100 великих изобретений

Рейтинг пользователей: / 34
ХудшийЛучший 
Познавательное

Изобретательность — неизбежное проявление всякого осмысленного труда. Стоит человеку как следует раскусить суть своей работы, и он уж начинает думать, как ее ускорить, облегчить, как увеличить и улучшить ее результаты. Все, что окружает нас в повседневной жизни — от зубочисток и галош до панорамного кино и электронного микроскопа, — кем-то когда-то изобретено. И каждое мгновение в чьем-то натруженном мозгу долгожданным светом вспыхивает Новое. Каждое научное открытие зажигает россыпи таких огней. Ведь изобретение — это своего рода ферменты, позволяющие технике переваривать, усваивать достижения науки.

Чем больше удается ученым выведать у природы, тем активнее действуют ферменты технического прогресса, тем больше рождается вокруг нас вещей, облегчающих и украшающих нашу жизнь. В новой Программе сказано: «Главная экономическая задача партии и советского народа состоит в том, чтобы в течение двух десятилетий создать материально-техническую базу коммунизма. Это означает... органическое соединение науки с производством и быстрые темпы научно-технического прогресса; высокий культурно-технический уровень трудящихся; значительное превосходство над наиболее развитыми капиталистическими странами по производительности труда...» Изобретения — это по сути дела промежуточный этап между настоящим и будущим, между научным открытием и работающей машиной, аппаратом. Генрих Герц открыл электромагнитные волны, Александр Попов изобрел радио — современная промышленность выпускает радиоприемники.

У нас написано много книг о будущем советской техники, о ее славном настоящем. Но очень мало (если не сказать: вообще ничего) — об этом переходном, связующем, этапе. Интерес, вызываемый изобретениями, объясняется чудесным сочетанием творческой романтики, во всех без исключения случаях сопутствующей труду изобретателя, новизны и «осязаемости» изобретений, то есть твердой и обоснованной уверенности в их практическом осуществлении в ближайшее время. Именно интерес к романтике изобретательского труда привлекает читателей к книгам о Циолковском, Эдисоне, Попове, Тесла, Можайском, Яблочкове — этих замечательных изобретателях прошлого, к рассказам о работах Института электросварки имени Е. О. Патона, изобилующих изобретениями, о коллективе турбостроителей, возглавляемых Шубенко-Шубиным, о творчестве крупнейших советских авиационных конструкторов — Туполева, Яковлева, Лавочкина и других. У нас в стране много изобретателей, имена которых широко известны на родине и за рубежом. Но есть и такие, которых еще незаслуженно мало знают, хотя у них на счету десятки авторских свидетельств. Это автор многочисленных электроизмерительных приборов доктор технических наук Л. Ф. Куликовский, врач — изобретатель медицинских аппаратов Г. Д. Новинский, кандидат технических наук Б. К. Тельнов — создатель новых реактивных методов дробления руды и металла, К. Э. Горяинов, предложивший сварку... бетона, и многие другие. За редким исключением все, кто причастен к трудному поприщу изобретательства, проходят путь серьезных испытаний, преодолевают малые или большие препятствия, завоевывают всеобщее признание в борьбе. Это не удивительно и не случайно, хотя и не может не волновать.


Дело в том, что сама природа изобретений сложна. Подлинное изобретение - это, как правило, ниспровержение существующей машины, технологии, чьих-то, когда-то восторжествовавших и укоренившихся взглядов. Бумажные листки заявки выступают против стали, новорожденная идея - против отшлифованной временем конструкции, неизвестный, чудаковатый в своем упорстве автор - против известного, заслуженного, почитаемого. Осуществимость, целесообразность больших изобретений всегда казались современникам поначалу сомнительными.Дорога технического прогресса перепахана насмешливыми и яростными «нет!»: не поедет, не поплывет, не полетит... Причем в штыки встречали новое не только чиновные обыватели и высокопоставленные невежды. Скандально заблуждались и великие!

