ зывать торцы клеем, вкладывать вздуватели и поме¬ щать в форму для вулканизации, потом оклеивать сукном, опять промазывать шов густым резиновым клеем и отправлять заготовку в более просторную форму. Там она и превратится в настоящий упругий мяч. На заключительной стадии надо отбелить и рас¬ пушить сукно. Мяч готов. Но вот неприятность. Внутри мяча повышенное давление (30—50 мм рт. ст.). И оно должно в нем сохраняться. Но даже через такой герметик, как ре¬ зина, газ проходит. И возникает новая проблема. При¬ ходится хранить мячи в металлических консервных банках с давлением, равным внутреннему давлению мяча (правда, уже появились мячи, в которые не надо класть вздуватели и давление внутри них обычное, 172
атмосферное. Упругость достигается благодаря под¬ бору состава резин). Сложный получается мячик. Но над совершенствованием технологии его произ¬ водства усиленно работают специалисты. Какой она будет? Пути известны — литье под давлением, при ко¬ тором в одну стадию получается готовое и бесшовное резиновое ядро, заполненное газовой смесью. Нужно решить еще одну задачу — заменить материал ядра. Ведь оно делается из натурального каучука, попытки использовать для этой цели синтетические каучуки пока не удались. Пока... У футбольного и баскетбольного мячей тоже своя история и свои проблемы. Сначала баскетболисты и ватерполисты играли кожаными мячами. Их покры¬ вали жировыми смазками, чтобы они не набухали. Конечно, лучше было бы использовать мячи резино¬ вые. Но переубедить спортсменов удалось не очень скоро — привычка. Теперь мячи у любителей баскет¬ бола и водного поло только резиновые, что, и закреп¬ лено соответствующими правилами. Эти мячи тоже не такие простые. У них есть камера. Ее надувают, перед тем как делать мяч, а потом накладывают на нее ткань и сырую резину-покрышку. Мяч отправляют в нагретую форму, где куски резины вулканизуют. А вот футболисты от мяча с резиновым покрытием отказались, поскольку скользким мячом играть тяже¬ ло. Тогда кожу покрыли водной дисперсией каучука. Играть стало легче в дождь, но вот в сухую погоду футболисты такого мяча «не чувствуют» — кожаный лучше. У кожаного мяча, кроме набухания в воде, есть еще один недостаток. Срок его жизни 60—80 ч активной игры. И во всем мире серьезно занялись проблемой футбольного мяча. Появились мячи, у ко¬ торых камера и покрышка сделаны из одного куска эластомера, на который наклеивается кожаная об¬ кладка с высоким сопротивлением истиранию. Такой мяч сохраняет форму, водонепроницаемость и удель¬ ный вес при любой погоде в течение 150 игровых ча¬ сов, а время его изготовления всего 32 мин. Неплохо при изготовлении мяча вообще обойтись без камеры. Новые типы резин позволяют сделать и это. Они отличаются высокой стойкостью к ударам и перегибам. Мяч из такого материала представляет собой наполненный воздухом шар, покрытый сетью бороздок. Шар обкладывают кусками кожи, плотно 173
прилегающими к бороздкам. Длительность изготов¬ ления такого мяча — полчаса (против 5—6 ч для тра¬ диционного кожаного мяча), а срок службы в 2 раза выше. С наступлением зимы футбольные страсти ути¬ хают. Наступает время лыжников. В воскресные дни в пригородах кажется, что на лыжи встали все жи¬ тели города, но встали по-разному. Многое зависит от выбора мази. Первые лыжные мази появились в начале века. Причем сразу же возникли не только рецепты, но и секреты. Время пробега десятикиломет¬ ровой дистанции хорошим лыжником сейчас состав¬ ляет 34—35 мин, а полвека назад — 27 мин. Парадок¬ сально! Ведь лыжники стали сильнее и выносливее. В чем же причина? В лыжах или в мази? Ни в том и ни в другом. «Виновата» трасса. Раньше ее про¬ кладывали только по ровной местности, а теперь по пересеченной. На пути лыжника встречаются и реч¬ ки, и канавы, и ледяной покров озер. И если рань¬ ше у мази была одна задача — увеличить скольже¬ ние, то теперь его приходится и увеличивать и умень¬ шать. Основа мази осталась прежней — парафины и во¬ ски, а для улучшения сцепления со снегом в них стали добавлять каучуки и резины. Реально на трас¬ сах можно столкнуться с 13 структурами снега, при¬ бавьте к этому большие перепады температуры и влажности. Ясно: чем ниже температура, тем сколь¬ жение лучше, значит, нужно добавить в состав мази больше эластомерных компонентов. Но ясно и другое: универсальную мазь на все случаи жизни создать невозможно, как невозможно «выбрать» снежное по¬ крытие по своему желанию. Снежное нельзя. А вот покрытий для стадионов, беговых дорожек с заданными свойствами разрабо¬ тано немало. Долгие десятилетия на всех стадионах мира устраивались гаревые дорожки. Кто когда-ни¬ будь падал на такой дорожке, наверняка назовет ее недостаток — жесткость. Прибавьте сюда способность намокать. Иногда дело доходило до того, что на со¬ ревнованиях после дождя такие дорожки обливали бензином и поджигали, чтобы высушить. В конце 50-х — начале 60-х г. возникли противоречия между физической подготовкой и мастерством легкоатлетов и ограниченными возможностями гаревых дорожек. 174
