Михаил Кривич
МЯШИНЫ
УЧЯТСЯ ХОДИТЬ
Москва
«Детская литература»
1988

ББК 34.4
К 82
Рецензенты:
Заслуженный деятель науки и техники РСФСР,
доктор технических наук, профессор
И. Л. Варшавский
Доктор технических наук, профессор
А. Е. Кобринский
Зсап АА\Л/
К 4802000000-35706()_88
М101(03)-88
18ВЫ 5—08—000995—0
(С) ИЗДАТЕЛЬСТВО «ДЕТСКАЯ ЛИТЕРАТУРА», 1988

Эта книжка о машинах. О том, как и где они работают. О тех
задачах, которые решают люди, придумывающие новые
машины. О привычных, давно знакомых устройствах и о таких,
которые можно увидеть только в научных лабораториях.
Владимир Ильич Ленин писал: «В замене ручного труда
машинным... состоит вся прогрессивная работа человеческой
техники». С каждым годом эта техника становится совершеннее,
и все больше машин приходит на заводы и фабрики, на поля
и фермы, в твою школу и в твой дом. Это может быть тепловоз,
станок, комбайн, стиральная или же электронная
вычислительная машина. Если заглянуть в планы, в Основные направления,
по которым развивается наше
народное хозяйство, увидишь:
машиностроение неизменно
занимает в них самые первые
строки. А какая область
промышленности самая большая?
Машиностроение. Здесь
заняты каждый третий рабочий и каждый третий инженер.
Гораздо больше, чем в металлургии, химии или
энергетике. Потому что машин нужно очень-очень много,
потому что машиностроение работает на все отрасли
промышленности — и на металлургию, и на химию, и на
энергетику. Нельзя сказать, будто машин выпускают
неизмеримо много. Мера есть. Но число машин столь
велико, что вряд ли кто-то знает его точно. Во всяком
случае, я не знаю. Впрочем, это и не важно. Разве
интересно будет читать длинный-предлинный список всех
существующих машин — больших и малых, если у кого-
то и хватило бы терпения его
составить? Гораздо
любопытнее другое: о чем размышляют
изобретатели и ученые, что
придумывают, что предлагают,
чтобы машины стали лучше,
чем они были до сих пор. Вот
об этом я и попробую
рассказать. Не обо всем, конечно,
а о какой-то части — проблем
здесь, оказывается, не меньше,
чем самих машин.
Но что это такое —
машина? Откуда взялось само это
слово? Что общего у
автомобиля, соковыжималки и той
пишущей машинки, на
которой печатаются эти строки?

I 1 I 1 |1 I 1 I 1 I 1 I
ЧТО ТАКОЕ МАШИНА, ИЛИ
ПРИГЛАШЕНИЕ К ПУТЕШЕСТВИЮ
Пожалуйста, выгляни в окно. Если
ты живешь в городе, то увидишь,
наверное, самосвал с тяжелым
грузом, или легковой автомобиль, или
автобус с пассажирами, или,
скажем, каток для уплотнения
асфальта. А если в селе, то, скорее, первым
делом заметишь трактор, комбайн,
грузовик.
Все это — машины.
А троллейбусы и трамваи?
А бульдозеры и подъемные краны?
И это машины.
Двинемся дальше. На заводе
работают станки — токарные,
фрезерные, сверлильные, зуборезные,
расточные. На электростанции —
турбины и генераторы. Ткацкие
станки — на текстильной фабрике. На
хладокомбинате автомат делает
для нас «эскимо» на палочке. В
порту под погрузкой стоит танкер.
Буровой станок бурит нефтяные
скважины, мощные насосы гонят нефть
по трубопроводу, другие насосы
закачивают ее в танкер. Все это —
машины.
Пройдем по квартире. И здесь
полным-полно машин: швейная,
вязальная, стиральная,
посудомоечная. А еще пылесос,
кофемолка, вентилятор, полотер... Даже
заводные игрушки — тоже машины!
Когда у тебя соберутся друзья,
попроси их припомнить все
машины, которые они знают. Как
вспомните очередную — загните палец.
Скоро все пальцы будут загнуты,
даже если в гости придет целый
класс...
Эти многочисленные
устройства, от точилки для карандашей
до сверхзвукового самолета, очень
непохожи, и тем не менее все они —
машины. Что же у них общего?
И вообще, что такое машина?
Еще в начале прошлого века
профессор Петербургского
университета и действительный член
Российской академии Д. С. Чижов
выпустил книгу с названием длинным
и мудреным, как было принято в те
времена: «Записки о приложении
начал механики к исчислению
действия некоторых машин, наиболее
употребительных». В этой книге он
среди прочего написал: «Машина
«Машина есть соединение движимых
частей» — так написано в книге, которая
вышла в Петербурге без малого двести лет
назад.
4

«Механика
принимает
три основные машины:
веревку, рычаг
и пологость,
или склон», — утверждает
Словарь В. И. Даля.
«По действующей силе,
машина именуется ветровою,
водяною,
паровою, конною,
ручною и пр.» В то время,
когда это было написано,
не было еще ни автомобиля,
ни электровоза, ни теплохода.
есть соединение движимых частей,
из коих одни принимают действие
движителя, другие же, изменив
скорость и направление оного,
передают тем частям, которые должны
производить полезное действие, то
есть действие, для которого машина
устроена».
Непросто нам сегодня разбирать
язык ученого мужа, жившего
много десятилетий назад. Хотя если
прочитать и перечитать сказанное
им, то главный смысл станет ясен:
соединение движимых частей. И не
каких-нибудь, а таких, которые
производят полезное действие.
Однако надо бы узнать и другие
мнения. Скажем, такого авторитета,
как Владимир Иванович Даль —
замечательного ученого и
исследователя русского языка. Он много
лет повсюду собирал, записывал
и изучал слова, разные их
значения. А потом составил «Толковый
словарь живого великорусского
языка», который очень нужен нам
и по сей день. Хотя за столетие,
которое отделяет нас от изысканий
Даля, язык не стоял на месте: одни
слова исчезли, другие появились...
Слово «машина» осталось.
Читаем у В. И. Даля: «Махина
и Машина (лат.) снаряд, подси-
лок; всякое устройство,
приспособление, для переноса или
увеличения силы, либо для увеличения
скорости движения. Механика
принимает три основные машины:
веревку, рычаг и пологость или склон.
По действующей силе, машина
именуется ветровою, водяною, паровою,
конною, ручною и пр.; по
назначению же: водокачною, пильною,
плющи льною и пр.». И далее:
«Машинкою зовут всякое
подручное подспорье: химическое огниво,
сигарочную гильотинку,
биллиардную подставку и пр.».
Час от часу не легче. Тут тебе
и ветряная мельница, и паровая
машина, и водокачка с конной тягой,
да впридачу бильярдная
подставка! Впрочем, не будем
иронизировать: в прошлом веке машин было
гораздо меньше, чем сейчас, вот
и давали это благородное имя
разным, в том числе и немудреным,
приспособлениям. Тогда
существовала и особая машинка для
снимания сапог: в моде была узкая, в
обтяжку, обувь, и самому трудно
было стянуть с себя сапог, поэтому
придумали устройство, которое за-
6

жимало носок и пятку —
оставалось лишь вытянуть ногу из
голенища. Да и сейчас мы кое-что
называем машинками — машинка для
закатывания консервных банок,
машинка для стрижки волос...
Ну да ладно, оставим в покое
бильярдные подставки и
парикмахерские приспособления;
обратим лучше внимание на ключевые
слова у Даля: «... для переноса или
увеличения силы, либо для
увеличения скорости движения». Вот это
и важно, и верно. Теперь только
одно слово осталось непонятным:
подсилок. Тот же словарь нам
объясняет: это не что иное, как
«снаряд, орудие, машина, облегчающая
работу; рычаг, клин, калитка, ворот
и пр.». Это тоже полезно
запомнить : машина (или, если вам по
душе старинные слова, подсилок)
облегчает нам труд.
С этим вроде бы разобрались.

Но вот что осталось непонятным:
почему в словаре написано —
«махина и машина»? Разве это одно
и то же? Да в придачу пометка
«лат.», то есть: взято из латинского
языка, на котором говорили
древние римляне. Неужели столько
веков назад машины были уже
известны?
Что ж, придется ненадолго
заняться этимологией. Эта наука
изучает происхождение слов,
разыскивает их следы, общие корни в
разных языках, в том числе и древних,
прослеживает связи между
близкими и далекими языками. Что ж
говорят этимологи о машинах и
махинах?
В латинский язык, сообщают
они, корень пришел из более
древнего языка — из греческого. У
древних греков было слово «махэ»,
которым обозначалась битва, борьба,
сражение, поединок. Глагол «махо-
май» можно перевести как
«воевать, соревноваться, ссориться,
сопротивляться». А «махетос» — это
«воин, солдат, боец». Но при чем же
здесь машины?
Не будем торопиться. История
языка не любит спешки —
наверное, потому, что и сами слова
перекочевывают из языка в язык
неторопливо, иногда годами, а иногда
и веками. Как бы то ни было, когда
Рим покорил сопредельные страны,
в том числе и Грецию,
воинственный корень перешел из греческого
языка в латинский. В латыни слово
получило новое начертание: та-
сЫпа. Так стали называть боевые
снаряды, например метательные,
с помощью которых забрасывали
неприятельское войско увесистыми
камнями. И надо признать, эти
снаряды, с нашей точки зрения,
вполне можно считать машинами.
Впрочем, римляне вряд ли об
этом задумывались. Других
значений у «махины» не было. Лишь
много времени спустя, в средние
века, слово возродилось, и опять оно
имело воинственный оттенок:
махинами стали называть устройства,
которыми штурмовали ворота и
стены неприступных крепостей. Или,
иными словами, осадные орудия.
Тогда же, между прочим,
появилось еще одно ходовое нынче слово:
инженер. Так обращались к
изобретателям разных осадных орудий,
а потом и пушек.
Шли века, и смысл слова
«махина» делался все более мирным.
Правда, боевые машины дошли и до
наших дней, однако не о них будет
речь в этой книжке.
Когда во времена Петра I
русские люди стали ездить в Европу,
чтобы совершенствоваться в
корабельном, механическом и в иных
ремеслах, а в Россию стали приезжать
иностранные мастера, в наш язык
пришли кое-какие новые слова.
Среди них была и «машина». Или
«махина». Смотря по тому, с кем из
иностранцев имели дело
мастеровые люди. Французы, немцы и
англичане произносят это слово со
звуком «ш» в середине, а шведы
и голландцы — со звуком «х».
Одни расслышали слово так,
другие — этак. И долгие годы махина
с машиной жили в русском языке
на равных правах. Только к концу
прошлого века значения
разделились. И тогда махина...
Впрочем, о махинах еще пойдет
речь. Сейчас пора вернуться к
машинам. Что же это такое по
современным воззрениям?
Выдающийся советский ученый,
известный во всем мире специалист
в области теории машин и
механизмов, академик Иван Иванович
Артоболевский предложил такое
простое и ясное определение:
«Устройство, выполняющее механические
движения для преобразования
энергии, материалов и
информации».
И в самом деле: генератор на
8

электростанции преобразует
механическое движение (вращение
турбины) в электрическую энергию;
кузнечный пресс преобразует
раскаленную заготовку в изделие
требуемой формы и заданных
размеров; электронно-вычислительная
машина преобразует поступившую
в нее информацию и выдает нам
решение той или иной задачи.
Значит, это определение годится на
все случаи инженерной жизни.
Возьмите наугад любую
машину. Она непременно что-то
преобразует: энергию, материалы,
сигналы. Это справедливо для домашней
мясорубки и ядерного реактора,
для трехколесного велосипеда и
бумагоделательной машины длиною
в добрых сто метров, для
автомобиля «Жигули» и автомата, который
втыкает палочки в мороженое
«эскимо ».
Я, между прочим, печатаю эти
слова на пишущей машинке. То
есть с помощью механического
устройства преобразую
информацию — переношу ее из собственной
головы на бумагу. Потом этот текст
наберут в типографии на наборной
машине и отпечатают на печатной
машине. Никуда от них не деться,
от этих машин...
Люди, которые придумывают
и создают машины, всегда
пользуются почетом. Имена
выдающихся изобретателей знает каждый.
Почему так? Попытаюсь ответить,
и опять не своими словами, а
заимствованными — на этот раз у
знаменитого изобретателя. Ты, конечно,
слышал о крепостных людях Ефиме
Алексеевиче и Мироне Ефимовиче
Черепановых, которые построили
первый русский паровоз, или, как
его поначалу называли,
«пароходный дилижанс».
«Паровая машина пущена мною
в действие, — писал старший
Черепанов. — Труды мои и сына моего
увенчались совершенным успехом!
Оная машина в 1 минуту
выкачивает 60 ведер воды. Прежде постройки
паровой машины для вытягивания
воды из шахт устроено было 3
погона, при которых находилось в
действии около 200 лошадей... Из сего
извольте усмотреть, что полезные
устройства, облегчая силы
трудящихся, увеличивают силу
заводов».
Вот и ответ. Во-первых,
облегчение сил тех, кто трудится.
Во-вторых, увеличение силы заводов.
Так было во времена Черепановых,
так осталось и сейчас. Любая
область промышленности, сельского
хозяйства, транспорта, почти
всякое направление человеческой
деятельности требует машин, все более
точных, надежных и совершенных.
Сто с небольшим лет назад
вершиной инженерной мысли
считался паровоз. Его без размышлений
называли просто «машиной».
Когда говорили: «Я приехал на
машине», имели в виду — по
железной дороге. Примерно так же мы
относимся сегодня к автомобилю.
Очень хотелось бы заглянуть
в завтра и узнать, что будут
означать слова «я приехал на машине»
в будущем веке...
Но вернемся к нынешним дням.
Мир машин и сейчас настолько
сложен и многообразен, что не
расскажешь о нем сколь-либо полно даже
в книжке, вдесятеро толще этой.
Так на чем же остановиться?
Давай поговорим о том, что занимает
сегодня исследователей, помогает
им сделать машины лучше и
долговечнее, о том, наконец, что тебе,
наверное, просто интересно узнать.
Итак, в путь. Впереди —
молодой еще мир машин, гордый
своими успехами и полный
нерешенных проблем и неразгаданных
загадок. А решать их и разгадывать
предстоит тебе и твоим
сверстникам.

2222222
|2 2 2 2| 212 2 2 |Т[
2 2 2 2| I 2 2 2 2]
2 2 2 2 2 2
2 2 2 2 2 2
2 I 2 1 2 I 2 2 2
12 2 2 2 I
12 2 2 21
12 2 2 21
1 2 2 2 2 I
МАШИНЫ И МАХИНЫ, ИЛИ
НЕ ХВАЛИ ТЕЛЕГУ ЗА СКРИП
Нет, мы не станем возвращаться
больше к происхождению слова
«машина», и не о конной тяге здесь
речь. А о машинах и махинах в
нынешнем их понимании, то есть
о больших и очень больших
машинах. А при чем тут скрипящая
телега, узнаешь чуть позже...
Каков наилучший размер
машины? Мнение инженеров и ученых
на этот счет недвусмысленно.
Машина должна быть точно
такой, какой она должна быть. Не
больше и не меньше... Эта мысль
покажется на первый взгляд
слишком простой и очевидной лишь
тому, кто еще не успел, вникнуть
в суть дела. А суть вот в чем: очень
трудно сделать именно такую
машину, чтобы она была не мала и не
велика, а в самый раз.
До чего же бывает интересно
узнавать о чем-нибудь таком...
огромном... гигантском...
сверхмощном... самом-самом большом
в мире! Только не всегда «самое-
самое» означает «самое лучшее».
Говорят, скромность украшает
человека. Машину — тоже.
Несколько лет назад в одном
журнале напечатали рисунок. На
нем был изображен могучий
грузовик, в кузове которого едва
уместилось перо для ученической ручки —
до того оно было велико. Мысль
художника читалась с первого
взгляда: в гигантских размерах
далеко не всегда есть смысл. Перо
должно быть таким, чтобы взять его
двумя пальцами, а не везти на
грузовике.
Такие громадные перья,
конечно, никто не делает. Но в машину,
случается, вколачивают столько
металла, что хватило бы на пяток,
если не на десяток машин.
Иногда в газетах и журналах
можно прочесть, с каким восторгом
журналист пишет о каком-нибудь
новом станке или химическом
аппарате : до чего невероятны
масштабы! Каков вес! Сколь необъятны
размеры! Но почему-то не сообщает
о главном: хорошую ли продукцию
выпускает машина, не слишком ли
много потребляет энергии, долго ли
может работать без ремонта? А ведь
это и есть самое важное.
«Самое-самое» далеко не всегда означает
«самое лучшее». Можно сделать гвоздь
размером с фонарный столб, да только зачем?
10

Царь-колокол велик и тяжел, но
он никогда не звонил. Царь-пушка
огромна, но она так ни разу и не
выстрелила. Мы любуемся ими как
произведениями литейного
искусства, но была ли от них
практическая польза? Никакой. А рабочей
машиной любоваться незачем. От
нее требуется польза и еще раз
польза. При прочих равных
обстоятельствах ей надлежит быть не
побольше, а поменьше: так мы
сэкономим и металл и труд многих
рабочих.
Но бывают в технике случаи,
когда машины-махины
необходимы, когда с работой может
справиться только гигант, и никто
другой. Как в детской сказке про
великодушного великана, который
приходит на выручку добрым
сказочным героям и с легкостью
открывает заваленный камнями вход
в пещеру, где томятся узники...
В горах Северного Кавказа
неподалеку от станицы Зеленчук-
ской серебрится башня самого
большого в мире телескопа. Называется
он БТА-6. Большой телескоп
азимутальный, а цифра 6 — это диаметр
его зеркала в метрах.
Башня, где размещен гигант
БТА-6, изнутри напоминает
цирковой шатер, да и сам телескоп
кажется таинственным устройством,
которое артисты приготовили для
своего коронного номера, — будто
вот-вот раздастся из оркестра
барабанная дробь... Телескоп проходит
через всю башню: опоры,
покоящиеся на гранитной скале,
расположены глубоко в подвале, верхняя
же часть, где сидит
астроном-наблюдатель, — в зените купола.
А между этими крайними
точками — пятидесятиметровая машина
весом 850 тонн: уникальная
оптика, точнейшая механика.
Способность оптического
прибора различать две светящиеся точки,
находящиеся рядом, зависит от
размеров зеркала. Кроме того, чем
больше зеркало, тем больше света
собирает прибор. В общем, чтобы
увидеть и сфотографировать самые
далекие звезды, уловить их слабое
мерцание, и нужны телескопы с
огромными «зрачками». Чем больше
зеркало, тем лучше.
Однако при увеличении
диаметра зеркала возрастают размеры
и масса всего прибора,
усложняется его конструкция. Ведь сами
небесные светила движутся по
небосклону и телескоп должен
следить за ними. А следить, поспевать
за ними мешает вращение Земли
вокруг Солнца и, вдобавок, вокруг
своей оси. Поэтому, чтобы не
потерять из виду наблюдаемый
небесный объект, телескоп тоже должен
совершать сложные и очень точные
движения. А чем больше зеркало,
тем тяжелее прибор, тем труднее
добиться нужной точности.
Ученые и инженеры, которые
создавали БТА-6, блестяще
справились со сложнейшей задачей. Ведь
эту махину весом 850 тонн можно
сдвинуть с места рукой. Конечно,
телескоп ручками не поворачивают,
но мощность электродвигателя,
который вращает установку, чтобы
она не упускала из виду звезду,
равна всего лишь 0,75 киловатта —
меньше мощности домашнего
электроутюга... Никакого чуда
нет — огромная машина как бы
плавает на тончайшей пленке
веретенного масла.
Большая электронная
вычислительная машина, которая
управляет телескопом, каждое мгновение
решает сложнейшую задачу:
рассчитывает взаимное расположение
зеркала и звезды. Рассчитывает
и вносит необходимые поправки
в плавное движение удивительного
прибора, редкостной машины.
В ясные безоблачные ночи
приоткрывается, подобно забралу
рыцарского шлема, крыша серебри-
12

стой башни, и астрономы
направляют самый большой в мире
телескоп к звездам, к самым удаленным
от нас уголкам Вселенной,
невидимым простым глазом...
О шагающих экскаваторах все
слышали немало. Они работают
в карьерах, где добывают руду и
уголь открытым способом,
постепенно углубляясь в землю прямо
с поверхности и снимая полезные
ископаемые пласт за пластом.
Обычных экскаваторов с их
скромными ковшами здесь пришлось бы
поставить очень и очень много.
Иначе работа шла бы слишком
медленно. Поэтому и стали выпускать
могучие шагающие экскаваторы:
длина их стрелы 85 метров! А ковш
захватывает сразу 40 кубометров
породы, в него входит больше ста
тонн угля или руды.
Нужна такая махина? Еще как!
Более того, сейчас она даже
кажется немного маловатой.
Конструкторы знаменитого свердловского
«Уралмаша» уже проектируют
новый экскаватор — со стрелой
в 125 метров и с ковшом, который
вместит 100 кубометров груза.
Чтобы ты яснее представил себе, что
такое 100 кубометров, вообрази
себе «кубик», каждая сторона
которого чуть меньше пяти метров, то
есть выше одноэтажного дома.
Понятно, что сам экскаватор
гораздо больше. Если и его
сравнивать с домом, то разве что с
девятиэтажным. Миллион тонн в год —
вот сколько угля сможет добывать
такой шагающий экскаватор.
Оправдана ли его постройка?
Конечно! Он один заменит с десяток
обычных экскаваторов, а металла
на него уйдет гораздо меньше, чем
на этот десяток. Вот и экономия —
металла, энергии, труда.
...Необъятна сибирская тайга,
огромна тундра, грандиозны реки,
бегущие к Ледовитому океану.
И природные богатства здесь
необычайно велики. На севере Сибири
особенно много нефти и газа. Их
добыча идет полным ходом. И как ты
понимаешь, для таких невиданных
по масштабам работ требуются
особые машины. Вот одна из них,
названная конструкторами
«сухопутной баржей».
Конечно, это название не совсем
точно, потому что машина
движется по суше. Ее 576 колес
расположены таким образом, что «баржа»
может преодолевать препятствия
и ехать по бездорожью.
Шестидесятиметровая махина управляется
автоматически, с помощью
электронного рулевого управления,
которое выбирает наилучшую дорогу
из всех возможных.
Кстати говоря, сотни колес
нужны не только для того, чтобы у
машины была высокая проходимость.
Есть еще одна чрезвычайно важная
причина. Северная природа очень
ранима — тяжелые машины
оставляют в тундре долго не
заживающие рубцы: колеи на заболоченной,
покрытой нежным мхом земле.
Если же у вездехода сотни колес,
то на каждое из них приходится
не такая уж большая нагрузка.
И «сухопутная баржа» плывет по
тундре, не оставляя за собой
глубокой колеи, не раня тяжело почву.
Но зачем нужен такой
гигантский агрегат? Чтобы доставлять
к отдаленным месторождениям
нефти и газа самые громоздкие
и тяжелые грузы. Например,
установки для добычи горючего из
подземных кладовых, насосы и
компрессоры, которые гонят это горючее
по трубопроводам. Из
существующих «сухопутных барж» самая
большая может поднять 600 тонн.
Но уже проектируется следующая
махина-машина, которая возьмет
на борт 1300 тонн. Она будет
доставлять грузы на север
Тюменской области.
Нужен ли такой сверхгигант?
13

Когда говорят о гигантских размерах какой-
нибудь машины, ее нередко сравнивают
с Гулливером.
Безусловно. Ведь он может
ускорить освоение жизненно важных
для страны месторождений нефти
и газа. А в этом деле дорог не
только каждый год, но каждый месяц
и каждый день.
...Сельское хозяйство не может
обойтись без азотных удобрений.
Чтобы их приготовить, надо первым
делом получить аммиак. Его
вырабатывают из природного газа
и другого газа, азота, главной
составной части воздуха. Оба эти
вещества закачивают в стальную
емкость с толстыми стенками.
Металл приходится ставить прочный
и делать стенки потолще, потому
что оба газа соединяются лишь
в том случае, если их очень сильно
сжать и как следует нагреть.
Поэтому установки получаются
большими и тяжелыми.
Ничего не поделаешь — аммиак
очень нужен, его надо выпускать
как можно больше. Ведь удобрения,
которые из него готовят сегодня на
наших заводах, позволяют каждый
год получать прибавку урожая
в 2 миллиона тонн. Значит, нужно
строить большие и тяжелые
стальные башни, которые за одни сутки
вырабатывают десятки тонн
аммиака.
До недавнего времени самыми
большими были установки на
200 тонн в сутки. Они и сейчас еще
работают. Но такая
производительность уже не устраивает химиков.
И на химических комбинатах
стали появляться колонны синтеза,
которые дают в сутки более 1300
тонн аммиака. Но и это не предел.
Такие установки можно назвать
мощными, а есть уже
сверхмощные, чуть ли не вдвое большей
производительности. Надо полагать,
на таком гиганте работает очень
много людей?..
В том-то и дело, что не много.
Примерно столько же, сколько на
старых установках — ведь новое

производство автоматизировано.
Получается, что сегодня каждый
химик выпускает намного больше
аммиака, чем несколько лет назад.
И сам аммиак получается чище.
И энергии на каждую его тонну
тратится меньше.
Если бы химики работали по
старинке, пришлось бы строить
очень много новых цехов и заводов.
Нет, лучше один завод-гулливер,
чем сто заводов-лилипутов.
Лучше — потому что в конце концов
экономнее, дешевле, выгоднее.
...«Король станков» — так лет
десять назад французские газеты
окрестили машину, которая
завершает наш небольшой «парад».
Есть во Франции небольшой
городок Иссуар. На карте его
отыскать не просто, он обозначен
маленьким кружком. Особых
достопримечательностей нет.
Обычный провинциальный городок.
Так было до недавнего времени.
Теперь достопримечательность
появилась. Любой житель Иссуара
знает, что его город — самый
«сильный» во Франции. Потому что
здесь установлен редчайший
станок — сверхмощный пресс,
изготовленный в Советском Союзе
и морем приплывший сюда.
Высота этого пресса — с
девятиэтажный дом. Вес — в две Эйфе-
левы башни. А площадь он зани-
мает^вдвое больше, чем другое
знаменитое сооружение — собор
Парижской Богоматери. Немудрено,
что его прозвали «королем
станков ».
На прессе, как и положено, есть
заводская табличка. На ней
написано: НКМЗ. Так называется
сокращенно Новокраматорский
машиностроительный завод имени
В. И. Ленина. Этот пресс самый
сильный не только во Франции.
Сильнее его нет ни в Западной
Европе, ни в Америке. Только в СССР
есть еще более мощный пресс,
единственный в мире.
Самосвал БелАЗ среди других
автомашин — Гулливер среди лилипутов. Из
карьера, где добывают руду, он
вывозит 180 тонн груза.
Мощность его двигателя — 2300
лошадиных сил.

Но зачем нужны такие прессы-
чемпионы?
С давних времен славились
своим искусством кузнецы. Ковали
мечи и подковы, замки и серпы,
даже блоху, сказывают,
умудрился подковать один умелец. Одного
только не могли сделать: две
совершенно одинаковые вещи.
Детали-близнецы. А это очень
нужно для техники. Когда
износилась одна деталь, ее надо
заменить другой, точно такой же.
Если же такой нет, то приходится
менять весь механизм. А это
слишком накладно.
Поэтому кузнецы стали делать
детали в формах-штампах (еще
триста лет назад тульский
оружейник Василий Пастухов штамповал
оружейные замки). Дело пошло
легче, когда появился паровой
молот: металлическую заготовку
кладут под штамп, паровой привод
с силой опускает его вниз — и
металл расплющивается, растекается
по форме.
Все это хорошо, когда деталь
невелика. Большую заготовку так,
с наскоку, не взять. Ее надо
выдавливать постепенно, наращивая
усилие. А это и означает — прессовать.
Но как сделать такой пресс?
Идею давным-давно подсказал
знаменитый французский ученый
Блез Паскаль. В одном из
трактатов он писал: «Если сосуд, полный
водою, закрытый со всех сторон,
имеет два отверстия, одно в сто раз
больше другого, то один человек,
толкающий маленький поршень,
16

уравновесит силу ста человек,
которые будут толкать в сто раз
больший поршень,
Пресс, построенный на таком
принципе, назвали
гидравлическим. Правда, его удалось сделать
лишь через сто с лишним лет после
того, как Паскаль написал свой
трактат: научная мысль, как то
часто бывает, далеко опередила
возможности техники. Но как
только гидравлический пресс был
создан, работа у кузнецов пошла
гораздо быстрее. Металл растекался
по форме, словно глина. И
мощность прессов все росла: тысяча
тонн, десять тысяч, тридцать
тысяч...
Зачем же так много? Да затем,
что время от времени приходится
строить машины-махины, о
которых только что рассказано. И
другие гигантские машины. А значит,
делать детали к ним. Например,
валы для двигателей, которые
ставят на океанские суда. Или
детали турбин
электростанций-великанов.
Тут есть одна тонкость. Многие
детали судов, самолетов, ракет
делают не из податливых
материалов, а из прочнейших сталей, из
титана, из особо твердых сплавов.
Обычный пресс с такими
материалами не справится, он не сможет
вдавить их в форму. Тогда и нужен
супер-пресс, «король станков». У
него на многое хватит сил.
Шестьдесят пять тысяч тонн — против
такого не устоишь.
Обрати внимание: и «король
Балерины и
спортсмены следят за своим
весом.
И конструкторы
стараются, чтобы
их творения были
не слишком
тяжелыми. И человеку,
и машине лишний вес
вреден.
станков», и гигантская аммиачная
установка, и многие другие
машины и аппараты, поражающие нас
своими размерами (если такие
размеры на самом деле нужны), не
только не приводят к лишнему
расходу металла и других материалов,
а, как это ни странно на первый
взгляд, наоборот, позволяют еще и
сэкономить металл. Как такое
может быть?
Если взять в руки карандаш и
бумагу и подсчитать, что будет,
когда мощность пресса или
установки увеличат вдвое, то
окажется (поверь на слово), что размеры
увеличатся меньше чем вдвое.
Значит, меньше чем вдвое
возрастет и расход материалов. Выходит,
выгоднее построить одну большую
(но обязательно работоспособную)
установку, чем две маленьких.
Ученые называют это
«увеличением единичной мощности». Такое
увеличение часто оказывается
полезным. Часто — но не всегда.
А ведь хочется порой сделать
что-то такое особое, выдающееся,
сверх-сверх-сверх... И нередки еще,
к сожалению, случаи, когда
конструкторы закладывают в свои
творения больше металла,чем нужно.
Объясняют это так: конструктор
отвечает за то, чтобы созданная им
17

машина работала долго и без
поломок — вот он на всякий случай
и делает стенки немного потолще,
рычаги помощнее, цилиндры
пошире.
Случается, что конструкторы, не
удосужившись сделать точные
расчеты и прикрываясь
рассуждениями о необходимом запасе
прочности, вычерчивают на ватмане
детали, которые оказываются в
десятки раз прочнее и долговечнее,
чем может понадобиться.
А увеличение одной детали
тянет за собой «рост» соседних, и вот
уже на последнем этапе работы
общий размер машины вырастает
раз в пять. Будем ли мы хвалить
конструктора за подобную
«предусмотрительность» и «надежность»?
Не будем. Расхваливать
машину только за ее размеры и
тяжеловесность ничуть не умнее, чем
хвалить телегу за то, что она
громко скрипит. Или трубу за то, что она
сильно дымит.
Вот к чему второе название этой
главы. Не надо хвалить телегу
за скрип, не надо снимать шляпу
перед машиной только за то, что
она — махина. Кое-когда это
нужно, но далеко не всегда. В общем
и целом лишний вес вреден машине
не меньше, чем человеку.
Может ли толстяк стать
хорошим прыгуном или футбольным
вратарем? Нет, ему помешает
избыточный вес. Львиную долю энергии
придется вкладывать в то, чтобы
оторвать от земли свое слишком
тяжелое неуклюжее тело. Физическая
работоспособность располневшего
человека, как правило, меньше, чем
тех, у кого вес нормальный. Это
кажется нам естественным. Точно
так же естественно, что
конструкция, в которую «вбито» слишком
много металла, теряет часть
работоспособности: ей требуется
слишком много энергии, чтобы
поддерживать движение.
Балерины, гимнасты,
фигуристы постоянно следят за своим
весом, они держат его в норме
неустанными тренировками и
строгой, хорошо сбалансированной
диетой. Примерно так же следят за
весом своих детищ создатели
самолетов и ракет. Нет, пожалуй, еще
строже: ведь здесь ценится не
только сэкономленный килограмм, но
даже сэкономленный грамм. Если
конструкторам удается уменьшить
вес какого-нибудь прибора на
несколько граммов, их за это хвалят,
объявляют им благодарности. И вот
почему. Несколько таких
конструкторских удач — и на самолет
можно поставить дополнительное
оборудование, скажем, прибор,
который облегчит работу летчиков или
повысит безопасность полета.
Зачем стремятся облегчить
самолет, понятно. Но теперь то же
пытаются сделать с тепловозами,
теплоходами, автомобилями — по
возможности облегчить каждую из
этих машин. Дело не только в
расходе металла (хотя, конечно,
каждому сэкономленному килограмму
найдется полезное применение).
Лишний металл — это мертвый
груз, который надо возить с собой
и тратить на его перевозку топливо.
Так и толстяк вынужден есть
больше, потому что ему надо
передвигать избыточную массу
собственного тела.
Если «Жигули» будут тяжелее
на несколько килограммов, то
придется бессмысленно сжигать в
двигателе лишние капли бензина. Вот
почему создатели современных
средств транспорта беспокоятся
и о массе, и о форме своих
творений. Пример тому — уникальный
экспресс «Русская тройка»,
курсирующий между Москвой и
Ленинградом.
3 декабря 1833 года А. С.
Пушкин записал в дневнике: «Вчера
государь возвратился из Москвы, он
18

приехал в 38 часов». Это казалось
невероятным — ведь простые
путешественники тратили на путь от
старой столицы до новой несколько
суток. Когда же пустили первую
в России железную дорогу между
Москвой и Петербургом,
пассажиры проводили в вагоне «всего»
сутки.
«Русская тройка» проходит тот
же путь с единственной
остановкой за четыре часа с небольшим.
У этого поезда есть еще одно
название — технически строгое:
ЭР-200. Число — это скорость:
200 километров в час. Буквы
расшифровываются так: Э —
электрический, Р — сделано в Риге.
Когда едешь в этом поезде,
возникает ощущение полета по
рельсам. И впрямь, скорость, пожалуй,
авиационная. Рижские инженеры,
создавшие «Русскую тройку»,
многому научились у
авиаконструкторов: и экономному подходу к
металлу, и выбору самого металла.
Обычные поезда делают из стали,
самолеты — из куда более легких
алюминиевых сплавов.
Авиационные материалы использованы и в
«Русской тройке». В результате
поезд стал намного легче. Каждый
вагон весит меньше обычного на
четыре с лишним тонны! А если
так, то с тем же двигателем поезд
может развить намного большую
скорость.
Но это не все. Головной вагон
ЭР-200 напоминает фюзеляж
современного самолета. Кажется,
приделай крылья и поставь оперение —
и состав оторвется от рельсов. Это
техническая необходимость:
обтекаемая форма уменьшает
сопротивление набегающего потока воздуха.
Да и пассажирские вагоны со
стенками, слегка наклоненными внутрь,
выглядят такими
стремительными...
Чтобы создать современный
поезд — быстрый, надежный,
удобный для пассажиров, мало
облегчить вагоны и придать им
обтекаемую форму. Новая машина
требует десятков, а то и сотен новых,
самых современных конструктивных
решений. В «Русской тройке» это
и особая подвеска, которая
устраняет тряску, и изоляция от
дорожного шума, и кондиционеры,
поддерживающие приятную для
путешественников температуру и
влажность воздуха...
Однако нам пора уже вернуться
к главной теме этой главы, к
вопросу о махинах и лишнем грузе.
«Будущее принадлежит лишь
тем машинам, в которых
необходимая прочность достигается при
минимальном расходе
материалов», — считает академик
Константин Васильевич Фролов, директор
Института машиноведения.
Представьте себе, что надо
изготовить с очень большой
точностью, до тысячных долей
миллиметра, какую-нибудь массивную
деталь. Пусть это будет опора
телескопа, на которой шестиметровое
зеркало поворачивается так, чтобы
не выпускать из поля зрения
наблюдаемую звезду. Или турбина
атомной электростанции. Или
деталь космического аппарата. В
данном случае это безразлично. Важно
то, что для обработки эту
громадину надо закрепить и равномерно,
с заданной скоростью, вращать,
постепенно снимая с нее
инструментом лишний металл — до тех пор,
пока деталь не станет идеальной по
размеру и чистоте.
На чем же такую громадину
вращать?
Давно известно на чем — на
инерционном столе. На тяжеленной
плите, которая из-за своей огромной
массы почти нечувствительна
к внешним воздействиям.
Изменилась нагрузка, резец или
шлифовальный круг стал глубже
вгрызаться в деталь — а инерционный
19

стол знай себе крутится, словно
ничего и не произошло.
Хорошее решение? Говоря
откровенно — не очень. Чтобы
выдержать тяжесть самого стола, не
говоря уже о детали, которая на нем
закреплена, приходится строить
могучие опоры, ставить
сверхсильные двигатели, которые способны
раскрутить всю эту махину (вот уж
действительно случай, когда
махина и машина — одно и то же). Так
зачем делать такие станки?
Затем, что иного выхода нет. Но
Достаточно сломаться
одной пружинке
или шестеренке —
и часы
останавливаются.
Если выйдет
из строя
одна только
деталь
космического
корабля,
может
сорваться
программа
полета.
Конструкторы стремятся к тому,
чтобы все узлы и детали
служили
как можно
дольше
и выходили
из строя
одновременно,
когда
срок службы
машины
закончен.