Примеры общеизвестны. Человек смелой мысли Томас Альва Эдисон восстал всей мощью своего авторитета и темперамента против идеи переменного тока. Он сделал все от него зависящее, чтобы умертвить это изобретение, не пустить его в технику. Впрочем, зачем ходить за подобными примерами так далеко в прошлое? В 1950 году советский инженер В. В. Семенов предложил высокоэффективный вариант гидротурбины — так называемый контрроторный агрегат. Эксперты, в числе которых были и именитые ученые, сказали «нет!».

Путевку в жизнь изобретение получило только в ноябре 1959 года, когда на Всесоюзном совещании по энергетическому строительству Н. С. Хрущев обратил на него внимание наших ученых. Предложение инженера Мозгового вдувать в конвертер кислород — способ, совершивший революцию в сталеплавильном производстве, принятый теперь на вооружение металлургами крупнейших государств мира, вызвал у оппонентов недоверие, породил опасения, что эта затея может кончиться лишь взрывом. Естественно, чем дальше, тем реже на пути нового встречаются предвзятость, близорукость, ревность, самонадеянность и другие подобные преграды, выкорчевываемые нашим советским строем, но пока они не исчезли. И даже в будущем, когда это произойдет, трудно ожидать, что очень новое, чрезвычайно смелое будет «само собой», беспрепятственно входить в жизнь. Ведь сопротивление новому — это не только недоброжелательность к нему, но и суровая проверка. Величина любой ценности определяется количеством и качеством созидающего ее труда.

...Как-то мы допоздна засиделись в редакции, расспрашивая об особенностях «изобретательской кухни» одного известного изобретателя. Тема разговора взволновала нашего собеседника чрезвычайно. Он курил одну папиросу за другой, говорил отрывисто, подолгу молчал. — Мне, помню, попались на глаза слова Ньютона, сказанные им в ответ на вопрос, как он дошел до закона всемирного тяготения. Ответ внешне простой, мало значащий. Такой дают, чтоб отвязаться от не очень умных вопросов: «Я все время думал об этом». Но какой глубокий, если угодно, какой трагический смысл этих слов! «Все время думал об этом...» Работал и думал, отдыхал и думал, принимал гостей и думал, обедал и думал, купался и думал, собирал яблоки в саду и думал, беседовал о домашних делах, а сам все думал и думал об одном и том же. Всю жизнь. Ночью и днем. Какая сила воли! Какое нечеловеческое напряжение! Если б каждый мог заставить себя постоянно, интенсивно думать над решением какой-то избранной им проблемы, наверно, нерешенных осталось бы значительно меньше. Не в этом ли секрет многих «озарений»? Хотя смешно, конечно, отрицать, что человеку, которому природа подарила удачно «сконструированный» мозговой аппарат, дорогу к открытию сокращает изумляющая всех интуиция...


Изобретения — это богатство. Недаром по пятам боевых подразделений американской армии в западные города гитлеровской Германии проникали особые секретные отряды, вооруженные инструментами для вскрытия сейфов с патентами. Точно нетерпеливые родственники у постели агонирующего скряги, они набивали мешки ценными бумагами. Трофеи были обильные. Как сообщала немецкая газета «Форвертс» 12 октября 1953 года, из 261 миллиарда марок, выплаченных Западной Германией по репарациям западным оккупационным державам, 126 миллиардов составляет стоимость захваченных немецких патентов.