Появились самые различные покрытия, и во всех не¬ пременным компонентом была резина. Сначала экспе¬ риментировали с чисто резиновыми дорожками, но они были жесткие и быстро старились под действием солнечных лучей. Появились резинобитумные смеси (первая такая дорожка в нашей стране начала дей¬ ствовать на стадионе «Даугава» в Риге в 1963 г.). Би¬ тум как бы обволакивал частицы резины, изолируя их от атмосферы. Однако такие дорожки размягча¬ лись под лучами солнца, а к вечеру твердели. В 1965— 1966 гг. появился тартан — полиуретановая компози¬ ция (полиуретан — пластмасса, но его некоторые свой¬ ства близки к свойствам резин). Тартан отнюдь не закрыл дорогу композициям из резины. Их продолжа¬ ли создавать. Прошло 20 лет с того времени, как на Централь¬ ном ипподроме Казахской ССР на площади более 40 тыс. м2 появилось эластичное, не боящееся влаж¬ ности покрытие «Арман». Среди прочих компонентов в него входили отходы резинового производства. Оно хорошо переносит сухой климат, не вспучивается и не растрескивается. По желанию его можно собрать из эластичных плит толщиной 13—20 мм или в зимних условиях залить под каток. Эстетический вид такого покрытия отличный — его можно окрашивать в лю¬ бые цвета. Из отходов резины, например из отработавших автомобильных покрышек, можно создавать покрытия самого различного назначения. Если измельченную массу от покрышек скрепить смесью хлоропренового латекса и нескольких других компонентов, то полу¬ чают покрытия в виде прямоугольных листов, кото¬ рые можно укладывать на землю или на пол. Чтобы нс было заметно стыков, листы покрывают каучуко¬ вой крошкой, добавленной в каучуковый латекс. Варьируя составом и технологией изготовления, полу¬ чают покрытия для футбольного поля или теннисного корта, покрытия с зернистой структурой с повышен¬ ной величиной сцепления для спринтеров, покрытия для игр в спортивном зале. Как часто неудача подстерегает гимнастов в конце выступления! Казалось, все шло хорошо, а вот соскок никуда не годится. Это понятно — велика скорость, велика инерция и сохранить равновесие трудно. Но пусть неудачу вместе с гимнастами разделят и техно¬ 175
логи-резинщики. Слишком несовершенна конструкция мата. Многие годы материалы, из которых их делали (кожа и конский волос), оставались неизменными. Правда, эти маты стоили довольно дорого. Тряпич¬ ные маты куда дешевле, но их качество ни в какое сравнение с кожаными не идет. К тому же их «внут¬ ренности»— нитки, очесы быстро становятся трухой и попадают в дыхательные пути. Нужны новые мате¬ риалы, удовлетворяющие двум основным требова¬ ниям: мат должен быть мягким и поглощать удар, в то >£е время упругим и эластичным. Никакая ре¬ зина, даже губчатая, ни поролон для этой цели не подходят — слишком быстро они стараются восста¬ новить свою форму. Желательно совместить упру¬ гость резины с пластичностью некоторых видов пласт¬ масс. С 60-х гг. нашего столетия появилась новая от¬ расль науки о полимерах, изучающая их смеси. Бла¬ годаря ее успехам появилось много материалов с уни¬ кальными свойствами. Они проникли во все области человеческой деятельности, начиная с космических полетов и кончая нашим спортивным матом. Работы по его совершенствованию продолжаются, но думает¬ ся, что с помощью полимерных смесей проблема бу¬ дет решена. Общепринятый символ силы — штанга. Ее история началась в XVIII в., когда придворный силач Людо¬ вика XVI Ипполит Трио создал снаряд, напоминаю¬ щий колеса вагонетки на оси. Этот снаряд весом ПО кг, известный как «ось Аполлона», и поныне хра¬ нится в Парижском музее спорта. В 1975 г. Между¬ народная федерация тяжелой атлетики постановила: на соревнованиях можно поднимать только бесшум¬ ные штанги. И это не прихоть организаторов сорев¬ нований. Уровень шума в спортивных залах, где про¬ ходят тренировки штангистов, очень высок, достигает 70—80 дб. Еще в 1965—1968 гг. появились резиновые штанги с мягкими дисками. Но плотность даже наполненной резины почти в 4 раза меньше, чем у железа. При¬ шлось увеличить диаметр дисков. И от такой штанги отказались. Во-первых, она оказалась слишком до¬ рогой, во-вторых — моральный фактор. Перед спорт¬ сменом вместо привычной штанги возвышается целая гора и давно освоенный вес кажется непосильным. 176