когда крутится огромный стол,
давит на опоры, то быстро
изнашиваются тяжело нагруженные узлы.
Глядишь, и потерял станок ту
самую точность, ради которой его
делали, вкладывали в него столько
металла...
В Институте машиноведения
нашли выход из положения.
Вопреки устоявшимся правилам, стол
сделали легким. Теперь ему не
нужны ни мощные опоры, ни особо
сильные двигатели. Но как же со
скоростью вращения — она уже не
будет ровной, без толчков и
рывков... Для плавной работы станок
оборудовали электронной системой
управления. Она постоянно,
ежесекундно следит за скоростью.
Мгновенно замедляет ее, когда вращение
убыстрилось, и так же быстро
ускоряет, когда движение замедлилось.
Что и говорить, тяжеленную
плиту сделать, казалось бы, проще,
чем следящую электронную
систему. Но если посчитать, сколько при
этом сэкономили металла,
насколько реже придется останавливать
машину для ремонта и
регулировки, то станет ясно, что будущее —
не за стальными громадинами.
Напомню еще раз, что такое
хорошая машина: необходимая
прочность при минимальном расходе
материалов.
Но любая машина состоит из
нескольких, даже из многих деталей.
Тот принцип, о котором мы
заговорили, относится не только к машине
в целом, но и к каждой ее детали
в отдельности. Тогда его называют
принципом равнопрочности.
Поясню, что это значит. Вот
часы. В них десятки шестеренок,
которые вращаются вокруг осей, а
сами оси опираются на очень
твердые камни — рубины. И еще
маятник, пружины — словом, сотни
деталей. Но достаточно сломаться
только одной, чтобы часы перестали
ходить. В автомобиле уже не сотни,
а тысячи деталей. И если
раскрошится один-единственный шарик
в одном-единственном подшипнике,
машина застрянет посреди дороги.
Конечно, и ось в часах, и
подшипник в автомобиле можно
заменить новыми, и машины вновь
оживут. Но рано или поздно они
придут в ветхость, и тогда их не
спасет уже никакой ремонт. Можно
ли считать, что к этому времени все
до единой детали придут в полную
негодность? Нет! Большинство
деталей еще работоспособны, но
некоторые из них, особо важные,
ключевые, восстановлению, увы, не
подлежат. Автомобиль идет в
металлолом, а часы можно выбрасывать...
Принцип равнопрочности
заключается в том, что все детали
машины должны служить до конца
и «отмирать» практически
одновременно. Тогда, и только тогда
машина будет работать весь отпущенный
ей срок.
Приведу не совсем обычное
сравнение — из области медицины.
Врачи тоже стараются соблюсти
принцип равнопрочности нашего
организма, только делают это на
особый лад. Если у человека что-то
не в порядке с сердцем, с желудком
или с каким-либо другим органом,
врачи стараются так подлечить этот
орган, чтобы он «догнал» по работо-
21

способности другие, здоровые.
Правда, ни врачам, ни
машиностроителям пока не удается
выполнить эту сложнейшую задачу до
конца. Но кое-что уже сделано.
С давних времен конструкторы,
создавая машины, боялись
слишком больших нагрузок: не ровен
час, сломается деталь, и машина
остановится. Прочность принято
было выбирать с большим запасом,
машины получались
громоздкими — и все равно довольно быстро
ломались. С недавних же пор
наметилось новое направление: не
бояться больших нагрузок!
Напротив, пусть материал, из которого
сделана машина, работает на
пределе возможного. Сильно сжатый
или сильно растянутый металл
начинает немного течь. Потом
достаточно слегка уменьшить нагрузку,
чтобы металл опять застыл. Такая
смена режимов тебе ничего не
напоминает?
В книжках ты, наверное, не раз
читал о том, как кузнецы
закаливают мечи, серпы или лемехи
плугов: горячую поковку они
опускают в холодную воду, и
мягкий, податливый материал
становится твердой, прочной, закаленной
сталью. Примерно то же
происходит с металлом, когда он сначала
течет под нагрузкой, а потом
застывает. Это можно бы назвать
закалкой по ходу работы. В результате
деталь со временем не слабеет, а
напротив, упрочняется.
Но чтобы сделать детали,
которые будут все прочнее и прочнее,
необходимо очень хорошо знать
состав материала, его
микроскопическое строение — на уровне
кристаллов и даже отдельных молекул.
Выходит, для того чтобы
проектировать машины, надо уметь
работать не только за чертежным
столом, но и за микроскопом, и в
химической лаборатории...
А самый верный способ узнать,
как станет вести себя металл, —
сделать модель будущей машины и
обклеить ее датчиками, которые
будут сигнализировать о нагрузках
и поведении материала. Потом
запустить эту модель и по приборам
посмотреть, как она будет себя
вести в условиях, близких к
реальным. Так проектировщик сможет
быстро выявить сильные и слабые
стороны своего детища.
Про авиацию и космонавтику
здесь уже вскользь говорилось.
В этих самых передовых отраслях
машиностроения лучшие
показатели металлоемкости, самое
нетерпимое отношение к лишним
килограммам и граммам — потому что счет
идет действительно на граммы. Но
можно найти пример и попроще —
среди обыденных.
Сколько весит дорожный
велосипед, который продают в магазине
спортивных товаров? По-разному,
но в среднем от 12 до 15
килограммов. Многовато. Впрочем, для
неспешной езды, для прогулок вполне
приемлемо (хотя, если честно, то
сбросить килограмм-другой не
помешало бы).
А гоночный велосипед для
шоссейных гонок — он легче?
Разумеется, причем существенно,
примерно в два раза. Но это не все. Для
мастеров, которые соревнуются на
треке, делают сверхлегкие
велосипеды — некоторые их них весят два
килограмма и даже меньше! И вот
что важно: такие машины не менее
прочны, чем тяжелые, хотя и у
них — два колеса, руль да седло.
Значит, дело в особенностях
конструкции и новых материалах. Что
это за материалы, спортивные
инженеры не рассказывают. Это
тайна за семью печатями. (Впрочем,
не такая уж и тайна. В дело идут
легчайшие титановые сплавы,
углепластики и другие самые
современные композиционные материалы,
разговор о которых у нас еще впере-
22

ди.) А держать использованное
в секрете стараются потому, что
легкий, легче, чем у соперника,
велосипед позволяет любимой
команде выиграть драгоценные
секунды. На олимпиаде 1984 года
в командной гонке на 100
километров итальянцы опередили
пришедших вторыми швейцарцев больше
чем на четыре минуты! И не
скрывали, что половина успеха —
заслуга не тренеров, не спортивных
врачей, а инженеров-конструкторов...
Но наверное, самый необычный
велосипед сделал английский
изобретатель П. Мак-Креди. Он, как
настоящий боец, сражался с каждым
граммом конструкции, и в
результате у него получилась машина
весом всего в 32 килограмма.
Позвольте, справедливо
возразишь ты, разве это легкий
велосипед?
Да, тяжеленный, если ездить на
нем по шоссе. Но он наилегчайший,
если принять во
внимание ту цель, ради
которой его
построили. Этот велосипед—

летающий.Собственно, это
мини-самолет без двигателя.
Велосипедист нажимает на
педали, а они через цепную передачу
вращают пропеллер.
Такой велосипед-самолет
получил название «Альбатрос». На
легчайших пластмассовых крыльях,
приводимый в движение
велогонщиком Б. Алленом,
«Альбатрос» стартовал в Англии,
перелетел через Ла-Манш и достиг
берегов Франции менее чем; за три часа.
Правда, велогонщику пришлось
для этого немало потрудиться, но
ради такого рекорда чего не
сделаешь...
Так вот, несмотря на свои 32
килограмма, летающий велосипед
смело можно назвать сверхлегким.
Ведь размах его крыла — 29 метров!
Конструктор утверждает, что успех
дела зависел от верного выбора
материалов. И в первую очередь от
тончайшей пленки, которой обтянули
кабину пилота и крыло. При
толщине чуть больше сотой доли
миллиметра, эта пленка
выдержала во время
полета немалую
нагрузку и не
порвалась ни в одной
точке. Вот что значит
равнопрочность!
Современный гоночный
велосипед — легкая,
стремительная
машина. Она
сделана из самых
прочных
и «невесомых»
материалов —
композитов.

ззззззз
|зззз|з|зззз|
зззз| |з з з з
3 3 3 3 3 3
3 3 3 3 3 3
зIз{з| |з з з з
[ з | з з з з [
I з I з з
_____ I |з з з|з]
I I 1 |3 3 3 3
гптп ззз
игхд—- ззз
з з| |зззз
I з з|з|з з з з|
зззззз
ИЗ ЧЕГО СТРОИТЬ МАШИНУ, ИЛИ
ВИДЕН ЛИ КОНЕЦ ЖЕЛЕЗНОГО ВЕКА?
Рассуждая о машинах, об их
прошлом и немного о будущем, мы
упоминали большей частью металлы, и
прежде всего сталь — сплав железа
с углеродом, да еще легкий
алюминий и очень прочный титан. Если
поразмыслить немного, то можно
будет вспомнить медь, хорошо
проводящую электрический ток
(поэтому из нее делают провода),
серебро, проводящее ток еще лучше
(из серебра делают контакты в
приборах), а также медные сплавы —
латунь и бронзу. В справочниках
по машиностроению упоминаются
еще сплавы магния, столь же
легкие, как алюминиевые, и потому
часто применяемые в авиации, а
также тяжелый свинец,
легкоплавкое олово, блестящие хром и
никель...
Все это металлы, главные на
сегодняшний день материалы для
машин. Если уподобить их
оркестру, то первую скрипку будет играть,
безусловно, железо. Оно принимает
два главных обличья: стали (когда
в него добавлено немного углерода)
и чугуна (когда углерода
побольше). Из сплавов железа делают
тысячи непохожих вещей — от
громадной балки, по которой вдоль
цеха ездит взад-вперед тяжеленный
мостовой кран вместе с грузом, до
тончайшего прокатанного листа,
сравнимого по толщине с
папиросной бумагой.
С давних времен существует
традиция: называть век по главному
его материалу. Был когда-то
каменный век, ему на смену пришел
бронзовый, потом — железный.
Случилось это многие сотни лет назад.
С тех пор появилось множество
новых материалов, но мы обязаны
все же признать, что железный век
еще продолжается.
Хорошо это или плохо? Вопрос
поставлен неверно.
Это необходимо, потому что
человечество не может обойтись без
чугуна и стали. Вопрос надо
задать по-другому: есть ли у железа
конкуренты? И если есть, могут ли
они его потеснить?
Обрати внимание — не выте-
Наш век электроники, пластмасс, атомной
энергии и космических полетов можно все-
таки называть и железным: сталь остается
пока главным материалом для машин. Но
композиционные материалы — их
художник изобразил в виде кентавра — идут в
наступление.
24

снить, а именно потеснить. Зачем
же отбрасывать то, что хорошо само
по себе? Когда услышишь или
прочтешь где-нибудь, что вот, мол,
настал век пластмасс, то не
принимай этого сообщения безоговорочно.
Пластмассы пришли, чтобы занять
место рядом с металлами.
Пластмасса и металл друг друга не
исключают. Они друг друга дополняют.
Чем же хороши пластмассы
в машинах? Тем, что они очень
легкие, зачастую не требуют
смазки, бывают и жесткими, и гибкими,
прозрачными, яркими, гладкими,
шероховатыми — словом, такими,
какие нужны конструктору.
Свойствами пластмасс можно управлять
заранее, создавая в лаборатории и
на химическом заводе именно такой
Стальные прутья в железобетоне делают его
гораздо прочнее. Стеклянные волокна
в пластике придают материалу редкостную
упругость и гибкость.
материал, какой требуется сегодня
машиностроителю. Если, конечно,
это принципиально возможно.
Пластмассы способны на многое,
но, к сожалению, не на все. По
прочности их не сравнить все же со
сталью. Вот, скажем, полистирол,
из которого делают авторучки.
Красив, приятен на ощупь, да
слишком хрупок: уронишь ручку —
того и гляди, сломается. Для
телефонных аппаратов делают другой
полистирол — ударопрочный, но и
он может растрескаться, если
аппарат выронить из рук. Как сделать из
такого пластика автомобиль или
станок?
Никак. А вот отдельные
детали, которые не подвергаются
ударным нагрузкам, сделать можно.
Отчего же машиностроители
смотрят с надеждой на
пластические массы? Оттого что они очень
легкие. И еще по той причине, что
есть способы, которые позволяют
сделать пластики гораздо прочнее.
И тогда они смогут конкурировать
даже со сталью.
Суть этих способов кратко
можно объяснить так: пластмассы
усиливают волокнами. Самыми
разными — из стекла, из углерода, из
металла и т. д. Тогда получается
материал, чем-то напоминающий
железобетон. Ты знаешь, что это
такое? Если нет, поясню: внутри
бетона находятся стальные прутья,
металлический каркас, который
делает конструкцию в несколько раз
прочнее. Из железобетона готовят
стены домов и цехов, колонны,
перекрытия зданий, строят мосты и
тоннели. Сталь, спрятанная внутри (ее
называют арматурой), не дает более
хрупкому бетону рассыпаться,
разломаться.
Задолго до того, как люди
придумали бетон, они уже умели
армировать материалы. Наверное,
первыми пошли по этому пути древние
египтяне, когда они стали упроч-
26

нять глиняные кирпичи соломой. Ее
смешивали с глиной, тщательно
уплотняли кирпич и обжигали
в печах.
Примерно так же поступают
с современными пластмассами.
Армированное изделие появляется
на свет в результате трех
последовательных действий. Первое
действие: волокна (понятно, не
соломенные) выкладывают в том
направлении, которое задано конструктором.
Второе действие: волокна
пропитывают полимерным связующим
материалом, тем самым веществом,
которое вскоре превратится в
пластик. И третье: собранную
конструкцию подпрессовывают, чтобы
она приняла окончательную форму,
а иногда еще и подогревают. Вот и
все. Заметь: никаких отходов,
никакой стружки, несложное
оборудование — а значит, прекрасная
возможность для полной
автоматизации.
Материалы, о которых я тебе
только что рассказал, называют
композиционными, или, краткости
ради, просто композитами. Кирпич,
набитый соломой, тоже можно
отнести к композитам. Но мы говорим
о современных пластмассах. А они,
в отличие от кирпича, не уступят
в прочности даже металлу. Но
главное, пожалуй, в том, что у
композитов есть особое свойство, металлам
не присущее.
Заметил ли ты, что волокна
в композитах кладут не как попало,
а в том направлении, которое
предписал конструктор? Это
чрезвычайно важно. Обычные
материалы — и металлы, и многие
пластмассы — изотропны, то есть их
прочность одинакова во всех
направлениях («изос» — по-гречески
означает «одинаковый»,
«равный»). А вот композиты
анизотропны («анизос» на том же языке —
«неравный»). Имея в распоряжении
анизотропный материал,
конструктор может усилить деталь именно
там, где ей грозит опасность
разрушения, где самые большие
нагрузки. Он предложит уложить
армирующие волокна либо вдоль детали,
либо поперек, либо под любым
заранее заданным углом, а может быть,
крест-накрест или как-то иначе —
словом, так, как нужно. Тогда
деталь получится равнопрочной. То
есть она потребует при заданной
прочности наименьшего количества
материала. В нашем случае —
композиционного материала.
Не хотелось бы, чтобы ты
подумал, что все это теоретические
рассуждения. Напротив. Такие
композиты, как текстолит (на основе
текстильных волокон) и
стеклопластик (на основе стеклянных
волокон)
существуют уже
несколько
десятилетий. Ими
охотно пользуются

машиностроители. Из
текстолита делают, на-
# пример, детали
различных при-
<у боров, из стеклопластика — кузо-
^ ва грузовых автомобилей, ло-
$ пасти вертолетов, корпуса кате-
^ ров, шесты для легкоатлети-
,^з ческих прыжков, даже удочки.
'5 В 1984 году впервые поднялся в
II воздух сверхлегкий самолет,
II полностью сделанный из пласт-
11 масс. Его фюзеляж, крылья и
|| оперение — из композитов, толь-
| ко на основе не стекла, а очень
| прочного химического волокна
| «кевлар». Это не какой-нибудь
| игрушечный самолет, а самый
|| настоящий: развивает скорость
|| до 765 км/час, может пролететь
|| без посадки 4700 км, и на 100 км
|| пути тратит всего 16 литров
I горючего — чуть больше, чем
|| автомобиль «Волга».
Почему он так мало сжигает
27

горючего? Оттого что он очень
легок, этот самолет. И легкость не
сказывается на его прочности. Если
сделать композит из «кевлара» того
же веса, что лист обычной стали, то
пластмасса окажется в пять раз
прочнее. Справедливо и обратное:
при такой же прочности, как у
стали, композит будет впятеро легче...
Говорят, что композиты
будущего станут во много раз прочнее
нынешних. Случится это тогда,
когда найдут способы, как без
больших (сегодня — очень больших!)
затрат денег и времени получать
волокна сапфира, бора, нитридов и
карбидов. Возможно, сегодня эти
названия тебе ничего не говорят.
Что ж, такие композиты и впрямь
дело завтрашнего дня. Хотя в
особых случаях их используют уже
сегодня, например, в космической
технике.
Кстати, в том сверхлегком
летающем велосипеде, о котором здесь
уже рассказано, есть детали из бо-
ропластиков.
А вот материал на основе
углеродных волокон получил большое
хождение уже в наши дни. Углерод,
как известно, существует в трех
основных видах: прозрачного
кристаллического алмаза, черного
слоистого графита и сыпучей,
бесформенной сажи. Но можно сделать
так, что молекулы углерода
образуют не слои и не кристаллы, а
волокна. Эти волокна можно
выложить в заданном порядке,
пропитать полимерной смолой, придать
детали нужную форму — и
получится углеродный композит. Он
настолько прочен, что из него можно
изготовить раму и кузов
автомобиля, карданный вал, который
передает движение от двигателя к
колесам, даже сам двигатель! Ну, если
не весь двигатель, то главные его
детали: блок цилиндров, головку
блока, поршни и шатуны. В общем,
есть уже экспериментальный
двигатель, который на две трети состоит
из композитов...
Но только ли ради экономии
металла машиностроители
обращаются к композитам? Нет, есть и
другие причины. У новых
материалов выше стойкость к ударам, а
значит, машина работает надежнее.
Меньше расход горючего. Меньше
шум и вибрация — в машине
приятнее ездить. Кузов не
ржавеет — значит, автомобиль служит
дольше. А изготовить его проще,
чем металлический.
Хорошо ли все это? Какие могут
быть сомнения! Так отчего же мы
пока встречаем композиты гораздо
реже, чем металлы?
Не будем забывать о стоимости.
Хорошие композиты пока еще очень
дороги. Их употребляют только
там, где без них трудно (или вовсе
невозможно) обойтись.
Пластмассовый самолет — это пока скорее
реклама новых материалов, нежели
массовая машина для перевозки
пассажиров. Пластмассовый
двигатель ставят пока только на
гоночные машины. Автомобиль из
углепластика тоже влетит в копеечку.
А вот стеклопластиковые кузова
уже можно встретить на серийных
легковых автомобилях. Но в общем
и целом многообещающие
композиты используют в тех случаях, когда
конструкторам разрешают не
считаться с расходами. Долго ли будет
так продолжаться?
Попробуем поискать пример
в истории техники. Вот он, под
рукой. Лет сто назад алюминий
считался едва ли не драгоценным
металлом. Во всяком случае, он
стоил дороже серебра, и
алюминиевая ваза была редкостным
подарком. Сегодня алюминиевая ложка
стоит копейки. Не произойдет ли
нечто подобное и с композитами?
Непременно произойдет. За
десять последних лет они подешевели
раз в двадцать. Если дело пойдет
28

такими темпами, то еще через
десяток лет из композитов станут делать
пылесосы и стиральные машины...
Выходит, что железному веку
все-таки приходит конец? Кое-кто
так считает, и недавно на одном
международном конгрессе
докладчик, вдохновленный победным
шествием композитов, с пафосом
произнес: «Мы пройдем век
металла так же, как прошли каменный
век!»
Вряд ли такое случится. Разве
новое обязательно отменяет старое?
Если алюминий не вытеснил
железа, то почему композиты вытеснят и
железо, и алюминий?
Конца железного века пока не
видно. Да и наступит ли он вообще?
Люди далеко не исчерпали
возможностей металлов. Железный век
длится уже много столетии, но о
самом железе известно далеко не
все. У него открывают все новые
свойства, которые сулят и новые
применения. Например, в
Институте металлургии им. А. А. Байкова
стали добавлять к чугунам так
называемые редкие земли — церий,
лантан и т. п. В результате удалось
заменить стальные валы
чугунными. Чем это лучше? Стальные валы
приходится ковать, а чугунные
можно отливать в форму. Это
намного дешевле. А прочность ничуть
не хуже, чем стальных.
Еще примеры? Пожалуйста.
В Киеве, в Институте химии
высокомолекулярных соединений,
создали клей, который может
заменить электрическую сварку. Им
можно соединять металлические
И самый твердый
материал алмаз,
и мягчайший графит,
и сыпучая сажа —
все это углерод.
Недавно из него
научились готовить
волокна.
Если пропитать их
полимерной смолой,
получится очень
прочный углепластик,
из которого
можно делать
лопасти вертолетов.

детали даже под водой. Например,
ремонтировать днища судов или
склеивать трубы, когда
прокладывают трубопроводы по дну рек и
озер.
Вообще строительство
трубопроводов стало сейчас очень важной
проблемой. Большую часть нефти и
газа добывают далеко на Севере
нашей страны, потом их
перекачивают к промышленным районам,
а в тысячекилометровом
газопроводе хотя и редко, но все же
изменяется давление. Пусть даже один
раз в день. В таком случае за год
Этот пластмассовый самолет — не
игрушка. Он может пролетать без посадки почти
пять тысяч километров.
На рисунке
раскрашены
те детали
автомобильного
двигателя,
которые сделаны
из пластмассы.
Такой двигатель
втрое легче
обычного,
целиком из металла.
А каков он в работе?
Самая суровая
проверка —
на автогонках —
показала:
работает
безотказно.
30

нитка трубопровода испытывает
перемену нагрузки 365 раз, и сталь,
из которой сделаны трубы,
понемногу устает. Но чтобы труба из-за
этого порвалась?
И все же так бывает. Совсем
недавно доктор технических наук
Анатолий Петрович Гусенков и его
коллеги установили, что такая
малость, как перепад давлений в
течение суток, вполне может со
временем разорвать стальную трубу.
Сейчас металловеды ищут добавки
к сталям, которые снизят или вовсе
снимут усталость.
Тебе не показалось
любопытным, что к металлу применимы те
же слова, что и к живому
организму, например, «усталость»? Вот
еще одно слово такого рода:
«гибрид». Действительно, существуют
гибридные конструкции. Они
напоминают композиты, только в них
одна часть — из металла, а
другая — из какого-либо другого
материала, обычно из пластмассы.
Знаешь, что такое «сэндвич»? Два
тонких ломтика хлеба, а между
ними прослойка — сыра, колбасы,
овощей. Два слоя металла, а между
ними пластмасса (что-то вроде
сэндвича) — очень хороши для машин.
Из них делают, скажем, обшивку
судов и самолетов. Такие
трехслойные (а иногда и четырех- и
пятислойные) конструкции не
только легче сплошных. Вдобавок они
«гасят» нагрузки, смягчают удары:
нагрузки, переходя от слоя к слою
конструкции, как бы вязнут и
затухают, словно удар пришелся
в подушку.
И все же — на каком материале
остановить свой выбор
конструктору? Заранее этого сказать нельзя.
Выбор материала — творческая
работа. Конструктор каждый раз
должен решать, что важнее в том
или ином конкретном случае —
прочность, гибкость, нарядный вид,
стойкость к дождям и ветрам?
Сэндвич —
это бутерброд,
в котором
начинка
лежит
между
горячими
слоями
хлеба.
Вот
почему
конструкции
из нескольких
слоев
металла
и пластмассы
называют
сэндвичевыми.
А может быть, в первую очередь
надо принять во внимание, сколько
времени машина работает, а
сколько стоит без дела?
И действительно,
хлебоуборочный комбайн работает только
несколько недель в году, а остальное
время простаивает, дожидается
очередной жатвы. Нередко он стоит
под открытым небом, потихоньку
покрываясь ржавчиной. Может
быть, надо поставить на комбайн
пластмассовые детали, которые
вовсе не ржавеют? Но композиты для
комбайна пока слишком дороги, а
обычные пластмассы заметно
снизят прочность машины. Значит,
отдать предпочтение стали? Но
31

тогда машина раньше времени
проржавеет и выйдет из строя...
Такие вот противоречивые
задачи каждый день встают перед
конструктором. Подобно витязю на
распутье, он должен принять
единственно верное решение и пойти
правильной дорогой, потому что
ошибка обойдется недешево. И все-
таки до недавнего времени такие
ошибки то и дело возникали.
Инженеры пытались предохранить
машину от случайных ударов — и
делали ее слишком тяжелой,
закладывали излишек металла. В другой
раз хотели достичь равнопрочно-
сти, но выдумывали для этого
такую хитроумную конструкцию,
что на заводах не брались ее
сделать. На чертежах все выглядит
проще, чем в металле...
Разумеется, конструкторов за
такие ошибки ругали, но в конце
концов прощали. Ведь очень трудно
совместить в одной машине столько
противоречивых требований.
Теперь, когда в распоряжении
конструктора есть компьютеры,
или, что то же самое, ЭВМ
(электронные вычислительные машины),
ошибки встречаются все реже.
Вычислительная техника с ее
гигантской электронной памятью,
быстродействием и способностью решать
запутанные задачи может
пересмотреть многочисленные
варианты и выбрать тот, который
наилучшим образом отвечает требованиям
дня. Более того, с помощью
вычислительной машины инженер
«разыгрывает» разнообразные
ситуации, вступает с ней в диалог,
спорит и задает вопросы. И ясно
видит, что приобретет и что
потеряет создаваемая им конструкция.
Тут же, что называется, с ходу,
вносит изменения в свое детище,
сразу же проверяет их на
компьютере: полезны ли они, не сделают ли
машину чрезмерно дорогой или
слишком неуклюжей? А когда вся
конструкция будет таким образом
отработана, ЭВМ выдаст чертежи
деталей и узлов.
Может быть, ты подумал, что это
просто-напросто отрывок из
научно-фантастического романа?
Ничуть не бывало. Именно так
работают сейчас в лучших
конструкторских бюро. Когда закладывают
в компьютеры специальные
программы, то обязательно вводят
условие: получить надежную
машину с минимальным расходом
металла!
О том же думают не только
создатели новых комбайнов,
автомобилей и прессов. Это общая для
всего машиностроения проблема, и она
затрагивает самые основы
переработки металла. Вот в чем ее суть.
Когда на токарных, фрезерных,
сверлильных или строгальных
станках делают те или иные детали,
то значительная часть металла
уходит в стружку. Конечно,
стружку не выбрасывают, а прессуют
в кипы и увозят на
металлургические заводы для переплавки. Но все
равно это немалые расходы и
лишние хлопоты. А нельзя ли без
стружки?
Можно, если пользоваться
методом порошковой металлургии.
Процесс выглядит на удивление
просто. Порошок металла (или
смесь порошков, если речь идет о
сплаве) засыпают в форму и очень
сильно нагревают под давлением.
Масса спекается в одно целое, и это
«целое» — как раз деталь, которую
нужно изготовить. Не требуется ни
резцов, ни фрез, ни сверл, ни
другого режущего инструмента. И не
образуется никакой стружки: весь
металл превращается в готовое
изделие.
Такой способ изготовления
деталей получает все большее и
большее распространение в
машиностроении. Но вот появился уже и
начал пробивать себе дорогу еще
32

более современный метод, который
я бы назвал не изготовлением, а
синтезом детали. Расскажу о нем
подробнее.
Несколько лет назад в
небольшом подмосковном городке
Черноголовка мне показали простой
опыт. К маленькому сероватому
столбику, спрессованному из смеси
двух металлических порошков,
подвели тонкую проволочную спираль
и включили ток.
Раскаленная спираль ярко
засветилась — верхушка столбика
вспыхнула и мгновенно
раскалилась добела. Ослепительно белая
светящаяся волна прокатилась
сверху вниз и тут же погасла.
Прошло не более секунды, а столбик
вновь стал серым и невзрачным —
с виду точно таким, как до начала
опыта. На самом деле, однако, он
стал совсем другим» Вместо смеси
двух металлов передо мной был
удивительный сплав их...
Технике наших дней, а еще
больше технике будущего требуются
вещества с самыми неожиданными
свойствами. Одни должны
выдерживать немыслимый жар,
другие — не бояться самых едких
кислот, третьи — отличаться особой
твердостью. Такие вещества есть,
это соединения металлов с бором,
углеродом, кремнием, азотом. У них
нехитрые химические формулы,
которые ничего не стоит запомнить.
Скажем, ТЮ — карбид титана. Но
получать их неимоверно сложно
и дорого. Готовят такие вещества
в мощных печах, и уходят на это
многие часы.
Тем и поразителен простой опыт,
свидетелем которого я стал, что
в нем такие вещества, такие
незаменимые химические соединения
получаются мгновенно, в буквальном
смысле слова.
И дрова в печке, и уголь в топке,
и порох в патроне при сжигании
выделяют газы. Такое горение
хорошо изучено наукой. Но есть и
другое горение — без дыма и языков
пламени, — когда два или
несколько твердых веществ сгорают друг
в друге, соединяясь при этом
прочными химическими узами. Его и
стали изучать в Черноголовке,
в Институте химической физики
Академии наук СССР. И
обнаружили, что, умело подбирая «горючее»,
можно получить сотни веществ,
необходимых машиностроению,
химии, энергетике. Получать быстро,
просто, я бы сказал, изящно.
Созданный в институте метод
получения этих веществ назвали
СВС — самораспространяющийся
высокотемпературный синтез.
Самораспространяющийся —
потому что стоит поджечь столбик,
и волна горения сама добежит до
другого его конца.
Высокотемпературный — потому что такое горение
жарче, чем в любой печи. А это
очень важно: выгорают и
испаряются все ненужные примеси —
получаются вещества высочайшей
чистоты.
То, что на лабораторном столе
кажется предельно простым и
великолепно получается, в огромном
заводском цехе нередко оказывается
сложным, дорогим, капризным,
ненадежным. И я поделился своими
сомнениями с одним из создателей
метода СВС доктором
физико-математических наук А. Г.
Мержановым.
Александр Григорьевич
пригласил меня в мастерскую по соседству
с лабораторией. На полу там стояли
реакторы — полутораметровые
металлические трубы, смахивающие
на старинные крепостные пушки.
Одну из них у меня на глазах
зарядили смесью сажи и титана, плотно
завинтили крышку и включили
запал. Но выстрела не последовало.
Не было ни дыма, ни огня. Потом
пушечке дали немного остыть,
отвернули крышку, и прямо на пол из
33

Когда деталь вытачивают на станке,
остается очень много бесполезной стружки. А вот
порошковая металлургия позволяет весь
металл без остатка превратить в готовую
деталь. Порошок засыпают в форму и спекают
под давлением. Остается лишь вытащить
«куличик» из формы.
пушечного жерла съехала серая
матовая чушка, весом, должно
быть, с двухпудовую гирю.
«Вот вам и готовая продукция—
карбид титана, — сказал мне
А. Г. Мержанов. — Она не требует
даже очистки. Можно сразу
пускать в дело: готовить детали,
твердые сплавы — все что нужно».
Наконец, третий опыт, который
мне показали в Черноголовке.
Вернее, даже не опыт, а законченный,
отработанный способ изготовления
деталей из чрезвычайно твердых
и хрупких соединений. Из-за
твердости и хрупкости их практически
невозможно вытачивать на
станках, поэтому обычно их спекают из
порошков в формах, тем самым
методом порошковой металлургии,
о котором ты уже знаешь. Но для
порошковой металлургии нужны
печи, высокие температуры,
большие расходы энергии. Дело это все-
таки непростое, а пока и довольно
дорогое. А тут...
В пресс-форму насыпали
исходные порошки и нажали на кнопку,
которая одновременно приводит
в действие электрический запал,
поджигающий смесь, и
гидравлический пресс. Пресс грохнул всей
своей стотонной мощью по
пресс-форме, и рабочий выхватил щипцами
готовую, еще малиновую от жара
деталь, бросил ее в ящик с песком—
остывать. Разве это не
поразительно — одновременно, что
называется, одним махом получается
материал, из которого должна быть
сделана деталь, и сама готовая деталь!
А можно сказать и иначе: это чудо
современной техники — не просто
химический синтез вещества, а
настоящий синтез детали. Без
стружки, без каких бы то ни было
отходов...
Метод СВС еще не раскрыл всех
своих возможностей: ученые и
инженеры ищут и находят ему все
новые и новые удивительные
применения. Но на съезде партии он уже
был назван среди самых важных
и нужных технологий двенадцатой
пятилетки, среди технологий
завтрашнего дня.
Немного раньше речь шла о
трубопроводах. Они требуют очень
много металла. Трубы нужны
прочные, с толстыми стенками, чтобы
выдержать давление
перекачиваемых продуктов. На трассе
приходится ставить десятки насосных
станций, которые проталкивают
нефть и газ по трубопроводу,
а каждая такая станция — это тоже
сотни тонн металла. И вот
появляется новое поколение механизмов,
совершенно не похожих на насосы,
но тем не менее способных
перекачивать жидкости на далекие
расстояния. Их называют вибрацион-
но-колебательными. Они
заставляют колебаться, дрожать сами
стенки трубы, на сей раз довольно
тонкие. Подрагивая, сжимаясь
и распрямляясь, стенки сами гонят
нефть вперед. Работа идет не хуже,
чем с насосами, а металл
экономится в огромных количествах.
34

Химики не отстают от
нефтяников. В Институте катализа
Сибирского отделения Академии наук
СССР придумали совершенно новые
способы сжигания топлива. Оно не
просто горит в воздухе, а горит,
если можно так сказать,
целенаправленно. Этому способствуют
мельчайшие частички особого
вещества — катализатора. Они резко
ускоряют горение газа, мазута,
угольной пыли — словом, любого
горючего, на котором работают
тепловые электростанции и котельные.
Эти частицы все время находятся во
взвихренном, как бы в кипящем
виде. Топливо соприкасается с
«кипящей» массой, она помогает ему
соединяться с кислородом воздуха,
и топливо сгорает мгновенно и
легко. Горение идет очень быстро.
Специалисты говорят, что это самый
экономный способ сжигания. Или,
если хочешь, самое правильное
горение.
При чем тут экономия металла?
А при том, что на аппарат с
«кипящим» катализатором уходит вдвое
меньше металла. И ему не нужны
всякие дополнительные устройства,
которые окружают котлы на
тепловых электростанциях. Общий
расход металла снижается втрое. Ай
да химия!
А выработка электроэнергии?
При температурах, близких к
абсолютному нулю (напомню:
абсолютный нуль — это минус 273° по
Цельсию, температуры ниже этой
просто не бывает), металлы
начинают передавать электрический ток
легко и свободно, практически без
какого бы то ни было
сопротивления. Это явление носит название
сверхпроводимости. Недавно
найдены такие материалы на основе
керамики, которые проводят ток
без сопротивления при гораздо
более высоких, хотя и минусовых
температурах. На их основе можно
сделать очень экономные и очень
мощные генераторы электроэнергии. Но
если сопротивления почти нет,
значит, можно резко уменьшить
размеры машины и сэкономить
большое количество стали и меди.
Куда же направить этот
сэкономленный металл? Думаю, что
с этим сложностей не возникнет.
Хотя в нашей стране выпускается
очень много стали, чугуна,
алюминия, меди, магния и прочих
металлов, все же потребность народного
хозяйства пока удовлетворяется
не полностью. Поэтому всякая
экономия — на пользу.
Как видишь, до конца
железного века еще далеко. И вообще, это
вопрос спорный — надо ли
называть эпохи по главным материалам.
Ведь может случиться так, что
одного, главного, вообще не будет. Что
же тогда — называть век железно-
алюминиево-пластмассово-компо-
зитно-керамическим?..

4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
1
ПОДРАЖАНИЕ ПРИРОДЕ, ИЛИ
КАК МАШИНА САМА СЕБЯ ЛЕЧИТ
В поисках наилучших технических
решений мы то и дело обращаемся
к природе, берем за образец
созданные ею шедевры. Веками
наблюдая за птицами и насекомыми,
человек мечтал о полетах и создал,
наконец, самолет. Гусеницу
трактора не случайно назвали гусеницей.
А когда электромонтеру надо
залезть на столб, он надевает на ноги
«кошки».
А не помнишь ли ты — на
страницах этой книги упоминались уже
подражания природе?
Не торопись с ответом. Конечно,
ни сталь, ни алюминий ничему не
подражают, потому что в природе
самостоятельно не встречаются.
Разве что композиты...
Но ведь композиты тоже
искусственные! В их основе —
пластмассы и волокна, сделанные
человеческими руками. Вообще самые
первые, еще несовершенные
пластические массы — целлулоид и
этрол — появились только в конце
прошлого века, да и то поначалу
всерьез их не принимали. И уже
с самого начала пластмассы
имитировали что-то настоящее,
природное.
Гребни и расчески были некогда
костяными или черепаховыми;
и вот оказалось, их можно
штамповать из целлулоида. Бильярдные
шары делали исключительно из
слоновой кости, но слонов на Земле
становилось все меньше,
хищническая, беспощадная охота на них
была запрещена, бивни стали
цениться на вес золота. Как же быть
любителям бильярда? И тут
появился этрол... Обе эти пластмассы,
самые первые из искусственных,
дожили до наших дней. Из
целлулоида сейчас изготовляют кукол
и шарики для настольного тенниса,
из этрола — автомобильные
рулевые колеса, «баранки».
Основой целлулоида и этрола
служит древесина, правда,
настолько химически измененная, что она
уже совсем не похожа на древесину.
Тем не менее подражание природе
было в данном случае вполне
естественным. А потом появились на свет
С незапамятных времен человек мечтал
о полете. В старых книгах можно увидеть
рисунки с «чертежами» птиц. Прежде чем
создать первый летательный аппарат, надо
было понять, как и почему птицы могут
оторваться от земли.
36

другие пластмассы, которые
никакого прототипа в природе не имели,
а были от начала до конца
искусственными, придуманными. Назовем
для примера фенолальдегидные
смолы, из которых делают многие
электротехнические детали, в
частности, выключатели и
штепсельные вилки;
упомянем хорошо
известные тебе капрон и
полиэтилен;
припомним получившие
широкое хождение в
последнее время
полиэфиры и эпоксидные
смолы, обладающие
тем замечательным
достоинством, что в
исходном виде они
жидкие, а после
смешивания с каким-либо
веществом-отвердителем
превращаются в твердую пластмассу.
Есть ли в природе подобные
вещества? Если и есть, то создатели
новых пластмасс не пытались их
воспроизвести. Они просто делали
то, что требовала техника. В первую
очередь — машиностроение.
Однако человек всегда
возвращается к природе — рано или
поздно. На сей раз он вернулся к ней,
придумав композитные детали.
Задумывался ли ты
когда-нибудь над тем, отчего древесина
такая прочная? Спичку можно
переломить двумя пальцами. А вот
осина, из которой спичка сделана, —
сможешь ли ты, даже с помощью
нескольких друзей, переломить
осиновый ствол? А ведь это далеко не
самое крепкое дерево. Столетний
дуб ни топору, ни пиле сразу не
поддастся.
Отчего так?
Если внимательно рассмотреть
древесный скол (лучше через лупу),
видно множество волокон, которые
тянутся, несколько изгибаясь, в
одном направлении. Между волокна-
Отчего так прочны ветви дерева? Оттого,
что состоят из множества волокон,
связанных между собою.
38

Из алюминия делают и ложки
и самолеты. Алюминий — очень
активный металл, но ему
ничто не страшно, потому что его
поверхность покрыта защитной
пленкой.
ми нет пустот, все пространство
заполнено вязкими и жидкими
веществами, в том числе смолами.
Образуется единая структура, этакий
монолит, состоящий из
разнородных частей. Главную нагрузку
принимают на себя волокна,
расположенные строгим образом.
Разве не заметно сходство с
композитом?
Так же устроен и стебель
бамбука (кстати, необычайно прочный
при своей незначительной
толщине), и стебель пшеницы. И между
прочим, кости и зубы животных: их
минеральный каркас пропитан
связующим веществом. Подобно
композитам, кости и зубы анизотропны,
то есть их прочность неодинакова
в разных направлениях. Это
оправданно: при ходьбе кости ног
воспринимают нагрузки снизу вверх, а не
сбоку или наискосок, поэтому кость
устроена таким образом, чтобы
лучше всего выдерживать
вертикальные нагрузки, на сжатие.
Впрочем, тут я невольно
оговорился — сказал, будто кости
подобны композитам. На самом-то деле
все наоборот — композиты подобны
кости. Или бамбуку, или древесному
стволу. В них умышленно заложен
тот же конструктивный принцип,
только материалы взяты другие.
Впрочем, в истории техники есть
случай, когда был взят природный
материал и получился очень
распространенный сейчас композит.
Я имею в виду бумагу. Ту самую, на
которой напечатана эта книга и все
другие книги на свете.
Чтобы приготовить бумагу,
сильно измельчают древесные
волокна или тряпье (а ткань тоже
состоит из волокон), перемешивают
с водой, добавляют наполнители
и клеющее вещество и дают осесть
этой каше на сетке. Вода стекает,
и на сетке остается слой
проклеенных волоконец. Когда он
подсыхает, образуется бумага.
Волоконца расположены в ней как придется,
и поэтому бумага изотропна, а клею
добавлено немного, и поэтому
прочность невелика. Композит, прямо
скажем, для машин негодный. Но
если уложить волокна в строгом
порядке и проклеить добротным
клеем, то можно приготовить такой
прочный материал, что руками не
разорвешь. Например, делают
бумагу из искусственных и даже из
металлических волокон и
проклеивают растворами прочных
полимеров. Или пропитывают готовую
бумагу искусственными смолами: так
получают гетинакс, слоистый
композит, применяемый в
электрических машинах, потому что он —
прекрасный изолятор.
Все это вольное или невольное
подражание природе, но какое-то
очень уж робкое. Дерево растет,
становится выше и крепче. При
несчастном случае, если кость сломалась,
надо оставить ее в покое, и она сама
срастется — пусть и не так быстро,
как хотелось бы.
А искусственный материал,
39

даже самый лучший, самый
прочный — разве он способен расти?
Может ли соединиться, срастись,
если деталь сломана?
Приспособится ли он к новым условиям —
скажем, когда из тепла его
перенесут на мороз?
Еще несколько лет назад ответ
был один — нет, не может, не
способен. Теперь столь уверенно уже не
скажу, потому что есть примеры
прямо противоположные.
В течение многих лет ученым
был известен только один случай
приспособления материала к
переменчивым внешним условиям. Речь
идет о пассивации металлов.
Если почитать учебник химии,
можно узнать, что алюминий очень
активный металл. Он вступает в
реакции со многими веществами,
даже с водой. Но почему же тогда
алюминиевая ложка никак не
реагирует, когда мы опускаем ее в
горячий чай? Потому что она
покрыта окисной пленкой — очень
тонкой, но плотной и прочной. Эта
пленка на редкость пассивна
химически. Чтобы ее разрушить, нужно
воздействие крепких кислот или
щелочей. Благодаря окисной
пленке из алюминиевых сплавов можно
без опасения делать наружную
обшивку самолетов. А не будь
пассивации, в обшивке очень скоро
появились бы дыры.
Железо тоже способно к такой
приспособительной пассивации.
Правда, далеко не всегда. На
воздухе оно быстро покрывается
ржавчиной, особенно в присутствии
влаги, и совсем теряет прочность. Но
если опустить его в крепкий раствор
щелочи, например едкого натра, то
железо, подобно алюминию,
покроется плотной пленкой, ограждая
себя от нежелательных и опасных
внешних воздействий.
В этой реакции есть что-то от
живой природы, от
приспособления...
Жарким летним днем ты
искупался в реке. Вылез на берег и
решил погреться на солнышке.
Влага стала испаряться с поверхности
тела, а при этом она уносит с собой
тепло (кстати, на таком принципе
работает большинство домашних
холодильников, только в них
испаряется не вода, а особый газ — хла-
дон). Итак, тепло уходит, ты
начинаешь зябнуть. Кожа сразу же
покрывается пупырышками,
стягивается — и тогда организм отдает
меньше тепла в окружающую
среду. А сердце в то же время работает
энергичнее, оно быстрее гонит кровь
по сосудам, чтобы поддержать
наилучшую для нас температуру,
примерно 36,6 градуса.
Потом вся вода испаряется, и
тебе снова тепло. «Гусиная кожа»
сама собой исчезла, наступило
приятное расслабление — это сердце
стало биться ровно и спокойно.
Наконец ты опять почувствовал, что на
40