В странах, отданных на откуп монополиям, патенты — предмет выгодных и циничных спекуляций, объект изощренного шпионажа; в конечном счете, это отличная веревка, которую одна фирма надевает на шею другой. В странах, где хозяйство народное, изобретение, как и всякая иная крупная ценность, принадлежит обществу, служит ему, обогащает его. Нет, не одними залежами железных руд и угля, скоплениями урана и титана, запасами энергии и прочим добром, заготовленным впрок природой, измеряется богатство страны. Главное богатство — духовное и интеллектуальное, накал работы ума и умелых рук. Не так просто подобрать измеритель этих запасов. Но в какой-то степени сокровища народного гения отражаются в сумме изобретений, сделанных за определенный промежуток времени. Статистика царской России говорит, что с 1814 по 1917 год, другими словами — более чем за сто лет, в России запатентовано 36 тысяч изобретений. А за один 1962 год в Государственный реестр занесено 12 тысяч советских изобретений. Итак, три года нашего стремительного движения вперед равняются столетию дореволюционного прогресса. А если покопаться в патентных архивах, то обнаружится еще, что множество прежних технических «новинок» — это булавки для дамских шляпок, складные курительные трубки, трости и прочие безделицы. В год—12 000 полноценных изобретений... Невообразимо!

Чтобы наглядно в этом убедиться, стоит побывать в патентной библиотеке Всесоюзного научно-исследовательского института Государственной патентной экспертизы. Сотрудники института устанавливают, сказал ли автор новое слово о том, что заявляет как изобретение, или перепевает чужое. Для этого эксперт устраивает очную ставку претенденту на высокое звание изобретения со всеми предшественниками, то есть сравнивает заявку с имеющимися патентами и ищет существенных различий между ними. 12 тысяч раз в год экспертиза их находит, но значительно чаще — нет. Это объясняется тем, что искатели новых дорог в технике недостаточно внимательно следят за теми, кто продвигается рядом и повторяют уже проделанное, изобретают вчерашний день. Для вынесения своего приговора эксперт должен переворошить огромное количество патентов, учебников, монографий. Считая, что патент в среднем содержит 3 — 4 пункта, эксперту приходится принять во внимание до 40 миллионов запатентованных предложений. К ним ежегодно прибавляется еще более миллиона новых. Недаром, по мнению известного английского ученого-биохимика Дж. Бернала, часто «легче открыть новый факт или создать новую теорию, чем удостовериться... что они еще не были открыты или выведены». Но для эксперта это слабое утешение. Настоящего эксперта делают опыт и эрудиция, накапливаемые годами не очень заметного, но чрезвычайно ответственного, кропотливого и нужного государству труда. Ведь ошибка экспертизы зачеркивает ценную техническую находку, рушит надежды человека, отдавшего поискам, быть может, лучшие силы своего ума и духа. А вот и залы крупнейшей в стране патентной библиотеки. Человек, хоть сколько-нибудь впечатлительный, не может остаться равнодушным при виде обширных каталогов, где собрана Уникальная коллекция имен и счастливых (а также неудачных, запоздалых или беспочвенных) технических идей.


Разве можно без волнения смотреть на бесконечные шеренги папок, что выстроились на полках хранилищ! В них предсказаны до мельчайших подробностей современные цеха и шахты, в них предначертано будущее машин и инструментов, механизмов и приборов... На этих полках собрано около семи миллионов патентов! Грандиозное не только восхищает, но и подавляет. У иного посетителя патентной библиотеки при первом знакомстве с ее богатейшими фондами может создаться грустное впечатление, что все уже изобретено, все было, некуда сунуться со свежей, оригинальной мыслью. Но это впечатление обманчиво, как обманчив край земли, очерченный горизонтом. Каждый час кладовая технических находок пополняется несколькими новыми. С каждой новой ступенькой вверх горизонты творческих исканий расширяются. И нет, и не будет конца этому движению... Итак, перед нами бескрайний, непрестанно обновляющийся океан изобретений. Какие выбрать, чтобы дать представление об этом мире изобилия, многообразия, щедрости, остроумия, находчивости и глубокомыслия? Можно ли по ободам колес составить картину современного транспорта? А ведь подавляющая часть изобретений — это впервые найденная, ценная частность в широко известном целом. Для специалиста в данной узкой области эта самая частность и изящна, и остроумна, и захватывающе интересна, для большинства же она мелка и заурядна. Обидно, но факт: далеко не всегда полезное и важное интересно всем. Вот, в частности, причина, по которой так мало популярно пишут о технических изобретениях. Но ведь можно остановиться на более крупных изобретениях, как говорится, делающих погоду в своей отрасли? Да, конечно. Но о таких новшествах, имеющих мировое значение — ну, например, о кораблях на подводных крыльях, о двигателях с форкамерным зажиганием, об электроискровой обработке металла, об охлаждении кипятком металлургических печей, о способе вдувания природного газа в домны, о непрерывной разливке стали, об аппаратах для сшивания кровеносных сосудов и о других подобных,—как раз писано да переписано. Тогда, быть может, взять из менее известных те, что принесли и сейчас дают наибольшую экономию? Нет, если руководствоваться единственно этим, нам не удастся в задуманной картине соблюсти правильные пропорции. Сплошь да рядом изобретения, приносящие рекордные прибыли, решают не крупную и не сложную техническую проблему.