Выход был найден. Создали штангу с резинометал¬ лическими дисками — покрыли металл слоем смеси синтетического каучука и стирольной смолы. У нее хорошая адгезия к металлу и нарядный внешний вид. Можно окрашивать диски в зависимости от веса в различные цвета, что делает соревнования красочны¬ ми как для зрителей в зале, так и для владельцев цветных телевизоров. Можно привести и другие примеры использования резины в традиционных видах спорта. Вот некоторые из них. Частые повреждения ног лошадей на скачках на¬ вели специалистов на мысль о необходимости модер¬ низации подков. Удалось создать подкову с аморти¬ затором. В металлическую оболочку вставлен резино¬ вый сердечник, на который с помощью подвижной пластинки в нижней части подковы передается уси¬ лие при движении. Изобретение не новое, еще в 1907 г. немец Роткампф усовершенствовал подкову, положив между основной и сменной частями резиновую про¬ кладку. Жаль, что это простое и полезное изобретение было забыто на многие десятки лет. Сейчас сконструированы уже не подковы, а настоя¬ щие башмаки из резины для лошадей. Они защи¬ щают суставы, сухожилия и мышцы животного. Подо¬ шва таких башмаков очень твердая и прочная, а верх¬ няя часть более эластичная и охватывает копыта. Башмаки улучшают качество хода лошади, исклю¬ чают паразитические вибрации на твердой почве и уменьшают заглубление копыт в почву благодаря уве¬ личению несущей поверхности. Наверное, со време¬ нем лошади оденутся в костюмы? Тогда, наверное, бу¬ дет выполнено «постановление», которое издали в свое время местные власти — блюстители нравствен¬ ности в американском городе Чаунтейнин: «Все ло¬ шади в городе должны появляться только в шта¬ нах». В последние годы постоянно «рождаются» новые спортивные снаряды. Возникновением некоторых из них мы обязаны резине. Например, надувное колесо. Внешне оно напоминает тренажер для космонавтов и сделано из прорезиненной нейлоновой ткани. Такое колесо становится популярным в самых различных уголках мира, ведь им можно пользоваться в любых условиях: на воде, на снегу, в песчаных дюнах. 177
В ряде стран большую популярность приобрели ре¬ зиновые «травяные» лыжи. Это резиновая гусеница на металлической раме, снабженная пластмассовы¬ ми роликами. Такой скорости, как обычных лы¬ жах, достичь нельзя, но зато можно тренироваться летом. При беге спортсмену приходится надеяться только на свои мышцы. Они сначала подбрасывают тело вверх, затрачивая на это энергию, а потом они же притормаживают падение. Желательно аккумулиро¬ вать энергию падения, чтобы использовать ее для сле¬ дующего толчка. Этот принцип реализован в приро¬ де— вспомните кенгуру. Мышцы и сухожилия задних конечностей этих животных действуют как пружины, запасающие энергию при приземлении после прыжка. Рейтузы из эластичного материала с рабочими упру¬ гими пружинами на сгибах — под голенью и сверх стоп — помогают человеку в беге. Учитывая, что бег стал особенно популярен в последнее время, будем надеяться, что эта конструкция положит начало ново¬ му увлекательному виду спорта. ЛЮБИТЕЛЯМ То ли дело, братцы, дома!.. ПУТЕШЕСТВИЙ Ну, пошел же, погоняй. А. Пушкин. Дорожные жалобы Только путешествие с ведущим телевизионного клуба путешественников не требует специального сна¬ ряжения. О других путешествиях этого не скажешь. Да и сами путешествия во многом изменились. Сейчас даже понятие «путешествовать с книгой» стало дву¬ смысленным: то ли читатель погрузился в мир, при¬ думанный автором, то ли книга находится в руках у путешествующего читателя. Ведь любой вид город¬ ского транспорта в наш информативный век — филиал библиотеки. И даже если из книги нам удалось по¬ черпнуть совсем немного полезного, мы благодарны ей за то, что она хотя бы скрасила однообразие наших самых частых путешествий — на работу и обратно. Конечно, называть путешествиями такие поездки мож¬ но только с определенной долей иронии, но и они, по¬ добно настоящим, требуют массы вещей, и в них мы тоже зависим от погоды. «Утром было холодно, но сыро»,— пошутил юморист. И вот в таких случаях мы 178
неизменно вспоминаем о существовании резиновых вещей — одежды, обуви. Резиновая обувь — наиболее популярное изделие народного потребления. Особенно велико значение этой обуви в нашей стране из-за разнообразия кли¬ матических условий, наличия географических районов с большим объемом осадков, значительной числен¬ ностью населения в сельской местности. Первую резиновую обувь индейцы в Америке дела¬ ли очень просто: несколько раз макали ногу в латекс и сушили в дыму костра, пока не получался сапог тре¬ буемой толщины. Такая обувь не только предохраняла от влаги, но и безукоризненно сидела на ноге. Однако о ней ничего не было известно во всем остальном мире, и каждый народ отыскивал свои материалы «одежды» для ног. Древние египтяне, например, во¬ обще не знали обуви, но фараоны как знак царского достоинства носили на ногах сандалии из тростника, отделанные золотом и стеклянными бусами. Труднее было жителям более холодных краев. Использовались кожа, дерево, солома, материя и даже... стекло. Ока¬ зывается, туфельки Золушки — не выдумка волшеб¬ ного сказочника Ш. Перро. Археологи, производившие раскопки вблизи Кельна, нашли пару стеклянных ту¬ фель, пролежавших в земле два тысячелетия. Если кто-нибудь и ходил в таких туфлях, то вряд ли это доставляло ему удовольствие, настолько жестки и не¬ удобны они были. У других материалов