Так работает установка, на которой делают
«живой» металл. Он может «залечивать»
царапины на поверхности, а при
необходимости и «потеть», словно человек в жаркой
бане.
дворе жарко. И тут в гладкой коже
открылись мельчайшие поры. Через
них из потовых желез стали
выходить наружу капельки пота. Они
быстро испаряются под солнцем,
вновь унося с собой тепло и
охлаждая твое тело. Когда человек
потеет, ему уже не так жарко. Организм
приспосабливается к жаре — так
же, как раньше он приспособился
к прохладе.
Вот теперь самое время сказать
о том, что некоторые металлы,
оказывается, тоже способны «потеть».
Причем не какие-нибудь металлы,
а особо прочные и тугоплавкие.
В Киеве есть Институт
электросварки им. Е. О. Патона. Там и
изобретен «потеющий» металл. Над его
созданием работала большая
группа исследователей во главе с
академиком АН УССР Борисом
Алексеевичем Мовчаном. Но прежде чем
говорить о «потеющем» металле,
необходимо рассказать о
предшествующей работе. Тем более, что и она
очень важна для
машиностроения — может быть, не
сегодняшнего, а завтрашнего дня.
В одной из лабораторий
института стоит небольшая и ничем особо
не примечательная камера. Разве
что стенки ее сделаны из толстой
и очень прочной стали. А внутри
камеры — стаканчики (или, если
говорить строго, тигли),
заполненные разными металлами. Камеру
наглухо закрывают и
вакуум-насосом откачивают из нее воздух.
А затем включают устройство,
называемое электронной
пушкой.
Электронная пушка — это
особая трубка, которая испускает в
заданном направлении мощный
пучок частиц-электронов. Невидимый
поток устремляется к одному из
тиглей и заставляет металл мгновенно
испариться. Но в камере нет
воздуха, и испарившемуся металлу
ничто не мешает подняться наверх.
А там его ждет пластинка или
какой-либо иной предмет более
сложной формы. Пар металла
осаждается на нем подобно тому, как
водяной пар из твоего дыхания
осаждается на холодном стекле в виде
мельчайших капелек влаги. Остыв,
металл становится твердым и
покрывает пластинку довольно
ровным слоем.
Исследователи, словно
заправские артиллеристы, управляют
«огнем» электронных пушек.
Направляют пучки частиц то на один
стаканчик, то на другой.
Задерживают пучок на этом металле
подольше, на том — поменьше. Они ведут
прицельный обстрел, но при этом не
разрушают, а строят. Из
металлического пара строят детали слож-
41

ной формы и, главное,
многослойные. Причем у каждого слоя свое
назначение: один придает детали
прочность, другой — гибкость,
третий — стойкость к кислотам и
щелочам, четвертый — стойкость
к высоким температурам. И так
далее, в зависимости от того, что надо
получить.
Любопытный способ, не правда
ли? Он позволяет конструировать
материал так, как конструируют
станки, автомобили, здания,
заранее рассчитывая конструкцию
и действуя по намеченному плану.
Упрочняющую добавку можно
распределять не слоями, а точками.
Или волокнами. Как угодно.
Но при чем тут «гусиная кожа»,
которая помогает избежать
переохлаждения, и пот, спасающий нас
от перегрева?
Как раз к этому мы и подошли.
Электронная пушка позволяет
сделать такой материал, в котором
соседствуют слои тугоплавкого
и легкоплавкого металлов. Или,
еще лучше, тугоплавкий слой, в
который вкраплены легкоплавкие
частицы. Вот, например,
жаропрочный молибден, из которого делают
подвески для раскаленных
спиралек в лампах накаливания. В него
можно вогнать медные включения,
очень близко друг к другу
расположенные. Пусть теперь молибден
нагревается, сильнее и сильнее. Когда
температура достигнет двух тысяч
градусов (а тогда и молибдену
становится жарко), медь на
поверхности расплавится, выступит в виде
капелек, а потом начнет
испаряться, отнимая у молибденовой детали
тепло, охлаждая ее. Так медь
защищает деталь от перегрева.
Стало быть, металл
приспособился к сильному жару. Можно
сказать, что он научился потеть. В
подражание живому организму, хотя
и совсем другим способом.
Но это не все, на что способен
жаропрочный металл со
вкраплениями легкоплавкого. Вспомним
еще об одном свойстве живых
тканей. Если нечаянно оцарапаться,
спустя несколько минут небольшой
порез затягивается, потом
образуется подсохшая корочка, а через
несколько дней от царапины не
остается и следа. Нельзя ли заставить
металл так же залечивать свои
ранки?
Ты уже предвидишь ответ:
можно. Когда при высокой температуре
по металлической поверхности
пойдут трещины, в них вольются капли
второго металла из заранее
созданных включений. Капли растекутся
по поверхности и затянут «ранки».
Но это только полдела. Гораздо
опаснее для металла не те
царапины, которые на поверхности, а
внутренние дефекты, невидимые глазу.
Даже если они очень малы, то по
мере работы детали, особенно под
большой нагрузкой, эти дефекты
разрастаются, перемещаются в
толще металла, объединяются —
и вдруг, когда они достигнут
критической величины, деталь мгновенно
ломается, хотя с виду она совсем
целая.
Если это предвидеть заранее, то
деталь можно сконструировать
таким образом, что на пути дефектов
встанут микродобавки. Они
заполнят внутренние трещины,
помешают им расти. «Цемент»
микроскопических добавок как бы
пломбирует дефект. И деталь
залечивается. Сама. Без посторонней
помощи.
Конечно, в том, что такой металл
называют «живым», есть доля
преувеличения. До живого ему все же
далеко. Но первый шаг сделан, а он
всегда бывает самым трудным...
Такие металлы, которые могут
приспосабливаться к трудным
условиям работы и при необходимости
сами себя лечить, еще не вышли из
стен лабораторий. Они придут на
42

заводы в будущем (надо полагать,
не в очень отдаленном будущем).
Может быть, как раз к тому
времени, когда ты станешь рабочим или
инженером. И тогда тебе
представится удивительная
возможность — заложить в ядерный
реактор, в химический аппарат, в
турбину или в автомобиль минимум
материала, не опасаясь, что сделанная
тобой машина выйдет из строя.
Ведь живой металл сам себя
защитит и подлечит!
В самом конце этой главы —
еще об одном металле, который
тоже можно назвать живым. В
разных странах его называют
по-разному, но больше других
распространено самое первое его имя — ни-
тинол. Образовано оно от названий
двух металлов — никеля и титана.
Нитинол — их сплав. Первые
сообщения о нем появились примерно
двадцать лет назад.
Чем же нитинол привлек
внимание — и ученых, и инженеров,
и просто широкой публики? Тем,
что у него есть память. Да, именно
так: этот сплав может вспоминать
свое собственное прошлое. Вернее,
ту форму, которую ему когда-то
задали.
Происходит это так. Берут нити-
ноловую проволоку и изгибают ее
каким-то определенным образом.
Например, скручивают в спираль.
Потом нагревают, охлаждают и
разгибают как угодно, хотя бы
сматывают в клубок или вытягивают
в прямую линию. Но как только
проволока нагрета вновь, она
«вспоминает», что была когда-то
спиралью, и вновь в нее
превращается!
Ученые до сих пор не выяснили
до конца, в чем причина такой
редкостной металлической памяти,
хотя на сей счет построено немало
правдоподобных объяснений. Они
довольно сложны, и я не буду на
них останавливаться. Скажу
только, для чего можно использовать
столь необычное свойство никель-
титанового сплава.
Японские конструкторы из
известной автомобильной фирмы
«Ниссан» придумали очень
экономный вентилятор для
охлаждения двигателя. Экономный он
потому, что крутится не все время,
пока работает автомобиль, а лишь
тогда, когда мотор начинает
перегреваться. Как только температура
двигателя снижается до нормы,
особая пружинка прижимает
тормозной башмак к кольцу
вентилятора, останавливая вращение. Очень
простое и полезное устройство.
А простым и надежным в работе
оно получилось благодаря нитино-
лу. Особая пружинка как раз из
него и сделана, поэтому она крепко-
накрепко «запоминает» форму,
которую ей однажды придали, и
чутко реагирует на температуру:
сжимается и распрямляется.
А вот другой пример.
Предположим, что на
искусственном спутнике Земли надо
установить антенну сложной формы.
При запуске она будет мешать,
внутрь аппарата ее спрятать
трудно, да и как потом ее вынуть? Берут
нитинол, придают ему форму
антенны, нагревают, чтоб получше
запомнил, сворачивают проволоку
так, чтобы она занимала как
можно меньше места, и пристраивают
где-нибудь на спутнике в удобном
месте. Спутник поднялся в воздух,
солнечные лучи нагрели
проволоку — и вот она уже расправилась,
приняла форму антенны.
Замечательно, не правда ли?
Или такой случай. Внутрь
небольшого аппарата, закрытого со
всех сторон, надо вставить спираль,
причем через маленькое отверстие,
сквозь которое спираль никак не
пролезет. Вот тебе задачка:
придумай, как эту операцию можно
провести с помощью нитинола.

5555555 5 55 5
5 5 5 5 I 5 I 5 I 5 |б I 5 I 5 5
5 5 5 |Т
555
5555|5|5|5|5 Гб~[
5555|5|5155 I
5 5 5 |
5 5 5 5
КУДА УХОДИТ ЭНЕРГИЯ, ИЛИ
НАСТУПЛЕНИЕ НА ТРЕНИЕ
Утром или вечером ты заводишь
часы, закручиваешь пружину, чтобы
она, распрямляясь, вращала
зубчатые колеса, а через них —
минутную и часовую стрелки. Если же ты
забудешь завести пружину, то часы
остановятся. Почему же колеса
перестанут крутиться? Что им
мешает?
Загорелся красный свет, шофер
нажал на тормоза, тормозные
колодки прижались к ободу колеса,
не дали ему вращаться.
Автомобиль остановился. Что за сила в
считанные секунды затормозила
автомобиль?
Лифт поставили на ремонт. Надо
менять стальные тросы, объясняет
мастер. Они сильно износились,
могут оборваться. Что же привело
тросы в негодность?
На эти три вопроса (и на сотни
других) есть один, общий ответ: все
дело в трении. В том самом трении,
которое сопровождает каждый наш
шаг по земле. Ведь если бы трения
не было, подошвы не сцеплялись
бы ни с полом, ни с асфальтом, и мы
бы скользили по любой
поверхности. Гололед, при котором трение
резко снижено, дает отдаленное
представление о такой ситуации.
Но трение о лед, хоть оно и мало, все
же существует.
А в отсутствие трения (если б
такое было возможно), мы,
начхавши однажды двигаться, не смогли
бы никак остановиться...
Но есть ли смысл гадать, что
было бы, не будь трения? Оно есть,
и с ним надо считаться. Тем, кто
придумывает и строит машины,
это просто необходимо. Почти вся
энергия, которую вырабатывают
двигатели автомобилей,
теплоходов, тепловозов, мотоциклов, идет
на то, чтобы преодолеть трение.
А в целом, если брать всю энергию,
которую вырабатывает для своих
нужд человечество, то треть ее
уходит на то, чтобы преодолеть трение.
В часах, в лифтах, в станках, в
комбайнах — словом, в любых
машинах, где есть движущиеся части.
Есть движение — есть и трение, от
этого факта никуда не уйти. А есть
трение — непременно будет износ:
Трение сопровождает каждый наш шаг,
каждое движение любого механизма. Когда ты
подымаешься по скользкой дороге, оно твой
союзник, когда съезжаешь с горы на
санках — твой противник.
44

детали в местах соприкосновения
становятся тоньше и слабее. Если
их вовремя не сменить, может
произойти остановка машины, а то
и авария. Так что с трением шутки
плохи.
Между прочим, именно из-за
трения невозможно создать
механический вечный двигатель. Что ни
выдумывай, трения не избежать —
хотя бы даже это было трение не
металла о металл, а, скажем,
металла о воздух (как у самолета) или
о воду (как у корабля). И самолет,
и корабль тоже постоянно
преодолевают силу трения...
Так вот, о вечном двигателе. Не
так давно в Мадриде были найдены
две неизвестные ранее рукописи
великого итальянского ученого и
художника Леонардо да Винчи; одна
из них посвящена как раз
машинам. В этой рукописи, за несколько
веков до открытия законов трения,
гениальный итальянец записал:
«Стремление создать вечное
колесо... можно назвать одним из
бесполезных заблуждений человечества.
На протяжении многих столетий
все, кто занимался вопросами
гидравлики, военными машинами
и прочим, тратили много времени и
денег на поиски вечного двигателя.
Но с ним происходило то же, что
с алхимиками: всегда находилась
какая- нибудь мелочь, которая
якобы мешала успеху опыта». И далее:
«Сила трения зависит от материала
соприкасающихся поверхностей,
а также от степени их обработки...
Она может быть уменьшена путем
введения роликов или смазочных
веществ между трущимися
поверхностями».
Ты заметил — «может быть
уменьшена», а не «может быть
уничтожена». И хотя отдельные
чудаки до сих пор выдвигают
безумные идеи, как избавиться от
трения и построить двигатель, который
никогда не остановится, в конце
концов выясняется, что
изобретатель допустил где-то серьезный
просчет. Трение не уничтожить.
Его можно уменьшить.
В современном машиноведении
появилось новое направление —
триботехника. В этой книжке
несколько раз уже попадались
греческие слова, давшие жизнь новым
терминам. Вот еще одно: «три-
бос» — трение.
Специалисты по триботехнике
широким фронтом ведут
наступление на трение. И дело тут не только
в том, что снижение трения даже на
один процент дает огромную
экономию электроэнергии и горючего.
Вспомни пример с тросами, на
которых подвешен лифт. При трении
о блоки они постепенно
изнашиваются, истираются, их приходится
заменять новыми. То же
происходит с другими трущимися
деталями — в двигателях, в
сельскохозяйственных машинах, тех
аппаратах, которые работают у тебя дома.
Когда выходит из строя вентилятор
или пылесос, очень часто виной
тому бывает износ деталей. А ты
уже знаешь, в чем главная причина
износа — в трении.
Но если бы проблемы
ограничивались пылесосами... Из-за износа
и поломок деталей комбайны могут
простаивать почти половину
рабочего времени при уборке урожая!
Это огромные потери, с которыми
нельзя мириться. Чтобы
отремонтировать и пустить в работу машины,
простаивающие из-за
преждевременного износа, государство тратит
миллиарды рублей.
Жизнь без трения невозможна.
Но когда трения слишком много,
оно обходится чересчур дорого.
Поэтому создатели машин, даже в
старые времена, отыскивали способы,
как трение уменьшить.
Изобретатели шли двумя
путями. Один из них — заменить
скольжение качением. Массивные ка-
46

менные глыбы для строительства
пирамид не волокли по земле, а
катили по бревнам. И в самом деле,
когда плоскость трется о плоскость,
то они соприкасаются сразу всей
поверхностью, и трение велико;
а когда одно тело катится по
другому, то они соприкасаются лишь по
линии, которая их разделяет. По
такому принципу в свое время был
построен роликовый подшипник,
доживший до наших дней. Еще
чаще используют шариковые
подшипники, потому что когда по
поверхности катится шарик, он касается ее
в каждое мгновение одной только
точкой.
Сколько же подшипников
крутится сейчас в машинах на всей
земле! Должно быть, миллиарды.
В любом домашнем приборе, в
котором есть вращающиеся детали,
непременно можно обнаружить
подшипник. Только я бы не советовал
тебе это проверять, потому что
разобрать прибор и посмотреть, что там
внутри, довольно просто, а собрать
его в обратной последовательности,
ЩгШ+1
<ЖоМШ^^
Ж^г/ис^ /аяЛгЛсс^^ №> лши<^
Когда предмет скользит по поверхности, то
он соприкасается с нею сразу большой
площадью, и трение велико. А когда катится,
то площадь соприкосновения гораздо
меньше, и трение незначительно. Это было
замечено в глубокой древности. Оставалось
сделать один шаг до изобретения колеса...

чтобы все детали были пригнаны
одна к другой, — это посложнее.
Но если ты найдешь какой-нибудь
неработающий, отслуживший свое
аппарат, можешь проверить — есть
ли в нем подшипник. Девять
шансов из десяти, что очень скоро ты
найдешь то, что ищешь.
Второй путь, которым шли
инженеры (даже в то время, когда
слова «инженер» не было еще и в
помине), — смазка трущихся
поверхностей. Некоторые жидкие,
полужидкие и даже твердые вещества
заметно уменьшают трение. Они
образуют прослойку между
поверхностями, и одна скользит или катится по
другой без заметных усилий.
Смазка заполняет все неровности, все
микроскопические выступы и впа-

В каждом механизме, старинном и
современном, есть множество узлов трения,
трущихся друг о друга деталей. Изучению
трения посвящена триботехника — особый
раздел науки о машинах.
дины, она превращает
металлическую поверхность в подобие
гладкого льда. К тому же она
обволакивает поверхности тончайшей
пленкой и мешает им соприкасаться.
Густую, почти твердую смазку
можно увидеть во многих
подшипниках; жидкую, маслянистую —
в автомобильных и тракторных
двигателях. Без них срок службы
трущихся поверхностей
исчислялся бы днями и даже часами. Со
смазкой они работают много лет.
Из чего же делают смазки?
Раньше их готовили из жиров и
масел растительного и животного
происхождения. Сейчас обычно из
нефти, точнее, из продуктов ее
переработки. Но любая смазка сама по
себе недолговечна: она вытекает из
узлов трения, портится при
перегреве, застывает при переохлаждении,
теряет по мере работы свои
смазывающие свойства. Вот и приходится
после нескольких тысяч километ
ров пробега заливать в двигатель
свежее моторное масло, менять
смазку во втулках и подшипниках.
Это дорого и отнимает много
времени. А не сделаешь этого
своевременно — начнется быстрый износ.
Между тем природа дала людям
прекрасные образцы совершенства
и долговечности смазки. Согни
и разогни руку в локте. Теперь
вытяни руку и покрути кистью.
Подыми распрямленную руку и опусти,
сделай несколько взмахов и
поворотов. Все это ты проделал без особых
усилий, не правда ли? А ведь и
локтевой сустав, и плечевой — это
живые узлы. Правильно было бы
назвать их шарнирными соединения-
49

ми. Таких соединений, дающих
свободу вращения, есть немало
и в железных машинах.
Но машине непременно нужна
смазка. А нам? У нас эта смазка
есть в каждом суставе. Врачи
называют ее синовиальной жидкостью.
Она позволяет живым
подшипникам работать без замены много
десятилетий. Она вырабатывается
самим организмом и при
необходимости подбавляется понемногу в тот
или иной сустав. Шарнирные
соединения в нашем организме не
требуют ни смазывания извне, ни
ремонта, ни замены. Завидный
пример!
Почему бы и здесь нам не
поучиться у природы?
Настоящая учеба — это не
простое копирование. Пока наука не
в состоянии приготовить
искусственное подобие живого сустава. Но
можно, поразмыслив над
принципом, попробовать воспроизвести его
в других условиях, с другими
материалами.
Живой сустав изнутри выложен
особой хрящевидной тканью,
эластичной, упругой, гибкой. При
работе этот хрящ, как и любая деталь
машины, понемногу (хотя и очень
медленно) изнашивается. Но в
отличие от детали тут же
восстанавливается, а в качестве строительного
материала использует вещества,
которые приносит с собой живая
смазка. Ни при каких обстоятельствах
хрящ не допустит прямого контакта
кости с костью! Если же такое
случится, то это уже заболевание,
которое должны лечить врачи. Они,
например, вводят в сустав
искусственную смазку, сделанную
наподобие настоящей.
Но сейчас речь не о живом
организме, а о созданной человеком
машине. Вот если бы в ней тоже
были «хрящи», способные
обволакивать металлические «кости», не
давая им соприкасаться, не давая
им изнашиваться!
Казалось бы, о таком можно
только мечтать. Однако узлы
трения, напоминающие живые
суставы, уже существуют. Их появление
стало возможным тогда, когда под
руководством двух известных со-
Чтобы
машина
могла
работать,
ей непременно
нужна
смазка,
которая
резко
снижает
трение.
А как
быть
человеку?

ветских ученых, академиков
Александра Юльевича Ишлинского
и Анатолия Аркадьевича Благо-
нравова начались исследования,
которые привели к открытию
нового явления. Его назвали
избирательным переносом. Это довольно
сложное физическое явление, а
коротко его суть можно выразить
так: в определенной смазывающей
среде на стальной поверхности при
ее трении о медные сплавы
нарастает слой чистой меди, играющий
роль хряща. Трение резко падает,
износ практически прекращается.
Такова была предпосылка для
дальнейшей работы.
Обнаруженный принцип предстояло воплотить
в реальной конструкции, а сделать
это далеко не просто. Принцип
космических полетов Константин
Эдуардович Циолковский выдвинул
почти сто лет назад, но первый
спутник Земли поднялся в воздух
только в 1957 году...
Итак, задача сводилась к тому,
чтобы создать на трущихся
поверхностях подобие хряща, некий слой,
который по мере износа будет вос-
У всех живых существ, и у человека тоже,
в каждом суставе есть природная смазка —
жидкость, которую вырабатывает организм.
Можно считать, что наша рука — это
механизм с узлами трения.
станавливаться, используя смазку
как строительный материал. По
этому поводу было много
предложений, но все они оказались
непригодными для практики. Решение
нашли два советских
исследователя: доктора технических наук
Д. Н. Гаркунов и И. В. Крагельский.
Идею, которая легла в основу их
открытия, можно пояснить
простейшим примером из механики.
Этакой ученической задачкой.
Вот перед тобой легкая тележка.
А в тележке — груз. Толкни
тележку, и она поедет. А груз?
Разумеется, и он поедет вместе с тележкой...
Но какое это имеет отношение

к трению и к живым суставам?
Самое что ни на есть прямое. Если
металлическая поверхность мягка
и пластична (например, сделана из
меди, полученной избирательным
переносом), то ее можно сравнить
с тележкой: она будет
перемещаться по металлу под действием
внешних сил. А грузу мы уподобим
прослойку из какого-нибудь
искусственного полимерного материала,
скажем, из полиэтилена. Металл
и полимер будут двигаться под
нагрузкой вместе. При этом полимер
обеспечит низкое трение, а металл
примет) на себя сильные нагрузки
и внезапные удары.
Вот такая модель была
положена в основу. А модель — это уже
половина дела. От нее до реальной
конструкции — один шаг.
Для примера возьмем часто
встречающуюся на практике
трущуюся пару: сталь и бронза (самая
распространенная из бронз —
сплав меди с оловом). Добавим в
этот узел какое-нибудь активное
вязкое вещество, например
олеиновую кислоту, принадлежащую
к классу так называемых жирных
кислот. Олеиновая кислота легко
вступает во взаимодействие с
оловом, входящим в состав бронзы,
и образует олеат олова, давно
известный как отличная смазка. Но
это только первый этап хитрого
процесса. Главное начинается дальше.
Все атомы олова ушли из
бронзы, и на их месте остались пустоты.
Мало-помалу из-за этих пустот
поверхностный слой бронзы
расшатывается, теряет прочность. Он
становится как бы мягким, текучим.
Говорят, что поверхность бронзы псев-
доожижена, то есть якобы ожиже-
на. Почему «якобы»? Да потому,
что атомы меди стараются
заполнить пустые полости, как бы затечь
в них, вернуть поверхности былую
прочность. Но олеиновая кислота
неумолимо вытаскивает олово атом
за атомом, рождая новые пустоты.
В то же время атомы меди ни на
секунду не прекращают свою
ремонтную работу, залатывают
дырки в поверхности. В конце концов
наступает равновесие: сколько
уходит одних атомов, столько
приходит других.
Псевдоожиженный слой меди
авторы работы решили назвать
сервовитной пленкой. Чтобы понять
это название, придется на сей раз
обратиться не к греческому языку,
а к латыни. «Сервус» по-латыни —
слуга, «вита» — жизнь. Значит,
пленка помогает создать «живой»
узел трения.
Но я еще не закончил рассказ
о том, что происходит в «живом»
узле. Ведь у нас есть второй
участник трения: стальная поверхность.
К ней-то и липнет сервовитная
пленка. Теперь трущиеся детали
скользят по жидкой (или, если быть
точным, по псевдоожиженной)
прослойке. Этот посредник не знает
усталости, не знает износа, ибо
это — не металл в привычном для
нас смысле.
А намного ли уменьшается
трение при избирательном переносе?
Примерно в десять раз. Уже ради
этого стоило бы, как говорится,
ломать копья. Но есть и другие
преимущества. Например, такое:
детали при трении не нагреваются.
И еще: поверхности при работе
становятся зеркально гладкими.
Машине почти не нужно затрачивать
энергию только на то, чтобы
преодолевать сопротивление трущихся
деталей.
Но вся работа пошла бы
насмарку, если бы частицы меди,
плавающие в сервовитной пленке,
уносились бы во время работы из узла
трения, как то случается с любой
обычной смазкой. Эти частицы так
малы, что под давлением они вновь
«втискиваются» в поверхностную
пленку и остаются в ней. Так по-
52

верхность залечивает сама себя.
А это значит, что износ замедляется
в десятки раз.
Не смущает ли тебя, что речь
здесь все время идет о меди? Ведь
может случиться и так, что в узле
трения вовсе ее нет, а есть, скажем,
две стальные детали. Значит, в этом
случае избирательный перенос уже
неприменим?
Нет, он годятся и для стальных
деталей, и для таких пар, как
сталь — пластмасса. Надо только
ввести в смазку немного медного
порошка.
А теперь о твердых смазках.
Вскользь о них уже упоминалось,
но не слишком подробно, чтобы не
забегать вперед. Сейчас самое время
наверстать упущенное.
Одну твердую смазку ты,
наверное, хорошо знаешь: графит.
Порошок графита вдувают, например,
в замки, чтобы они легче
открывались, особенно на морозе. Другая
твердая смазка, еще более
эффективная, носит имя «дисульфид
молибдена» — в ее молекуле один
атом металла молибдена связан
с двумя атомами серы.
Еще не так давно хорошей и
надежной третьей смазки не было.
А первые две, хоть и хороши, да
очень уж непрочны. Порошок —
он и есть порошок.
Про третью смазку один ученый
сказал, что у нее «алмазное сердце
и шкура носорога». Другой ученый
назвал ее «органической
платиной». «Органическая» — это
значит, что в основе молекулы лежат
атомы углерода. А про «платину»
и «шкуру носорога» вспомнили
потому, что этот материал стоек ко
всему на свете, буквально к любым
веществам. Клади его хоть в едкую
кислоту, хоть в крепкую щелочь —
все выдержит. Ни один
растворитель его не берет.
Но пора назвать эту третью
твердую смазку. Вот только имен у нее
б&иС&гсаЛ) ь&ц*
Графит: слои углерода легко сдвигаются.
В дисульфиде
молибдена
слои сдвигаются ^—
еще легче.
В этом
материале
атомы
молибдена
(маленькие
кружки)
соседствуют
с атомами
серы
(большие
кружки).
«Алмазное сердце и шкура
носорога» — так отзываются о
фторопласте. Атомы углерода в нем
окружены атомами фтора. Этот
материал такой скользкий, что
может работать без смазки.
53

^сг/а^ас

несколько. Химики именуют это
вещество по своим строгим
правилам: политетрафторэтилен. Значит,
что-то похожее на полиэтилен, но
с многочисленными атомами
фтора. Так оно и есть. Молекула этого
вещества состоит из длинной
углеродной цепочки в десятки и сотни
тысяч атомов, к которой со всех
сторон прикреплены атомы фтора.
Они образуют этакий чехол,
который мешает другим веществам
проникнуть к углеродной цепи и
порвать ее. Исключительная
химическая стойкость, способность
выдерживать температуру до 400
градусов, необычайная гладкость, даже
этакая маслянистость
поверхности — вот что отличает
политетрафторэтилен.
Чтобы каждый раз не
произносить такое длинное название, в
обиходной технической речи
политетрафторэтилену дали имена
попроще. В некоторых странах такой
полимер называют тефлоном, а у нас
чаще всего — фторопластом-4.
Так вот, фторопласт без всякой
смазки работает в узлах трения не
хуже, чем другие материалы со
смазкой. И казалось бы, если
выстелить им изнутри трущиеся узлы,
то дело пойдет на лад...
Не все так просто, как кажется
на первый взгляд. Мало кто щупал
шкуру носорога, далеко не у всех
была такая возможность, а
фторопласт многим знаком на ощупь.
Помимо того, что он маслянистый,
у него еще одна особенность:
кажется, что он под пальцами слегка
проминается. Верное ощущение —
фторопласт мягок. А значит, прочность
у него невысока, да и снашиваться
фторопластовый подшипник будет
слишком быстро.
Стали вводить во фторопласт
разные твердые наполнители — но
решающего успеха так и не
достигли. Тогда специалисты из
Института машиноведения попробовали
поставить проблему, если можно
так сказать, с ног на голову:
перестали добавлять твердое к мягкому,
а принялись вводить мягкое в
твердое. Проще говоря, попытались
внедрить фторопласт прямо в
металлическую поверхность, сделав
необычный гибрид, или, как ты
помнишь, композиционный материал.
Конечно, не всякий металл
годится для такого композита.
Поверхность сначала надо обработать
так, чтобы получилось нечто вроде
губки. Или, скорее, металлического
скелета. Для этого на стальную
ленту напекают слой меди (для
связки), а поверх него — пористую
бронзу, поры которой заранее
заполнены политетрафторэтиленом.
Иногда в этот композит добавляют
еще немного дисульфида
молибдена, чтобы скольжение стало еще
лучше. Тогда получается
многослойный «пирог», у которого вместо
румяной корочки — тончайшая и
очень скользкая пленка.
Подшипник из такого «слоеного
теста» сочетает в себе полезные
свойства всех своих слоев. Сталь
придает ему прочность и
способность проводить тепло, бронза
сообщает необходимую мягкость и
стойкость к износу, а фторо-
пласт-4 с дисульфидом
молибдена — уникальную, редкостную
способность к скольжению.
Этим подшипникам, как
показали опыты, никакая смазка
вообще не нужна. Они работают при
температурах от минус 200 до плюс
300 градусов, в любой атмосфере,
в любых растворах и
растворителях. А материалов требуют — кот
наплакал: все три добавочных слоя
(медь, бронза, фторопласт) по
толщине не превосходят 0,3
миллиметра.
А когда эти подшипники
испытали, то оказалось, что они тоже
могут сами себя залечивать!
Начинается их работа так: фто-
55

Не требующий смазки
да впридачу
самозалечивающийся
подшипник
гораздо меньше
привычного,
шарикового, и
устроен он проще.
ропласт
изнашивается первым и
переходит на
поверхность той
детали, с которой он
находится в
контакте. Как и при
избирательном
переносе,
неровности быстро
сглаживаются и
заполняются
фторопластом.
Получается, что он
скользит сам по себе —
а как раз в этом
случае трение
минимально.
Но потом потихоньку
начинается износ, ведь ничто не может
работать вечно. Обнажаются частицы
бронзового каркаса, появляются
неровности, которые слишком
разогреваются при работе... Пора бить
тревогу? Еще нет. Тепло принимает
на себя стальная поверхность, ведь
сталь, как ты помнишь, хорошо
его отводит. И тут же включается
еще один, очень полезный
механизм.
При нагревании почти все
материалы расширяются. Но
фторопласт, как и большинство других
пластмасс, увеличивается в
размерах гораздо сильнее, чем бронза и
чем сталь. При первых признаках
перегрева, когда трение только
начинает расти, фторопласт вылезает
из бронзовых пор на поверхность,
его буквально распирает от
повышенной температуры, и он тут же
обволакивает только что
обнажившиеся металлические частицы. Так,
без участия человека, производится
ремонт на ходу. А как только
трение упало, как только миновала
опасность перегрева, фторопласт
сжимается, причем гораздо
сильнее, чем бронза. Излишек
смазывающего пластика вновь уходит в
поры и ждет там следующего
момента, когда начнется очередной
перегрев.
Вот так необычная автоматика!
Или, если хочешь, самоисцеление.
И хотя принцип работы тут иной,
нежели в живом суставе, смысл
примерно тот же: без
вмешательства извне чутко реагировать на
изменение условий работы.
Тут уже не подражание природе,
о котором было рассказано в главе
про исцеление машин, а новый
подход, природе неизвестный. Что ж,
не во всем надо следовать
природным образцам. Ведь природа не
знает ни колеса, ни электрической
лампы...
Но вернемся к
самозалечивающемуся подшипнику. Куда его
лучше поставить? Конечно, туда, где
особо трудные условия работы.
Например, если в машине
настолько сильная тряска, что она
буквально выбивает обычную смазку из
подшипников. А фторопластовые
узлы работают как ни в чем не
бывало. И экономят огромное
количество материалов. На 10 миллионов
подшипников из металла с
пластиком нужно 13 тонн бронзы, чуть
больше полутора тонн фторопласта
и примерно тонна дисульфида
молибдена, а также, понятно, сталь —
56

80 с небольшим тонн. А на те же
обычные 10 миллионов
подшипников с той же работоспособностью
понадобится около 1000 тонн
наилучшей стали!
Вот какая экономия. И в
придачу — сбереженная смазка: ведь
фторопласту она не нужна.
Новые подшипники в
машиностроении буквально нарасхват. Их
охотно берут создатели
большегрузных автомобилей и ткацких
станков. Для заводов, на которых
делают консервы, шоколад и
мороженое, такие подшипники —
бесценный клад: на каждом
конвейере, в каждой машине есть узлы
трения, а обычная жидкая смазка,
того и гляди, вытечет и попадет
в продукт — хорош ли будет
шоколад с машинным маслом?
Но больше всего ждут такие
подшипники добытчики нефти
и строители на Крайнем Севере
и в жарких краях. На морозе
обычная смазка густеет и перестает
работать, под палящим солнцем она,
напротив, становится совсем
жидкой и вытекает из подшипников.
А когда смазка не нужна, то нет
и проблем с нею.
В наступлении на трение
сделаны пока только первые шаги. Но
ты уже, видимо, понял, насколько
эти шаги успешны. А ведь я
рассказал тебе далеко не обо всем. Но
говорить подробно — не хватит
места, а промолчать вовсе — жалко...
В таком случае — коротко еще
о трех смазках. О трех фронтах, где
ученые ведут атаку на трение.
Фронт первый: водяная смазка.
Вода, конечно, не так хорошо
смазывает детали, как масло, но у нее
есть другое преимущество: она
очень быстро отводит тепло от
трущихся поверхностей. А это очень
важно, когда скорость вращения
чрезвычайно высока. Так, есть
машины, в которых валы делают в
минуту почти 40 тысяч оборотов.
Опоры так разогреваются, что никакая
смазка не успевает унести тепло.
Никакая — кроме обычной воды.
Фронт второй: ледяная смазка.
В Японии построили опытный
образец электровоза, который требует
минимальных затрат
электроэнергии, потому что он едет не по
стальным путям, а по льду. Этот лед он
сам и намораживает перед собой на
специальных пластмассовых
рельсах. У такого электровоза нет колес,
а вместо них поставлены
внушительных размеров коньки.
Электровоз уже может скользить по льду
со скоростью 50 км/час, а
конструкторы утверждают, что в самом
скором времени увеличат эту скорость
по меньшей мере вдвое.
Фронт третий: магнитная
смазка. Или, если быть точным, вообще
отсутствие какой бы то ни было
смазки. Французские ученые
придумали конструкцию, в которой
вращающийся вал удерживается
на весу магнитом и вообще не
соприкасается с опорой. А это значит,
что трение равно нулю. Правда,
такие «магнитные подшипники»
пока относятся к разряду экзотики.
Во-первых, потому, что их
непросто изготовить, а во-вторых, по той
причине, что за их работой каждый
момент следит недреманым оком
электронно-вычислительная
машина и подает команды, как только
вал машины чуть-чуть отклонится
в сторону. Иначе может
возникнуть авария. В общем, такое
устройство обходится примерно в миллион
долларов. Ничего не скажешь —
дорогой подшипник! Зато нет
контакта и можно вращать детали с
неслыханной скоростью — до 800
тысяч оборотов в минуту.
Вот так, с разных сторон ученые
и инженеры ведут наступление
на трение. На то самое трение, без
которого мы не могли бы и шагу
ступить. И, судя по сводкам с
фронтов, наступление идет успешно.