К примеру, более удачная конструкция какой-нибудь незначительной детали обуви или новая, более дешевая пробка для шампанского — «великие изобретения», если значимость их мерить только рублем. Они очень выгодны! И есть уникальные аппараты, сложнейшие приборы — например, установки для исследования радиопомех, поляризационные приборы для определения ориентации молекул вещества, схемы автоматического управления мощными телескопами и другие, которые, казалось бы, не дают прямого экономического эффекта, но поднимают уровень науки и техники, а значит, в конечном счете приносят не меньшую пользу. Или возьмем изобретения, охраняющие жизнь, сберегающие здоровье, облегчающие условия труда. На них тоже не «сэкономишь». Тем не менее, это почетнейшие, остро необходимые человечеству изобретения. Где же компас, который поведет нас в безбрежном океане больших и малых откровений? Бывая в среде изобретателей, мы не раз наблюдали, какую жгучую заинтересованность проявляли они к некоторым сообщениям коллег, представляющих далекие им, «чужие» отряды техники. В таких сообщениях, как правило, фигурировало изобретение-гибрид, такое творение инженерной мысли, которое как бы одной ногой стояло в одной отрасли производства, одной стихии, а другой — в полярно противоположной. Как известно, в наш век особенно удачливы и плодотворны идеи, рожденные от неожиданного брака вчера еще далеких друг другу дисциплин, производств. Такое «потомство» обычно открывает заманчивую целину для научного или инженерно-технического освоения новых технологических принципов. Кочевание, заимствование принципиальных приемов и способов становится знамением технического прогресса. Изобретения, на которых стоит печать такой широты, интересны и понятны большинству. Кроме того, они обладают чудесной способностью заражать изобретательством. А это весьма ценно, учитывая, что новаторы нашей страны взялись перевыполнить свой семилетний план и преподнести государству 10 000 000 000 рублей экономии от использования предложений за шесть лет. Такие изобретения и составят основу книги, предлагаемой вашему вниманию. Мы верим, что многое из описанного здесь вызовет к себе не только чистое любопытство, но и деловую заинтересованность. И если хоть сколько-нибудь изобретений найдет или расширит свое применение благодаря этому изданию, можно будет считать, что «изобретение» данной книги оправдано и КПД ее неплох.


ПРЕВРАЩЕНИЕ ПЕРВОЕ,

В котором рассказывается о том, как "небесный" двигатель по воле изобретателей спустился с облаков на землю. Как самолет породнился с экскаватором.

Техническая идея, о которой пойдет речь, родилась «в рубашке». Родилась недавно. Но уже сейчас есть основания полагать, что ее ждет стремительная карьера. В этом убеждает не только богатство заложенных в ней возможностей, но и остроумие замысла. Впрочем, авторы нового изобретения — инженеры А. П. Дегтярев и С. М. Виноградов — вовсе не искали эффектного решения сложной задачи. Они лишь добросовестно размышляли над тем, каким образом облегчить и ускорить разработку железорудных месторождений. Это был их служебный долг.