тоже есть недостатки: в обуви из дерева через час ходьбы «гу¬ дят» ноги, материя непрочна и быстро намокает, кожа также боится сырости и, ко всему прочему, всегда была дорогой. Шли десятки, сотни лет, а надежная непромокае¬ мая обувь так и не появлялась. Открытие вулканиза¬ ции каучука в 1839 г. произвело революцию в обувном деле. Через несколько лет по свету во всех направле¬ ниях «зашагали» первые галоши американского про¬ изводства. Добрались они и до Гамбурга, где к ним проявил большой интерес служащий одной из фирм Ф. И. Краузкопф. Посещая ежегодно по торговым делам Россию, он сразу убедился, что именно здесь благодаря кли¬ матическим условиям резиновая обувь получит боль¬ шое распространение. Образовав товарищество, пред¬ приниматель приобрел на берегу Обводного канала 179
в С.-Петербурге место и приступил к строительству фабрики резиновых изделий. В июне 1860 г. были вы¬ пущены первые галоши русского производства. Тем обстоятельством, что в России начался выпуск това¬ ра, производившегося до того времени исключительно в Америке, и объясняется первоначальное название предприятия: «Товарищество Российско-Американ¬ ской резиновой мануфактуры». В 1908 г. к этому названию добавили «под фирмою «Треугольник». Сей¬ час продукция Ленинградского производственного объединения «Красный треугольник» известна во всем мире. Краузкопф был не только промышленником, но и изобретателем. Он придумал некоторые усовершенст¬ вования галош: утолщение задника галош и прикреп¬ ление к нему сзади пластинки в виде шпоры, дающей возможность (чего не было до того времени) снимать галоши без помощи рук. Уже через два года после выпуска первой партии галош они были удостоены ме¬ далей за «превосходное качество» на Всемирной вы¬ ставке в Лондоне. Потом были серебряная и бронзовая медали в Париже (1867), высшее отличие в Вене (1873), почетный диплом в Филадельфии (1876), зо¬ лотая медаль в Париже (1878), высшая награда в Чикаго (1893), «Grand Prix» в Париже (1900, 1909) и др. Технология изготовления галош со временем, есте¬ ственно, претерпела изменения: если раньше их склеи¬ вали из отдельных частей, то сейчас производят мето¬ дом литья под давлением. Производительность такого процесса в 3—5 раз выше, а это существенный фак¬ тор; потребность в галошах не сокращается, а увели¬ чивается. Правда, мода и стремление к удобству из¬ менили их форму и внешний вид. Например, даже в наш космический век не обойтись без валенок (их выпускают около 50 млн. пар в год), а значит, и га¬ лош к ним. Много лет их надевали на эту незамени¬ мую в зимних условиях обувь, и только сравнительно недавно была разработана технология наклеивания резиновых подошв на валяную обувь. Созданы подош¬ вы не только легкие и морозостойкие, но не разрушаю¬ щиеся от контакта с нефтепродуктами. Широкое использование резины во всевозможной обуви началось именно с наклейных подошв и накаб- лучников. «За границей в Вене очень стали распро¬ 180
страняться отдельные резиновые подошвы и накаб- лучники, которые можно приклеивать ко всякой обу¬ ви... Подобные пластины хороши для данной обуви, так как препятствуют скольжению ноги по льду; в этом случае их можно наклеивать, например, на ко¬ жаные галоши. Далее, они представляют хорошее средство для сохранения у всякой обуви подошв, ко¬ торые, как известно, изнашиваются скорее, чем верх»,— писал журнал «Наука и жизнь» в 1896 г. Позднее были созданы подошвенные (на основе раз¬ личных каучуков) резины на любой случай жизни: хлоропреновый каучук повышает стойкость к раство¬ рителям, нефтепродуктам, огню; резина на бутилкау¬ чуке не боится кислот, щелочей и прекрасно сопротив¬ ляется многократному изгибу. Люди всегда хотели ступать по земле мягко. Сей¬ час для этого имеются микропористая резина, поли¬ уретановые подошвы, а когда их не было, пытались использовать резиновые конструкции. В 1928 г. со¬ ветским изобретателем Г. Назаровым был получен патент на пневматическую подошву. Она состояла из двух тонких слоев кожи, между которыми была уло¬ жена в несколько слоев резиновая трубка с ниппелем на конце. Такую подошву можно было накачивать велосипедным насосом. Потомки этого изобретения существуют и теперь. Например, устройство для авто¬ матического вентилирования обуви. В нем стелька и подошва образуют камеру. Когда человек наступает на землю, то сжимает ее. Воздух выбрасывается через клапаны и трубки в голенище наружу, а через отвер¬ стие в голенище поступает свежий воздух. И так шаг за шагом. Большим недостатком резиновой обуви является то, что она не «дышит». Сейчас ей на смену приходит обувь поливинилхлоридная, полиуретановая, и термин «резиновая обувь» может служить лишь для условно¬ го обозначения традиционного ассортимента, выпу¬ скаемого в недалеком прошлом исключительно из ре¬ зиновых смесей. Тем не менее резина сдает свои по¬ зиции весьма неохотно. И сапоги из кирзы — спе¬ циальной ткани с резиновым покрытием — на полках не залеживаются. А сколько оригинальных конструк¬ ций обуви удалось создать именно благодаря приме¬ нению резины! Например, активно греющая обувь. В ней токопроводящие элементы изготовлены на осно¬ 181