6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
БЕССМЫСЛЕННАЯ ТРЯСКА, ИЛИ
ВИБРАЦИЯ — ВРАГ МАШИН
Некоторое время я колебался, с чего
бы лучше начать эту главу. А потом
отбросил все колебания и решил:
конечно же, с колебаний! Только не
с тех, которые бывают у каждого из
нас от сомнений, раздумий,
нерешительности, а с самых-самых
простых и самых распространенных
в природе и технике — с
механических.
В природе, в повседневной
жизни, куда ни кинь взгляд, на что ни
обрати внимание — всюду можно
заметить какое-нибудь
периодическое движение, попеременную
смену состояний, то есть колебание.
Морские приливы и отливы —
колебания. Листья на деревьях
колеблются под порывами ветра. День
сменяется ночью, ночь — днем;
после зимы приходит весна, затем
лето, осень и опять зима — и это
колебательный процесс! Ты
дотронулся до горячей батареи и
отдернул руку — это нервные клетки
в твоей руке восприняли тепловые
колебания и передали информацию
в мозг, а тот, не колеблясь (в
переносном смысле), отдал приказ
(в прямом смысле): убрать руку!
И когда ты ее отдернул, вернул
в прежнее состояние, это тоже было
колебанием: твоя рука совершила
движение взад и вперед, словно
колеблющийся маятник.
Но при чем тут машины?
При том, что они не составляют
исключения из общего физического
правила. Любая машина при
работе создает колебания. Даже
космический корабль в свободном
полете — и тот чуть вздрагивает от
работающих на борту приборов и
аппаратов.
Но на космическом корабле
колебания невелики. В автомобиле
или в поезде они намного больше.
Потому что поезд и автомобиль не
парят в безвоздушном
пространстве, а соприкасаются ежесекундно
с твердой опорой, которую — будь
то рельсы или шоссе — никак не
назовешь идеально ровной.
Так возникает вибрация, то
есть постоянные, повторяющиеся,
неизбежные колебания машин и
механизмов.
Мы хотим скорее попасть из
Куда ни кинь взгляд — все в движении, и
очень часто, может быть чаще, чем мы
замечаем, это движение — колебательное.
58

одного места земного шара в
другое. Мы хотим, чтобы наши станки
быстрее превращали заготовки
в готовые детали, чтобы двигатели
были мощнее, комбайны —
производительнее. Но ничто не дается
даром. У всякой медали есть обратная
сторона. Или, как говорят ученые,
полезное действие может повлечь
за собой непредвиденные
последствия.
Самое распространенное из этих
последствий — вибрация. Или,
говоря проще, тряска.
И в самом деле, разве для того
люди придумали автомобили,
чтобы трястись в них? Нет, трястись
можно и в телеге, и в дилижансе.
Особенно по неровной дороге. Если
же дорога хорошая, то при малой
скорости и тряска будет небольшой.
Но нам нужно — быстрее, мощнее,
Звук — это тоже
колеба ния.
В наше ухо
они попадают
по воздуху и
порой так бьют
по барабанной
перепонке,
что хоть беги...
производительнее! И вот такое
форсирование, ускорение, предельное
напряжение влечет за собой,
помимо нашей воли, усиление вибрации.
Если бы дело упиралось только
з неудобства для
путешественников, тряску можно было бы и
стерпеть. Однако последствия вибрации
гораздо опаснее. Она может
перечеркнуть замысел конструктора:
разрушить ответственную деталь,
привести к перегреву важного узла
машины и так далее. Наконец, она
может просто помешать нам
работать, справляться со своим делом.
Широко распространенные
колебания — звуковые. Иногда
приходится слышать, что кому-то
легче работается под музыку или
просто при включенном радио. Не
стоит верить этому. Может быть, порой
и кажется, что музыка помогает,
но точные опыты показывают:
производительность умственного
труда (например, скорость
запоминания материала из учебника) даже
при негромко включенном радио
падает в несколько раз. Психологи
и врачи настаивают на том, чтобы
в лабораториях и конструкторских
бюро не включали без надобности
музыку, так же, как не включают
ее в школе на уроках.
К счастью, радио и телевизор

хороши тем, что их можно
выключить в любой момент. А как
выключить шум от потока автомобилей
под окном? Или лязг тракторных
гусениц? Или грохот стальной
бабы, забивающей в землю бетонные
сваи на стройке?
Техника принесла с собой
новые шумы, к сожалению, порой
неизбежные. Или, если говорить
точнее, неизбежные сегодня, при
нынешнем уровне развития техники,
для современных машин. Нет
сомнений, что завтрашние машины
будут работать бесшумно. Но пока...
Если принять за единицу
слабый звуковой фон (пение птиц,
шелест листвы) где-нибудь за
городом, в поле, на опушке леса —
вдали от шоссе, то пылесос на
расстоянии в пять шагов даст нам три
звуковых единицы, грузовик,
проезжающий под окном, — четыре,
механический цех — примерно
столько же, концерт рок-группы — пять
единиц (почти как артиллерийская
канонада), реактивный самолет,
если стоять неподалеку от него, —
шесть единиц.
Однако дело не сводится к
одним только шумам. С ними, в конце
концов, борются, и с каждым годом
все успешнее. А когда нет
возможности преодолеть шум, то надевают
специальные звукоизолирующие
наушники. В них, например,
соревнуются спортсмены-стрелки,
работают ткачихи и прядильщицы.
Немного раньше я упоминал
о том, что вибрация — и
необязательно шум — может
перечеркнуть замысел конструктора. Так
бывало прежде, и не один раз.
Например, еще в прошлом веке, когда
были построены мощные паровые
машины и паровые турбины,
неожиданно обнаружилось, что при
достижении какой-то критической
скорости вращения вдруг, ни с того
ни с сего, ломаются валы,
растрескиваются лопатки турбин,
переламываются штоки-толкатели. Когда
инженеры стали разбираться, в чем
тут дело, то выяснили: причина —
не в самой нагрузке, а в ее
многократном повторении. Каждое такое
повторение стали называть циклом.
И постепенно установили,
проверили и уточнили, сколько циклов
способен выдержать каждый
материал. Эту величину решили
называть пределом усталости. Да,
металл устает так же, как мы с
тобой. А нагрузки у него бывают
самые разные — и постоянные,
и переменные, и быстрые, и
медленные. Когда все они наваливаются
сразу, действуют сообща, металл
скорее всего и выходит из строя.
Например, на заре железных дорог
именно из-за усталости металла
время от времени взрывались котлы
паровозов, хотя они были сделаны
из толстых листов прочной стали,
причем с большим запасом
прочности. Но и этого запаса не хватило,
чтобы выдержать миллионы
циклов нагрузки...
Если обратиться к истории
техники более позднего времени,
можно узнать о целой цепи авиационных
катастроф — их причины казались
поначалу решительно
непонятными, даже загадочными. Например,
при достижении определенной
61

Не для того придуманы автомобили,
чтобы в них трястись.
скорости начинались сильные
колебания летательного аппарата, и он
в считанные мгновения прямо в
воздухе разваливался на куски. Это
явление назвали флаттером. Зная
о нем, конструкторы ограничивали
скорость своих самолетов, хотя
мощность двигателей позволяла
преодолеть невидимый и оттого еще
более опасный барьер. Потом, когда
выяснилась колебательная
природа флаттера (а в этом огромная
заслуга выдающегося советского
ученого академика Мстислава
Всеволодовича Келдыша), катастрофы
из-за флаттера прекратились, и
самолеты перешагнули наконец
запретный рубеж, а вскоре превысили
и скорость звука.
С флаттером было покончено —
но оставались другие колебания,
с которыми до поры до времени
самолетостроители тоже не могли
сладить. Например, шимми.
Любопытно, что слово это совсем не
техническое, не авиационное. Так
называли быстрый танец — он был
моден в самом начале XX века. Так
вот, носовое колесо самолета, или,
что то же, переднее шасси,
начинало вдруг выделывать вихляющие
движения, наподобие па в танце
шимми. И при разбеге внезапно
отваливалось. Но вот что оставалось
загадкой: на колесо не действуют
какие-то значительные внешние
колебания — взлетные полосы на
аэродромах ровные, само колесо
хорошо отбалансировано, и вдруг оно
пускается в танец...
Такое явление в технике теперь
называют самовозбуждением, или
иначе — автоколебательным
процессом. При всей его невероятной
сложности, трудности
математического описания ты с ним наверняка
знаком. Именно это физическое
явление ты используешь, когда
раскачиваешься на качелях, ритмично
поджимая и разгибая ноги,
приседая и выпрямляясь. А вот еще
один пример автоколебаний,
которые долгое время оставались
неприятной загадкой. Иногда на са-
62

мой ровной дороге при большой
скорости внезапно начинают рыскать,
резко вилять передние колеса
автомобиля. Опытный водитель сразу
же сбрасывает скорость, иначе
недолго потерять управление
машиной. (Между прочим, такое
автомобильное шимми изучил и объяснил
академик Александр Евгеньевич
Чудаков, причем задолго до того,
как это явление было обнаружено
в авиации.) Подобное же
самовозбуждение приводит к боковой
качке в вагонах, хотя и рельсы, и
вагонные колеса со всей очевидностью
ровные и гладкие. Конструкторы
автомобилей, самолетов, поездов
придумали немало хитроумных
способов, как уберечь свои машины
от небезопасного старомодного
танца, но, честно говоря,
автоколебания остаются пока не до конца еще
решенной задачей в области
механики...
Вернемся опять к авиации.
Когда самолеты преодолели звуковой
барьер и стали летать со скоростью
более 1200 км/час (а это
произошло, когда появились реактивные
двигатели), то при испытаниях
обнаружилась еще одна,
совершенно непредвиденная причуда: ни с
того ни с сего у самолета
отваливалось оперение. Вскоре стало ясно,
что и тут та же причина —
вибрация. Природа этого колебания была
вскоре обнаружена: при большой
скорости поток воздуха, срываясь
с задней кромки крыла, попадал
прямехонько на стабилизатор, то
есть на горизонтальное оперение
самолета, и заставлял его
вибрировать. Стабилизатор не мог долго
выдержать такой усталостной
нагрузки (он просто не был на нее
рассчитан) и ломался.
С того времени на скоростных
самолетах — и на военных, и на
пассажирских — стабилизатор
Автоколебания позволяют
нам раскачиваться
на качелях, и они
же доставляют
немало хлопот
конструкторам
самолетов.

Один французский конструктор предложил
оснастить самолетное крыло перьями,
наподобие перьев грифа. Конечно, не для
украшения, а чтобы устранить вредные вибрации.
стали поднимать повыше, чтобы
воздух, обтекающий крыло, до него
не смог добраться.
И все же немало бед принесли
в свое время разные зловредные
колебания!
Во время русско-японской войны
1905 года по совершенно
непонятной причине в открытом море
перевернулись несколько боевых
кораблей. Академик Алексей
Николаевич Крылов, один из создателей
теории колебаний, дал этому
объяснение. Он обнаружил особую форму
малых колебаний, приводящую
к усиленной качке судов. И на
основании этих работ он построил
точную теорию устойчивости кораблей
при волнении...
А сравнительно недавно, в
пятидесятые годы, потерпели один за
другим аварию три английских
самолета «Комета», которые
совершали рейсы из Лондона в
Мельбурн.
Пассажиры отказывались
летать на этих самолетах — и
правильно поступали. Пришлось
заняться тщательным анализом
катастроф. Выяснилось, что во всех
трех случаях беда произошла из-за
крошечных трещин, которые
появлялись в фюзеляже под влиянием
вибраций. Как только несколько
трещин, разрастаясь, сливались
в одну, происходила катастрофа —
обшивка фюзеляжа мгновенно
рассыпалась, будто самолет взрывали
изнутри.
Но довольно катастроф и
аварий. Если б и не было таких
трагических случаев, вибрация все
равно доставляла бы конструкторам
и ученым немало хлопот.
Доставляла и продолжает доставлять. Нет
такого транспортного средства,
станка, сельскохозяйственной
машины, которая не вибрировала бы
при работе. История техники полна
сведениями о разнообразных
устройствах, которые призваны
гасить все эти нежелательные
колебания — от простейших пружин
до мудреных амортизаторов, кото-
Говорят, что один мотоцикл, проезжая по
улицам большого города ночью, может
разбудить двести тысяч человек...
64

рые ставят на самолетные
шасси. А между ними — и вагонные
рессоры, благодаря которым вагон
хоть и раскачивается, но плавно,
и автомобильная подвеска,
благодаря которой автомашина хоть
и трясется при езде, но водитель
и пассажиры не стукаются то и
дело головой о крышу.
Должен честно признаться:
пока науке неизвестны способы,
позволяющие ликвидировать
вибрацию окончательно и
бесповоротно. Поэтому конструкторы идут
двумя путями, каждый из которых
обещает только половинчатое
решение. С одной стороны, инженеры
уменьшают, насколько это в их
силах, вибрацию, с другой —
улучшают устойчивость машин к
всевозможным тряскам и колебаниям.
Так удается значительно продлить
век машин. Но не менее важно
уберечь от вибрации человека. Того,
кто на этой машине работает.
О вредном воздействии шума я
говорил уже достаточно подробно.
Французские исследователи
уверяют, что один мотоциклист,
проезжая ночью по улицам Парижа,
будит чуть ли не 200 тысяч человек.
Так что пусть мотоциклисты не
обижаются, когда увидят знак,
запрещающий тут или там езду на
мотоциклах. К тому же они не только
беспокоят других людей, но и
страдают сами едва ли не больше
всех — и от шума, и от неизбежных
вибраций, которые не погасить
даже гидравлическими
амортизаторами, установленными на
машинах...
Но на мотоцикле, в конце
концов, можно и не ездить. Можно
поехать в автобусе или пройтись
пешком. А вот не работать — нельзя.
Между тем и бульдозер, и скрепер,
и грейдер, и автокран, а также
трактор и любая другая
сельскохозяйственная машина подвержены
вибрациям. Можно было бы множить
и множить эти примеры, только
в этом нет смысла. Суть же в том,
что вибрация всегда плохо
воздействует на человека, управляющего
машиной.
В чем это воздействие
выражается? Ухудшается острота зрения,
человек с усилием начинает
различать цвета. Снижается
координация движений, через несколько
часов работы она уже не та, что в
начале рабочего дня. Память
немного ослабевает, возрастает время,
необходимое для принятия решения.
Короче говоря, работоспособность
человека за рулем, у станка, у
пульта управления тепловозом или
теплоходом постепенно снижается.
И если врачи не примут своевремен-
65

ных мер, у водителя, станочника,
машиниста, оператора могут даже
возникнуть заболевания нервной
системы.
Вот почему ученые-машиноведы
всерьез принялись изучать, как
влияет вибрация на оператора или
водителя. Точнее, как работает
сложная система «человек —
машина». Ведь человек и машина
воздействуют друг на друга постоянно,
образуя своеобразное единое целое.
Конечно, одним машиноведам
с этим делом не справиться, тут
требуется участие биологов и
врачей, физиков и психологов. Но все
равно — дело слишком сложное,
чтобы сразу ставить опыты в
реальных условиях. В таких случаях
есть испытанный метод: построить
механическую модель.
Чтобы картина стала более
наглядной, тело человека
представляют в виде отдельных элементов:
голова и грудная клетка — это
некая общая масса, испытывающая
нагрузку; шея и суставы — как бы
пружины, позволяющие
подстраиваться под колебания, а мышцы —
что-то вроде амортизаторов или
подушек, гасящих колебания. В очень
Эти
забавные
человечки —
механические
модели,
на которых
можно
изучать
как
вибрация
действует
на человека.
простых моделях такого типа
можно выделить пять-шесть
основных элементов, и тогда с решением
задачи справится современная
электронная вычислительная машина.
Но ответ она даст только
приблизительный — ведь «конструкция»
нашего тела значительно сложнее
модели. Значит, надо усложнять
модель, увеличивать число элементов
в ней. Например, представить руку
или ногу не как единое целое, а как
набор отдельных масс, связанных
пружинами и амортизаторами (то
есть суставами и мышцами). И еще
учитывать перемены в
положении тела, изменения нагрузок во
времени.
Словом, модель надо усложнять
и усложнять, чтобы в конце концов
точно рассчитать работу сложной,
переменчивой системы человек—
машина. Без этого машины
будущего не создать.

Нога поглощает вибрации
лучше стальной пружины в...
Впрочем, нет сомнений, что
с бессмысленной и вредной тряской
инженеры скоро научатся бороться
всерьез, без скидок на большие
скорости и мощности. И за образец
опять-таки будут взяты, по всей
видимости, природные конструкции.
Когда ты катаешься на коньках
по гладкому льду, то вибрация
неизменно возникает, хотя, пожалуй,
и не такая значительная, как в
автомобиле или поезде. Расчеты
показывают, что она есть, и твоя
нервная система, очень
чувствительная к внешним воздействиям,
должна бы ее зафиксировать. Но —
не фиксирует. Почему?
Потому что сухожилия ног
воспринимают нагрузку и гасят
возникшие вибрации. Человеческая
нога гораздо лучше металла
поглощает вибрационную нагрузку. Если
сравнивать с лучшей сталью,
которая идет на пружины высокого
качества, то в двадцать раз лучше.
Есть еще чему учиться у природы...
Впрочем, существуют и такие
искусственные материалы, которые
работают не хуже сухожилий. Речь
идет о резине.
Когда исследователям надо
изолировать прибор от сотрясений
почвы или пола, даже от случайных
шагов в коридоре, они подвешивают
приборы на тонких резиновых
нитях к потолку (кстати, это же
наилучший способ точной установки
подзорной трубы или домашнего
телескопа).
Одна только закавыка —
резиновые нити не очень прочны и
слишком скоро выходят из строя.
Значит, в большинстве машин их
использовать нельзя. Но из резины
делают не только нити. Скажем,
у самолетов, которые могут
садиться прямо на поле, шасси ставят на
резиновые прокладки. И в поезде
«Русская тройка» для
уменьшения тряски вагоны поставлены на
резиновые амортизаторы.
Подобные прокладки используют при
строительстве домов в тех
районах, где часто случаются
землетрясения — самые мощные из
природных вибраций.
Все эти способы защиты
человека, машин и зданий от ненужных
колебаний носят общее название:
виброизоляция. А хитроумные
системы, которые гасят колебания,
именуют виброзащитными. С ка^к-
дым годом они становятся все
надежнее, и нет сомнений, что рано
или поздно ученые сумеют избавить
человека от ненужных и даже
вредных колебаний.
Но обрати внимание: не от
колебаний вообще. Ибо вибрация не
всегда наш враг. Она может стать и
другом, если подойти к ней с умом.
Но об этом — в следующей главе.

7777777777
7 |7 | 1 7 7 |7
I I I 7
7 7
7
1 7 7
1 7 |
I 7 71
1 7 7 I
1 7 I
I 7 7
7
7 7|
I 1 1 171
7 71
ПОЛЕЗНАЯ ТРЯСКА, ИЛИ
ВИБРАЦИЯ — ДРУГ МАШИН
Что делают родители, когда
младенец никак не хочет заснуть, а
время спать уж наступило? Известно
что: они его укачивают. На руках
или в коляске. Но ведь
укачивание — тоже колебательный
процесс, только медленный. А каков
результат? Да почти всегда один и
тот же: несколько минут спустя
ребенок засыпает.
Выходит, что тряска может
принести и пользу. У врачей в этом нет
сомнений. Колебания свойственны
всем живым организмам.
Сокращается сердце, напрягаются и
расслабляются стенки кровеносных
сосудов, мы делаем вдохи и выдохи —
и все это колебания, причем не
просто полезные, а жизненно
необходимые.
В организме есть и десятки
других колебаний. Если их распознать,
выяснить скорость, с которой
жизненно важные процессы
происходят, и с той же скоростью
подвергнуть наш организм вибрациям, то
таким образом можно даже лечить
болезни. Например, есть способ
лечения, который называется
«вибромассаж»: больное место массируют
специальным аппаратом, который
очень мелко и часто вибрирует.
А есть еще лечение звуком, вернее,
ультразвуком, неслышным,
неразличимым для человеческого
уха.
При ультразвуковых процедурах
очень частые колебания, исходящие
из аппарата, свободно проходят
сквозь кожу и сквозь мышцы, они
попадают в то место, которое надо
лечить. Например, во внутреннюю
часть уха. И заставляют
вибрировать заболевшие, воспаленные
ткани. При этом они немного
прогреваются, и через несколько сеансов
больной чувствует себя заметно
лучше.
Сейчас биологи, врачи и
механики вместе изучают полезное
воздействие вибрации на человека.
Может быть, говорят они, подобрав
частоту колебаний, удастся сделать
машины, которые будут не
утомлять рабочего, а, напротив,
восстанавливать его силы прямо во время
работы? И человек, не отходя от
станка или от пульта управления,
Вибрационные машины могут ломать и
могут строить. Они вскрывают асфальт и
укладывают его на дорогу.
68

будет поправлять свое здоровье,
лечиться?
Однако создание таких ма- I
шин — дело будущего, возможно, Л
неблизкого. А вибрацию широко
используют в технике уже сейчас. I
И не только для медицинских, но О
и для сугубо технических целей.
Хорошая хозяйка, прежде чем I
готовить тесто для пирога, обяза- Л
тельно просеет муку через сито —
тогда тесто будет пышным, без »
комков. Она насыпает муку в сито/)
и часто-часто трясет его. Тогда мука
быстро сыплется сквозь отверстия .
в сите. Разве это не вибрационная А
техника?
Конечно, в данном случае ника- 1
кой машины нет, работа тут ручная. О
Но на заводах, на шахтах и приис-
Есть пословица: капля долбит камень. Вот
и вибрация небольшими, но постоянными
усилиями может разрушить самые крепкие
горные породы, измельчить самые твердые
материалы.
ках очень часто можно увидеть
машины, которые работают по тому
же принципу. Их называют
грохотами. При частой тряске золото
отделяется от песка, измельченная
руда — от пустой породы, вообще
всякие мелкие или легкие частицы
от крупных и тяжелых.
А еще есть вибротранспортеры.
Насыпь на блюдце соль или сахар
и попробуй быстро и часто потрясти
блюдце. Даже если ты его не
наклонишь, сыпучий материал все равно
начнет переваливать через край и
просыпаться на стол. На таком же
принципе работают
вибротранспортеры. Значит, полезная тряска
помогает перемещать грузы. И не
обязательно мелкие порошки — можно
передвигать и каменные глыбы,
лишь бы двигатель, который
заставляет транспортер вибрировать,
был достаточно мощным.
Вообще же вибрация хороша
тем, что она, по сравнению с
обычными способами, требует значи-

тельно меньших усилий. Ею,
например, можно разрушить самые
крепкие горные породы, измельчить
самые твердые материалы.
Вибрационные мельницы и дробилки
могут превратить камень в тонкий
порошок. Раньше к стенкам
трубопроводов и аппаратов прилипали
твердые частицы, образуя комки и
глыбы, и эти глыбы приходилось
разбивать кувалдами. Теперь
ставят вибрационное устройство,
которое слегка потрясет с высокой
частотой стенку трубы или
аппарата — и никакой кувалды уже не
нужно: вместо глыбы — опять
порошок.
Надо тебе сказать, что полезная
вибрация привлекает
конструкторов чаще всего в тех случаях, когда
надо облегчить тяжелый
физический труд или уменьшить
нагрузки, которые ложатся на железные
плечи машин. Иногда (вспомни
историю с прессом-гигантом) без
таких нагрузок не обойтись. Но во
многих случаях достаточно
небольшого усилия, дополненного
вибрацией, — и дело сделано.
Классический пример — отбойный молоток.
Ведь он работает по принципу
вибрации: с большой частотой бьет по
поверхности, вгрызаясь в глубь
асфальта, камня, угольного пласта.
Это тебе не старинное кайло,
которым рубили уголь. Да и
добывающий комбайн, который пришел на
смену отбойному молотку, тоже
имеет вибрирующий рабочий орган.
Без вибрации пришлось бы
прикладывать слишком большую
нагрузку, и комбайн получился бы таким
громоздким, что его не спустишь
в шахту.
Можно сказать, что в последние
годы в технике появляется новое
направление — вибротехнология.
Самая примечательная черта
различных виброинструментов
заключается в том, что они создают очень
большие усилия на очень
маленьком участке, только в месте
контакта инструмента с материалом. Раз
за разом, с очень высокой частотой
воздействуя на материал,
инструмент в конце концов либо
разрушает его, либо придает ему новую
форму.
Говорят, что капля долбит
камень. А если тысячи, десятки и
сотни тысяч капель будут падать на
камень беспрерывно, одна за
другой? Камень очень скоро будет
пробит насквозь. Это, образно говоря,
и есть суть вибрационной
технологии. Чем чаще падают капли, тем
скорее в камне появится сквозное
отверстие. А высокая частота —
это как раз частота
упоминавшегося здесь ультразвука. Вот почему
специалисты считают, что
ультразвуковая вибрация, когда частота
превышает 15—20 тысяч
колебаний в секунду, — самая
перспективная для будущих технологий.
И вот что еще очень важно:
вибрацию можно сделать
направленной. Пресс сжимает деталь, придает
ей нужную форму, но при этом
нагрузка ложится почти на все его
части, вплоть до станины, до самого
фундамента, на котором станок
закреплен. Вибрация же бьет точно
в цель. Другие узлы машины
практически не воспринимают тех
огромных усилий, которые передаются
обрабатываемой детали. Поэтому
такой машине и не нужен
массивный фундамент. И на самой
обрабатываемой детали нагрузку
испытывает только тот участок, на который
направлены колебания, который
обрабатывают, которому придают
нужную форму...
Сейчас вибрацию часто
используют для разведки и добычи
полезных ископаемых. Геологи в поисках
нефти или воды время от времени
просверливают в земле небольшие
Ьпытные скважины. Если они
обнаруживают то, что ищут, вслед за
ними приходят добытчики, промысло-
71

Сито, через которое просеивают муку,
стало прообразом машины, получившей
название «грохот».
Вибромолот не просто бьет по свае, но и
заставляет ее при этом вибрировать. И свая
от этого быстрее входит в грунт.
вики, они извлекают из земных
недр драгоценную жидкость.
Буровой станок — это тяжеленная
машина с мощным приводом,
потребляющим очень много энергии. Не
поможет ли тут вибрация?
Если надо вести разведку, то
можно и вовсе обойтись без бурения.
Есть такие устройства —
виброзонды. Они погружаются в недра земли
и берут с глубины пробу грунта.
Потом геологи тщательно изучают
эту пробу и делают вывод: есть
в этом месте полезные ископаемые
или же надо сверлить землю
виброзондом в другом месте.
А когда нефть или газ найдены,
то нередко оказывается, что их
залежи спрятаны очень глубоко под
землей, под плотными каменными
породами. Конечно, современные
буры с алмазными наконечниками
рано или поздно просверлят
отверстие в любой породе, но потом в это
отверстие надо вбить трубы, по
которым нефть пойдет к поверхности
земли. А на трубы действует
огромное давление окружающего грунта.
Оно так велико, что самая лучшая
сталь может его не выдержать —
и тогда вся работа впустую.
И тут помогает вибрация.
Трубопроводам, уходящим под землю,
навстречу нефти, придают
постоянные колебания. Тогда грунт вокруг
труб как бы слегка размягчается,
плывет. Он уподобляется вязкой
жидкости, и давление на трубу
сразу резко уменьшается. Разрушение
ей уже не грозит.
И в геологии ультразвук
обещает неожиданные перемены. Он
помогает видеть сквозь землю. Когда
ультразвуком просвечивают землю
вглубь, то есть сообщают верхним
слоям земной коры ультразвуковые
колебания, то по характеру этих
колебаний можно отличить
плотные участки от пустот, твердые
породы от мягких, скажем, от
нефтеносных пластов. Кстати, такое
72

«вибропросвечивание» сможет
даже подсказать ученым, нет ли
опасности землетрясений. Впрочем,
все это перспективы, а пока
вибропросвечивание Земли находится,
если можно так сказать, в детском
возрасте.
Какой камень самый твердый на
Земле? Алмаз. Чем же его тогда
можно обработать? Только самим же
алмазом — мелкими сколками,
алмазной пылью. Ограненный,
правильной формы алмаз называют
бриллиантом. Он и в самом деле
очень дорог, потому что на его
обработку уходят месяцы и годы.
Но как делать алмазный
инструмент — резцы, сверла, буры для
сверления плотных горных пород?
С помощью того же ультразвука.
Высокочастотная вибрация
настолько ускоряет обработку
промышленных алмазов, что
инструмент получается в считанные
минуты. Без этого алмаз так и
оставался бы лишь драгоценным
украшением...
Ну, а если вибрация так легко
расправляется с алмазами, то
«раскусить» металлы, даже самые
твердые, совсем ничего не стоит. Под
воздействием вибрации
сверхтвердые материалы как бы
размягчаются, становятся податливыми, и
в них можно высверлить отверстия,
а можно вырезать из них детали
сложной формы. Ультразвук
поможет отполировать металл до полно-
Конус
вибродробилки,
разбивающий
куски руды
подобно молоту,
непрерывно
вибрирует,
передавая
колебания
измельчаемому
материалу.
г
(иЛарг^М?
Отамммси
Мс
"ан^С Я^юс
<ссмсч_
тш
к<
окльиС^

го блеска, снять с него заусенцы и
грязь. Примерно таким же образом
можно очистить днище корабля от
ракушек, не ставя его в док. Прямо
под водой вблизи обшивки ставят
вибраторы — и очень скоро
прилипшие к подводной части судна
ракушки, которые затрудняют
скольжение корабля в воде, а
потому снижают его скорость,
легко отслаиваются и падают на
морское дно.
Но вернемся на заводы и
фабрики. Трудно найти сегодня такое
производство, где так или иначе не
применяли бы полезную тряску.
Строительство? Пожалуйста:
вибрационная забивка железобетонных свай.
Или изготовление бетонных
панелей для стен и потолков. В форму
кладут стальную арматуру и
заливают ее бетоном. Когда такая масса
застынет, прочность ее окажется
невелика, потому что бетон будет
рыхлым. Значит, его надо
уплотнить. Инженеры не знают лучшего
способа уплотнения, чем вибрация.
Форму с железобетоном
устанавливают на вибростенд, включают
электромотор, и через особый
привод он начинает быстро, мелко и
часто трясти форму. Бетон
уплотняется, его частицы тесно прилегают
одна к другой. Теперь, когда материал
застынет, бетонная панель станет
очень прочной. Настолько прочной,
что из таких панелей можно
собирать многоэтажные дома.
С завода железобетонных
изделий перейдем на химический
комбинат. Химикам нужно смешивать
вещества, причем очень
равномерно, а иногда эти вещества бывают
такими вязкими и тягучими, что
перемешивать их мешалками —
одно мучение. И все равно
однородной смеси не получается.
Зная уже о чудодейственной
тряске, ты сам, наверное,
предложишь выход — современное
инженерное решение. Это вибрационное
воздействие на упрямо не
смешивающиеся вещества. Несколько минут
целенаправленной
высокочастотной встряски — и только под
микроскопом можно будет обнаружить
отдельные частицы. Масса станет
совершенно однородной.
Но та же вибрация, если пра-
Из таких бетонных панелей собирают дома.
Как сделать панели плотными и крепкими?
Пока бетон еще не застыл, его уплотняют
вибрацией.

вильно подобрать ее частоту,
способна провести и прямо
противоположную операцию: из смеси
веществ извлечь какое-то одно.
Например, расслоить смесь, выделить
из нее более тяжелые или более
легкие примеси. Это очень нужно не
только химикам, но и металлургам,
которые подбирают наилучшие
составы для сплавов.
Я уже упоминал как-то о псевдо-
кипящем слое. На всякий случай
напомню: продувая воздух через
сыпучие частицы, можно создать
такую равномерную массу, которая
будет находиться во взвешенном
состоянии, непрерывно
перемешиваясь, словно вскипая. Частицы
мечутся вверх и вниз, в разные
стороны, никогда не оседая на дно — вот
и получается нечто вроде кипения,
хотя жидкости нет и в помине.
Такое «фальшивое» кипение
часто используют химики — оно во
много раз ускоряет химические
реакции. Но гораздо большего
эффекта можно достичь, если продувку
воздуха совместить с вибрацией.
В таком случае говорят о
виброкипении. Тогда все частицы взвешены
равномерно, без скоплений и
сгущений, и воздух аккуратно обдувает
каждую со всех сторон.
Может быть, из этого описания
ты сам догадался, где выгоднее
всего использовать виброкипение?
Если нет, подскажу: при сушке.
Сушка, между прочим, один из самых
распространенных в
промышленности процессов, потому что сушить
приходится разнообразнейшие
вещества — от минеральных
удобрений до растворимого кофе. И так
как в виброкипящем слое частицы
обдуваются равномерно со всех
сторон, сушка заканчивается в два-три
раза скорее, чем обычно. А это —
колоссальная экономия энергии.
Ведь сушка требует нагрева, а
значит, большого расхода топлива или
электричества.
Это виброплита — машина, которая
уплотняет гравий при строительстве дорог.
Можно очень долго
рассказывать о многих других применениях
полезной вибрации. Об одном надо
все же сказать непременно
поподробнее. Речь идет о полезнейшей
возможности фокусировать
колебания, подобно тому, как линза
фокусирует в точке световые лучи.
Если собранные в пучок солнечные
лучи направить на кусок фанеры
или доску, на ней скоро появится
черная обугленная точка — так
можно выжигать по дереву. Если же
собранные в пучок вибрационные
колебания направить на металл...
Тут следует заметить, что
вибрация, в отличие от световых лучей,
не задерживается поверхностью,
а может проникать в глубь
материала (вспомни, как ультразвуком
лечат внутренние органы). Так вот,
проникнув в глубь металлического
слитка, колебания могут сделать
там немало полезной работы.
Когда стальной или чугунный
слиток затвердеет, застынет, в нем
не прекращаются движения
молекул. Из-за того что в металле есть
75

примеси и добавки, которые
распределены не вполне равномерно, идет
перестройка внутри слитка.
Образующие его кристаллы тоже имеют
неправильности, дефекты, поломки.
Все это приводит к тому, что
прочность металла понемногу
уменьшается, а размеры детали чуть-чуть
изменяются; как говорят — металл
стареет.
Чтобы металл долго оставался
таким же молодым, как в момент
своего рождения из
расплавленной массы, слиток обрабатывают
вибрацией прямо во время
застывания. Тогда добавки распределяются
равномерно, микроскопические
зерна, из которых состоит металл,
становятся одинаковыми по всему
объему, крупные включения
измельчаются. Словом, металл становится
лучше во всех отношениях —
прочнее, долговечнее, устойчивее.
А ученые думают уже над такой
возможностью: как бы с помощью
ультразвука изменять свойства
металла. Делать его то мягче, то
тверже. Мягче — на то время, когда из
металла будут готовить тем или
иным способом деталь. Ведь чем
мягче, податливее материал, тем
легче придать ему заданную
форму. А тверже он должен стать уже
после того, как деталь получена
и наступает пора ставить ее в
автомобиль, трактор, самолет.
Но и это не все. Ультразвук
можно распределять не по всему
металлу, а концентрировать его
только на отдельных участках, — на
тех самых участках, которые
воспринимают самые большие
нагрузки во время работы. Обычно такие
участки делают более толстыми,
Для перекачивания жидкостей с одного
космического корабля на другой может
пригодиться вибрация.

чем остальные, и таким образом
достигают желанной равнопрочно-
сти. Вибрация помогает прийти
к тому же результату не расходуя
лишний металл, а делая самые
важные участки самыми крепкими.
Ультразвуковая технология
помогает мобилизовать внутренние
ресурсы металлов. А эти ресурсы
очень велики. Специалисты
считают, что теоретический предел
прочности металлов, то есть идеальная
их прочность, мыслимый ее предел
раз в сто выше той прочности,
которой мы сегодня уже достигли.
Иными словами, человечество пока
пользуется только малой частью
тех огромных возможностей,
которыми располагают материалы.
Представляешь себе тонюсенькую
проволоку, которую нельзя согнуть
и двумя руками? А ведь такое,
в принципе, возможно! И скорее
всего именно ультразвуковая
вибрация позволит создать
сверхпрочные детали для сверхнадежных
машин.
В самом конце этой главы
небольшой рассказ про космос.
Вернее, про исследования, которые
ведут над Землей космонавты.
Недавно появилось новое
сочетание слов: «космическая
технология». И в самом деле, в открытом
космосе такие условия, которые
невероятно трудно создать на Земле:
холод, невесомость, отсутствие
воздуха (то есть глубокий вакуум).
Поэтому именно в космическом
пространстве удаются невероятные
эксперименты. А так как человек
все чаще и чаще выходит в космос
и не за горами создание постоянных
орбитальных станций с большими
экипажами, то космической
технологией занимаются уже сейчас.
А среди тех приемов, которые
используют космонавты, не
последнее место занимает вибрация.
Посуди сам: на Земле все мы
испытываем действие силы тяжести.
Без нее мы не могли бы налить воду
в стакан и вылить воду из стакана.
Космонавты же едят и пьют из
специальных туб, потому что ни
налить, ни выложить еду невозможно,
разве что вытряхнуть или
выдавить. Но бывают случаи, когда
наливать все же приходится. Скажем,
если требуется дозаправить корабль
жидким горючим.
Вот тут и пригодится вибрация.
Ультразвук не потребуется,
достаточно и более редких колебаний,
около 100 в минуту. По
вибрирующему трубопроводу жидкость
проталкивается, словно груз по
вибротранспортеру: вибрации не нужна
помощь силы тяжести.
А эксперименты в космосе с
металлами? Чтобы получить
требуемый сплав, металл расплавили и
с помощью вибрации ввели в него
частицы окиси кремния. На Земле
это сделать не удавалось — частицы
оставались на поверхности, — а вот
в космосе, даже при слабой
вибрации, они проникали в глубь
металла и равномерно в нем
распределялись.
Может быть, и в самом деле те
процессы, которые с трудом
удаются на Земле, со временем будут
перенесены в космос? Например,
выращивание сверхчистых
кристаллов, очистка сверхтонких смесей и
многое, многое другое. Можешь не
сомневаться, что полезная тряска,
дружественная нам вибрация,
будет играть в таких процессах не
последнюю роль. Научные основы
управляемой вибрации для
космической технологии уже заложены.
И в новых космических полетах, на
орбитальных станциях и в
околоземных лабораториях они будут
испытаны и отлажены.
И в космосе, и на Земле
вибрация может оказаться не только
врагом, но и другом. Другом человека
и другом машин. А дружбой
пренебрегать не следует.

8
8
8
8
^8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8 | 8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
МАШИНА ВЫШЛА В ПОЛЕ, ИЛИ
ЛЕГКО ЛИ ЗЕМЛЕ ПОД КОЛЕСОМ
Какую машину ни возьми, почти
в каждой ты без труда обнаружишь
колесо. Если не снаружи, так
внутри. Если не колесо, так колесико.
Если не гладкое, так зубчатое. Если
не стальное, так бронзовое или
пластмассовое.
В большинстве нынешних
машин так или иначе использован
принцип вращения: он очень
экономичен, требует минимальной
энергии, так как трение качения
невелико, а круглые вращающиеся
детали легко смазывать. И тогда
можно развить очень большую
скорость.
Но если вращение, то без
колеса — никуда.
Правда, вибрационным
машинам колесо вроде бы ни к чему.
Хотя и бывает, что вибрацию
создают колесами, только не совершенно
круглыми, а слегка вытянутыми,
чуть-чуть овальными. Или
эксцентричными, то есть такими, у
которых центр вращения расположен не
точно посередке, а немного в
стороне. При вращении эти колеса давят
то сильнее, то слабее, и в той детали,
с которой они соприкасаются,
возникает вибрация. Кстати, по такому
принципу работают вибрационные
машины, которые забивают в грунт
бетонные сваи.
Однако вернемся к обычным,
совершенно круглым колесам.
Их придумали в глубокой
древности, тысячи лет назад. Это
изобретение оказалось гениальным: ничего
более простого и удобного для
передвижения по земле нельзя было
придумать.
Колесо исправно служило
людям в телегах и колесницах, в
каретах и колясках, в поездах и
автомобилях. На трехколесной
гоночной машине с реактивным
двигателем был превзойден
невероятный рекорд скорости на суше —
1000 км/час. Да и самолет не может
обойтись без колеса. В полете он
убирает свои шасси в специальные
отсеки, но перед посадкой вновь
выпускает их — а как иначе ему
приземлиться и затормозить?
Только на колесах.
Была бы дорога, тогда на
колесах можно добраться куда угодно.
Если же дорога плохая, выручат
Земля порой буквально стонет под колесом.
Как снять с нее непомерную нагрузку?
78

шины высокой проходимости —
широкие, с глубоким рельефным
рисунком. Они пройдут и по болоту,
и по пескам пустыни. А если
никакой дороги нет — что ж, выручит
гусеничная машина — трактор,
вездеход. Ведь гусеница — она
тоже на колесах.
Выходит, что на колесе можно
добраться куда угодно. Разве что не
на горные вершины. Впрочем, если
есть тропа, не загроможденная
скалами и ледяными глыбами, то
можно и на горную вершину.
Советские спортсмены-мотоциклисты
уже поднимались на своих
машинах не куда-нибудь — на Эльбрус,
самую высокую в Европе вершину.
Удивительная, редкостная,
незаменимая вещь — колесо!
Есть известная пословица: «Нет
худа без добра». Я бы добавил
продолжение: «Нет добра без
худа». Когда машина едет по
асфальтированному ШОССе ИЛИ ПО ГО-
Колесо придумали в глубокой древности,
и это изобретение оказалось поистине
гениальным.
родской улице, никакого худа
в этом нет. Но самые, пожалуй,
распространенные сейчас машины —
те, которые едут прямо по земле.
Я имею в виду
сельскохозяйственные машины. Те, которые пашут,
боронуют, сеют, уничтожают
сорняки, ухаживают за посевами,
собирают урожай.
Много ли таких машин? Только
в нашей стране около трех
миллионов тракторов, к которым можно
прицепить (или на которые можно
навесить) те или иные
сельскохозяйственные орудия. И около
миллиона зерноуборочных комбайнов.
И сотни тысяч других
механизмов — для обработки полей,
огородов, лугов, садов, лесов...
А трактор или комбайн — это,
между прочим, машина тяжелая.
За последние двадцать лет средний
вес трактора вырос более чем втрое.
Это объяснимо: нам нужна сильная,
мощная техника, которая сумеет

И первые тракторы, построенные в прошлом
веке, и нынешние — это гусеничные
машины. Но ведь гусеница — она тоже на
колесах.
в короткий срок засеять огромные
поля и в считанные дни собрать
богатый урожай.
Машина, которая ездит по
земле, потяжелела. А ведь земля
осталась такой же мягкой, податливой,
как и прежде... Один из самых
ходовых ныне тракторов носит название
К-701; делают его в Ленинграде,
на знаменитом Кировском заводе.
Весит он ни много ни мало —
14 тонн. А бывают тракторы еще
тяжелее, для работы на особо
трудных участках, на тяжелых,
глинистых почвах. Но и К-701, как ты
понимаешь, не из малышей...
Когда этот трактор выходит
в поле, то его колеса давят на землю,
укатывают ее, обрушивая десятки
тонн на квадратный метр! Если 2ке
говорить о тракторах вообще, то
давление нынешних машин на
землю — от 12 до 36 тонн. А ведь
агрономы и почвоведы уверяют, что
весной, когда только сошел снег,
оно никак не должно превышать
6 тонн на квадратный метр, на уже
вспаханном поле — 8 тонн. И
только при транспортировке собранного
урожая допускается 10, ну самое
большее — 15 тонн.
Что же происходит, когда
давление на почву превосходит научно
выверенные нормы? То, что и
следовало ожидать: земля уплотняется.
Конечно, трактор не едет прямо
по посевам, он движется по
междурядьям, не задевая то, что посеяно
или посажено. Зато он проезжает
по полю много раз. В тех местах, где
он разворачивается, на почве
буквально не остается живого места.
Вообще же только 10—15% поля
остаются незадетыми тракторными
колесами. По остальному он хоть
раз, да проедет.
Как на это реагирует земля,
которую мы справедливо зовем
землей-кормилицей?
Она реагирует плохо. Под
колесами тракторов, комбайнов, сеялок
и жаток почва становится все
плотнее и плотнее, и не только у самой
поверхности, но и в глубине, вплоть
до полутора метров. Нарушается
структура плодородного слоя, а это
грозит уменьшением урожая в
последующие годы. Плотная почва
плохо впитывает влагу, в глубоких
колеях образуются непросыхающие
лужи. И с каждым годом все
труднее разрыхлять переуплотненный,
спрессованный колесами грунт.
Но может быть, земледельцы
несколько сгущают краски,
сваливают на тяжесть машин собственные
недоработки? Нет. Расчеты,
проведенные украинскими учеными,
говорят о том, что излишнее
уплотнение почвы на полях снижает
урожай на четверть! Это очень много.
Там, где могли бы получить 40
центнеров пшеницы с гектара,
получают только 30. Где могли взять
200 центнеров картофеля, берут
лишь 150. На Украине убытки из-
за этого достигают 800 миллионов
рублей, а в целом по стране —
более 2,5 миллиарда в год.
Нет, такое терпеть нельзя.
С таким злом необходимо бороться.
Только — как именно? Не
пересаживаться же опять на лошадь...
81

Первый и самый очевидный
ответ на заданный вопрос — сделать
тракторы и комбайны более
легкими. Однако пока конструкторы не
могут предложить каких-либо
революционных решений. Они снижают
вес машин, можно сказать, по
крохам: здесь поставили более тонкий
вал из прочной стали, там заменили
металлическую шестерню
пластмассовой... Вот так, уменьшая
понемногу вес отдельных узлов и
деталей, специалисты
Научно-исследовательского автотракторного
института снизили вес трактора Т-130
(его изготовляют в Челябинске)
примерно на 150 кг.
Конечно, и это неплохо. Но по
сравнению с теми тоннами,
которые весит трактор, ох как мало!
И к тому же, когда трактор
становится легче, уменьшается его тяго-
Чтобы в короткий срок вспахать и засеять поля, чтобы быстро
собрать урожай, нужна мощная техника. Но чем тяжелее
машина, тем сильнее она давит на почву.

вое усилие. А это нежелательно,
потому что, напомню, нам нужны
очень сильные машины.
Есть у конструкторов и другой
маневр: сделать колесо шире. Тогда
его давление на почву станет
меньше. Чтобы тебе было яснее, почему
так происходит, вспомни — легко
ли ходить в ботинках по снежной
целине? Ты сразу провалишься
в мягкий податливый снег и
уплотнишь его, словно трактор почву.
А если надеть лыжи с большой
площадью опоры, то на них можно
спокойно идти даже по самому
рыхлому снегу, оставляя на его
поверхности лишь слегка уплотненную,
неглубокую лыжню.
И вот конструкторы стали
заменять обычные шины колесных
тракторов особыми шинами —
широкопрофильными. Причем накачивают
такие шины не очень сильно, чтобы
они соприкасались с почвой, слегка
расплющиваясь по земле. А иногда
вместо одного колеса ставят сразу
два — площадь, на которую давит
трактор, удваивается, значит, вдвое
уменьшается давление. Вроде бы
неплохой выход. Но в конце концов
конструкторы наткнулись все-таки
на неразрешимые проблемы.
Давление в камерах нельзя уменьшать
беспредельно — колесо просто не
поедет, из-за того что трение будет
слишком велико. А каждое лишнее
колесо — это лишний вес, и,
выигрывая в одном, мы тут же
проигрываем в другом.
Что же делать?
Есть такой вариант: поставить
колесный трактор на гусеницы. Но
разве это новинка? Вон их сколько,
гусеничных тракторов! Нет, я
говорю о других гусеницах — о
сменных.
К гусеничным тракторам много
претензий. Ведь они, поработав
в поле, рано или поздно выезжают
на дорогу. А стальная гусеница,
которая вдобавок нередко оснащена
шипами или поперечными
скребками для лучшего сцепления с
почвой, так вгрызается в асфальт, что
он выкрашивается и
растрескивается. Грунтовую же дорогу,
особенно после дождя, гусеницы
превращают в непроезжее месиво.
Возможно, это и в самом деле
выход из положения: в поле
работать на гусеницах, на дорогу вы-
Словно огромная лыжа, резиновая гусеница
трактора мягко пройдет по полю, оставляя
за собой едва заметный след.
83

езжать на колесах. Причем
конструкторы работают над так
называемыми резиноленточными
гусеницами. Если удастся сделать их
достаточно прочными и долговечными,
то проблема «гусеница или колесо»
может отпасть сама собой за
ненадобностью. Резиновая гусеница,
словно огромная лыжа, не уплотнит
почву в поле сверх допустимого.
А когда трактор выедет на дорогу,
резина не причинит асфальту ни
малейшего вреда.
Резиновые гусеницы можно,
между прочим, надувать, как
колеса. Естественно, не всю гусеницу
целиком, а каждый ее элемент (так
называемый трак) по отдельности.
Тогда давление уменьшится еще
раза в полтора. Такой опытный
трактор под названием «Руслан» уже
проходит испытания на полях.
Однако и этим путем до
окончательного решения не дойти.
Во-первых, и гусеница тоже уплотняет
почву (хотя и меньше, чем колесо).
Во-вторых, на резиновом ходу вряд
ли удастся развить большую
скорость. А быстроходные и сильные
тракторы нужны сейчас в первую
очередь, чтобы обрабатывать землю
быстро, в самые выгодные для
будущего урожая сроки. Сильный
трактор с могучим мотором может
тянуть за собой плуг, борону или
сеялку очень большой ширины, как
говорят, с широкой полосой
захвата. И там, где надо было пройти
двадцать раз взад и вперед, чтобы
вспахать или засеять поле, теперь
будет достаточно только десяти
проходов. А это — и экономия
драгоценного времени (весной и летом
у крестьянина каждый час на
счету), и экономия топлива.
Большая мощность нужна и
таким машинам, которые совмещают
сразу несколько профессий.
Скажем, они одновременно за один
проход взрыхляют почву, сеют в нее
зерна, вносят минеральные
удобрения и вещества для борьбы с
сорняками. А если машина сделает все
эти четыре операции за один раз,
то число проходов уменьшится
вчетверо — и, значит, почва будет
уплотняться меньше.
Разумеется, машина должна
для этого ездить по полю не как
попало и не как трактористу
захочется, а по определенным,
научно выверенным маршрутам. Для
тракторов опытные полеводы
оставляют постоянные трассы, на
которых ничего уже не сеют: эти
«дороги» закреплены за машинами.
Собственно, слово «дороги» можно бы
и не брать в кавычки: есть же
дороги для автомобилей, почему не
сделать их для сельскохозяйственных
машин? Хотя часть поля уходит
под трассу для трактора, общая
урожайность возрастает — прежде
всего, благодаря тому, что гораздо
меньше земли уплотняется.
Насколько именно? Когда в поле
растет кукуруза, то в 1,9 раза, когда
пшеница — то в 2,7 раза. А это уже
немалый прибыток...
Создатели тракторов
заглядывают и в завтрашний день. Машины
будущего, говорят они, будут
совсем непохожи на нынешние. И даже
называют их не тракторами, а
«мобильными энергетическими
средствами» (сокращенно МЭС). У МЭС
все колеса ведущие, то есть к ним
тянутся приводы от двигателя, или,
как говорят, энергетического блока.
К технологическим блокам — тем
самым, на которых закреплены
плуги, сеялки, жатки и прочее, —
идут электрические передачи. В
таких машинах удастся резко снизить
давление на почву. Но все же оно
остается...
А нельзя ли вовсе без давления?
Чтобы почва не уплотнялась и не
сжималась, чтобы не оставлять на
поле специальных дорог для
тракторов и комбайнов?
Чтобы не было давления, не дол-
84

жно быть и трактора. Но как тогда
обрабатывать поле?
Сверху. С воздуха. Не с
самолетов и вертолетов, конечно, а с
мостов, которые протянутся прямо над
полем.
Сейчас инженеры горячо
обсуждают идею мостового земледелия
будущего. Поле в этом случае будет
немного напоминать огромный
цеховой пролет, вдоль которого, под
самой крышей передвигается на
опорах мостовой кран, перевозит
тяжелые детали с места на место, от
одного станка к другому. Но к чему
прикрепить кран в чистом поле?
Давай мысленно разделим все
поле на очень широкие — скажем,
десять или двадцать метров
шириной — грядки. Между этими
грядками лежат рельсы или бетонные
дорожки. По рельсам или по
дорожкам свободно едут на колесах
тележки, а к тележкам
прикреплены высоченные арки. Или, может
быть, колонны, на которые сверху
опирается ажурная ферма. В любом
случае над полем появляется
мост — прямой или выгнутый
дугой. Приводимый в движение
колесными тележками, он может
ездить над полем.
Над мостовым земледелием будущего
работают сейчас ученые.
А к этому мосту уже совсем не
трудно прикрепить различные
орудия для обработки земли, для ухода
за посевами и для сбора урожая —
примерно такие же механизмы,
которые сегодня тащит по полю
мощный трактор. Все это устройство
полностью автоматизировано. И
никаких выхлопных газов, которые
стелются за трактором! Эти газы
не приносят пользы ни растениям,
ни людям. Мост над полем работает
на электрической тяге. Иначе
незачем и огород городить.
Ты, пожалуйста, не думай,
будто все это фантазия на
сельскохозяйственную тему. Уже существует
программа работ по мостовому
растениеводству, в ней участвует
несколько институтов и
конструкторских бюро.
В сельском хозяйстве продукция
такая, что она нужна всем. Недаром
выполнение Продовольственной
программы СССР стало одной из
главных задач нашего народа.
Верный способ ее решения — насытить
сельское хозяйство техникой,
приблизить его по уровню механизации
и автоматизации к передовым
заводским производствам.
Мостовое земледелие даст такую
возможность. Но кто знает —
может быть, завтра появятся новые,
еще более неожиданные проекты?

9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
ВЕРШКИ И КОРЕШКИ, ИЛИ
КАК НАУЧИТЬ МАШИНУ ДЕЛИКАТНОСТИ
Любой механизм, работающий
в поле или на огороде, по сути своей
обязан быть заботливым. К почве —
об этом речь только что шла. И к
самому растению — об этом разговор
впереди.
Земледелие — одно из самых
древних занятий человечества. До
него были только охота,
рыболовство, да собирательство трав, ягод
и съедобных корешков. В общем,
земледелие появилось в
незапамятные времена.
А машины для него — всего
полтораста лет назад.
Уже существовали и осадные
машины, и лебедки для подъема
угля и руды из шахт, и гончарные
круги, и плавильные печи, и
кузнечные горны — много чего
уже было на свете, что облегчало
труд мастерового, ремесленника.
А у крестьянина — все та же
лошадка, или вол, или буйвол
(хорошо еще, когда они были), да соха, да
серп с косой, да грабли с мотыгой.
Отчего же машины пришли
к крестьянину так поздно?
Причины тут разные. Хотя бы
такая: гончар или кузнец работают
круглый год, а у сельского
труженика работы летом густо, а зимой
пусто. Урожай соберет за неделю-
другую — надо ли из-за этого
машину придумывать? Погода тоже
изменчива — то жара, то дождь.
У кузнеца если не кузня, так навес.
А машину как же — в поле
держать?
Но все это причины
второстепенные. Сделали бы и навес для
машины, придумали бы и механическую
жатку, даже ради двух недель.
Главная причина в другом: до
поры до времени никто не знал, как
подступиться с железной машиной
к живым, нежным, хрупким
растениям.
Машины на заводах были
громоздкими, сильными: кузнечный
пресс, токарный станок. Но они
имели дело с железом, с другими
металлами. Какая уж тут
деликатность, тут надо силы побольше,
инструмент покрепче. А с каким
инструментом подойти к пшеничному
стеблю и к спелой вишне, из
которой вот-вот брызнет сок?
До самого недавнего времени никто не знал,
как подступиться с железной машиной
к нежным и хрупким растениям.
86

Нет, всего вернее
тут человеческая
рука. Или сама по
себе, или же
вооруженная нехитрым
крестьянским
инструментом, который
проверен веками.
Была бы сноровка, да
стояло бы вёдро
подольше, да были бы
рабочие руки, а
остальное приложится.
Вот так
примерно и понимали дело
наши предки. Но
сейчас, когда на Земле
живут без малого пять миллиардов
человек и всех надо накормить
вдоволь, а свободных земель для полей,
садов и плантаций почти не
осталось, когда урожаи резко возросли,
но людей в деревне все меньше и
меньше — уходят в города, в
промышленность и на стройки, — в
таких условиях без машин не
обойтись. Только прежде чем выпустить
машину в поле, ее надо загодя
обучить деликатности. Тонкости
обращения. Бережному отношению
к цветущему и плодоносящему, но
неизменно хрупкому, легко
ранимому богатству.
Не стану рассказывать о
короткой, но бурной истории уборочных
машин. Поговорим лучше о
сегодняшнем дне, когда таких машин
стало много. Так много, что в одной
главе не охватить и малой их части.
Чтобы не запутаться, давай сразу
мысленно разделим все эти
машины на две большие группы — в
зависимости от того, что именно они
убирают.
У одних растений мы ценим
исключительно вершки. Это пшеница
и рожь, кукуруза и горох, хлопок
и лен, яблоки и малина, а также
многое, многое другое. Таких
растений, кстати, большинство. Машина,
придуманная для их уборки,
должна что-то срезать, сорвать, стрясти.
Другие растения —
принципиально иные. Может быть, ботаники
скажут, что различия не так уж
велики, но для тех, кто создает
машины, эти различия имеют решающее
значение. У таких растений мы
ценим не вершки, а корешки. К ним
относятся картофель и морковь,
сахарная свекла и брюква, арахис
и земляная груша, репа и редька.
Чтобы собрать урожай этих
культур, надо корешки выкопать из
земли, а эта работа совсем не похожа
на срезание и срывание вершков.
Начнем по справедливости с
того, чего гораздо больше: с вершков.
Среди них главное место занимают,
бесспорно, злаки. А среди злаков
первенствует, несомненно,
пшеница.
Немудрено, что первые из
уборочных машин были жатки для
пшеницы. Потом их стали
оборудовать дополнительно молотилкой,
которая вымолачивала, выбивала
из колоса зерна и отделяла их от
половы, то есть от шелухи. Таким
образом, две машины — жатку и
молотилку — соединили вместе. И
получился комбайн, сочетание двух
машин. Вообще сочетание
нескольких машин или других устройств
в одном корпусе принято называть
88

комбайном. Примеры ты и сам
знаешь: кухонный комбайн,
радиокомбайн.
Но вернемся к пшенице и
прочим зерновым культурам. За
последнее столетие было придумано
множество комбайнов для уборки
зерновых, однако принцип их
действия, по существу, не изменился.
Есть у них внушительных размеров
барабан-мотовило с планками. Они
пригибают к земле стебли и подают
их под ножи. Срезанные колосья по
наклонному транспортеру едут
вверх, в молотилку. Там тяжелые
барабаны, вращаясь, растирают
колосья, выколачивают из них зерна.
Солома идет в одну сторону и
попадает в копнитель, который время от
времени опорожняется, оставляя на
земле аккуратные копны. Зерно
движется в другую сторону,
собирается и по наклонной трубе
высыпается в грузовик, который едет
рядом с комбайном, чтобы тот ни
на минуту не прекращал работу.
Схема уборки, повторяю, та же,
что была прежде, разве что за
исключением грузовика.
Но почему схема не изменилась?
Потому, что сам колос не
изменился. Каким был, таким остался.
Разве что стал весомее, крупнее — не
зря же стараются селекционеры,
которые выводят
новые сорта растений.
Но устройство его
осталось прежним.
При случае
возьми колос в руку,
потри его между
ладонями. Ты увидишь,
что первыми
осыплются крупные,
спелые зерна—они
слабее других
прикреплены к стеблю. А те
зерна, что поменьше,
не совсем еще
созревшие, будто
приклеены к колосу.
Выходит, что зерна все же разные,
и даже не только у двух сортов, но
и в одном колосе!
Это обстоятельство и
приходится учитывать конструкторам. И вот
что еще. Стебли бывают разной
высоты. Одни вырастают ломкими,
другие еле-еле срежешь. У этого
сорта сухие стебли, у того —
влажные. Разной бывает и земля, по
которой идет комбайн: то легкая
песчаная почва, а то и тяжелая глина.
Да, принцип работы комбайна
претерпел мало изменений. Но те
тонкости, которые я упомянул, и те,
на которых даже не остановился,
научились учитывать только в
последнее время, в самых лучших
зерноуборочных комбайнах. Например,
чтобы обмолотить все зерна — те,
что вот-вот осыпятся сами, и те, что
словно приклеены, — вместо одного
барабана стали ставить два.
Первый работает мягко, бережно,
неторопливо — он-то и выбирает
самые спелые зерна. Их, кстати,
можно пустить на семена, и вш>след
ствии, на следующий год, они
обязательно дадут хороший урожай.
Но остались еще и крепко
сидящие в колосе зерна. Для них второй
барабан. Он работает энергичнее,
с большей скоростью, и
вымолачивает все зерно до последнего.
89

О машинах,
которые убирают хлеб,
рассказано в
следующей главе, а сейчас
перейдем к
устройствам, собирающим
деликатные вершки.
Может быть, еще
более деликатные, чем
пшеничное зерно.
Скажем, коробочки
хлопчатника.
Если ты никогда
не был на хлопковом
поле, то представь
себе ровные,
уходящие за горизонт
ряды кустов с метр
высотою, причем
совершенно без листьев, а
на верхушках
кустов в зеленых
коробочках лежат
комочки нежной ваты.
Без листьев эти
кусты потому, что перед уборкой их
обработали с самолета
специальным веществом — дефолиантом.
От него листья упали на землю. Это
необходимо для того, чтобы смогла
работать хлопкоуборочная
машина, чтобы она вместе с пушистыми
белыми комочками не обобрала и
листья, которые ни прядильным, ни
ткацким фабрикам совершенно не
нужны.
И вот в путь между ровными
рядами хлопковых кустов двинулась
машина. Она как бы прочесывает
поле широченной гребенкой, между
зубьев которой проходят кусты
хлопчатника. А в глубине, за
зубьями, есть металлические стержни,
снизу доверху усеянные зубцами.
На какой бы высоте ни оказалась
коробочка, зубец подцепит ее за
волоконца, вытащит из коробочки
пушистый комок, так похожий на
вату. А за ним крутится в другую
сторону еще один стержень с
зубцами, что-то вроде щетки. Он сни-
Эта машина аккуратно срывает листочки с чайных кустов.
мет хлопковые волокна, их
подхватит поток воздуха от вентилятора
и унесет наверх, в бункеры, где
хлопок собирается. Потом его
кладут на поддоны в виде аккуратных
кип.
Эта машина выполняет одну-
единственную операцию, хотя и
очень сложную. Поэтому ее нельзя
назвать комбайном. А собранный
хлопок отправляют потом на
специальные хлопкоочистительные
заводы. Там отделяют семена и
делают из них масло, а волокна
поступают на фабрики, где из них прядут
хлопчатобумажную пряжу.
Машина, которая собирает
чайный лист, тоже не комбайн. Она
только срывает листочки с чайных
кустов (потом листочки отправляют
на чайные фабрики, где их
сортируют, сушат и нарезают). Но сорвать
нежнейший чайный лист — это,
должен тебе сказать, задача из
задач. Тем не менее чаеуборочная
машина существует, ее назвали
90

«Сакартвело». Листья с куста она
срывает мягкими резиновыми
пальцами.
На какие только выдумки не
идут конструкторы уборочных
машин, чтобы собрать нежные
плоды! Апельсиноуборочная машина,
к примеру, действует вакуумными
присосками: к апельсину подходит
гибкая трубка, наподобие хоботка,
из нее на мгновение откачивается
воздух, и апельсин прицепляется
к ней. Остается только потянуть
за трубочку, спустить апельсин
вниз и бережно положить его в
ящик.
А совсем недавно в одном
солидном научном журнале появилось
вот такое сообщение: во Франции
роботы стали забираться в
яблоневые сады и срывать спелые яблоки.
Речь идет о новой яблокоуборочной
Эта — собирает коробочки хлопчатника.
машине, которая по
производительности никак не уступает
квалифицированному сборщику, а по
бережному отношению к плодам и
деревьям даже превосходит его.
Вот как работает этот робот.
Телевизионная камера с 256
чувствительными фотодиодами прекрасно
отличает по яркости зрелые плоды
от зелени листьев. Она и
отыскивает яблоки. Небольшая ЭВМ
оценивает расстояние до каждого
найденного плода, и робот протягивает
к румяному яблочку свою руку —
телескопическую (раздвигающую-
ся, как удочка) трубку с захватом
на конце. По этой трубе сорванный
плод и катится в брезентовый
желоб, а из него — в корзину.
Чтобы распознавать плоды еще
точнее, конструкторы
яблокоуборочной машины собираются ее
усовершенствовать — поставить при-

Ооры, которые используют один из
точнейших современных физико-
химических методов: ядерный
магнитный резонанс. В научных
лабораториях его применяют для
анализа сложных химических веществ,
для изучения структуры их
молекул, а в яблоневом саду он позволит
безошибочно различать
растительные ткани одинаковой плотности,
но разного химического состава, то
есть яблоки спелые и незрелые.
Тогда, говорят специалисты, в
самой густой листве робот отыщет
все яблоки до последнего.
Некоторые плоды убирают с
помощью воды. Именно так
поступают на плантациях клюквы. Вообще
эта ягода любит воду и растет
обычно на заболоченных местах. Ей
такие условия создают искусственно,
время от времени подкачивая на
плантацию воду. А когда клюква
созреет, то насосами гонят сразу
много воды, причем под давлением.
Водяной поток, словно горный
ручей, сбивает с кустиков клюковки,
но сами кустики не повреждает.
Ягоды плывут в потоке воды и
задерживаются на ситах. Остается
только слить воду.
Коль скоро речь зашла о мягкой
и нежной клюкве, расскажу
немного о том, что с ней происходит после
уборки — об одном хитроумном
техническом решении, имеющем
прямое отношение и к любимой
всеми кислой ягоде, и к той
деликатности, которая требуется от ягодоубо-
рочных машин.
Клюква, как известно, легко
мнется, а мятые и битые ягоды
гниют, от них заражаются соседние,
здоровые. В общем, собранную
клюкву надо перебирать, и делают
обычно это вручную. Прямо
скажем, задача для Золушки. Однако
есть один более рациональный
способ переборки: ягоды сыплют с
небольшой высоты (сантиметров
двадцать) на наклонную твердую по-
Пожалуй, роботам смело можно доверить
срывать спелые яблоки...
верхность. Крепкие клюквины
подпрыгивают, как мячики, и
перелетают через невысокую преграду,
а битые до нее не доскакивают
(проколотый мяч тоже плохо скачет) и
сразу скатываются в бак для
отходов.
Казалось бы, все легко и просто.
Но у этого способа переборки есть
серьезный недостаток: падая на
твердое, многие здоровые ягоды
(причем самые спелые) получают
вмятины и тоже идут в отходы.
Преподаватель одного из американских
университетов и предложил своим
студентам поломать головы над
технической задачкой: как быстро
перебрать клюкву, не повреждая
ее. И вот что придумал один
студент-радиолюбитель. Он
предложил бросать ягоды не на твердую
поверхность, а на бумажную
тарелку громкоговорителя. От удара
клюквины бумага вибрирует, же-
92

лезный сердечник
громкоговорителя перемещается относительно
катушки проводов. И в проводах
возникает электрический ток. При
падении разных ягод — твердых и
мягких — бумага вибрирует
неодинаково, и ток нарастает по-разному.
Электрический сигнал от мягкой
ягоды чуть запаздывает, и это
служит командой для включения
воздуходувки. Струйка воздуха
сдувает поврежденную клюквину в
сторону. Остроумное решение, не
правда ли? Остроумное, но, как
оказалось, не окончательное.
Дело в том, что недозрелые
клюквины — тоже ведь твердые.
И они, зеленые, непременно
попадут в одну компанию с красными.
Кому нужна такая переборка?
Тогда студент вместе с товарищами
усовершенствовал свою
установку — громкоговоритель. Ее
дополна фабриках
плоды и ягоды
из цеха в цех может
доставлять вода.
Пока груши, вишни
и сливы плывут
к своим консервным
банкам, они заодно
и моются.
нили оптической системой —
чувствительными фотодиодами,
которые легко отличают зеленое от
красного. Зеленое тоже служит
сигналом для подачи воздушной
струи, сдувающей недозрелые
ягоды вместе с битыми прочь.
Таким и было окончательное решение.
Изрядно все-таки приходится
поломать голову из-за ягод...
Между прочим, вода помогает
не только при уборке клюквы. Она
нередко доставляет ягоды из цеха
в цех на фабриках, где варят
компоты или сушат чернослив. Это
очень удобно, причем сразу по двум
причинам. Во-первых, не нужно
никаких транспортеров. А во-вторых,
пока сливы или вишни мчатся в
потоке воды, они заодно и моются. Ты,
конечно, понимаешь, что компот
можно варить только из
совершенно чистых ягод.

А можно ли сливу или вишню
без помощи рук убрать с дерева?
Можно, хотя и не очень просто.
Здесь опять приходит на помощь
вибрационная техника.
Специальная машина подъезжает к дереву,
на котором поспели плоды,
обхватывает его ствол и тихонько, но с
большой частотой начинает трясти.
Спелые плоды падают вниз, в
заранее подставленные мягкие лотки.
Такой способ уборки пригоден
и для яблок, и для груш. Даже для
нежной малины и черной
смородины придумали машины,
основанные на принципе вибрации.
Подходя к кусту, они запускают в него
мягкие пластмассовые пальцы и
быстро-быстро трясут ими. Ягоды
сыплются на резиновый лоток, и
если механизм отлажен как
следует, то ни одна ягодка не
повреждается.
Впрочем, для уборки нежных
ягод иногда используют принцип
пылесоса: машина втягивает в себя
воздух, создавая небольшое
разрежение, и вместе с потоком воздуха
она засасывает спелые ягоды,
которые вот-вот сорвутся с веток.
А еще есть комбайн, срывающий
с кустов помидоры. И машина для
уборки арбузов и дынь. И
устройство, сбивающее с сибирских кедров
шишки, внутри которых спрятаны
вкусные и полезные кедровые
орехи...
Много что уже есть.
Напоследок — еще несколько слов, но не
о самих машинах, а о тех плодах,
которые они собирают.
Для ручной уборки годятся
любые плоды, лишь бы они были
спелые. Для уборки машинной плоды
приходится подбирать, и довольно
придирчиво. Рука человека и
нежнее, и чувствительнее, и аккуратнее,
и проворнее механических. Далеко
не во всякий сад или огород можно
пустить новую уборочную машину.
Машиностроители обычно дают
заказ селекционерам: вывести такие
сорта помидоров, баклажан или
перца, которые будут годиться для
машинной уборки. В
сельскохозяйственных книгах все чаще можно
прочесть необычное сочетание слов:
«селекция на пригодность к
машинной уборке». Что же скрывается за
этими словами?
Вот, например, помидоры, или,
как строго называют их агрономы,
томаты. Помидоры почти всех
сортов поспевают в разное время:
сначала внизу куста, потом посредине,
последними — на верхушке. И с
кустов их обрывают в несколько
заходов, по мере созревания; иной раз
во время уборки приходится пройти
плантации 8—12 раз. Для машины
это не годится: она не умеет
отличать спелый помидор от неспелого
и будет рвать все подряд. А зачем
нам зеленый томат? Значит, нужны
такие сорта помидоров, чтобы
плоды созревали дружно, краснели, не
отставая друг от друга.
Но это только одно требование.
Есть и другие. Помидоры должны
быть примерно одинакового
размера, иначе машина пропустит очень
маленькие, а слишком большие
просто раздавит. Еще надо, чтобы
кусты были примерно одинаковой
высоты: машина не может, как
человек, то наклоняться пониже, то
разгибаться. Надо также, чтобы
помидоры хорошо держались на
стебле и не осыпались преждевременно,
но в то же время были прикреплены
94

не слишком уж крепко, иначе
машина их не сорвет, а выдерет
вместе с кустом.
Словом, надо, надо, надо... Но
тут у селекционеров, агрономов и
конструкторов машин нет
серьезных разногласий. Они охотно идут
навстречу друг другу. Надо —
значит, надо. Всем надо. И нам с
тобой тоже, потому что мы сами не
откажемся от ровных, аккуратных,
вкусных помидоров.
Чтобы вывести томаты,
пригодные для машинной уборки, наши
ученые-селекционеры изучили
более двухсот сортов, растущих в
разных концах планеты. На это ушли
годы. Были созданы прекрасные
сорта Лебяжинский, Машинный и
другие — крепкие помидоры,
которые остаются целы и невредимы
даже после падения с
полутораметровой высоты, отрываются от
стеблей при усилии 0,9—2,2
килограмма (это потребовали
машиностроители), созревают одновременно,
причем те плоды, которые все-таки
обгоняют соседей по кусту и
краснеют раньше, терпеливо дожидаются
на кусте, не осыпаясь. Но тут
неожиданно для селекционеров
возникла новая проблема.
«Машинные» помидоры
отрывались от куста вместе с хвостиком-
плодоножкой, а этот хвостик про-
Один из способов машинной уборки нежных
ягод: засасывать их воздухом. Уборочная
машина работает по тому же принципу, что
пылесос.
калывал в бункере машины
соседние плоды и портил их. Пришлось
начать новые поиски, которые
в конце концов привели к дикому
сородичу наших помидоров —
томату с Галапагосских островов,
что в Тихом океане. У
галапагосских плодов плодоножка оказалась
непрочной, она легко отделяется от
помидора и остается на кусте.
Ученые-генетики сумели передать это
важное для машинной уборки
свойство нашим сортам.
Теперь дело было за
машиностроителями. Они, взяв за основу
зерноуборочный комбайн «Нива»,
создали новую машину — самоходный
томатоуборочный комбайн СКТ-2.
Он срезает ножами кусты со
зрелыми помидорами, земля и
осыпавшиеся плоды попадают на
транспортер, а кусты — на плодоотделитель,
название которого в пояснении не
нуждается. Потом отделенные от
зелени плоды сортируют на
сортировочном транспортере и направляют
в бункер. И хотя осталась еще
ручная операция — сортировка, в
несколько раз возросла
производительность самого трудного дела в
выращивании томатов — уборки.
На этом поиски конструкторов
и селекционеров не закончились.
Совершенствуются томатоубороч-
ные комбайны, совершенствуются
и сами помидоры. Недавно,
например, удалось вывести плоды
невиданной формы: кубики со слегка
сглаженными гранями. Мы
привыкли к круглым помидорам, охот-

но покупаем и
продолговатые, напоминающие
крупную сливу. Зачем лее
томаты-кубики? Вот
зачем. Это самая удобная
форма — и для машинной
уборки, и, главное, для
хранения. Ведь кубики
упаковываются
значительно плотнее, чем
шары — значит, и в
бункере машины, и в
стеклянной банке уместится
больше красных сочных
плодов...
Ну, а теперь к
корешкам. Казалось бы, ни
картошка, ни свекла не
требуют такого деликатного
обращения, как
смородина или помидоры. Но и с
ними не все так просто.
Побитую или помятую
картошку практически
невозможно долго
сохранить, а нам необходимо,
чтобы она продержалась
в хранилище до
следующего урожая. Вот и
приходится выкапывать ее
из-под земли по
возможности аккуратнее.
Для уборки машинами
создают сорта
помидоров
с особой формой
плодов.
они не опасны, а вот
землю измельчают хорошо.
Но если ненароком
попадется не земляной комок,
а камень...
Чтобы этого не
случилось, картофельное
поле, еще перед тем, как
сажать картофель,
обрабатывают особыми
машинами —
камнеуборочными. Они просеивают
землю, собирают и
оттаскивают в сторону все камни,
которые могли бы
повредить комбайн.
Итак, в комбайне
остались теперь только
картофельные клубни и
ботва. Их вместе, прямо на
ходу (комбайн тем
временем выкапывает
очередной ряд картофеля)
трясут на
решетках-грохотах; как видите, и тут без
вибрации не обошлось.
Картофельные кусты
повисают между редкими
прутьями решетки,
прижимаются к ней
прорезиненным полотном, а
отбойные прутки очень
Картофелеуборочный комбайн мягко отрывают клубни от ботвы,
подкапывает сразу целый ряд, а то Теперь дело сделано.
и два ряда картофеля. Стальные
лемехи захватывают пласт земли
вместе с ботвой и клубнями. Но не
возить же с собой по полю землю!
Поэтому первым делом земля
ссыпается вниз по наклонному
транспортеру. А все остальное —
картофель, ботва и остатки земли —
поступает в устройство «комкодави-
тель». Его назначение ясно из
названия: ол превращает в мелкую
крошку комья земли. Но как при
этом не помять клубни?
Комки раздавливают не
металлическими валами, а резиновыми,
надутыми воздухом, вроде больших
автомобильных шин. Картофелю
По такому же принципу —
выкопать корнеплоды вместе с землей,
отделить их сначала от земли, а
потом и от ботвы — работают и
другие машины, добывающие полезные
корешки. Например,
свеклоуборочный комбайн. У него, правда, есть
своя особенность: ботва сахарной
свеклы — не отход, а прекрасный
корм для животных. Это заставило
конструкторов усложнить и без того
непростую машину. В ней не один
транспортер, а два. По одному
движутся корешки, которые
отправятся на сахарозаводы, по другому —
вершки, которые пойдут на
животноводческие фермы.
96

Один картофелеуборочный комбайн освобождает от нелегкой работы десятки людей.
Полезные машины, не так ли?
Безусловно. Но многие из них пока,
к сожалению, далеки от
совершенства. Картофелеуборочный
комбайн оставляет часть клубней в
земле, их приходится собирать
вручную. То же и с хлопкоуборочной
машиной: она снимает около 80%
коробочек. А если учесть, что
урожай хлопчатника в нашей стране
исчисляется миллионами тонн, то
оставшиеся двадцать процентов
требуют огромных затрат ручного
труда. Люди идут вслед за
машиной, исправляя ее погрешности.
Конечно, конструкторов такое
положение дел не устраивает. Они
совершенствуют уже
существующие машины и создают совершенно
новые. Тем более что поле — я имею
в виду не то поле, на котором
растения, а поле деятельности, — так
вот, это поле поистине огромно.
Остались плоды, очень трудно
поддающиеся механизированной
уборке, например, клубника, салат или
ананасы, но нет плодов совершенно
безнадежных. Наглядный тому
пример — созданный советскими
инженерами специально для
кубинских друзей комплекс машин для
уборки сахарного тростника,
который испокон веков рубили острыми
ножами — мачете.
Если ты решишь стать
конструктором сельскохозяйственных
машин, то можешь быть уверен —
интересная работа для тебя найдется.

10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
САМЫЕ ВАЖНЫЕ МАШИНЫ, ИЛИ
КАК УБРАТЬ ХЛЕБ
В предыдущей главе говорилось
о машинах, которые убирают хлеб.
Они — самые распространенные,
самые важные в сельском
хозяйстве.
Посвятим им поэтому новую
главу.
Ты уже знаешь о рельсах,
которые потянутся вдоль полей, о
мостах над рельсами — словом,
о сельскохозяйственной технике
будущего. Положа руку на сердце,
признаюсь, что не очень близкого
будущего. Одних рельсов для этого
понадобится миллионы метров.
Где взять столько металла? Или
чем заменить металл?
Словом, это дело с заглядом на
век вперед. Ну, может быть, на
несколько десятилетий; сейчас ни
с какими прогнозами за техникой
не угонишься.
А пока остаются тракторы,
которые несут и тащат
сельскохозяйственные орудия, да самоходные
комбайны. И работа у этих машин,
надо сказать, не из легких. Очень
тяжелая работа.
Не перегибаю ли я палку? Вот
у космического аппарата, у тех
машин, что работают на Крайнем
Севере, у буровых станков, которые
сверлят скальный грунт — у них
по-настоящему тяжелая работа.
А у комбайна что такого
особенного? Поле — оно не космос, не
морское дно, не подземное царство...
У сельхозмашин хватает
собственных забот. Они всегда
работают в напряженном режиме.
Тракторист и комбайнер ловят каждый
погожий день и погожий час, и
тогда дают своим машинам полную
нагрузку. А поле — не городская
площадь и не шоссе. Оно неровное,
в ухабах и рытвинах, на нем
попадаются плотные комья земли и
камни. Одна нагрузка сменяется
другой, возникают известные тебе
вредные вибрации, да в придачу комки
почвы и пыль попадают в трущиеся
узлы, резко увеличивают трение,
из-за чего детали быстро
изнашиваются и выходят из строя. Работая
под дождем и под мокрым снегом,
по утренней росе и в тумане,
машины покрываются рыжей пленкой
ржавчины, портятся раньше
времени. Так что в поле очень тяжелые
условия.
Главное, что дает нам земля, — это хлеб.
98

Хлебороб —
одна
из самых
древних
и, наверное,
самых уважаемых
профессий.
сел*п&м>
?ш/аЛи>
И вот что еще надо иметь в виду.
На морском дне и в космосе
работает не так уж много машин.
Бурильных станков — тысячи. А
тракторов и комбайнов — миллионы. Это,
знаешь ли, масштаб, который
сам по себе требует особого
внимания.
Сейчас техники на селе
хватает. Если, например, сложить
мощность всех тракторов, то она
составит 69% общей мощности всех
электростанций. Больше чем две
трети!
Так в чем же тогда проблема?
Она — в долговечности машин.
В их надежности. В
производительности. Нынешние машины отстают
от требований времени. Нас не
устраивают вчерашние урожаи.
Нужно выращивать значительно
больше зерна — пшеницы,
кукурузы, ячменя, ржи, овса, проса,
гречихи. Невозделанных земель,
пригодных для сельского хозяйства,
остается все меньше, значит, с каждого
гектара надо получать
максимальный урожай.
Готовы ли к этому посевные и
уборочные машины? Нет, не совсем.
До сих пор я нахваливал
машиностроителей. Однако есть за что и
поругать их. Например, когда стали
проверять, не слишком ли тяжелы
комбайны, то выяснилось, что
конструкторы заложили в них
процентов на десять больше металла, чем
надо. Примерно на столько же
возрастает расход горючего... Про
поломки деталей и простои машин
в самое горячее для села время и
говорить не приходится: из-за
технических неисправностей только
зерноуборочные комбайны
простаивают за год около миллиона
часов!
Можно ли смириться с таким
положением? Конечно, нельзя. То, что
100

устраивало нас вчера, сегодня
кажется отсталым, негодным,
невыгодным. С такими машинами
нельзя приходить в завтрашнее
сельское хозяйство, полностью
механизированное, дающее с каждого
гектара максимум продукции.
Но прежде чем создавать новую
машину, надо тщательно
разобраться, что неудачно в старой.
Этой работой и занялись
машиноведы. Они стали внимательно
исследовать и улучшать уже
имеющиеся комбайны — «Нива»,
«Колос», «Сибиряк». Ведь принцип
действия этих машин совсем неплох.
А что плохо?
Прежде всего выяснилось, что
конструкторы ставят на комбайны
недостаточно прочную сталь. Берут
не ту, что получше, а ту, что
подешевле — так, мол, будет экономнее.
И в самом деле, получается
дешевле, когда машину строят на
заводе. А потом, когда дешевую
Так устроен
зерноуборочный
комбайн.
Мотовило
захватывает колосья
и подает их
под ножи,
жатка
срезает колосья,
барабаны
их растирают,
выко л а чивают
зерна.
деталь заменяют — раз, и другой,
и третий, — как тогда? Причем
менять ее приходится в разгар уборки,
и часть хлеба может остаться
неубранной.
Как сделать сталь прочнее —
это давно известно. Надо
подмешивать к ней легирующие добавки —
небольшие примеси других
металлов. Их можно сравнить со
специями, которые хозяйка кладет в борщ
или в уху. И перец, и лавровый лист
стоят дороже свеклы и картошки,
но без них суп — не суп. Так и
легирующие добавки — обходятся
они недешево, но металл без них —
совсем не тот... Жалея «специи» для
сельского хозяйства, можно
выиграть тысячи рублей и проиграть
миллионы.
Конечно, не всюду надо ставить
легированную сталь, а только в те
узлы, где самые высокие нагрузки.
Чтобы выявить такие узлы, ученые-
машиноведы тщательно, можно
Яг^ы^шс 9иг4тоЖ>-
соло.
симек %с<шк*с
]аЛ,
0Ь&тпоЪим)
Ьи«
И0?ЪМ(МШ>
^ссукс^ /бсц-иднми^ л&сжсгцткш^ оисслис^