ве эластомеров — они лучше пластмассовых выдержи¬ вают многократные деформации. И если валенки греют нас нашим же теплом, то башмаки, в которых уложен нагревательный элемент, преобразуют в тепло электрический ток. Незаменима резина в сапогах для рыболовов и охотников. Еще в 30-е гг. в Америке рыболовы пользо¬ вались костюмом в виде сапог и брюк из двухслойной резины, надутых воздухом. В таком костюме можно обойтись без лодки — под подошвами расположены особые плавники для передвижения по воде. Шли годы, и эта конструкция продолжала привлекать вни¬ мание изобретателей. И вот уже появились сапоги, переходящие в штаны, и заканчивающиеся миниатюр¬ ной лодкой с сиденьем. В таких «чудо-сапогах» мож¬ но бродить по дну озера, а если дно уйдет из-под ног — сесть на сиденье и плыть. Есть специальная обувь и для ходьбы по песку. В ее подошвах сделаны углубления, в которых кон¬ сольно закреплены стержни. Сами крепления выпол¬ нены с применением эластичных прокладок. Но в жар¬ кую погоду вообще лучше носить обувь без верха. Существует и такая. Одна итальянская фирма выпу¬ стила обувь, состоящую из подошв, удерживающихся на ступне при помощи маленьких резиновых присо¬ сок. Находит применение резина и в специальной обу¬ ви для автолюбителей (такая тоже существует). Пу¬ тешествовать в автомобиле не слишком утомительно для... пассажиров. Водитель же на каждом кило¬ метре пути делает до 40—50 движений по управле¬ нию машиной. Большая их часть приходится на стопу ноги. В Украинском НИИ кожевенной промышлен¬ ности создали обувь для водителей. Помимо скоса каблука для увеличения площади опоры стопы, у но¬ вой обуви есть еще одно отличие от обычной: в ней по линии канта и в пятке расположен эластич¬ ный амортизатор. Равномерно распределяя нагруз¬ ку по всей площади, он предохраняет стопу от пе¬ регрузок. Непромокаемые плащи и накидки — необходимый атрибут путешественников. Создатель прорезиненных плащей Г. Макинтош пытался в своем изобретении имитировать кожу. Он использовал структуру ткани, а чтобы сделать ее водоотталкивающей, пропитал рас¬ 182
твором каучука. От дождя ему защититься удалось, но плащи вызывали неприятные ощущения — они увлажнялись изнутри, запотевали. И тем не менее это первое поколение искусственной кожи существует и по сей день. Правда, предложение Макинтоша «растворить каучук в бензине и пропитать им любую ткань» было существенно переработано. Из-за пожароопасности и технологического неудобства подобных клеев исполь¬ зуют водные дисперсии каучуков, а специальные до¬ бавки и соответствующая технология позволяют вул¬ канизовать резину и придавать ей свойства, прибли¬ жающиеся к свойствам натуральной кожи. Эту «кожу» удалось сделать долговечной, морозоустойчивой и даже в какой-то мере воздухопроницаемой. Но при этом осталось одно неудобство. Вы надели дождевой плащ или накидку, туловище осталось сухим даже в самый сильный дождь, а ноги? Вода стекает с пла¬ ща на брюки, в обувь. Простая резиновая трубка устраняет эту неприятность. Для этого надо вшить тонкую трубку так, чтобы она образовала внутри пла¬ ща кольцо, проходила вдоль одного из бортов, и за¬ крепить незакрытый конец трубки у воротника, снаб¬ див его мундштуком с заглушкой. Как только начнет¬ ся дождь, достаточно подуть в трубку и плащ примет форму конуса. И еще одна старая испытанная принадлежность го¬ родского путешественника может быть усовершенство¬ вана с помощью резины — зонт. Он был изобретен в Китае и использовался преимущественно для защи¬ ты от солнца, а не от дождя. В Вавилоне, Египте, Ин¬ дии, Китае он составлял неотъемлемую принадлеж¬ ность религиозного культа и в то же время был сим¬ волом могущества, власти и почета. Крыши в странах Востока нередко возводили в виде зонтиков один над другим, на барельефах Древнего Египта зонтики изображаются над головами богов и фараонов. Греки переняли зонтик у египтян и познакомили с ним римлян, догадавшихся, что он может укрывать от дождя. Но в Западной Европе зонт начали исполь¬ зовать гораздо позже. Англичанин Дж. Гэнвей, по¬ явившийся в 1750 г. на улицах Лондона в сильный дождь с раскрытым над головой зонтом из синего ма¬ териала с медным набалдашником, был попросту осмеян прохожими. Но он с завидным упрямством 183