На модели из прозрачной пластмассы
можно увидеть, как нагружена деталь: где линии
сгущаются,там напряжения больше. Таким
способом испытывают детали комбайнов.
сказать дотошно, принялись
изучать сельскохозяйственные
машины. И прежде всего самую
распространенную сейчас
зерноуборочную машину — комбайн «Нива».
В этой работе участвовали и
ученые Академии наук СССР, и
конструкторы зерноуборочных машин,
и специалисты Всесоюзного
сельскохозяйственного института
машиностроения, и работники
машиноиспытательных станций —
словом, многие люди. Это и
неудивительно: очень уж важна проблема,
и решить ее надо как можно скорее.
Самый первый результат был
получен довольно быстро и сразу
передан комбайностроителям.
У «Нивы» один-единственный
двигатель. От него тянутся приводы ко
всем движущимся частям машины.
Эти приводы, главным образом,
ременные, а ремни слишком быстро
рвутся. Вот ученые и предложили
поставить на комбайне не один,
а два или даже три двигателя.
Каждый из них может быть не таким
мощным, как нынешний, зато
передач станет существенно меньше,
и надежность машины повысится.
Вслед за тем ученые Института
машиноведения придумали очень
быстрый способ, или, как говорят,
экспресс-метод, позволяющий
обнаружить в машине слабые места.
Комбайн никак не удовлетворяет
принципу равнопрочности, о
котором уже говорилось. Но когда
конструкторы предлагают какое-то
усовершенствование или вообще
новую модель, приходится долго,
месяцами и годами накапливать опыт,
чтобы узнать, какое место просто
слабое, а потом передать эти
сведения конструкторам, чтобы они,
в свою очередь, внесли изменения
в чертежи, отдали на завод, там
изменили бы производство и начали
выпускать комбайны улучшенного
качества... Вот такая долгая фраза,
а дело тянется гораздо дольше.
И главное, обнаружили одну
недоделку, устранили — и тут
выявляется следующая. Не слишком ли
все это затянуто?
Не просто слишком, а чересчур.
Необязательно ждать, пока
накопится опыт неудач, если можно
сразу, экспресс-методом, испытать
новую деталь: хороша ли она,
выдержит ли нагрузку.
На деталь, которую подвергают
испытанию, наносят с помощью
горелки тонкий слой особой
искусственной смолы. У этой смолы
очень важное для задуманного дела
свойство: она очень хрупкая.
Покрытую смолой деталь ставят в
испытательную машину. Под
нагрузкой смола покрывается сеткой
трещин, напоминающей паутину (вот
зачем требуется хрупкость!).
Расположение «нитей» в этой паутине
не случайно: трещины собираются
в тех местах, которые нагружены
больше других, и вытягиваются
так, словно показывают, в какую
102

сторону развиваются напряжения
в металле. После изучения картины
трещин конструктору становится
ясно, в каких точках и в каких
направлениях надо усилить деталь,
чтобы она стала равнопрочной.
Чтобы не быть голословным,
скажу, что таким способом
испытывали самые нагруженные детали
комбайна: карданный вал и
ходовой мост. Первый передает
движение колесам, второй воспринимает
нагрузку на почву. Если бы эти
детали были сконструированы
совершенно правильно, то сетка
трещин на смоле была бы
равномерной. Но она такой не оказалась.
У деталей выявились и слишком
слабые места, в которых скорее
всего произойдет поломка, и,
напротив, излишне прочные, тяжелые —
а это перерасход металла.
Вместе с конструкторами
Таганрогского специального
конструкторского бюро (именно там
разработана «Нива») ученые Института
машиноведения изменили форму
деталей. Они просто
перераспределили тот же металл, сделав одни
участки карданного вала и
ходового моста потолще, другие —
потоньше. Эта новинка уже нашла
применение в комбайнах. Так
реализована на практике идея равно-
прочности.
Вообще применительно к
комбайнам можно осуществить многое
из того, о чем говорилось в
предыдущих главах. Например,
подшипники без смазки. В каждом
комбайне есть десятки узлов трения,
которые надо время от времени
смазывать, а заодно очищать от пыли
и грязи. Между тем эти узлы можно
сделать герметичными, наглухо
закрытыми, чтобы пыль вообще не
могла туда проникнуть. Внутрь лее
вместо подшипника на смазке
поставить подшипник из металла
с фторопластом, который, как ты
помнишь, смазки не требует вовсе.
А вибрация? К сожалению, на
большинстве
сельскохозяйственных машин, в том числе на
комбайнах, вредная вибрация слишком
велика. Профессии комбайнера
и тракториста теперь массовые,
и надо уберечь многих людей от
ненужной тряски, сохранить их
здоровье. К тому же вибрация
вызывает переутомление, у водителя
снижается внимание, он вынужден
медленнее вести машину, а в
результате падает
производительность. И как раз в те дни, когда
производительность обязана быть
наивысшей!
Чтобы изучить вибрацию и
шумы в комбайне и тракторе, ученые
построили особый стенд, который
подражал работе машин в разных
условиях. На этом стенде комбайн
трясли то сильнее, то слабее, то
чаще, то реже. Ученые тем временем
испытывали различные
материалы и устройства, которые могут
«погасить» тряску.
На первом этапе работы с
помощью виброизоляторов удалось
значительно снизить шумы в
машине. Ну, а более редкие колебания,
до 10 в минуту (та самая тряска,
которая больше всего утомляет
водителя), — с ними как быть?
Для защиты от такой медленной
и изнуряющей вибрации
придумали специальное виброзащитное
кресло. Это оказалось очень
нелегким делом, потому что не было
опыта. Ни кресло летчика, ни сиденье
водителя автомашины не могло
служить образцом: в самолете и
автомобиле такой тряски, как в поле,
просто не возникает. Пришлось
придумывать все заново, помня
о том, что комбайн — не самолет
и кресло комбайнера не может быть
очень дорогим...
Для сиденья ученые
предложили поглощающие вибрацию
элементы, в частности, пневматические,
надутые воздухом. Кресло покоит-
103

ся не на металлическом полу, а на
резиновой подушке, в которую,
словно в камеру футбольного мяча,
накачан воздух. Эта подушка
хорошо гасит толчки. Если же удар
окажется очень сильным, то часть
воздуха перейдет по шлангу в
дополнительную емкость (иначе
комбайнер нет-нет да подлетит до
потолка, как подскакивает с силой
брошенный на землю мяч).
Система «кресло—человек» уже
прошла успешные испытания —
и в лаборатории, на вибростендах,
и в поле, на настоящих комбайнах.
На новой, усовершенствованной
«Ниве» будут стоять кресла на
воздушной подушке.
Между прочим, в новом
варианте колесного трактора «Беларусь»,
одном из лучших не только у нас
в стране, но и во всем мире
(«Беларусь» мы продаем во многие
зарубежные страны), тоже
предусмотрены хорошие условия для водителя.
Сиденье мягкое, плавно
пружинящее, рычаги управления удобно
расположены, рулевую колонку
каждый тракторист может
отрегулировать себе по росту — подобного
устройства нет даже в легковых
автомобилях. И в придачу в кабине
всегда такая температура, которая
приятна водителю: трактор
оборудован кондиционером. В холодное
время он подогреет воздух, в
жару — охладит...
Последнее — возможность
создать прохладу в кабине —
особенно важно для тех, кто работает
в жарких краях, особенно в
республиках Средней Азии. Жара под
сорок градусов так раскаляет
кабину зерноуборочного комбайна или
хлопкоуборочной машины, что
водитель без должной выдержки
и тренировки просто не может долго
работать.
Ашхабадские ученые
разработали цикл предварительных
испытаний для будущих водителей,
чтобы проверить, как они
приспосабливаются к жаре. Испытуемого
обвешивают медицинскими
датчиками и предлагают провести машину
от одного края поля до другого
и обратно. А у места старта его
ждет автобус-лаборатория с
красным крестом на борту. Врачи
измеряют частоту пульса и дыхания,
давление крови, изучают работу
сердца. И после этого делают
заключение — можно ли разрешить
тому или иному человеку работать
в жару на машине.
Но скоро такие испытания
окажутся излишними. Потому что
конструкторы предлагают новые
машины в южном варианте. Кабина
закрывается наглухо, чтобы ни
одна песчинка не проникла внутрь,
и включается кондиционер. Он
регулирует не только температуру
в кабине, но и влажность — ведь
рядом пустыня, и воздух тут очень
сухой. Для ощущения комфорта,
удобства его необходимо
увлажнить. Работать в такой кабине —
одно удовольствие.
Вернемся, однако, от удобства
работы к самой
сельскохозяйственной технике. Вновь и вновь встает
перед инженерами вопрос: как
сделать детали комбайнов прочнее?
И тут очень может помочь
лазерный луч.
Луч лазера — это такой
световой поток, в котором каждая его
частица движется точно так же, как
все другие. Его можно назвать
строгим, дисциплинированным
потоком световых частиц. А если так,
то мощность лазерного луча
гораздо больше, чем обычного светового.
И к тому же луч можно сделать
очень узким, направленным. Тогда
он просверлит самый прочный
металл.
Лазерное сверление
действительно применяется в технике, но
сейчас не о нем речь. У лазерного
луча есть еще одно свойство: он мо-
104

жет сделать металл более прочным,
создав на каком-либо участке
детали высокое давление и высокую
температуру. Металл потечет и под
световым давлением уплотнится
настолько, что станет существенно
прочнее, чем он был перед
обработкой.
Еще до того, как строители
комбайнов стали применять лазерный
луч, им воспользовались
создатели автомобилей. В Московском
объединении «АвтоЗИЛ»
появилась даже специальная
лаборатория лазерной обработки. С
помощью «дисциплинированных»
лучей здесь научились упрочнять
слабые — по сравнению с другими —
детали: карданный вал, головку
блока цилиндров — важную деталь
двигателя.
Теперь настала очередь
комбайнов. Лазерная обработка открыла
новые возможности для усиления
деталей, которые традиционно
считались слабыми. Скажем, есть
такая деталь — ступица вариатора.
Нам сейчас неважно, для чего она
нужна; гораздо существеннее то,
что из-за нее комбайн слишком
часто останавливается на ремонт.
Луч лазера упрочняет эту деталь
настолько, что она служит впятеро
дольше!
А валы, которые, вращаясь,
отделяют зерно от половы? Из-за
постоянного трения о зерно и солому,
а также по той причине, что между
валами то и дело попадают мелкие
камушки и комочки земли, эти
детали довольно быстро
изнашиваются. Во всяком случае, за срок
службы «Нивы» их приходится
менять по меньшей мере один, а то
и два раза. Эти замены обходятся
по стране в 4 миллиона рублей
в год. Лазерное упрочнение
настолько укрепляет поверхность, что
замены вовсе не требуется.
Неплохая экономия!
А еще можно сэкономить на
улучшении ходовой части, на
использовании моторов,
вмонтированных прямо в колесо, без всяких
передач, на надувных пневмогусе-
ницах. Словом, на всевозможных
видах движения.
И на торможении — тоже.
Всякую машину приходится не
только разгонять, но и
останавливать. И еще неизвестно, что важнее.
Опытные инструкторы так
наставляют своих учеников: пока
я рядом, научись пользоваться
педалью тормоза, а педаль газа ты
и без меня научишься нажимать...
Безотказная система
тормозов — и на автомобиле, и на
комбайне — требует значительного
расхода металлов. Она обязана
быть массивной, чтобы принять на
себя энергию движения, в момент
торможения превратить ее в
трение, которое нагреет тормозные
диски и барабаны, а они, в свою
очередь, рассеют тепло в
окружающую среду.
Таков общий принцип. Но и его
можно усовершенствовать. Сейчас
в распоряжении конструкторов
появились материалы с особо
высоким трением, например, из
пластмасс с асбестом. Их работу можно
еще улучшить, если ввести добавки,
которые разлагаются при трении,
выделяя углекислый газ. Но зачем
это нужно?
Точного ответа пока дать нельзя.
Ученые предполагают, что
углекислый газ вытесняет кислород из
зоны трения и мешает ему
окислять металл и те материалы, из
которых изготовлены тормозные
накладки. Во всяком случае, износ
деталей уменьшается в два с лишним
раза, а машина останавливается
ничуть не хуже, чем с обычными
тормозными колодками.
Несколько позже появилась еще
одна идея. Ведь в выхлопных газах
двигателя содержится, главным
образом, вода и углекислый газ.
105

Нельзя ли подать эти
отработавшие газы
прямо в тормоз?
Так и было сделано.
Вокруг тормозных
колодок образовалась
защитная атмосфера, и
они стали
изнашиваться впятеро меньше, чем
прежде! Ученые
надеются, что эта
новинка найдет себе место
в комбайнах
завтрашнего дня.
Вот так, шаг за
шагом, вроде бы по
мелочам, исследователи,
технологи и
конструкторы улучшают
комбайны, приближая
их к современным
требованиям. Недавно
появилась новая
зерноуборочная машина
«Дон» — комбайн
двенадцатой пятилетки.
С каждым годом растут урожаи
на полях страны. И даже таким
сильным машинам, как «Колос»
и «Нива», все труднее справляться
с уборкой зерновых: они ведь
сконструированы в расчете на урожаи
двадцатилетней давности. А
производительность «Дона» современная,
его пропускная способность — до
10 килограммов зерна в секунду,
он может быть оборудован жаткой,
которая захватывает полосу 9
метров, в его бункере уместится
легковой автомобиль. Вот какая это
машина!
Прежде чем передавать «Дон»
в серийное производство, его
тщательно испытывали в разных
районах страны. И опытные
комбайнеры за время уборки
намолачивали на нем вдвое больше хлеба, чем
на старых машинах. Это не
удивительно: новый комбайн
производительнее, надежнее — он редко
выходит из строя, в его кабине созда-
Комбайн «Дон-1500» на уборке.
ны наилучшие условия для работы
механизатора.
Кабина комбайна «Дон»
герметична — значит, в нее не попадает
пыль, которая так мешает работать
комбайнеру. Она
звуконепроницаема — значит, водитель не устает
от шума. В ней есть кондиционер —
механизатора не изнуряет жара.
Мягкое удобное сиденье, как в
«Жигулях», можно подогнать по росту
комбайнера, рулевая колонка тоже
регулируется. Все это создает
удобства в работе. Механизатору легче
работается, понятно, что и зерна он
намолачивает больше.
И вот что еще важно. Комбайн
«Дон» заставляет комбайнера
учиться, овладевать новыми
знаниями, которые вчера еще были
механизатору ни к чему. На этой
машине есть электронные
устройства для автоматического управления
и контроля. На всех важных узлах
комбайна стоят датчики,
посылающие сигналы на пульт управления.
106

И если где-то перегрузка, если где-
то неисправность, загорается
тревожная красная лампочка.
Электроника не просто предупредит
комбайнера о возможной поломке
машины, но и остановит ее сама,
если, скажем, переполнен бункер
и зерно пора перегружать в кузов
грузовика. Кстати, есть на крыше
кабины «Дона» и
лампа-«маячок» — как на автомобиле
автоинспектора или на машине «скорой
помощи». Только на этих
автомобилях «маячок» нужен для того,
чтобы другие водители вовремя
заметили их и уступили дорогу. А на
комбайне он сигнализирует
шоферу грузовика: быстрее
подъезжай на разгрузку!
Автоматика помогает
комбайнеру, облегчает его труд,
освобождает от многих утомительных
операций. Но почему же она
заставляет его учиться? А как же иначе!
Механизатор должен знать
машину как свои пять пальцев. Значит,
должен овладеть и электроникой.
Пока на сельскохозяйственные
машины есть еще немало
нареканий, большей частью
справедливых, но дольше так продолжаться
не может. Комбайн обязан быть
такой же надежной машиной, как
тепловоз, пресс, турбина или самолет.
Таким он и будет. Из пасынков
машиностроения
сельскохозяйственные машины становятся любимым
детищем. Они вбирают в себя все
лучшее, что создает современная
наука. Даже электронные системы
управления!
И в самом деле, в последнее
время появились комбайны, на борту
которых установлены
миниатюрные вычислительные устройства.
Они необходимы для того, чтобы
быстро и точно перестроить работу
комбайна при изменении погодных
условий, при переходе с легких
почв на тяжелые, с одной культуры
на другую. Сегодня комбайн
убирал пшеницу, завтра его надо
пустить на рожь — вот
вычислительное устройство и подскажет
комбайнеру, как быстро и с
минимальными затратами труда переналадить
уборочную машину.
А еще есть опытный образец
комбайна с компьютером, который
следит за качеством работы — не
повреждается ли зерно, хорошо ли
отделяется от соломы. Машина
выдает информацию, как изменить
работу комбайна, чтобы получить
зерно высокого качества.
Следующим шагом, утверждают
специалисты по автоматике, будут
такие вычислительные и
управляющие системы, которые позволят
обойтись вообще без комбайнера.
Вернее, комбайнер возьмет на себя
обязанности наблюдателя,
контролера и наладчика. Он сможет с
пульта обслуживать сразу
несколько комбайнов, которые будут
двигаться по полю, управляемые ЭВМ.
Собственно, это уже не
комбайны, а сельскохозяйственные
роботы. Не берусь сказать, когда они
выйдут на поля — через десять лет
или через двадцать. А вот о роботах,
которые работают сейчас, я
расскажу тебе в следующей главе.

I11
11
11
11
"I
11
11
11
11
АВТОМАТ С ЧУВСТВАМИ, ИЛИ
ДРУЖНАЯ КОМПАНИЯ РОБОТОВ
Странно выглядела бы книжка
о машинах, если бы в ней не были
упомянуты роботы. Но с другой
стороны, о роботах столько уже
написано, и для взрослых, и для
детей, что не хочется повторяться.
Поэтому о роботах вкратце. О том, что
кажется самым важным.
На одной из выставок детского
технического творчества, которая
несколько лет назад проходила
в Москве, на Выставке достижений
народного хозяйства, были модели
судов, маленькие луноходы, экра-
нолеты с огромными крыльями-
экранами; но больше всего было
железных человечков. От
раскрашенных страшил с
глазами-лампочками до симпатичных
кукольных созданий.
Ребята называли этих
человечков роботами. Один робот был
кондуктором. Густым басом он
объявлял очередную остановку и в обмен
на монетку выдавал билет. Другой
оказался экскурсоводом. Третий —
лектором: он рассказывал о
правилах дорожного движения. Как ты
понимаешь, внутри этих кукол
были спрятаны магнитофоны.
Больше других нравился
посетителям выставки робот по имени
Марсик. Он очень ловко отвечал на
вопросы. «Как тебя зовут?» —
«Марсик». — «Хочешь быть
пожарным?» — «Нет, не хочу». —
«Кто тебе больше нравится:
мальчики или девочки?» — «Этого я не
знаю, я машина».
Симпатичный робот. И вроде бы
умный... Нет, за ум его хвалить не
надо. Если уж кого хвалить, так
юных техников за
изобретательность. Потому что ответы на
вопросы выбирал не сам Марсик, а юный
экскурсовод. Он посылал с
помощью передатчика радиосигналы,
Марсик их принимал и, в
зависимости от команды, выбирал ответ.
В этом и была вся хитрость.
Словом, роботы на той выставке
были все же не роботами. Это были
игрушки, очень сложные и
хитроумные. Ничего плохого в этом нет,
игра тоже дело полезное. Плохо,
когда некоторые люди и вправду
путают настоящую робототехнику
с игрой в роботы...
Слово «робот» пришло к нам из
В одиночку всех дел не переделаешь.
Наверное, роботам тоже нужна компания...
108

В былые времена
люди придумали
немало хитроумных
технических игрушек —
и самоходных
механических
животных,
и шахматных машин,
и много прочего.
Но игрушки-автоматы —
это еще не роботы.
фантастической пьесы, которую
написал знаменитый чешский
писатель Карел Чапек. Роботами он
назвал разумные машины, очень
похожие на людей. А слово он
образовал от чешского «работа»
(русский и чешский языки похожи).
Роботы и сейчас остаются
излюбленными героями
фантастических книг. Часто ли встречаются
в фантастическом романе комбайн
или пресс? А роботы попадаются
там постоянно...
Но, придя из фантастических
книг, слово «робот» стало
общепринятым и в науке. Так стали
называть высокоорганизованную
техническую систему, которая
может не просто выполнять
заданные ей операции, но и
самостоятельно решать некоторые задачи,
которые возникают по ходу работы.
В мире уже исправно трудятся
десятки тысяч промышленных
роботов. Конечно, вполне можно
обойтись без робота-кондуктора
и робота-лектора. Однако бывают
такие дела, которые лучше всего
поручить «сообразительным»
машинам.
В Новосибирске, на заводе «Сиб-
сельмаш» работает
промышленный робот, созданный сибирскими
учеными. Он таскает
металлические болванки весом в полтораста
килограммов. И не в том дело, что
болванки такие тяжелые, а в том,
что они раскаленные. Другой робот,
сделанный советскими учеными
(его имя «Универсал-50»), передает
со станка на станок детали. Такую
работу не назовешь ни трудной, ни
110

опасной. Но она однообразна и
утомительна. Зачем ею заниматься
человеку? Робот же не знает, что
такое утомление, что такое скука.
А для человека можно найти
работу поинтереснее.
Значит, роботы заменяют людей
прежде всего там, где человек не
может сам справиться с работой,
или где человеку работать скучно
и утомительно.
Те роботы, о которых я тебе
рассказал, умеют выполнять только
одно какое-то дело. Работают они
по жесткой программе: сказано —
сделано. Такие роботы появились
первыми, и поэтому сейчас их так
и называют — роботы первого
поколения. Или, иначе,
манипуляторами. Они что-то подносят или
уносят, перекладывают с места на
место, подымают или опускают. Вот
и все. Хотя, конечно, и это очень
полезно.
Но если есть первое поколение,
должно быть и второе. Оно
действительно существует, и уже не один
год. Второе поколение мы уже
вправе назвать настоящими
промышленными роботами. Их
механические руки оснащены
чувствительными приборами. Они могут
ощущать прикосновение к предмету,
различать, что это за предмет, мал
он или велик, гладок или
шероховат. Короче, машина получила
осязание. И теперь она может не только
выполнять команды, но и сама,
с помощью небольшой электронной
машины, познавать понемногу
окружающий мир. И в зависимости
от смены обстановки принимать
и менять свои решения.
В отличие от обычных
манипуляторов, настоящие
промышленные роботы могут выполнять
различные операции — для этого
достаточно сменить в них программу.
А если детали очень уж
изменились — скажем, вместо
прямоугольных стали круглыми, — то
необходима небольшая
переналадка «механической руки».
Роботы служат очень долго. Им
безразлично, когда работать —
утром, вечером или ночью. Они не
ведают усталости. Вот почему их
стараются ставить прежде всего
туда, где человека ждет тяжелый
физический труд. Где встречаются
опасные для здоровья вещества или
излучения. Где очень высока или
очень низка температура. Где
слишком велика и неустранима пока
вибрация. И так далее.
Что эке обычно делают такие
роботы? Ставят детали на станок,
закрепляют и снимают их, передают
на следующее рабочее место,
подымают тяжести. Причем делают это
синхронно, то есть одновременно
с работой самих станков.
Вот пример. Многие детали
получают литьем на специальных
литьевых машинах. Разогревают
металл или пластмассу до
плавления, а потом под большим
давлением впрыскивают в заранее
подготовленную форму. Форму быстро
охлаждают водой, материал
застывает — и его можно вынимать. Ну
а если деталь тяжелая?
В то самое мгновение, когда фор-
111

«Рука» современного робота настолько чувствительна
и подвижна, что может ввинтить лампочку
в патрон или переложить с места на место
хрупкое яйцо, не раздавив его.
ма раскрывается, тяжелую отливку
подхватывает робот — такая
движущаяся вверх и вниз по опоре
механическая рука, способная
поворачиваться в разные стороны. Она не
полезет в машину, пока та закрыта,
а машина не закроется, пока из нее
не будет вынута механическая
рука. Робот переносит отливку в
обрубной пресс, который сильным
ударом обрубает излишки металла,
а потом складывает готовые
отливки в штабель. И при этом он не
делает ни одного лишнего движения,
никогда не допустит ошибки в
работе.
На этом примере легко понять,
отчего машиностроители так
ратуют за широкое использование
роботов. Такие автоматы вполне
могут сочетаться с уже
существующими машинами, они легко
вписываются в автоматизированные
линии, которые стоят сейчас на
многих заводах. И всякого рода
непроизводительные потери при этом
снижаются не меньше чем в пять
раз!
Еще один тип роботов, который
получил широкое
распространение, — окрасочные роботы. На
заводах, где выпускают «Жигули»
и «Москвичи», такие
машины-маляры окрашивают кузов целиком.
Механическая рука с пистолетом,
распыляющим краску, как бы
объезжает по заданной программе
подготовленный к окраске
металлический кузов и обрызгивает его в
несколько слоев яркой краской:
сначала переднюю часть, потом капот,
112

потом, поднявшись повыше,
крышу, затем, спускаясь вдоль боков,—
двери, наконец, багажник и заднюю
стенку. И так ровно, что
залюбуешься.
Но зачем здесь нужен робот?
Затем, что краски готовят на
растворителях, которые легко
улетучиваются. И даже если поставить
сильные вентиляторы, все равно
часть растворителей останется в
окрасочной камере, и рабочий-маляр
будет вдыхать испарения, едва ли
полезные для здоровья. Без робота
ему пришлось бы трудиться в
противогазе. А когда включен робот,
человек вообще может не заходить
в окрасочную камеру. Робот и без
него управится.
Ну и, конечно, роботы
незаменимы в горячих цехах, у печей и
раскаленных тиглей. Полезны и
роботы-сварщики, роботы-шлифовщики
и полировщики.
Появились и
роботы-универсалы, которые владеют сразу
множеством профессий. Вот, например,
наш новый робот ТУР-10.
Технологический универсальный
робот — так расшифровывается его
сокращенное название, а цифра 10
означает, сколько килограммов он
может поднять одним махом. Вроде
бы немного. Но ведь ТУР вовсе не
грузчик, он сварщик и сборщик,
слесарь и подсобный рабочий,
который может выполнять самые
различные поручения.
Другой универсал носит имя
«Контур». Такое название во
многом раскрывает многообразные
возможности робота: он умеет
перемещать свой рабочий инструмент
по заданному контуру —
геометрически сложной поверхности. В
зависимости от того, какой
инструмент вложен ему в «руки», он
может красить и шлифовать,
проводить пескоструйную и
дробеструйную обработку, помогать литейным
машинам. Все это тяжелые,
утомительные работы, вредные не только
для человека, но и для робота. Вот
почему его приходится защищать
прочной «одеждой» — кожухами,
которые не дают песку, краске или
пыли, расправленному металлу
проникнуть в сложные механизмы.
Очень любопытно посмотреть,
как «Контур» обучается
разнообразным делам, для которых он
предназначен. Оператор берет его
за «кисть» и ведет, что называется,
за ручку по поверхности, которую
роботу предстоит обрабатывать.
При этом на магнитных дисках
автоматически записывается
программа будущей работы
«Контура». А когда программа записана,
за ручку робота водить уже не
приходится. Он работает сам.
Роботы первого поколения
имели обычно три степени свободы, то
есть могли действовать, перемещать
манипулятор в трех направлениях.
Например, вверх-вниз, вперед-
назад, вокруг своей оси. Роботы
второго поколения маневрируют
получше, потому что у них уже 6—7
степеней свободы: появилась
возможность различных сложных
движений, напоминающих
вращение в суставах человеческой руки.
И, повторяю, они стали работать
синхронно, такт в такт с
остальными станками, которые стоят в цехе.
То есть за роботами не надо
постоянно следить.
Но дело на этом не закончилось.
На смену второму поколению
пришло третье. Пожалуй, главная его
особенность — умение «видеть».
Вернее, воспринимать световые
сигналы, разбираться в цветах, в
интенсивности свечения. То есть
появилось своеобразное машинное
зрение. Конструкторы снабдили
роботов фотоэлементами и
телеэкранами. А некоторые роботы третьего
поколения умеют и «слышать».
И не просто «слышать», а
различать команды, подаваемые голо-
113

сом, то есть воспринимать
человеческую речь. Правда, не все подряд,
а только те команды, которые им
необходимы для наладки и
переналадки своих рабочих программ.
Но и это, если говорить честно,
немало.
Итак, роботы третьего
поколения наделены способностью
воспринимать внешний мир,
ориентироваться в нем. И они гораздо лучше
своих предшественников
координируют собственные движения.
В них вмонтированы логические
устройства, позволяющие
принимать верные решения в зависимости
от того, как изменилась обстановка.
Они «чувствуют» не только цвет,
но и форму, и размеры деталей,
подлаживаются под них. Словом, это
некое объединение
исполнительного механизма с хорошей, хотя
и миниатюрной,
электронно-вычислительной машиной.
Таким роботам (впрочем, как
и всем остальным) вовсе не надо
придавать человеческий облик. Это
ведь не игрушки, а машины. Если
и появится когда-нибудь
робот-экскурсовод, то он вполне может иметь
вид деревянного ящика на
колесиках. Внешность — не главное для
робота. В данном случае главным
будет умение правильно, четко,
интересно провести экскурсию...
Роботы третьего поколения
могут не только таскать тяжелые
предметы. Они умеют работать на
удивление точно. Скажем, делать
чертежи. Или выполнять анализы
в лабораториях. Или собирать
и паять радиосхемы. Возможно,
такие роботы будут помогать
хирургам при сложных операциях (но
для этого придется вводить в их
электронную память точнейшие
данные об устройстве человеческого
организма). А распознать, что за
живая ткань перед ним, робот
сможет и «на глаз», и «на ощупь».
Но как же он осязает предметы?
Например, так: с помощью особой
искусственной кожи, которой
покрыт манипулятор. Эта «кожа»
представляет собой сетку из
эластичного токопроводящего
материала с пьезоэлектрическими
свойствами. Поясню в нескольких
словах: пьезоэлектричество — это
такое электричество, которое
возникает под действием давления. В
проигрывателях и электрофонах
нередко стоят как раз
пьезоэлектрические головки: игла, скользя в
бороздке грампластинки, передает
давление пьезокристаллам, а они
преобразуют его в электрические
сигналы, которые, в свою очередь,
превращаются в звук.
Так вот, прижимаясь к той или
иной поверхности, гибкая сетка
посылает электрические импульсы.
Они попадают в ЭВМ, и машина
как бы воссоздает образ предмета,
которого коснулась «рука». Когда
давление «руки» на предмет
возрастает, «кожа» немного
растягивается, больше становится контактов
с предметом, больше посылается
и сигналов. Так ЭВМ распознает
усилие. А когда «рука» ощупывает
предмет со всех сторон, машина
строит в своем электронном «мозгу»
полный и подлинный облик
предмета. В ее памяти хранятся образы
многих предметов реального мира,
с которыми может встретиться
робот. Она выбирает самый
похожий — и после этого дает «руке»
команду, что делать дальше.
Так роботы осязают. А как
видят? Техническое зрение для
роботов-манипуляторов разрабатывают
ученые киевского Института
кибернетики имени В. М. Глушкова. Это
телевизионная камера,
соединенная с особым устройством, которое
превращает изображение в серию
зашифрованных сигналов и
посылает эти сигналы мини-ЭВМ
« Электроника ».
Вот камера пристально «смот-
114

рит» на движущийся перед ней
транспортер, несущий детали
будущих телевизоров. Робот сверяет
в своей памяти, правильно ли
лежат детали, нет ли среди них какой-
нибудь посторонней. (Замечу
в скобках, что роботы второго
поколения, лишенные «зрения»,
требовали обязательно, чтобы человек
клал перед ними детали в
определенном положении, иначе они
отказывались работать с ними, просто
не могли их узнать.)
На узнавание каждой детали
роботу отпущено около секунды.
Заметив, что деталь лежит неверно,
механическая «рука» снимет ее
с конвейера, повернет правильным
образом и опять уложит в ячейку.
А потом из правильно
расположенных деталей она соберет тот или
иной узел телевизора.
Очень важно то, что робот легко
перестраивается на любые детали.
Сегодня он может собирать
телевизоры, а завтра, после переналадки
и перемены программы,
фотоаппараты. На некоторых однообразных
операциях робот уже сейчас может
полностью заменить человека.
Наличие у робота «органов
чувств» открывает широкие
возможности для автоматизации
самых тонких операций. И не только
сборки, но, скажем, сварки деталей
очень сложной формы. Или
огранки алмаза, придания ему
правильной формы. Чтобы огранить алмаз*
надо вырезать на нем плоскости под
В Японии сделан робот, который рисует
портреты по фотографиям. А еще там
придумали робота, умеющего играть на гитаре.
Жаль, что это сообщение пришло поздно и
художник не успел нарисовать «гитариста».

строго заданными углами; а о том,
насколько алмаз тверд, я уже
рассказывал. Небольшая ошибка при
работе может привести к тому, что
драгоценный камень будет
загублен...
Но роботы не ошибаются.
Правда, пока самую ответственную
часть работы, окончательную
доводку бриллианта, поручают все-
таки людям, опытным огранщикам.
А вот все предварительные (и, надо
сказать, довольно однообразные)
операции доверяют роботу. Именно
так поступают в смоленском
производственном объединении
«Кристалл». Черновая, предварительная
обработка занимает при огранке
алмазов почти девять десятых
времени — и это время теперь тратит
электромеханический робот. Лишь
перед самым концом работы он
отдает камушки огранщикам высшей
квалификации.
Сейчас только в Смоленске
работают более трехсот роботов,
преимущественно второго поколения,
умеющих «осязать» алмазы и
шлифовать их в заданных
направлениях, точно в соответствии с
оптическими осями. Правда, для этого
камень надо сначала вложить в
механическую «руку». Но скоро сюда
придут роботы третьего поколения.
116

Тогда машина сама будет брать
камни, сама станет обрабатывать
и лишь перед самым концом работы
отдаст человеку — для
окончательной доводки. До полного блеска.
Если робот «умеет» сам
протягивать «руку» и отыскивать нужную
деталь — для огранки, обработки
или сборки, то это очень важный
шаг к полной автоматизации целых
производств. Я имею в виду не
просто автоматические участки завода,
где выполняются какие-то особо
тонкие, или, скажем, утомительные
для человека операции, а именно
целые производства. Например,
большие цеха или даже заводы.
Дело в том, что на многих
производствах уже работают станки
с числовым программным управ-
Как видит робот? Спрятанные в нем
светочувствительные элементы улавливают
световые сигналы и превращают их в сигналы
цифровые, по особому коду. Потом,
порывшись в своей электронной памяти,
робот мгновенно находит сочетания цифр,
которые соответствуют ранее увиденным
предметам, и узнает: вот корова, вот дерево...
лением — автоматы, которые по
программе изготовляют детали,
измеряют их, отбраковывают
негодные и т. п. Если объединить эти
станки в единую систему и
сообщать сведения о работе и о ее
результатах в общую
вычислительную сеть, то электронные
вычислительные машины, собрав воедино
информацию и приняв решение,
разошлют команды по участкам,
доведут изменения в программе до
каждого станка. В этом случае мы
получим единый
автоматизированный комплекс. Можно сказать,
набор роботов-исполнителей,
объединенных руководящим
«разумом». То есть автоматизированный,
а впоследствии и безлюдный завод.
К нему подвозят заготовки,
подводят энергию — и наружу, за
заводские ворота, выезжает готовая
продукция.
Конечно, слово «безлюдный» —
все же преувеличение. Какое-то
число людей понадобится и такому
заводу-автомату. Хотя бы для того,
чтобы наблюдать за ходом
производства, корректировать при
необходимости рабочие программы ЭВМ,
выполнять особо сложные
наладочные операции, если
роботы-ремонтники сами с ними не справятся.
Безусловно, это заводы
завтрашнего дня. И на них будут роботы
уже не третьего, а следующего,
четвертого поколения, к созданию
которых ученые уже приступили.
У этих роботов появится еще одна
существенная особенность. По-
научному ее называют адаптацией,
а если говорить более просто, —
приспособлением.
И в самом деле, человек (как
впрочем, и любое животное)
приспосабливается к меняющимся
условиям внешней среды —
вспомним хотя бы пример с «гусиной
кожей». Когда мы заболеваем, у нас
повышается температура — и это
тоже защитная реакция на инфек-

цию. Когда быстро бежим, сердце
начинает биться учащенно, чтобы
подавать больше крови к
нагруженным мышцам, и мы дышим гораздо
чаще, чтобы успеть доставить
в кровь достаточное количество
кислорода...
Человек приспосабливается к
внешним условиям. А робот? Если
он не сумеет этого сделать, боюсь,
что вся работа по созданию
полностью автоматизированных
заводов может оказаться пустыми
хлопотами. Робот, которого все время
придется подлаживать или
переналаживать, потребует стольких
усилий и такого обслуживающего
персонала, что проще будет
«уволить» робота с завода и взять опять
живых рабочих.
Сегодняшний робот, даже самый
совершенный, работает все же по
программе, хотя порой и по очень
сложной. Сам, по своей воле, он не
может, просто не умеет (да и не
вправе) ее изменить. Подсказывать
ему все время, что делать
дальше, — проще самому сделать...
А вот адаптивный робот,
способный ощутить деталь и понять, что
именно с ней надо сделать,
умеющий уловить изменения во времени
(одна операция слишком
затянулась, другая, напротив, пошла
быстрее намеченного), — такой робот
сам поймает себя на ошибке, внесет
поправку в собственную программу
и быстро выправит положение.
Жесткая программа ему не нужна.
Более того, она ему просто
противопоказана. Гибкое производство
требует гибких программ...
Вот я и назвал, может быть,
ключевые слова: гибкое производство.
Эти слова произносят сейчас на
научных конференциях и на
лабораторных семинарах, их упоминают
в солидных монографиях и на
газетных страницах. Именно оно
может быстро, умело, экономично
приспособиться к смене продукции
или к изменившимся требованиям
к старой продукции. Скажем,
начать сборку автомобиля новой
модели, нового комбайна. Перейти с
выпуска черно-белых телевизоров
на выпуск цветных. Вместо
монофонических магнитофонов начать
делать стереофонические. И тому
подобное.
В ГДР сделали
робота,
который помогает
тренироваться
боксерам.
Он умеет
защищаться —
отступает,
уворачивается
от атак.
А при случае
может
и сам нанести
ответный удар.
С таким
партнером
не зазеваешься.