продолжал его носить, и вскоре ему начали подра¬ жать, несмотря на бурное противодействие со сторо¬ ны кэбменов, прозорливо увидевших в этом снижение заработков — ведь теперь прохожие в случае дождя не спешили укрыться в кэбе. Первым получил патент на зонт опять-таки житель дождливой Британии — Г. Фокс в 1852 г. А потом кон¬ струкции зонтов стали плодиться как грибы под тем же дождем. Придуманы: зонт, ручка которого была снабжена шарниром, позволяющим наклонять купол для защиты от косого дождя; зонт-насос, с помощью которого можно было накачать лодку; зонт-ружье с холостыми патронами для отпугивания собак и даже зонт с баллончиком, наполненным слезоточивым газом (для защиты от грабителей). Наконец появился и резиновый зонт. Его ручка была сделана телескопиче¬ ской, а обод и стальные радиальные спицы заменены сворачивающимися резиновыми трубками. Воздух в него предполагалось подавать с помощью груши, укрепленной на рукоятке. Этот зонт обладает двумя несомненными достоинствами — он компактен и не угрожает окружающим концами острых металличе¬ ских спиц. Каждый выбирает свой способ путешествия — пеш¬ ком, на велосипеде, автомобиле, в поезде. И если вы воспользовались транспортом, пройдет совсем немного времени с момента посадки, и вас начнет укачивать, и очень захочется приклонить куда-нибудь голову. А вдруг места окажутся жесткими? Тогда начинается настоящая пытка сном. Как здесь не вспомнить изоб¬ ретение прошлого века (привилегия № 2521): «Голов¬ ной убор с воздушной подушкой». Изобретатели пред¬ лагали устроить воздухонепроницаемую полость в верхней части головного убора. Если ее надуть, мож¬ но спать, прислонившись к стене. Вроде бы удобно и просто, но по неизвестным причинам изобретение не привилось. А может быть, зря? * * * Вы немного больше узнали о возможностях уни¬ кального конструкционного материала — резины. Его уникальность заключается не столько в том, что бла¬ годаря многобразию технически ценных свойств он находит применение практически во всех отраслях 184
народного хозяйства, сколько в неисчерпаемых воз¬ можностях путем изменения состава и технологии из¬ готовления создавать все новые материалы с заранее заданными свойствами. Какими будут эти заданные свойства, определит направление развития той или иной сферы человеческой деятельности. Сейчас ясно одно: привычные представления о резине как мате¬ риале, способном к большим деформациям, будут развиты и дополнены. И то, что сегодня в свойствах резины заставляет удивляться, завтра вызовет снисхо¬ дительную улыбку, как ее вызывает вечный наивный вопрос: «Как до этого не додумались раньше? Ведь это так просто!»
ПРИЛОЖЕНИЕ У каждого человека в жизни случались ситуации, когда на. память приходит монолог Кавалерова из «Зависти» Ю. Олеши: «Меня не любят вещи. Мебель норовит подставить мне ножку. Какой-то лакирован¬ ный угол буквально укусил меня. С одеялом у меня сложные взаимоотношения. Суп, поданный мне, ни¬ когда не остывает. Если какая-нибудь дрянь — монета или запонка падает со стола, то обычно закатывается под трудно отодвигаемую мебель. Я ползаю по полу, поднимая голову, вижу, как буфет смеется». Словом, вдруг наступают моменты, когда дома все валится из рук и сразу все выходит из строя — кран течет, дверные защелки сломаны, из окон и дверей дует, ножки табуретов вывинтились и в довершение общего беспорядка под ноги попадаются ненужные в настоящее время вещи. Но не будем раздражаться и отчаиваться. Попробуем навести порядок, призвав на помощь резину и идеи изобретателей. Итак, вы вошли в прихожую, и под ноги вам по¬ пались брошенные женские сапоги. Бельевая прищеп¬ ка, прикрепленная к вешалке на резинке, удержит голенища сапог в вертикальном положении. Вид опрятный, сапоги не теряют форму и на них будет меньше морщин. Дополнительно усовершенствуем ве¬ шалку. Если наклеить на нижний стержень плечиков тонкие полоски пористой резины, то брюки не будут с нее соскальзывать. Наводя порядок в прихожей, можно заняться обувью и всерьез. Ботинки с коньками летом удобно держать в ре¬ зиновых защитных футлярах из кусков старой по¬ крышки. Пористая резина, наклейная на подошвы лыжных ботинок, позволит обойтись без сверления отверстий под жесткие лыжные крепления. Наклейки дадут воз¬ можность встать на любую пару лыж без предвари¬ тельной подгонки. Шнурки на ботинках — больное место малышей. Еще хуже пожилым людям — не так-то просто на¬ гнуться, когда надо завязать или развязать шнурки. Но их можно заменить круглой резинкой, и уже не 186
придется нагибаться и путаться в узлах. Одно движе¬ ние рожка — и ботинки надеты. Из старых резиновых вещей нетрудно сделать ре¬ бенку забавный подарок. Отрезать от двух автомо¬ бильных камер по куску длиной 30 см так, чтобы в каждом куске оставался вентиль для накачивания воздуха. Если завулканизовать концы, получится две подушки. Приклеив к ним кеды, вы получите ботинки, ь которых приятно попрыгать. Однако не будем увлекаться самоделками, когда в доме порядок еще не наведен. Заглянем на кухню, в ванную... Течет водопроводный кран на кухне и смывной бачок в туалете. Часто постоянную утечку воды в кране вызывает раковина, образовавшаяся в седле клапана крана. На седло надо установить мягкую резиновую про¬ кладку и металлическую шайбу. Смывной бачок «компакт» может течь потому, что резиновый клапан из-за перекосов не садится на ме¬ сто, могут быть и срывы резьбы на клапане или стерж¬ не. На стержень клапана надевается резиновая труб¬ ка— бачок будет работать исправно. Пригодится и оставшийся отрезок резиновой труб¬ ки или кусочек не очень жесткой резины: с их по¬ мощью можно починить вышедшую из строя из-за поломки пружины дверную защелку с фиксатором, которые часто используются для туалета или ванной комнаты. Резинку надо установить между роликом и корпусом защелки. Вернемся на кухню. Ножки табуреток постоянно выворачиваются и их приходится приводить в поря¬ док. Эта бесполезная работа раздражает. Покончим с ней раз и навсегда. Ножки перестанут выворачи¬ ваться, если под них подложить резиновые прокладки. Случается, что при закрытой двери в холодильни¬ ке лампочка в нем не гаснет — коротка кнопка вы¬ ключателя. Наденьте на нее кусочек резиновой труб¬ ки, тем самым вы увеличите ее длину. Небольшие кусочки резины положат конец вашей «борьбе» и с некоторыми другими кухонными принад¬ лежностями: мясорубка и точильный брусок переста¬ нут ерзать по столу, а натянув на крышку бидона аптечную резинку, вы избавитесь от ненужного шума. Правда, иногда шум необходим. Например, удобен чайник со свистком, а у вас его нет. Не спешите по¬ 187
купать новый. Если из старой резиновой игрушки вы¬ нуть свистульку, просверлить в крышке чайника от¬ верстие и завальцевать ее на резиновых прокладках, то чайник начнет «сообщать» о себе. Теперь пора наводить порядок и в комнатах. Попробуем сделать небольшие ремонтные работы. Во-первых, утеплим комнаты. Щели между дверями и косяками можно уплотнить с помощью аптечной резиновой трубки. Она прибивается к косяку мелкими гвоздиками по всему периметру. Если щель велика, одну трубку прибивают к косяку, другую — к двери. Несколько тяжелее оборудовать окна постоянно дей¬ ствующими уплотнениями. В створках или коробках необходимо пропилить паз, в него заложить полоску пористой резины или мягкую трубку. В свинчиваю¬ щихся рамах таким же способом уплотняется щель между створками. Теперь неплохо было бы покрыть пол лаком. Эта работа чрезвычайно неприятная, можно и отравиться. Лучше работать в резиновой маске для подводного плавания, а дышать через загубник со шлангом, выве¬ денным в окно. Ремонтные работы случаются не так уж часто, а вот уборку в той или иной мере приходится выполнять каждый день. Прежде всего следует открыть форточ¬ ку, но если время летнее, то в комнату наберутся не¬ прошенные «гости». Для этих целей имеются сетки, но как совместить защитную сетку и форточку, откры¬ вающуюся наружу? Из этого положения с помощью резины выйти совсем несложно. Сетку надо подшить и с двух взаимно перпендикулярных сторон вдёрнуть резинку. В рамку форточки по углам вбить три гвоз¬ дика и за них зацепить резинку, а две другие стороны прикрепить, например, кнопками. Резинку оттягивают, подлезают под нее рукой и открывают или закрывают форточку. Можно приступать к уборке. Сначала удалим пыль с мебели. Какая обида! На полированной поверхности письменного стола, покры¬ того стеклом, отчетливо проступают две царапины. Их может появиться и больше, если вы не положите под стекло несколько тонких резиновых кружочков. Почему на стуле оказались книги? Их подложили, чтобы школьник правильно сидел за высоким для него столом. Это делать совсем не обязательно. Лучше на¬ растить ножки стула. Деревянные вставки вложить 188
в отрезки толстого резинового шланга, а эти отрезки насадить на ножки стула. Со временем их можно укорачивать. Надо еще разобраться с портфелем, валяющимся под столом. У него сломались нажимные замки. Пру¬ жину можно заменить куском пористой резины, и за¬ мок будет служить дольше портфеля. Неплохо заодно сделать для ребенка нехитрое при¬ способление. На шариковую ручку или карандаш на¬ деть втулку из пористой резины, рука будет меньше уставать. Теперь надо заправить как следует детскую кро¬ вать малыша. Прежде чем сделать эту работу, под¬ ложите под матрац мужские подтяжки, а зажимами защипите одеяло — ребенок не будет раскрываться во сне. Небольшой коврик у кровати — совсем небезопас¬ ная вещь, особенно когда пол покрыт лаком или на¬ терт. Подшейте к его изнанке несколько кусочков ре¬ зины и безопасность гарантирована. Наконец, в руки можно взять швабру или пылесос. Попробуем модернизировать и эти предметы. Если распилить палку швабры, а затем соединить ее рези¬ новой трубкой, меньше будут страдать ножки мебели, а пользоваться шваброй будет удобнее. Нетолстая резиновая трубка, прикрепленная через пробку-переходник к шлангу пылесоса, позволит очи¬ стить от пыли внутренности радиоприемника, телеви¬ зора, магнитофона, проигрывателя. Правда, проигры¬ ватель не работает — вышел из строя пассик. На вре¬ мя его можно заменить самодельным, вырезанным из резиновой перчатки. Круглый пассик делается из ман¬ жеты, а плоский разных размеров — из других частей перчатки.