Московские инженеры
придумали МАР —
мобильный автономный робот.
Мобильный — это подвижный;
автономный—самостоятельный.
И в самом деле, МАР может
раздать животным корм, ССС64П&МЯ-
убрать навоз, вымыть пол, (Ми^МЛ^^1
побелить стены. / /
д*и?/с1ш?а1
/
кялеыса^ с<тсшфс<Я
мяпиЖ-ксл&м
Специалисты так делят автома- дит такой пример. Лет тридцать
тизированные производства: жест- назад в Ульяновске пустили завод-
кие — перестраиваемые — пере- автомат, выпускающий поршни для
налаживаемые — гибкие. Только автомобильных двигателей. Весь
последние способны произвести завод обслуживали только пять
черево люцию в производстве машин, ловек. Чем не «безлюдное» произ-
Академик К. В. Фролов приво- водство завтрашнего дня? И вдруг,
119

два десятилетия спустя, завод
закрыли. Поршни, которые он
выпускал, были уже не нужны. А
переналадить его на новые было
невозможно. Система оказалась
негибкой. Хуже того — жесткой.
Увы, история с
заводом-автоматом отнюдь не исключение. Перейти
на выпуск новой продукции,
перестроиться на ходу труднее всего как
раз таким предприятиям —
современным, высокопроизводительным,
оснащенным дорогими станками-
автоматами и автоматическими
линиями. Потому что эти станки
и линии чаще всего работают по
жестким программам.
Получается какой-то
заколдованный круг. Необходимо
освобождать людей от тяжелого
физического труда, необходимы высокие
темпы выпуска сложных машин, и не
просто высокие темпы, а
высочайшие — сейчас с конвейеров,
например, сходят по 60—100
автомобилей в час. Значит, без автоматики
не обойтись. А она, автоматика, —
самая новая, самая современная —
заставляет нас выпускать
устаревшие машины, в то время как есть
новые, гораздо лучше, они
сконструированы и успешно испытаны.
В общем автоматика, как говорится,
тормозит технический прогресс.
Чтобы выйти из положения,
завод или цех, которым бы еще
работать и работать, надолго
останавливают, демонтируют хитроумные
станки и линии, заменяют их
другими, еще более хитроумными.
Проходит немалое время, прежде чем
завод или цех может возобновить
работу, начать выпуск новых
машин. Надолго ли? Ведь
конструкторы наверняка придумали уже
что-то новенькое. Дорого обходится
нам такая жесткость, такая
негибкость...
Программа работы
станка-автомата «записана» на жестком
копире — шаблоне, точной модели
будущей детали. По копиру
бежит-катится ролик, обегая все его изгибы.
Ролик жестко связан с режущим
инструментом станка — резцом
или фрезой. И инструмент
вытачивает или фрезерует деталь точне-
хонько по шаблону.
Когда появились станки с
числовым программным управлением
(коротко — ЧПУ), в
машиностроении произошла настоящая
революция. Потому что их программа
хранится не в жестком копире, а на
перфорационной или магнитной ленте.
Электронное управляющее
устройство станка бегло читает программу
и, следуя ей, перемещает друг
относительно друга заготовку и
инструмент — да так, чтобы
получилась деталь точно по чертежу. Надо
ли говорить, насколько проще
изменить программу станка с ЧПУ,
чем переналадить станок-автомат
с жестким копиром? На изменение
программы, которую заранее
создали конструкторы, кибернетики и
программисты, пожалуй, хватит
минуты — столько времени уходит
на смену перфоленты, магнитной
ленты или магнитного диска. В
общем, это первый шаг к гибкости.
Однако вскоре после того как на
заводах появились первые станки
с ЧПУ, восторги сменились
некоторым разочарованием. Приходилось
тратить массу времени на перенос
деталей со станка на станок, на
установку их в определенном
положении к инструменту, да еще и на
смену самого инструмента. Станки-
то хороши, и прекрасно, что они
требуют от рабочего новых знаний,
а вот нелегкий физический труд
остается — это плохо.
И здесь был найден выход.
Конструкторы создали особые станки
с ЧПУ — многооперационные. Из
названия понятно, что они
способны на самые разные операции. Для
этого у них есть целый набор
режущего инструмента — добрая сотня.
120

Хранятся резцы, фрезы, сверла
и прочее, что может понадобиться
для обработки металла, в особом
устройстве, которое называется
магазином. Когда по программе пора
сменить, скажем, резец на фрезу,
специальное автоматическое
устройство «отправляется» в магазин,
достает там нужный инструмент
и заправляет его в шпиндель
станка. Такие сложные станки — их
называют обрабатывающими
центрами — заменяют несколько
обычных станков-автоматов. Причем,
повторю еще раз, обрабатывающий
центр может выполнять множество
операций, делать разные детали.
Очень серьезный шаг к настоящей
гибкой работе.
Ты уже, конечно, догадался,
что заготовки и детали от одного
обрабатывающего центра к другому
должны таскать роботы, и чем они
совершеннее, чем они более
«умелы», тем лучше. А для особо
крупных и тяжелых деталей, перенести
которые и роботу не по силам,
конструкторы придумали подвижные
платформы и назвали их
спутниками. Спутник подаст к
обрабатывающему центру многотонный
корпус атомного реактора или
химического аппарата, установит
гигантскую заготовку в нужном
положении с микронной точностью.
Остается извлечь из магазина
подходящий инструмент и начать
обрабатывать металл. Казалось бы,
нерешенных задач не осталось.
К сожалению, это не так.
На негибких автоматических
линиях, которые совсем не
приспособлены к быстрой смене
продукции, станки обычно расставлены
вдоль конвейера. А как расставлять
в цехе обрабатывающие центры?
Сегодня гибкий цех выпускает
одну машину, завтра другую. Одни
станки перегружены, другие
недогружены, третьи, может оказаться,
совсем не нужны, и для них
необходимо быстро найти полезную
работу. А роботы и спутники
переносят детали по привычным им,
заданным маршрутам. Не менять же
местами станки и обрабатывающие
центры, как менялись местами
музыканты в крыловском «Квартете».
Конечно, нет. Выход — в гибкой
автоматизированной транспортной
системе, которая по команде ЭВМ
каждый раз будет находить самый
правильный, самый короткий
маршрут для каждой детали, самую
полезную загрузку для каждого
станка.
На любом заводе, в любом цехе
есть склад, где хранятся сотни,
а порой тысячи вещей,
необходимых для производства. Тут и
материалы, и заготовки, и всякая
мелочь — вплоть до винтов и гаек.
От того, какой порядок на складе,
во многом зависит порядок во всем
цехе, на всем заводе, ритмичность
производства, производительность
труда рабочих. Представь себе, что
по небрежности кладовщика
затерялась коробка с гайками или
шайбами нужного размера — без
них машину не собрать. Так вот,
на одном из крупнейших в нашей
стране и во всем мире шинном
заводе в городе Нижнекамске я видел
чудо-склад, где ни одна гаечка не
может затеряться. Потому что
кладовщиком на этом складе служит
электронная вычислительная
машина. Она «помнит», где что лежит,
ничего не «забывает», мгновенно
находит нужную вещь, потому что
любая из них имеет свое
определенное место, и посылает за нею
автоматического посыльного, сообщив
ему точный адрес: ярус такой-то,
стеллаж такой-то, гнездо такое-то.
Подобные склады-автоматы и
положены в основу гибкой
автоматизированной транспортной
системы, без которой производство не
может стать гибким. Все детали и
заготовки должны проходить через
121

этот склад, а ЭВМ будет помнить
место каждой из них и
предстоящий маршрут от станка к станку.
И всякий раз будет рассчитывать,
как правильнее, как лучше
загрузить обрабатывающие центры,
чтобы не теряли даром дорогое рабочее
время.
Ты понимаешь, наверное, что
для создания по-настоящему
гибких цехов и заводов предстоит еще
решить огромное число других
сложных инженерных задач. А
когда они будут решены, появятся
новые. Однако первые гибкие
производства уже существуют.
Например, на Днепропетровском
электровозостроительном заводе работает
автоматизированный цех,
построенный по этому принципу. В нем
есть и станки, работающие по
программе, и роботы-манипуляторы,
и автоматы для сбора стружки,
и автоматизированные склады
заготовок и готовой продукции. Вычи-
Из набора детских кубиков молено сложить
поочередно несколько изображений. Это
простейшая модель гибкого производства:
после короткой переналадки оно начинает
выпускать новую продукцию.

слительная система управляет
цехом, подает команды — когда и
к какому станку доставить
заготовки, сменить затупившийся
инструмент и т. д. Цех может выпускать
370 деталей, и если нужно
переналадить производство, то на это
уходят не часы, а считанные минуты.
Конечно, около
станков-автоматов время от времени появляются
рабочие и инженеры. Именно они
остаются хозяевами положения.
Но работают они уже не по
старинке. Со своего рабочего места они
могут вести диалог с вычислительной
машиной, получать от нее советы,
вносить поправки в ее решения,
если это диктуется необходимостью.
Более того, опытный современный
рабочий сам может составить
программу, улучшающую работу
станка, или усовершенствовать уже
существующую программу.
Все, о чем я рассказывал в этой
главе, получит широкое
распространение в том случае, если
роботов будет гораздо больше, чем
сейчас. Когда счет пойдет на десятки
и сотни тысяч. Только тогда
появится множество гибких
автоматизированных производств,
насыщенных разнообразными
автоматическими устройствами и роботами
новых поколений.
Как раз по этой причине я и дал
этой главе второе название:
«Дружная компания роботов». Робот-
одиночка, как и человек-одиночка,
может оказаться очень способным,
но в одиночку всех дел не
переделает. Человеку так часто бывает
нужно плечо друга. Может быть,
роботу не меньше требуется плечо
« друга-робота ».
Но у этой главы есть и первый
заголовок: «Автомат с чувствами».
И хотя об этом сказано уже немало,
вот любопытный штрих.
Не так давно в Японии, в городе
Цукуба, неподалеку от Токио,
проходила очередная всемирная
выставка «ЭКСПО-85». Разумеется,
было на ней показано немало
«семейств» роботов и
«роботов-одиночек». Наибольшее впечатление на
публику произвел, как и следовало
ожидать, самый большой в мире
робот по имени Фанук. Его создатели
придали ему человекоподобный
образ, только рост у Фанука — 5
метров, а весит он 25 тонн. Когда
робот поднимает здоровенную
тяжелоатлетическую штангу, большинство
публики это не удивляет: он же
такой огромный... А вот
специалисты поражаются: для того чтобы
штангу поднять и удержать,
требуются четкие, отточенные движения,
которые до недавнего времени были
свойственны только человеку.
Но еще большее изумление
вызвала способность Фанука из
заданных деталей собирать собственную
модель. Из кучи деталей он
отбирает нужные и за несколько минут
складывает свою уменьшенную
копию.
Главная причина всех этих
удивительных способностей у Фанука
в том, что у него не одна «рука», как
у большинства роботов, а две, и у
каждой шесть степеней свободы, да
еще четыре у «туловища» — итого
шестнадцать. И у «туловища», и у
каждой «руки» — свои системы
управления, соединенные через общий
синхронизатор. Вот отчего так
ритмичны, целенаправленны и
уверенны все движения этого робота.
Не знаю, как с другими
чувствами, но зрение, слух, осязание,
чувство равновесия у роботов уже есть.
Не столь совершенные, конечно, как
у человека. Однако роботу это и не
требуется. Недаром я то и дело
брал в кавычки слова вроде
«умный », « сообразительный », «
видеть», «слышать». Робот — он и
есть робот. То есть машина. И не
надо пытаться делать из него
подобие человека. Оставим это
писателям-фантастам...

12
12
12
12
12
12
12
12
12
12
12
12
12
12
12
12
12
12
12
12
12
12
12
ЗВЕРЬ ВЫХОДИТ НА ПРОГУЛКУ, ИЛИ
ЛЕГКО ЛИ СДЕЛАТЬ МЕХАНИЧЕСКУЮ ЛОШАДЬ
В рассуждениях о роботах, которые
умеют перетаскивать тяжести,
работать в горячих цехах и собирать
сложные узлы, мы упустили одну
важную подробность: а как эти
устройства должны передвигаться?
С механической рукой вроде бы все
понятно, она пука, ей ни ходить, ни
бегать не надо. А те механизмы,
которым надо перейти цех из конца
в конец? Или из одного цеха
наведаться по делам в соседний?
Наверное на колесах? Да, есть
роботы и на роликах, и на
тележках. А если на дороге встретятся
ступеньки? Или надо перемахнуть
через трубопровод?
Наконец, если робот
отправится в путь по бездорожью, по
ухабам и лесным завалам — поможет
ли колесо?
...На паркетном полу стоит на
шести столбиках-ножках какой-то
непонятный, с виду неуклюжий
аппарат. Прибор не прибор, машина
не машина. Металлические рейки
с отверстиями, словно в детском
конструкторе, ящички, провода...
Неподалеку от загадочного
аппарата — человек в белом халате.
В руках у него небольшая
коробочка с кнопками, а от коробочки к
странной конструкции тянутся
провода. Как будто человек выводит
на прогулку неведомого железного
зверя.
Прогулка и впрямь начинается.
Человек нажимает на кнопку,
слышится жужжание и шипение,
похрустывают металлические
суставы — и «зверь» неожиданно
приходит в движение. Одна из ножек
нехотя поднимается вверх, ползет
по дюралевой рейке вперед,
опускается на паркет. К ней
подтягиваются другие ножки, одна за другой.
«Зверь» неуклюже и медленно
переступает по паркету.
Об этом странном и неуклюжем
аппарате писали в научных
журналах и газетах, о нем рассказывали
на конференциях и совещаниях.
Отчего такое внимание к
«механическому зверю»? Чем вызван такой
интерес? Вот чем: это одна из
немногих моделей шагающей
машины, существующих сейчас в мире.
Но зачем нужна шагающая
машина?
Какие следы будут оставлять на дорогах
машины будущего?..
124

Многие изобретатели старались
подражать природе.
На первых порах даже трамваям
придавали сходство с лошадью,
запряженной в экипаж. Правда,
это сходство было сугубо
внешним.
У нас уже был случай похвалить
колесо. Это и впрямь гениальное
изобретение человека. Оно
настолько полезно, что даже люди
задумываются иногда, как бы им
научиться ходить колесом. Я говорю не об
акробатах, а о спринтерах —
бегунах на короткие дистанции: сто и
двести метров. У спринтеров в
большой цене даже сотые доли секунды.
Поэтому изо дня в день они
кропотливо совершенствуют технику
бега: учатся, как лучше поставить
ногу и сильнее оттолкнуться, как
правильно выдержать направление
бега, чтобы тратить на каждый шаг
как можно меньше энергии. И
оказалось, что самая высокая скорость
достигается тогда, когда центр
тяжести бегуна находится впереди
толчковой ноги. Бегун при этом как
бы катится по дорожке, подражая
колесу.
Странный случай: ученые и
инженеры стараются скопировать все
лучшее, что создала природа.
А тут — наоборот: бегун копирует
самую древнюю самую
совершенную деталь машины —
обыкновенное колесо!
Трудно придумать что-то такое,
что было бы лучше колеса. Так
зачем же тогда шагающие машины?
Прежде чем ответить на этот
вопрос, я хочу рассказать немного о
лошади. Не удивляйся, именно так:
в книжке о машинах — о лошади.
«Гляжу — поднимается
медленно в гору лошадка, везущая
хворосту воз...» Все мы знаем эти
некрасовские строки. Их учат в школе
даже те, кто живет в городе и в наше
время — время железных
машин — сроду не видал ни лошадки,
ни воза, ни далее хвороста.
Может быть, это преувеличение,
но в самом деле: часто ли ты
встречал лошадь в большом городе?
Разве что в цирке или на ипподроме,
во время соревнований. Да и не во
всякой деревне сегодня коней
увидишь. Неудивительно, что наукой
126

о машинах занимаются сотни
научно-исследовательских и проектных
институтов, а наукой о лошадях —
иппологией — только один.
Единственный в стране
Всесоюзный научно-исследовательский
институт коневодства расположен
в маленьком зеленом поселке
неподалеку от Рязани. Здесь изучают
породы лошадей, смотрят, как эти
породы улучшить, что лошадям
полезно, а что вредно, чем их лучше
кормить, как получать здоровых и
сильных жеребят, как надоить
побольше кобыльего молока, чтобы
приготовить из него целебный
кумыс. Есть даже такая научная
работа: вывести ярких пятнистых
пони, чтобы детям было веселее на
них кататься...
Но при чем тут машины? Сейчас
объясню.
В Институте коневодства ученые
проводят исследования, как
работают лошади. И прежде всего не на
ипподромах, не на цирковых и
спортивных манежах, а в
колхозах и совхозах. И вот что ученые
выяснили. Оказывается, в тех
хозяйствах, где много автомобилей,
тракторов и комбайнов, где
машины используются хорошо и умело,
там и лошадей много. Да, именно
так: чем больше машин, тем больше
и лошадей. Чем лучше работают
машины, тем полезнее трудятся
лошади. Странная на первый
взгляд история...
А если вдуматься, ничего
странного в ней нет. Так и должно быть.
Вот сейчас я напишу фразу
почти по Некрасову, изменив в ней
только одно слово: гляжу —
поднимается медленно в гору трактор,
везущий хворосту воз. Правда,
звучит как-то нескладно. Даже
нелепо. Но еще нелепей гонять
могучую машину и жечь дорогое
горючее, чтобы отвезти воз хвороста.
С этим делом вполне может
управиться одна-единственная лошадка.
А таких дел в деревне много, и
никогда их все не переделаешь.
Поэтому хороший хозяин — в
колхозе или в совхозе, — сколько бы у
него ни было машин, всегда найдет
работу для лошади. Рабочий день
трактора обходится хозяйству
примерно в двенадцать рублей, а
рабочий день лошади — всего в пять.
Но это не все. Самый сильный
трактор на самых лучших гусеницах не
проедет там, где пройдет лошадь.
Потому что у нее не гусеницы, а
четыре ноги.
В конечном счете, нам нужна
механическая лошадь — так
считает доктор технических наук
Николай Владимирович Умнов, один из
ученых, которые создают
шагающие машины.
Внимание: мы вплотную
подошли к ответу на вопрос — зачем
понадобились шагающие машины.
В нашей стране осваиваются
труднодоступные районы — на
Севере и на Дальнем Востоке,
в среднеазиатских пустынях и в
горах. Там находятся богатейшие
кладовые полезных ископаемых —
нефти, газа, угля, железной руды,
золота, алмазов, да мало ли чего
еще! Но до этих кладовых
добраться трудно. На свете есть немало
мест, куда колесо не доедет. Когда
есть река, можно доплыть, да и то
летом. А в остальные места
приходится шагать... А сколько
природных богатств таят горы!
Значительная часть наших лесных запасов
сосредоточена на горных склонах.
Езда по горам на мотоцикле — это
все же спорт, а не способ
хозяйствования. А в горные леса, по крутым
подъемам не только колесная, но
и гусеничная машина не пройдет.
Спустимся с гор на обычное
поле. Пусть оно будет идеально
ровным, как стол. Настало время
убирать урожай. Комбайн ходит по
полю из конца в конец, а на самом
краю разворачивается. Для разво-
127

рота ему нужно место немалое. Это
место оставляют незасеянным,
потому что трактор и комбайн при
развороте все равно погубят посевы.
Страна у нас огромная, и сотни
тысяч гектаров плодородной почвы
пропадают из-за того, что колесные
машины не могут разворачиваться
на месте. А машины, у которых
есть ноги, могут. Так же, как это
делаешь ты по команде на уроке
физкультуры: кругом!
Мы стараемся сберечь природу.
Но колеса и гусеницы ее
разрушают. Я уже рассказывал о колеях на
земле. Они не затягиваются
месяцами и годами. Почва на полях
уплотняется, корням растений
становится труднее дышать, ростки едва
пробиваются. И в результате
падают урожаи. Насколько было бы
лучше, если бы по лугу и по полю не
ездили бы, а шагали.
Но еще важнее это для тундры.
Далеко на севере почву
попортить — минутное дело, она там
слабая, зыбкая. А растительный
покров в суровом северном климате
восстанавливается очень медленно,
буквально годами. Один раз
проехал по тундре вездеход, а след не
залечивается много лет...
Вот где нужны машины,
которые не едут, а аккуратно шагают.
Так что механическая лошадь и
впрямь нужна. А еще нужен — не
удивляйтесь! — механический жук
или механическая муха. Если
надеть на ноги шагающей машины
электромагнитные башмаки или
резиновые присоски (как на
мыльнице для ванной), то она сможет,
подобно насекомым, разгуливать по
вертикальной стене и даже по
потолку. Сколько же такая машина
сумеет переделать дел! И покрасить
стены, и починить плотину, и
разгрузить корабельные трюмы, и
вымыть окна высоченного
небоскреба...
Мы все рассчитываем на
роботов-помощников, надеемся, что они
освободят нас, людей, от тяжелого
и однообразного труда не только на
заводе или в поле, но и дома тоже.
Кто не мечтал о роботе-помощнике,
который и квартиру приберет,
и белье постирает, и пол подметет,
и посуду перемоет.
Когда-нибудь так и будет,
можешь не сомневаться. Но
помощник, с которым человек будет жить
бок о бок, должен и двигаться по-
человечески — на ногах! Кстати, на
колесах в доме долго не поездишь:
и развернуться негде, и лестницы
для колес не приспособлены.
Но довольно. Надеюсь, что мне
удалось убедить даже самого
недоверчивого читателя, который до сей
минуты был уверен, что лучше
колеса и впрямь ничего нет. А если
без шагающих машин не обойтись,
то значит, их надо придумывать и
строить.
«Однако что же тут
придумывать?» — спросит все тот же
недоверчивый читатель, уже знакомый
с замечательным миром машин.
Зачем ломиться в открытую дверь,
зачем изобретать велосипед?
Шагающие машины давным-давно
работают. Вот, например, шагающий
экскаватор. Чем плохая машина?
Верно. Машины, которые
называют шагающими, действительно
существуют. На одной из них я
даже гостил и не могу удержаться,
чтобы не рассказать об этом.
Сказав «гостил», я не
оговорился: уж очень велика была машина,
больше дома. Забирался я на нее
по крутой металлической лестнице.
А забравшись наверх, сидел с
хозяевами в кабине и пил чай,
приготовленный тут же, на электрической
плитке. В общем, гостил, другого
слова не подберешь.
Дело было вблизи белорусского
города Солигорска. Там шахтеры
добывают из-под земли красную
соль — сильвинит. Ее поднимают
128

Шагающее колесо
для трактора
«Беларусь» работает
там, где вязнет
в земле и не может
пройти обычное
колесо, — в тундре,
на торфяниках.
на поверхность, очищают на
обогатительных фабриках от пустой
породы, и получают хлористый
калий — очень нужное сельскому
хозяйству удобрение.
А когда хлористый калий
отделен, то остаются хвосты. Так
называют пустую породу, балласт, отход
производства. Толку от этих
хвостов мало. Их нужно куда-то
девать, убрать подальше. Вот их и
отправляют на солеотвал.
За добрых три километра от
обогатительной фабрики пустая
порода движется по транспортеру
к солеотвалу. Транспортер
проходит по закрытой галерее. Едешь
мимо ночью — яркими огоньками
светятся окошки. Будто мчишься
вдоль дачной платформы, у которой
остановилась ночная электричка.
Наконец транспортерная лента
доходит до высокого холма: это и
есть солеотвал. А потом она еще
с километр ползет вверх по его
склону и наконец добирается до
машины. Эта машина весит сотни тонн.
Длина ее стрелы — 150 метров.
В машину заливают сразу 400
литров смазочного масла — столько
же, сколько в сотню «Жигулей».
Эти сапоги-скороходы не из
сказки. В каждом из них есть
маленький двигатель, благодаря
которому скорость ходьбы
возрастает примерно вдвое.
Придумали такие сапоги
студенты Уфимского
авиационного
института.
У этой машины длинное имя:
отвалообразователь. Из хвостов, из
пустой породы она строит холм —
отвал. Транспортер непрерывно
подбрасывает пустую породу,
машина ее принимает, гонит вдоль
огромной стрелы и ссыпает в кучи,
похожие на египетские пирамиды.
Отвалообразователь дрожит
крупной дрожью; так и кажется, будто
кто-то сыплет соль на хвост
гиганту-динозавру, а тот эту соль
раздраженно с себя смахивает.
Круглые сутки работают шахты
и обогатительные фабрики,
круглые сутки ползет пустая порода
к машине, круглые сутки динозавр
швыряет ее в конус. Проходит
день-другой, и конус достигает
положенной высоты. Надо
начинать новую пирамиду.
Пока мы пили чай в кабине, этот
момент наступил. Машина,
повинуясь приказу машиниста, начала
перебираться на новую позицию.
Нехотя, будто в раздумье, стоит ли
бросать насиженное место, она
подняла ступню-лыжу размером с
приличную шлюпку и отставила ее
в сторону. Потом так же медленно

шагнула другая ступня, за ней
третья. Сделав несколько тяжелых
шагов, машина остановилась. И
вновь соль посыпалась на хвост
динозавру, и опять гигантский ящер
стал неутомимо швырять ее прочь...
Я так подробно рассказал о
работе отвалообразователя по двум
причинам. Во-первых, эта машина
и впрямь необычная, и далеко не
всем довелось повидать такую. А
вторая причина в том, что отвалооб-
разователь передвигается не на
колесах и не на гусеницах, а на
огромных ногах. И его справедливо
относят к семейству шагающих
(а точнее, ползающих) машин. К
тому же семейству принадлежат
гиганты-экскаваторы, добывающие
руду и уголь в открытых карьерах.
Зачем же эти машины ставят на
ноги? Представь, какие
понадобились бы колеса или гусеницы, чтобы
выдержать такую махину! А
карьерные экскаваторы еще тяжелее
Человека можно узнать издалека по походке.
Нет двух одинаковых лиц, нет двух
одинаковых походок!
отвалообразователя, с которым ты
только что познакомился. Ни
колеса, ни гусеницы не сдвинутся с
места под огромным весом на
неровном, мягком грунте. Они просто не
позволят машине отъехать чуть
в сторону, чтобы переменить
рабочее место.
Шагающие машины работают
споро, а ходят медленно. Скорее,
даже не ходят, а ползают, потому
что они никогда не отрывают
корпуса от земли. Каждый шаг
занимает две-три минуты, так что за час
машина не пройдет и двухсот
метров. Но ей и незачем сразу так
далеко ходить, поэтому
конструкторов такой способ передвижения
вполне устраивает.
Но ведь мы завели разговор
совсем о других шагающих машинах,
Гепард из семейства кошачьих —
самое быстроногое из живых существ.

щ
ш
пусть и не таких сильных, зато
гораздо более проворных. Вспомни:
нам нужны механические лошадь
и жук, а для более тяжелой
работы — механический слон...
Так что же мешает
конструкторам сделать быструю, подвижную,
легко управляемую машину на
бодро шагающих ногах? Наверное,
это не сложнее, чем построить
гигантский экскаватор, который и
ходит, и поднимает своим ковшом
сотни тонн груза... Ничто
конструкторам не мешает. Делают такие
устройства. Даже на станциях
юных техников, на выставках
технического творчества можно
увидеть шагающих роботов с глазами-
лампочками и с усами-антеннами.
Все эти «Марсики», «Васи» и «Роби-
ки» гулко топают по полу
тяжелыми башмаками (хотя, если честно
говорить, у многих из них под
ногами припрятаны колесики).
Как бы то ни было, даже
школьники при известной сноровке могут
построить шагающих роботов. Так
почему же взрослые конструкторы
в своих научных институтах и
конструкторских бюро до сих пор этого
не сделали?
Право, невелика хитрость
построить машинку, переступающую
вперед и назад на
столбиках-подставках, и уж совсем просто надеть
на эти подставки башмаки. Но
разве так проблему решишь? По
гладкому полу лаборатории или
мастерской механическая кукла пройдет
без труда. Но любое препятствие,
всякая неровность остановит ее, а
то и собьет с ног. Машины для
прогулок по гладкому полу и по
ровным дорогам никому не нужны.
Чтобы сконструировать
механическую лошадь и самоходного
жука, надо прежде всего разобрать-
ся, как бегают, ходят и ползают их
живые прототипы.
До чего красив бег лошади —
рысью, галопом, иноходью! А бег
гепарда — самого быстрого среди
живых существ! В погоне за
добычей он на короткой дистанции
развивает скорость до 110 километров
в час, словно легковой автомобиль
на скоростной автостраде.
Удивительно грациозны движения
бегущей антилопы, прыжки кенгуру и
зайца, полеты белки с ветки на
ветку. Есть своя красота и в
тяжеловесной походке слона, шаге
верблюда. Да что гепарды, слоны и
антилопы! Понаблюдайте за кошкой или
собакой: как сложны и совершенны
их движения, как неуловимо
быстро «переключают» они скорости,
как разнообразны их походки...
Кстати, о походках. Они
непохожи у разных людей, и очень часто
человека можно узнать по походке
издалека. Она может быть
тяжеловесной и легкой, бодрой и усталой,
старческой и детской, твердой и
неуверенной, шаркающей и
подпрыгивающей — а сколько есть еще
определений... Так что же такое
походка?
Очень часто труднее всего
объяснить, что означает самое простое,
привычное слово. Манера ходить,
особый для каждого человека
рисунок шага? Но сколько сложных
явлений кроется за этими словами!
Ширина шага, равномерность
передвижения, плавность ходьбы,
легкость или, напротив,
тяжеловесность поступи, сопровождающие
ходьбу движения рук и тела — и
все это зависит от длины ног, от
131

о о о о о
о о о о
Летающие насекомые, передвигаясь по земле, от нее никогда не отрываются. А вот
лошадь, переходя на галоп, то и дело отрывает от земли сразу все четыре копыта.
Значит, лошадь в какие-то мгновения летает! (Закрашенный кружок на рисунке — нога на
поверхности, незакрашенный — нога над поверхностью.)

роста и от веса, от физической силы
и от возраста, от характера и от
настроения человека. Ну и сложная
это штука — походка!
Впрочем, ученых, которые
продумывают шагающие машины,
пока занимают более простые вещи.
Под походкой они понимают просто
порядок перестановки ног, точнее,
последовательность их движений.
Только и всего. Разумеется,
исследователи сильно упрощают
картину. При такой точке зрения чуть ли
не у всех людей походка одинакова:
правой — левой, правой — левой.
А вот с походками животных дело
обстоит сложнее.
Еще раз приглядись к кошке или
собаке. Можно смело поручиться,
что ты так и не уловишь миг, когда
одна лапа коснется земли, а другая
только оторвется от нее, не сумеешь
точно определить положение
каждой ноги животного в тот или иной
момент. Даже порядок
перестановки лап нелегко заметить. А если
кошка или собака не
прогуливаются, а бегут?
Тысячелетиями люди
наблюдали за животными, но лишь недавно
научились точно описывать их
походки. Возьмем хотя бы лошадь,
с которой человек неразлучен
столько веков. Еще сто тридцать лет
назад коневоды и зоологи спорили,
умеет ли лошадь летать. Одни
утверждали, что на бегу она то и дело
отрывается от земли и немного
парит в воздухе. Или, если говорить
точнее, в беге лошади есть фаза
полета.
Другие с этим не соглашались:
при любом аллюре, говорили они,
каким бы манером лошадь ни
бежала, одна или две ее ноги
обязательно касаются земли.
Разрешить этот спор простыми
наблюдениями никак не удавалось:
каждая из спорящих сторон видела
лишь то, что хотела видеть. И
только когда были сделаны фотоснимки
каждого шага лошади на бегу, все
сомнения отпали.
На кинограммах и рисунках
ясно видно, что во время ходьбы
лошадь двумя или даже тремя
ногами опирается на дорогу. Но когда
она переходит на рысь или галоп, то
бывают мгновения, когда лишь
одна нога касается земли, и такие,
когда все четыре ноги от земли
оторваны. Выходит, что лошадь хоть
и недолго, но летает!
Если столько споров было о
четвероногом ходоке, то можешь себе
представить, сколько копий
ломалось вокруг походки шестиногих
жуков или восьминогих пауков.
Когда шестиногое существо меняет
порядок перестановки ног, оно
может, в принципе, иметь более
тысячи разных походок. А для восьми-
ногого придумано чуть меньше ста
тысяч походок. Так какая из них
самая экономная и самая твердая?
Зоологи уже изучили походки
сотен живых существ. От хомячка
до слона. От кузнечика до
сороконожки. Они снимали ходоков на
кинопленку, подобно сыщикам,
измеряли и фотографировали следы,
прикрепляли к лапам и ножкам
датчики, чтобы с помощью точных
приборов следить за каждым шагом
своих подопечных. Они заставляли
животных прыгать через барьеры и
переползать через другие
препятствия, изучали устройство мышц и
костей, от которых зависит походка.
Если бы в то время зоологов
спросили, зачем они это делают, —
они бы, наверное, удивились такому
вопросу. Конечно, затем, чтобы
лучше изучить живую природу,
повадки и манеры животных.
И вот настал момент, когда
механикам и машиноведам
понадобились эти поистине бесценные
сведения. Подражая походке животных,
они стали строить шагающие
машины. Как именно — об этом речь
дальше.

13
13
13
13
13
13
13
13
13
13
13
13
13
13
13
13
13
13
13
13
[13
13
13
13
13
13
13
13
13
13
13
13
13
13
13
13
13
13
13НЗ|13
13|13|13
13
13
13
13
КОНЬ О ЧЕТЫРЕХ НОГАХ, ИЛИ
ЧЕМ ШЕСТИНОГИЕ ЛУЧШЕ
Ты, наверное, видел детский
трехколесный велосипед, украшенный
игрушечной лошадиной головой
(а может, у тебя когда-то был
такой). Крутишь педали, велосипед
катится на колесах, а «лошадиные»
ноги переступают по воздуху, и
«голова» покачивается, как у
настоящей лошади на бегу. Конечно, это
всего лишь нехитрая игрушка, но
она в общем-то воспроизводит,
пусть и отдаленно, походку
настоящей лошади. А без малого сто лет
назад одному изобретателю выдали
патент на педальную
механическую лошадь — вовсе без колес,
прямо на ногах. Эти ноги должны
были повторять лошадиный шаг.
Должны были — но не повторили:
шагающий велосипед так и не
построили. Скорее всего, незачем
было.
Построить такую механическую
лошадь можно бы и сейчас. Она
устроена просто, и будет кое-как
ходить, и ею можно управлять
поводьями — поворачивая голову и
передние ноги. Только интереса
в такой игрушке немного, а стоить
она будет дорого. Да и что толку,
если ноги будут переступать по
земле в той же очередности, как
ноги настоящей лошади? Такой
шагающий велосипед будет наверняка
неустойчивым и не преодолеет даже
ничтожного препятствия.
Есть такая пословица: конь о
четырех ногах, и тот спотыкается.
Понятно, это вовсе не о лошади, а о
том, что всякий может сделать
ошибку, никто от нее не
застрахован.
Но и в своем прямом смысле
пословица верная. И лучшие скакуны
порой спотыкаются, теряют
равновесие. В этом ничего нет
удивительного: ведь и при спокойной ходьбе,
как я уже говорил, лошадь через
несколько шагов опирается то на
одну, а то на две ноги. Но такое
положение неустойчиво, лошадь
может завалиться на бок. Для
устойчивости — а это известно из
школьной физики — необходимо,
чтобы центр тяжести тела оставался
в пределах площади опоры.
По правде говоря, все
лошадиные походки (кроме медленного
В бесконечном списке изобретений есть и
такие диковины, как шагающая лошадь-
велосипед. Однако ее так и не построили.
134

шага), с точки зрения механики,
довольно неустойчивы. А наши,
человеческие, и того больше: если
конь о четырех ногах спотыкается,
то как нам о двух ногах не
споткнуться...
Но если ты не разглядишь на
дороге препятствия или угодишь
ногой в выбоину, то, скорее всего,
ничего страшного не случится.
В крайнем случае, упадешь.
Встанешь, отряхнешься и пойдешь себе
дальше.
Машине спотыкаться нельзя.
Это уже будет авария. Вот почему
конструкторы с самого начала
стали разрабатывать и строить
машину, которая не спотыкается. А у
нее должно быть не две ноги, как у
тебя и у меня, и не четыре, как у
лошади, собаки и слона, а минимум
шесть, как у жука или мухи.
Почему же шесть? Да потому,
что походка у шестиногих существ
самая устойчивая. У них всегда по
меньшей мере три ноги опираются
на землю; недаром так трудно бы-
Машине спотыкаться нельзя — произойдет
авария. Вот почему за образец взяли
шестиногих насекомых: у них гораздо меньше
шансов споткнуться.
вает перевернуть на спину жука;
недаром и телескопы, и
фотоаппараты, и точные землемерные
приборы ставят на треножники. Правда,
специалисты по походкам
утверждают, что шестиногие не ходят, а
ползают, поэтому машину,
подражающую жуку, правильнее
называть ползающей. Название немного
обидное, да ведь не в нем суть...
Что ж, главная задача вроде бы
решена: конструкторы нашли себе
образец в мире животных.
Остальное, как говорится, дело техники.
Надо сконструировать тележку
с мотором. Бензиновым или
электрическим — это пока не так уж
важно. Далее надо сделать шесть
ног или лап, которые должны
сгибаться и разгибаться в
сочленениях-суставах. Придумать
механические или гидравлические
приводы от мотора к лапам. Все это
можно сделать: механика решала
задачи и посложнее.
Как говорится в сказках,
сказано — сделано. Шестиногую
машину построили, поставили на нее
кресло для водителя, подвели от
каждой ноги рычаги управления.
Механический жук был готов
к испытаниям.

Шестиногую машину правильнее будет
назвать не шагающей, а ползающей.
Водитель занял свое место,
включил мотор, потянул за один
рычаг, за другой — машина
тронулась с места, поползла. Сначала ее
ноги-лапы ритмично сгибались и
разгибались, они крепко упирались
в землю, решительно переступали
с места на место. Но прошло не
более минуты, как началось что-то
непонятное. Ноги неожиданно
сбились с ритма, стали сталкиваться
друг с другом, скрежетать и
заплетаться. Машина, которая только что
равномерно ползла вперед,
переступая через ямки и кочки, вдруг
зашаталась и, будто слепой котенок,
неуверенно закружилась на месте.
Наконец ее ноги окончательно
запутались, она беспомощно
накренилась и застыла.
Водитель выключил мотор и
в изнеможении откинулся на
спинку сиденья. Что произошло —
конструкторы где-то просчитались?
Нет, техника оказалась на
высоте. И мотор, и приводы, и лапы —
все работало исправно. Не
выдержал человек. Опытный, хорошо
подготовленный
водитель-испытатель не справился с управлением.
Да и как он мог с ним справиться,
если ему надо было управлять
сразу шестью ногами машины, не
забывая порядок их перестановки,
и при этом еще следить за дорогой.
137

Представь себе, что тебе предстоит
грести по очереди шестью веслами,
да так, чтобы лодка плыла по
прямой. А ведь вести машину по
ухабистой дороге еще труднее!
Водитель за рулем автомобиля
не должен думать постоянно о
положении каждого колеса. Он следит
за дорогой, время от времени
поворачивает рулем передние колеса,
регулирует на ходу скорость
педалью газа. Изредка он переносит
ногу с газа на тормоз и
останавливает машину, иногда выжимает
педаль сцепления и переключает
передачи. Но даже при таком
небольшом наборе операций никто не
назовет работу шофера легкой.
А водитель шестиногой машины, об
испытаниях которой я рассказывал,
138

вынужден был непрерывно
работать обеими руками и ногами, как
цирковой эквилибрист. Но
цирковой номер длится несколько минут,
а машину приходится вести часами.
Конструкторы шагающих
машин поняли, что так дело не пойдет.
Надо искать другие решения. И они
вновь обратились к живой природе.
Трудно сказать, о чем думает
лошадка, везущая хворосту воз.
Лучше поговорим о наших мыслях
и ощущениях во время ходьбы. Вот
мы шагаем по асфальту или по
лесной тропинке, беседуем друг
с другом, думаем о своем. Но никто
из нас не подает себе (ни вслух, ни
мысленно) таких команд: опереться
на правую ногу, выставить вперед
Управлять
сразу шестью
ногами
машины
да при этом
внимательно
следить
за дорогой
ничуть не легче,
чем
жонглировать
мячами
стоя на голове.
левую, перешагнуть через камень,
правый поворот — повернуть
правую ногу, занести левую, прибавить
скорость — шире шаг, чаще шаг, и
так далее. Мы просто выбираем
нужную нам дорогу, и наши ноги
сами собой следуют по ней.
Сами собой? Как бы не так!
Тысячи «датчиков» нашего
организма непрерывно собирают
информацию об окружающем мире,
сотни тысяч нервных волокон
передают сведения о дороге, о
положении нашего тела, об усилиях
в мышцах, о нагрузках в главную
«вычислительную машину» —
в мозг. Он быстро перерабатывает
информацию и посылает команды
мышцам. Вот какая совершенная
автоматизация! В самом раннем
детстве, только встав на ноги, мы
набираемся опыта, отлаживаем шаг
за шагом эту автоматику, которая
надежно служит нам всю жизнь.
Вот бы такую автоматику
шагающей машине!
А почему бы и нет? На шести-
ногую тележку с двигателем и
водительским креслом надо поставить
небольшую электронную
вычислительную машину, мини-компьютер.
И возложить на него все то, с чем не
успевает справиться водитель.
Пусть компьютер держит в своей
памяти несколько самых лучших
походок и выбирает по
обстоятельствам подходящую. И пусть помнит
при этом: чем больше ног
одновременно в движении, чем быстрее они
передвигаются, тем больше будет
скорость, но меньше устойчивость.
Поэтому ЭВМ постоянно следит за
центром тяжести и не позволяет
ему выйти за пределы трех опорных
ног — треугольника устойчивости.
В таком случае машине никогда не
грозит опасность перевернуться.
А еще компьютер рассчитывает
нагрузку на каждую ногу, задает
ногам правильное направление, а
при движении по прямой и на пово-
139

ротах он следит, чтобы ноги не
запутались. Наконец, он может взять
на себя самое трудное: выбор точки
опоры для каждой ноги.
А что останется водителю?
Обычное шоферское дело: держать
направление и скорость. То есть
руль, педаль газа и педаль тормоза.
Но легко сказать: пусть
компьютер сделает то и это.
Обязанности электронного «мозга»
требуют огромного числа
математических операций, а самая лучшая
вычислительная машина еще
значительно уступает человеческому
мозгу. Поэтому компьютер
потребуется такой большой, что никакая
машина его не увезет. Вот и
получается заколдованный круг. Есть
ли из него выход?
Есть. Надо хотя бы немного
разгрузить электронный «мозг», не
взваливать на него всю работу.
Например, совсем не обязательно,
чтобы машина следила за
давлением грунта на ноги. Для этого
конструкторы предложили
гидравлический привод. Вот что это такое.
Каждая нога состоит из нескольких
суставов-труб, которые соединены
друг с другом подвижно. Внутри
суставов машинное масло. Когда
нога опускается на препятствие
и давление на нее возрастает, самый
последний сустав в ноге
поднимается, как поршень в цилиндре. И нога
укорачивается — как раз
настолько, чтобы преодолеть препятствие.
Кстати, и водитель может
подавать команды ногам. Пуская
масло в нужные поршни, он
заставляет машину ползти боком, или
наискосок, или назад.
Сейчас в нашей стране и за
рубежом разрабатываются несколько
моделей шестиногих ходоков с
компьютерами на борту. В одном из
авиационных журналов появилось
такое сообщение: для работы на
космических кораблях (а может
быть, и на других планетах)
построен шестиногий робот, который
ползает со скоростью 3 километра
в час и может преодолевать крутые
подъемы. На испытаниях он сам
забрался в кузов грузовика, а потом
слез на землю. Такой железный
жук работает от
электродвигателя, который питается от
самолетного аккумулятора. У каждой ноги
есть свой собственный
электронный «мозг», а над ними есть
главный, седьмой, который управляет
машиной в целом.
Но вот еще какая немаловажная
подробность: машина, которая пока
мало что умеет, обходится дороже
двух десятков самых лучших
легковых автомобилей. А дорогая она
потому, что очень сложная. Нельзя
ли попроще?
Шестиногие машины, о которых
я так подробно рассказывал, как бы
скопированы с насекомых (во
всяком случае, сочленения, суставы
ног явно заимствованы). Поэтому
такие машины называют насекомо-
подобными. Но разве обязательно
в точности копировать природу?
Тем более что воспроизвести ее
создания один к одному все равно
невозможно...
Но даже не только в этом дело.
Всякий, кому доводилось ездить
верхом, на всю жизнь запомнил
тряску на рыси. Всаднику
приходится в такт бегу лошади
подниматься и опускаться в стременах.
Если бы мы решили создать
искусственную лошадь, разве надо было
бы подражать этой тряске? Вот так
же не следует слепо перенимать
движения жуков и пауков: среди
их походок попадаются довольно
неудачные. Бывают походки не
очень устойчивые, бывают не очень
экономичные. В общем, считают
машиноведы, к достижениям
природы тоже надо относиться
критически.
Не нужно, говорят они,
повторять сложнейшие движения лоша-
140