ЛИТЕРАТУРА Применение резиновых технических изделий в народном хо¬ зяйстве: Справочное пособие/Под ред. Д. Л. Федюкина.— М.: Химия, 1986. Альтзицер В. С. и др. Производство обуви из полимер* ных материалов.— Л.: Химия, 1987. Арсеньев Л. Б., Поляков В. Н. Пневматические соору¬ жения.— М.: Знание, 1981. Богданов В. В. Уникальный материал — резина. — Л.: Знание, 1986. Дубяго В. П. и др. Полимерные мембраны.— М.: Химия, 1981. Духовской Е. А., Клейман А. М. Резина в век полиме¬ ров.— М.: Знание, 1981. П о т у р а е в В. Н., Д ы р д а В. И. Резиновые детали ма¬ шин.— М.: Машиностроение, 1977.
СОДЕРЖАНИЕ Предисловие 3 Материал с удивительными свойствами (вместо введения) 5 Новый транспорт на новых дорогах Машины монстры и осьминоги В путь со своей дорогой В помощь водителю и автомобилю Колеса железные и... ненужные 34 Завоевание воздуха . . 38 Наступает старое время дирижаблей? 38 Самолет, аэроплан и детская забава £7 На воде и под водой 34 Остров по заказу 34 Подражая самым загадочным существам 37 В гостях у Нептуна 31 Если разбушевалось море 70 В борьбе за урожай 74 Какой будет машина номер один 74 Диковинные конструкции на полях 79 Сохранить — значит умножить 36 Практически в любой отрасли 39 Союз резины и металла 39 Железный робот с резиновыми мускулами .... 96 Алмаз, который легко согнуть Ю0 Подшипник величиной с дом 102 К вопросу о таре 105 Краска или цветная резина . . ■ 108 Вернуть утраченную красоту Ш Резина — криминалист ИЗ Энергия и сырье: источники старые и новые 117 Течет газ по трубам 117 Воду сохранит резина 119 Нефть, выплавляемая из покрышек 125 И разрушать, и строить 130 От фундамента до трубы 130 Надуем мост и театр 136 Удастся ли усмирить шум? 143 Мебель нового века 148 Когда надо лечить и спасать 151 От резиновой спринцовки до резинового сердца . . 151 Резина спасает человека 161 На любой вкус . , . 171 Спорт старый и новый « . . 171 Любителям путешествий 178 Приложение 186 Литература 190
Научно-популярное издание Валерий Владимирович БОГДАНОВ УДИВИТЕЛЬНЫЙ МИР РЕЗИНЫ Главный отраслевой редактор В. П. Демьянов Редактор С. Н. Попова Мл. редактор О. А. Васильева Худож. редактор М. А. Гусева Художник А. А. Астрецов Техн, редактор А. М. Красавина Корректор С. П. Ткаченко ИБ № 10001 Сдано в набор 13.04.88. Подписано к печати 14.10.88. А13844. Формат бумаги 84Х1081/з2. Бумага типографская № 1. Гарнитура литературная. Печать высокая. Усл. печ. л. 10,08. Усл. кр.-отт. 10,40. Уч.-изд. л. 10,11 Тираж 45000 экз. Заказ 8—196 Цена 50 коп. Издательство «Знание». 101835, ГСП, Москва, Центр, проезд Серова, д. 4. Индекс заказа 897704. Отпечатано с матриц МПО 1-й Образцовой типографии им. А. А. Жданова на полиграфкомбинате ЦК ЛКСМ Украины «Молодь» ордена Трудового Красного Знамени ИПО ЦК ВЛКСМ «Молодая гвардия». 2521 19, Киев, ул. Пархоменко! 38—44.
50 к. ИЗДАТЕЛЬСТВО "ЗНАНИЕ