ди или жука. Надо взять самое
главное: умение передвигать
ногами и перешагивать через
препятствия. Шагающая машина станет
тогда и проще, и доступнее. Такую
машину и построили в Институте
машиноведения. Ее-то Николай
Владимирович Умнов и назвал
механической лошадью. И как раз
рассказом о ее испытаниях я начал
главу о механической лошади...
Каждая нога этого устройства
может двигаться вперед и назад,
вверх и вниз. Вот она поднялась до
предела, до предела вытянулась
вперед и опустилась до земли. Ноги
могут перешагнуть таким образом
препятствие выше сорока
сантиметров — три кирпича с половиной.
(Чтобы колесо с натугой переехало
через такое препятствие, его,
колеса, диаметр должен быть не меньше
полутора метров.) За походкой
следит автоматическое реле. Так что
у водителя забот не очень много:
выбор направления и скорости да
управление объездом высоких
препятствий.
Из-за непривычности движений
кажется, что машина ползет
довольно неуклюже. На самом деле
она развивает обычную скорость
пешехода. Причем идет
исключительно ровно, без качания и тряски. За
это в лаборатории ее прозвали ров-
ноходом. А строгое техническое
название этой машины таково: ТТТага-
Нога у слона
устроена так,
что под
тяжестью
тела
подошва
слегка
расплющивается,
и слон
не
проваливается
в грязь.
ющее Устройство — Релейный
Автомат, или сокращенно — ШУРА.
Итак, ШУРА умеет ходить по
прямой. А как быть с поворотами?
Конструкторы решили эту задачу
очень изящно. Совсем не нужно
отставлять ногу в сторону, как это
делают насекомоподобные машины:
движение сложное, им трудно
управлять. Гораздо проще повернуть
передние направляющие, по
которым движется передняя пара ног.
Водитель задает угол поворота, а
ноги тем временем продолжают
свои обычные движения: вверх —
вперед — вниз. И машина делает
поворот на ходу.
Казалось бы, все достаточно
просто. Так почему же тогда шагающие
машины — и насекомоподобные, и
ровноходы шагают пока главным
образом по лаборатории и лишь
изредка выползают на испытательные
прогулки в поле? Потому что они
только учатся ходить. Они не
вышли еще из начальной школы.
И осталось множество нерешенных
научных и технических проблем,
к которым ученые и инженеры
только подбираются.
Вот одна из них.
Шагающие машины нужны для
бездорожья. Они должны
проходить по болотам, по грязи, по
талому снегу, по глубокому песку. Как
сделать, чтобы железные ноги не
увязали, не тянули за собой пуды

грязи? Вот уж действительно
твердый орешек — задачка для
изобретателей!
Может быть, в который уже раз,
оглянуться по сторонам и поискать
готовое решение в природе?
Например, слон — прекрасный ходок по
грязи и болотам. Его нога-колонна
устроена так, что под тяжестью
огромного тела мышцы ноги, толстая
подошвенная мозоль и копыто
сжимаются и слегка расплываются по
поверхности, как старый
разношенный валенок. При этом площадь
опоры увеличивается и слон не
проваливается в грязь — так же, как
лыжник не проваливается в снег.
А когда слоновья нога отрывается
от земли и разгружается, она
«худеет», приобретает свою обычную
форму и при этом сбрасывает
налипшую грязь.
Вот это конструкция! Сделать
такие ступни для шагающей
машины — достойная задача для самого
хитроумного изобретателя.
А сколько есть других задач!
Ведь шагающими машинами
прежде никто не занимался, а если так,
то наверняка должны быть какие-то
неожиданные решения. Надо их
только поискать.
Ползание самый устойчивый,
но не самый быстрый способ
перемещения. Это ты уже знаешь. Ну,
а когда нужна высокая скорость?
Что, если взять за образец не жука
и не паука, а кенгуру или зайца?
Может быть, магистральное
направление — не ползание, а
прыганье?
Невероятная идея. Но вот уже
в одной лаборатории прыгает по
полу шустрая одноногая машинка.
гсмх
*е
«ряуелиниг кмишя^ти/ш
/саис
Одноногая машина,
или, иначе говоря,
прыгающая механическая нога.
Правда, скачет она пока
только в лаборатории.
ялшж ^оилн: /тсс
<Шп
<ас*с Ы&Ш/Л
/шй^к^
'песте

о
-^
А
¦О
Может быть, вслед за прыгающей ногой
появятся машины-зайцы, машины-белки,
машины-кенгуру...
Прыгает — и не падает, не
спотыкается, потому что датчики все время
измеряют нагрузку на
единственную ступню и определяют
положение корпуса, а маленький
компьютер следит за равновесием. Вот
машинка-нога подскакивает к
препятствию. Подобно прыгуну в
высоту она примеривается, подгадывает
шаг, чтобы оттолкнуться не
слишком далеко и не слишком близко —
за всем этим следит электронный
«мозг». За шаг до барьера он
командует ноге собраться, напрячься
посильнее, то есть сжать пружины
и подготовить к работе баллончики
со сжатым воздухом. Пружины и
воздух подбрасывают машинку
вверх. Нога, чтобы не задеть
препятствие, втягивается,
поджимается. Так и прыгун, взлетев над
планкой, старается не задеть ее ногой
или рукой. И вот высота взята, нога
снова удлинилась, мягко, на
пружинах, коснулась пола. И
поскакала дальше.
Может быть, прыгающая нога
останется только забавной
лабораторной игрушкой. Но не исключено,
что она поможет ученым лучше
понять секреты равновесия —
отчего мы, двуногие, спотыкаемся
не так уж часто. А может быть,
наблюдения за искусственной ногой
позволят ученым и конструкторам
создать машину-зайца, машину-
кенгуру. А когда-нибудь — ктб
знает? — не появятся ли автомобили-
лошади, которые смогут и ходить,
и бегать — рысью, галопом,
карьером, — и преодолевать барьеры, и
даже выполнять сложные элементы
высшей школы верховой езды —
всякие там хитрые пассажи и
пиаффе.
Трудно сказать, далеко ли
доскачет прыгающая нога. Все
впереди. А пока машины только учатся
ползать, ходить, прыгать.

14!
14
14
| | | | | 14141414
| | | | | | |14| 14 {14|14 |Т41
| I I I I | | |14 14 14 14 14 14
[ | | | "I |14|14| |14 |Т4| 14| 14[
МП^ТП |14 14| 14 14 14 14"]
1 114 14| 14 14 14 14]
1 |14 14 14 14 1414
| |14| || |14|14|14|14|14|14|14|14|14|14|14|14|
| | |14| 1 |14| 14114р 4| 14|14|14|14 [Нр^н)?^
14 14] 14 14 14 141
14 14| 14 14 14 14|
| |т 4114| 14[ 14 14 14 141
I Т4-{-14|14{14-1 14 14 14 14
|14|14|14|14|14|14| |14|14|14|14|14|14]
ЧЕЛОВЕК СРЕДИ МАШИН, ИЛИ
НУЖНА ЛИ КРАСОТА НА ЗАВОДЕ
Как-то незаметно, десятилетие за
десятилетием, человек все больше
окружал себя машинами. И вот они
уже повсюду — на работе и дома,
на улицах и в школе.
Когда машин было мало, их
внешний вид никого особенно не
волновал. Лишь бы работали,
делали свое дело. Люди, которые
строили первый пароход и первый
паровоз, не очень задумывались о его
красоте — вез бы людей побыстрее.
А самые первые автомобили вообще
заимствовали свою внешность у
карет. Они были высокие, с гнутыми
стенками, покрытыми черным
каретным лаком. А шофер сидел
впереди, на козлах, как кучер. А
позже стали придавать машинам
обличье благородных животных.
Не оттого ли еще недавно на
радиаторе «Волги» красовался олень, а
на могучем БелАЗе — зубр?
Вагоны на железных дорогах —
понятно, вагоны первого класса для
богатых людей — отделывали
бронзой, дорогой древесиной и
бархатом. Но все это было вызвано
желанием потрафить капризным
вкусам развлекающейся публики.
А на заводах, куда такая публика
не заглядывала, станки были
некрасивыми, грязноватыми, плохо
покрашенными.
И вдруг всем захотелось, чтобы
машины стали красивыми.
Человечество повзрослело.
Уровень образования вырос. Люди
чаще стали ходить в музеи, театры,
на выставки, в кино. Научились
отличать красоту от серой безликости.
Каждый хочет теперь, чтобы
красивым был его дом. Чтобы мебель
была не только удобной, но и радовала
глаз. Чтобы одежда была нарядной,
а телевизор светился яркими
красками.
Если бы эту книгу напечатали
на серой бумаге еле разборчивыми
буквами — захотел бы ты взять ее
в руки?
Но зачем быть красивым
трактору? Он что, станет от этого
сильнее? И разве красивая
вычислительная машина считает точнее
некрасивой? А нарядный вездеход
лучше преодолевает снега и хляби,
чем серый и невзрачный?
Как сделать машину красивой? На этот
вопрос отвечает новая наука — техническая
эстетика.
144

/Г
с

Конечно, нет. Тем не менее
конструкторы стараются придать
своим детищам по возможности
приятный и опрятный внешний вид. Да,
и неказистый трактор потянет за
собой плуг, борону, сеялку. Но если
он сделан на загляденье, то
трактористу и его помощникам приятнее
работать. Веселее. А когда работа
идет весело, то и выработка больше,
и настроение у человека лучше. Это
проверено учеными — и выработка,
и настроение.
Когда вычислительная машина
симпатичная, с ней хочется иметь
дело. За нарядным вездеходом
будут лучше ухаживать, чем за
неказистым.
Словом, это я вот к чему:
красота машины не только для
любования, она и на пользу.
Наука о красоте, о способах ее
достижения и познания
называется эстетикой. Это очень древняя
наука, ею занимались еще в Древней
Греции, а может быть, и раньше.
Но только в последние десятилетия
появилась на свет новая область
этой старинной науки: техническая
эстетика. Наука о красоте и
целесообразности машин, устройств,
инструментов. Словом, всего, с чем
имеет дело техника.
Специалисты по технической
эстетике, работая бок о бок с
конструкторами, стараются сделать
красивее и удобнее каждую вещь:
школьную парту, настольную
лампу, скоростной поезд, новый станок.
Тогда легче учиться и работать. И
отдыхать приятнее.
Сейчас на заводах все чаще
можно встретить художников. Не тех,
которые пишут картины и рисуют
рисунки, а совсем других —
промышленных графиков,
художников-конструкторов.
Представь себе такой цех: тесно
расставлены кое-как покрашенные
серые станки, путаница труб и
проводов, узкие проходы. Работать
здесь трудно и неудобно. А в другом
цехе — все наоборот: зал
громадный, станки поставлены редко, и
человек как-то теряется, чувствует
себя неуютно, словно он на вокзале.
В этом тоже нет ничего хорошего.
Чтобы исправить дело, и нужен
художник-конструктор.
Есть квартиры, где много
дорогих вещей, ковров и безделушек.
А уюта нет. Чтобы стало красиво,
совсем необязательно обзаводиться
какими-то редкостными вещами.
Порядок и хороший вкус значат
гораздо больше.
Художники-конструкторы
стараются сделать удобной
и нарядной всякую
вещь, которой мы пользуемся,
будь то станок,
телефонный аппарат
или самый обычный стул.

То же относится и к цеху. Его
надо не украшать, а привести в
порядок. Чтобы было удобно, уютно
и приятно для глаз. Тут художнику
и карты в руки.
Художников-конструкторов
сейчас нередко называют
дизайнерами. Дизайнеры придумывают
внешний облик автомобилей и вагонов,
часов и телевизоров, стульев и
отверток. Они подбирают самую
удобную форму, самый выигрышный
цвет. Когда им это удается, то
получается вещь не просто красивая, но
и легкая в обращении.
Автомобилем удобно управлять, отвертка
так и просится в руки, телевизор
с большим экраном занимает
совсем мало места в комнате...
Однако цех — не комната, и
станок — не телевизор. В цехе
сотни станков, да еще электрическая
проводка, и тепловые трассы, и
водопроводные трубы, и магистрали
со сжатым воздухом. У заводского
дизайнера работа особая: он
размещает все необходимые устройства
так, чтобы они были расположены
удобно для рабочего, чтобы он не
делал лишних движений. И в то же
время, чтобы облик цеха радовал
глаз.
На современном заводе
оборудование не поставишь в живописном
беспорядке. Может быть, видимость
окажется приятной, да работать
невозможно. Поэтому оборудование
разбивают по группам. Каждой
группе отводят свое место. Если
станки приходится часто
ремонтировать или если к ним то и дело
подъезжают тележки, привозят
заготовки и отвозят готовые
детали, то такие станки ставят поближе
к проходу.
Особенно важна расстановка
оборудования на гибких
производствах, которые могут быстро
переходить с одного вида продукции
на другой. Назову для примера так
называемую малотоннажную
химию. Есть химия многотоннажная,
с аппаратами, рассчитанными на
десятки и тысячи тонн
продукции — удобрений, пластмасс,
каучука, серной кислоты. А есть и
малотоннажная, с небольшими
аппаратами, в расчете на десятки
килограммов, а то и просто на
килограммы: больше просто не
требуется. Сегодня цех выпускает одно
лекарство, через неделю — другое;
закончили делать этот реактив для
лаборатории — принялись за тот. А
нужда в этих реактивах для всей
страны, может быть, сто граммов
в год. Но как раз без этих ста
граммов не двинешь вперед химическую
науку.
Как лее быть тем, кто
конструирует такие цеха? Как расставить
химические аппараты? Ведь они, по

т$%.
то г. ^0г
1?70Ь V*'*
ЯОООь.
За сто лет
внешний вид
машин изменился,
их создавали
не только
инженеры,
но и
художники.

сути своей, тоже машины.
Существует даже Институт химического
машиностроения...
Проектировщики ставят в таких
гибких производствах машины не
как попало, а блоками. Вот блок
синтеза. Там — баки с мешалками.
Тут — фильтры. Здесь —
холодильники. И так далее. Все это —
аппараты для самых
распространенных, типичных химических
процессов. Чтобы перейти с одного
продукта на другой, достаточно
промыть устройства, переключить
в иной последовательности
трубопроводы, которые подводят и
отводят вещества, а некоторые, может
быть, вовсе отключить, если для
данного реактива они не требуются.
Или, напротив, подключить подачу
какого-то нового вещества прямо
в заданную точку. Вся переналадка
отнимает считанные дни, даже
часы.
Это и есть гибкое химическое
производство. Чтобы не тратить
усилия на изготовление аппаратов
из металла, их нередко делают из
добротного лабораторного
стекла — прочного, толстого,
практически небьющегося. Это, кстати, и
красиво, и наглядно: видно, как
в огромных колбах и прозрачных
реакторах идут химические
процессы, как перемешиваются жидкости,
пробулькивают пузырьки газов,
меняет на глазах цвет реакционная
смесь...
На любом заводе — на
химическом, машиностроительном,
деревообрабатывающем, стекольном
(можешь сам продолжить список) —
всюду нужны
конструкторы-дизайнеры. Они продумывают даже
маршруты, по которым рабочие ходят
от станка к станку. Особенно это
важно на ткацких фабриках, где
одна работница обслуживает сразу
несколько машин. Их надо
расставить так, чтобы пути были самыми
короткими из всех возможных.
Тогда, кстати, ткачиха устает за смену
гораздо меньше.
Но расставить оборудование и
обозначить маршруты — это еще не
все. Цех надо правильно покрасить.
Любой художник уважительно
говорит о красках и цвете.
Дизайнер — в особенности. Потому что он
знает, как цвет способен помочь
работе. И как ей навредить.
Художники давно заметили, что
окраска зрительно меняет
предметы. Подобрав окраску, можно
«расширить» помещение, и оно будет
казаться просторнее, чем на самом
деле, а можно и «сузить». Яркий цвет
бьет в глаза, предупреждает о
неожиданности и опасности. Когда
в цехе жарко, его можно
«охладить» бледно-зеленой или светло-
желтой краской...
Но и это не все. Крупные
машины предпочитают красить в светлые
цвета. Например, громадные
емкости, в которых хранят жидкости
и газы, покрывают светло-голубой
краской, и они зрительно
уменьшаются в размерах. Если емкость
поменьше, берут зеленую или синюю
краску, а для мелких аппаратов
выбирают то, что поярче: красные,
оранжевые тона. Тогда «малыши»
будут хорошо заметны на фоне
«великанов».
Машины, которые движутся по
цеху, развозят заготовки,
полуфабрикаты и готовые изделия,
раскрашивают под зебру или тигра.
Впрочем, чаще под тигра: желтыми и
черными полосками. Не заметить
их просто невозможно.
Бросающиеся в глаза полосы издалека
предупреждают о возможной опасности.
Подобными же полосами, только
чаще красно-белыми, как на
шлагбауме, огораживают выступающие
части машин, чтобы, проходя или
проезжая мимо, не задеть их
случайно.
Еще одна забота художников,
едва ли не самая важная, — пульт
149

управления. Автоматическими
линиями на заводах управляют
с пульта. Там собраны все приборы,
сигнализирующие о ходе работы,
записывающие на специальной
диаграммной бумаге, в каком режиме
какая машина работает. Человек
у пульта — оператор
внимательно следит за автоматикой и без
необходимости в процесс не
вмешивается. И только изредка, когда
происходит сбой или машине грозит
поломка, он берет управление на себя.
Причем для этого ему вовсе не
обязательно идти прямо к машине или
к аппарату. Он может, не выходя
из комнаты с пультом (ее часто
называют операторной или
диспетчерской), включать и выключать
установки, давать машинам новые
задания, варьировать скорость их
работы. Людей у заводского пульта
можно уподобить летчикам,
которые в полете пользуются
автопилотом, но в самые ответственные
моменты, при взлете и посадке,
управляют машиной сами.
...Был однажды такой случай.
Самолет шел на посадку. И вдруг
с земли, с аэродрома, видят:
происходит что-то неладное. До земли
еще далеко, а самолет ведет себя
так, словно вот-вот шасси коснутся
посадочной полосы. Срочно
предупредили по радио экипаж, и первый
пилот выправил машину, вывел ее
на нужную высоту. А потом
благополучно посадил на аэродром.
Что же случилось? Как
выяснилось потом, на приборе-высотомере
есть две стрелки, одна из которых
отмеряет километры, а другая —
сотни метров. Словно часовая и
минутная стрелки на часах.
Высотомер на самолете был вполне
исправен, его проверяли перед вылетом.
Но случилось так, что на высоте
1100 метров большая стрелка
закрыла маленькую, и летчик вместо
«1100» прочитал «100». И повел
машину на посадку.
И такие тонкости должен
учитывать конструктор, когда создает
контрольные приборы.
Еще один случай рассказал
директор Института психологии член-
корреспондент Академии наук
СССР Борис Федорович Ломов. Для
новых самолетов придумали
интересный способ показа информации:

Темный кружок
кажется меньше
светлого, хотя
на самом деле
они совершенно
одинаковые.
Молодая женщина на портрете
превращается в старушку,
утка — в зайца.
Таковы особенности нашего зрения.
Их обязательно учитывают конструкторы,
когда создают пульты управления —
для заводов, электростанций, самолетов.
прямо на лобовом стекле. Ученые
решили, что это избавит пилота от
необходимости все время
переключать внимание — смотреть то в
окно, то на приборный пульт. И
летчик сможет лучше
ориентироваться.
Придумали — и сделали. Но не
учли одного маленького, однако
весьма существенного
обстоятельства: объем памяти у человека
ограничен, а на стекло вынесли сразу
15 показателей. В быстро
меняющихся условиях, за считанные
секунды, человек просто не способен
осмыслить сразу 15 чисел. Они
только путают его. При испытаниях
летчики чаще стали допускать
ошибки, путать показания
приборов.
151

Когда число данных,
вынесенных для постоянного наблюдения,
уменьшили, то самолет стал точнее
следовать по курсу. А заодно у
пилота появилось «лишнее» время
для наблюдений за приборами и
за обстановкой в воздухе. Он стал
чувствовать себя за штурвалом
намного увереннее.
Цех, конечно, не самолет. Из-
за того что стрелки сольются или на
экране высветится слишком много
данных, аварии не будет. Но
неприятности вполне могут быть.
Скажем, из-за неверной команды
оператора вместо хороших деталей
пойдет брак. Или: если
автоматическая линия имеет блокировку
против выпуска бракованных
деталей, она просто-напросто откажется
дальше работать.
Таких случайностей быть не
должно. Вот почему конструкторы
и дизайнеры особо пристальное
внимание обращают сейчас на
пульты с приборами. Они создали
набор жестких правил. Например:
цифры на шкале любого прибора
должны быть написаны просто и
четко, без выкрутас. Располагать
все цифры можно только
вертикально, чтобы оператору не
пришлось крутить головой. Стрелки не
должны закрывать ни цифр, ни
друг друга. Шкала обязана быть
матовой, чтобы не возникали
отблески, а цифры должны с ней
контрастировать, иначе их трудно
будет различить. И так далее.
Вот такой прибор не подведет ни
в воздухе, ни на земле.
Но дело не сводится только
к предупреждению аварий и
внезапных остановок. Хороший пульт
в операторной или в диспетчерской
может принести огромные доходы.
(Кстати, созданием таких пультов,
да и вообще разнообразных систем
типа «человек—машина»
занимается сейчас новая и очень
многообещающая ветвь науки, получившая
название инженерной
психологии.)
Несколько лет назад на
нефтепроводе, который пересекает
Аравийский полуостров, провели
капитальный ремонт. Этот нефтепровод
длиною более тысячи километров,
был построен давно, и настала пора
его модернизировать, чтобы он мог
справляться с возросшей
нагрузкой. Поставили новые насосы,
заслонки, а потом стали оборудовать
пульт управления — по
последнему слову техники. Ничего не
пожалели, расставили вдоль
нефтепровода датчики, и в
диспетчерскую пошли потоком тысячи
сведений. Предполагалось, что, получив
массу информации, диспетчеры и
операторы станут работать лучше
и сноровистее.
Все произошло вопреки
ожиданиям. У .новых пультов с
бесчисленными приборами и мигающими
лампочками операторы просто рас-
152

терялись. Они стали принимать
решения в спешке, и нефтепровод
с его новейшим оборудованием стал
перекачивать нефти вдвое меньше,
чем прежде.
Причина заключалась в избытке
информации. Телефонный канал
пропускает в секунду около 20
тысяч единиц информации. Телетайп,
который работает подобно
телеграфу, но печатает не точки и тире,
а сразу слова, — 60 единиц. Мы
с тобой в обычных условиях
успеваем «переварить» только 2
единицы информации. Два слова, две
цифры, «да» или «нет», «черное»
или «белое». Самый опытный
оператор, с огромным стажем работы
и крепкими нервами, в минуту
опасности способен принять 40 единиц.
И это, наверное, предел. А все, что
сверх этого, только помеха,
раздражающий шум.
Вот этого не знали (а может,
знали, да забыли) те люди, которые
сконструировали новый
суперпульт. Пришлось приглашать
специалистов по инженерной
психологии. Те довольно быстро
разобрались, что к чему, и предложили
убрать с пульта лишнюю
информацию, оставив только самое важное,
самое необходимое. Так и было
сделано. Работа вновь вошла в
нормальную колею. Но пока
разбирались, в чем дело, пока операторы
метались от пульта к пульту,
набежали огромные убытки: несколько
миллионов долларов.
Как видишь и психологи могут
сэкономить немало средств.
И сильно поднять
производительность машин, аппаратов,
трубопроводов.
После примера неудачи, пусть
Тысячи стрелок, линий, цифр, мигающих
лампочек... У кого не пойдет голова кругом?
Избыток информации не менее вреден, чем
ее недостаток.

и временной, приведу пример
противоположного свойства. Расскажу
о пульте, который с самого начала
был сделан так, чтобы учесть
«человеческий фактор».
Когда на Щекинском
химическом комбинате только начинался
эксперимент, ставший знаменитым
под названием «щекинского»
(а суть его в том, чтобы меньшими
силами сделать не меньше, а то и
больше продукции), то
руководители комбината пригласили опытных
психологов и дизайнеров, чтобы они
спроектировали пульт управления
одного из самых важных
производств — метанольно-аммиачного.
Пульт там был и прежде, но он
давно устарел и очень затруднял
работу операторов. Так, чтобы
снять показания только одной
характеристики (скажем, давления
в аппаратах), оператору
приходилось идти вдоль приборов целых
двадцать метров. А сколько таких
показателей!
Операторный зал полностью
перестроили, скомпоновали
приборы по группам, поставили новые
пульты, повесили на стене
электрифицированную схему,
показывающую, какой аппарат работает,
какой — отключен или действует не
на полную мощность. И просто
поменяли освещение, поставили
более яркие, современные лампы.
Тогда без всякого ущерба для
производства с управлением стали
справляться вдвое меньше операторов,
чем раньше. Их труд стал более
приятным. Выгода только на одном
пульте исчислялась десятками
тысяч рублей в год.
А сколько их, таких пультов,
расставлено по цехам...
Но это — когда у пульта стоит
оператор. Хорошо обученный и
умелый человек. А если производством
управляет вычислительная
машина?
Одно время, когда в мире только
начался «компьютерный бум»,
некоторые специалисты решили, что
при полной автоматизации
производства человеку просто нечего
будет делать на заводе. Даже в
диспетчерской. Ученые сравнивали
быстродействие человека и машины и
приходили к выводу,
неутешительному для нас с тобой. Люди,
говорили эти ученые, по сравнению с
машиной запоминают мало и
медленно. Они быстро устают и начинают
ошибаться. И у нас только одна
голова, запасной нет и не
предвидится...
Сейчас всем — или почти
всем — понятно, что полная
автоматизация, работа совсем без
человека, вряд ли реальна. Причина тут
не просто в несовершенстве
сегодняшней вычислительной техники.
А она, даже самая лучшая,
уступает кое в чем человеческому мозгу —
хотя бы в том, что работает
последовательно, выполняя одну
операцию за другой, а наш мозг
действует параллельно: продолжая
решать одну проблему, не теряет из
виду и вторую, и третью. Именно
поэтому шахматная машина, даже
с наилучшей программой и
железной логикой, не в состоянии еще
переиграть гроссмейстера: у машины
нет интуиции, нет умения сразу
охватывать всю картину,
чувствовать позицию. Она действует
простым, хотя и очень быстрым
перебором вариантов.
Так вот, можно считать
доказанным, что есть такие задачи, которые
невозможно передать даже самой
«талантливой» машине. Требуется
человек, который будет работать на
пару с этой машиной.
Когда американские ученые
сравнивали на Земле надежность
бортовых космических систем —
автоматических и с оператором, —
то поначалу обе работали
примерно одинаково, но на четвертый день
человек стал опережать машину,
154

а на четырнадцатый
работоспособность автоматики оценили на
тройку, в то время как человек
по-прежнему работал практически без
ошибок. Но конечно, машина во многом
облегчала его труд, особенно когда
нужно было делать сложные, но не
творческие, а повторяющиеся, как
говорят, рутинные расчеты.
Не надо, говорят специалисты,
противопоставлять человека
машине и машину — человеку.
Правильнее говорить о человеке среди
машин. Или, если хочешь, о системе
«человек—машина». При этом роль
человека не будет сводиться только
к нажиманию кнопки, а уж машина
сделает все остальное. Такое можно
прочитать разве что в
фантастических рассказах, написанных много
лет назад. Сама техника требует,
чтобы возле нее находился человек,
наделенный разумом и чувствами.
У машины есть много полезных
качеств, но у нее нет чувств, нет
творческого начала.
Так что нет проблемы: человек
или машина. Человек ср^ди
машин — вот точное определение.
А напоследок я расскажу тебе,
как мне довелось участвовать в
испытаниях новых пультов. Вернее,
как на новых пультах проверяли
способности разных людей работать
оператором. И мои способности
заодно...
Сейчас в парках и в фойе
кинотеатров часто можно увидеть
игровые автоматы. Лет десять назад они
были редкостью. А в научных
институтах на устройствах такого
типа проверяли внимание, реакцию,
сосредоточенность, умение быстро
принимать решение. Не для игры,
а для подготовки к профессии
оператора — человека среди машин.
Сразу признаюсь, что из меня
не получилось бы хорошего
оператора. Какому-то заводу просто
повезло, что я оператором не стал.
Иначе натворил бы дел...
На экране прибора резво
бежала по кривой маленькая зеленая
точка, оставляя за собой быстро
исчезающий шлейф. На том же
экране мерцало неподвижное зеленое
колечко, которое можно было
передвигать в любое место экрана,
поворачивая управляющий рычаг.
Задача была поставлена так: поймать
в колечко бегущую точку и не
выпускать ее. Только и всего.
Разрешалось представлять себе что
угодно: что ты ловишь вражескую
подводную лодку, ведешь самолет на
посадку или гоняешься за
«летающей тарелочкой».
Простая и приятная задачка.
Я уселся в кресло оператора,
уверенно взялся за рычаг и... Тут
начался конфуз. Зеленая точка
ускользала из кольца, словно
насмехаясь надо мной. Она бойко бежала
по своему маршруту, но я никак не
мог удержать ее в кольце. Ловил ее
раз, другой и третий, но она
удирала.
Через несколько минут рука
начала дрожать, и доброжелательные
хозяева установки прекратили
опыт. Потом они принесли полоску
бумажной ленты, на которой был
записан результат опыта — в
сравнении с результатом опытного
оператора. Сравнение оказалось
настолько незавидным, что мне
стыдно его приводить.
Этот опыт преследовал две
цели. Во-первых, ученые
подыскивали методы испытаний, которые
позволяли бы ориентировать
человека — есть ли у него способности
к операторской работе, к
взаимодействию с машинами. Во-вторых,
попутно изучались движения руки:
какие суставы и группы мышц
включаются в работу в тот или иной
момент преследования светящейся
точки.
Впрочем, отрицательный
результат в науке — тоже результат.
Приборы записывали не только ре-
155

зультаты операторской работы, но
еще и частоту пульса и дыхания
испытуемого, а если надо, то
регистрировали работу сердца и
головного мозга. Работа оператора на
разных производствах может
оказаться непохожей, и нужны отправные
точки, характерные реакции для
разных случаев производственной
жизни. Я, похоже, ни в какие
операторы не годился, а другим
людям, которые проходят такое
испытание, можно сказать определенно:
скажем, у пульта химического
производства вы будете работать
хорошо, а вот на гибком
производстве, где стоят станки с числовым
программным управлением, вам,
честно говоря, делать нечего.
Такие рекомендации очень
полезны. Они помогают человеку
найти цель — не просто цель на
экране, которую надо поймать в
колечко, а цель жизни.
И вот что мне еще объяснили во
время того эксперимента: я держал
в руке не простой рычаг, а
эргономический. То есть такой, который
наиболее удобен, потому что он
естественным образом повторяет
форму сжатой ладони.
От формы рукояти зависит во
многом работа оператора,
производительность и безопасность его
труда. С точки зрения эргономики,
самое главное — это удобство захвата
и равномерное распределение
усилий, приложенных к рычагу.
Специалисты предложили, как оценить
обычную рукоять по этим
немаловажным показателям. При
правильном выборе, считают они,
давление рычага на ладонь должно
быть наименьшим. А неудачная
форма приведет к тому, что усилие
распределится неравномерно. Если
давление достигнет 5 кг/см2, то мы
почувствуем не просто неудобство,
а боль в ладони.
Но сколько раз за рабочий день
водителю или машинисту
приходится двигать рычаги самосвала,
трактора, электровоза, подъемного
крана! Надо сделать каждый рычаг
таким, чтобы площадь
соприкосновения с ладонью была наибольшей
(и тогда давление будет самым
маленьким). Рукоять смазывают
какой-либо легко смывающейся
краской и просят испытателя
положить руку на рычаг, а потом
подвигать его, имитируя работу. Затем
испытатель прикладывает руку
к бумаге, и ученые сравнивают
отпечаток ладони с другими
отпечатками, полученными на
рычагах разной формы. Остается только
выбрать лучший вариант.
Но если так сложно
взаимодействие человека с простой рукояткой,
с одной машиной, с одним пультом,
то каково ему будет наладить
добрые контакты с роботом или даже
с компанией роботов!
Нет, этот контакт проще, чем
может показаться. Люди, работающие
на заводах, обычно с симпатией
относятся к роботам, которые
приходят к ним в цех. Ведь робот
в чем-то подобен человеку, многие
его действия кажутся
осмысленными, хотя на самом деле они лишь
точно заданы. И еще очень важно,
что конструкторы стараются давать
роботам не буквенные или
цифровые индексы, а человеческие имена
или прозвища, похожие на
человеческие. Помнишь шагающую
машину по кличке ШУРА? Примерно
такими же, понятными и
приятными именами кличут многих
промышленных роботов.
Иногда, конечно, возникают и
конфликты. Людям кажется, что
роботы слишком торопливы или,
напротив, излишне медлительны,
что они делают ту или иную
операцию непривычным образом, да и
вообще не так «умны», как хотелось
бы. Но не станем требовать от
машин (а роботы — все же машины)
больше того, на что они способны.

15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
I15
15
15
15
15
15
[15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
!15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
151
ЗАКЛЮЧЕНИЕ, ИЛИ
МАШИНЫ УЧАТСЯ ХОДИТЬ
Человечество вправе гордиться тем,
что оно изобрело машины и
механизмы. Я имею в виду не только
современные автоматы и
роботизированные системы, которые
венчают собою стройное здание
инженерной мысли. Предметом гордости
могут служить и гораздо более
простые вещи. Даже самые первые
устройства, которые облегчили
труд человека.
Когда не было еще ни колеса,
ни саней с полозьями, люди
придумали волокушу — самый древний
сухопутный транспорт. Волокуша
не давала никакого выигрыша в
силе, она не превращала один вид
энергии в другой, но она давала
людям нечто, может быть, еще более
важное: способность объединить
усилия многих ради общего дела.
И целое племя могло впрячься в
волокушу, чтобы протащить по
земле каменную глыбу, необходимую
для постройки надежного жилища,
или тушу крупного животного,
убитого на охоте.
Потом волокуша приобрела
облик саней. В XIX веке до нашей эры
рабы в Древнем Египте
перетаскивали на полозьях гигантские
каменные изображения богов. Тогда
же была придумана и первая
смазка — обыкновенная вода, которой
поливали полозья, чтобы они
лучше скользили по земле.
Механика зародилась много
веков спустя. Водоподъемное колесо,
конный привод, шахтная лебедка,
паровая машина, механическая
повозка, пароход и паровоз, первый
электромотор и первый автомобиль,
самолет, космический корабль,
дружная компания роботов...
Мы гордимся машинами и
пользуемся ими. Нам кажется, что
они — чуть ли не верх
совершенства. Но давай прикинем: человек как
вид существует уже сотни тысяч
лет; человек разумный, Гомо сапи-
енс, резко отличающийся по
навыкам, умениям, разуму от всего
остального животного мира, —
десятки тысяч лет. Мы можем
проследить развитие человеческой
культуры на несколько тысяч лет от сего
дня.
А когда наша человеческая
цивилизация стала приобретать
нынешние черты? Когда мы всерьез
стали перекладывать самый
тяжелый труд на плечи машин? Ка-
157

ких-то двести—триста лет назад.
А по-серьезному, с использованием
двигателей внутреннего сгорания
и электромоторов, — вообще один
только век.
По сравнению с историей
человечества — капля в море.
Да, машин сейчас миллионы.
Нет уголка земли, где бы ты не
встретил работающую машину.
Какую-нибудь. Хотя бы
вентилятор или электрическую бритву.
А сколько появилось в последние
годы станков-гигантов,
генераторов-миллионщиков (мощностью
миллион киловатт — вот что это
значит), космических аппаратов,
автоматов с программным
управлением, сверхзвуковых самолетов,
кораблей водоизмещением сотни
тысяч тонн...
Вот какой гигантский шаг
сделало человечество за очень
короткий в своей истории отрезок
времени.
А темпы все наращиваются, и
новое сменяет старое с
головокружительной быстротой. Может даже
случиться так, что, пока эта книжка
попадет в твои руки, новинки, о
которых в ней рассказано, перестанут
быть новинками, и появится что-то
такое, о чем автор сейчас и не
подозревает...
Однако, чтобы не слишком
загордиться, внесем в это
восхваление наших достижений некоторую
долю критики. Иначе тебе может
показаться, будто почти все уже
сделано. Будто проблемы остались
разве что второстепенные, пустячные.
Это не так. Более того, я уверен,
что главное — впереди. И сто, и
двести лет — очень маленький отрезок
в жизни человечества. Помнишь
шагающие машины? Их первые
модели появились совсем недавно, и
пока они совершают самые первые,
еще не очень уверенные, робкие
шаги. Но с каждым годом все тверже
и решительнее их поступь, все более
серьезные препятствия они учатся
преодолевать.
Это — судьба не только
шагающих, но и любых машин. Всех
нынешних устройств, которые
помогают человеку в его работе, дают ему
энергию, возможность быстро
преодолевать расстояния, пищу,
развлечения, домашний уют.
Наши машины еще очень
молоды. Они, образно говоря, только
учатся ходить. Делают самые
первые шаги по земле. Им помогают
крепко держаться на ногах их
создатели — ученые, инженеры,
рабочие. Куда же ведут эти шаги?
К полностью
автоматизированным производствам, к невиданным
скоростям и неслыханной точности
в работе, к гибкой технологии и
абсолютной надежности, к простоте,
присущей природным
конструкциям, и к технически элегантным,
красивым решениям, у которых нет
подобия в природе.
О некоторых из этих шагов я и
пытался рассказать тебе в книжке.
И не только ради того, чтобы
удовлетворить твое любопытство.
Может быть, думал я, ты окажешься
среди тех людей, которые помогут
машинам сделать следующий, еще
не предсказанный сегодня шаг.
Я очень на это надеюсь.

ОГЛАВЛЕНИЕ
1
Что такое машина, или Приглашение к путешествию 4
2
Машины и махины, или Не хвали телегу за скрип 10
з
Из чего строить машину, или Виден ли конец железного века? 24
4
Подражание природе, или Как машина сама себя лечит 36
5
Куда уходит энергия, или Наступление на трение 44
6
Бессмысленная тряска, или Вибрация — враг машин 58
7
Полезная тряска, или Вибрация — друг машин 68
8
Машина вышла в поле, или Легко ли земле под колесом 78
9
Вершки и корешки, или Как научить машину деликатности 86
10
Самые важные машины, или Как убрать хлеб 98
11
Автомат с чувствами, или Дружная компания роботов 108
12
Зверь выходит на прогулку, или Легко ли сделать механическую «лошадь» 124
13
Конь о четырех ногах, или Чем шестиногие лучше 134
14
Человек среди машин, или Нужна ли красота на заводе 144
15
Заключение, или Машины учатся ходить 157

Орденов Трудового Красного Знамени и Дружбы народов издательство «Детская
литература» Государственного комитета РСФСР по делам издательств,
полиграфии и книжной торговли. 103720, Москва, Центр, М. Черкасский пер., 1.
Фабрика «Детская книга» № 2 Росглавполиграфпрома Государственного
комитета РСФСР по делам издательств, полиграфии и книлсной торговли. 193036,
Ленинград, 2-я Советская, 7.
Кривич М.
К 82 Машины учатся ходить:
Научно-популярная лит-ра/Худож. В. Любаров. — М.: Дет.
лит., 1988. — 159 с: ил.
18ВИ 5—08—000995—0
Книга о достижениях отечественного и зарубежного
машиностроения и его перспективах в эпоху научно-технической революции, о мире
машин, который с детства окружает человека XX века, о множестве
проблем, какие приходится решать ученым и техникам, желающим
сделать «механических помощников» более совершенными, надежными,
долговечными.
т. 4802000000—357ллл
К М101(03)-88 °6°-
-88
ББК 34.4