В недрах земли много нетронутых железных руд. Кое-где природа прикрыла их лишь легким покрывалом. Правда, чтобы сбросить его, надо переместить десятки миллионов тонн пустой породы. И все же это оказывается выгоднее, чем строить шахты. Вот почему семилетним планом взят курс на открытую разработку месторождений, залегающих неглубоко. Бесконечной вереницей взбираются самосвалы по крутым склонам карьера, сбрасывают поодаль свою тяжелую ношу и спешат обратно, на дно гигантской воронки, где орудуют экскаваторы. День за днем лязг, грохот, пыль столбом, многоголосый рев моторов. Но поспевать за экскаваторами становится все трудней. Современная роторная землеройная машина вынимает до 3000 кубометров грунта в час. Чтобы от нее не отставать, сорокатонным грузовикам приходилось бы каждые две секунды подставлять под земляной поток свои емкие кузова. Иначе говоря, такому «незаурядному» землекопу надо было бы иметь на службе сотни две сорокатонных грузовиков в час! Кроме толчеи и неразберихи, из такой работы вряд ли что получится. Но и для роторного экскаватора нашелся достойный напарник. Им стал огромный передвижной ленточный транспортер — настоящий стальной мост на колесах. Однако и у него есть недостатки. Например, нам надо перебросить породу на 200 — 300 метров —значит, и мост придется делать такой же длины. То есть понадобится соорудить тяжелую стальную ферму на 1500 роликовых опорах, вращающихся на 3000 шариковых подшипниках, потребуется высокопрочная прорезиненная лента длиной в 500 —600 метров. Вес двухсотметрового отвального транспортера составит столько, сколько весят 2200 автомашин «Волга»; стоимость его — 1600 тысяч рублей. Увеличение производительности экскаваторов и расстояние до отвала должно, по-видимому, соответственно вызывать и рост размеров и стоимости транспортеров. Но что хорошего в этой прямой зависимости?

...в одной из басен И. А. Крылова рассказывается, как лебедь, рак и щука пытались объединить свои усилия. И, конечно, безуспешно. Мог ли рвущийся в облака лебедь подсобить раку, который пятится по земле? Однако подобные вещи оказались осуществимыми в совершенно реальном мире современной техники. Этот мир изобилует ослепительными парадоксами, обескураживающе простыми и остроумными решениями, казалось бы, самых трудных задач. На помощь стальным кротам, роющимся в земле, изобретатели призвали серебристую птицу. В небе, так энергично обживаемом XX веком, самыми быстрыми стали турбореактивные корабли. Их двигатели, извергая ураганную струю газов, создают очень мощную тягу. Этого достаточно, чтобы самолет несся с головокружительной скоростью. Но турбореактивным двигателям долго работать не дают. Налетают они положенное число часов и их снимают, заменяя новыми. Между тем двигатели - «пенсионеры» еще полны сил, лишь требовательность авиации мешает им продолжать трудиться в небе. Инженеры Дегтярев и Виноградов пристроили списанные реактивные двигатели к делу. Установка, которую они создали, внешне походит на дальнобойное сверхмощное орудие. Стволом его служит стальная труба длиной в 7 — 8 метров и диаметром в полметра. В этот ствол сверху из бункера сыплется порода, вынутая экскаватором. Залп длится... бесконечно. Его производит реактивный авиационный двигатель. Закрепленный на одном месте, он все свои тысячи лошадиных сил вкладывает в этот мирный «выстрел». Яростная выхлопная струя подхватывает куски породы размером в доброе пушечное ядро и бомбит ими отвал, расположенный в 200 метрах от «пушки». Мощность струи равна мощности десятков самых больших самосвалов. За час установка перебрасывает около четырех тысяч кубометров породы. Темпы работы роторного экскаватора для нее оказались вполне приемлемыми. А рядом с отвальным мостом она кажется игрушкой. «Пушка» в 100 раз легче и вдвое-втрое дешевле, чем ленточный транспортер. Но главное — установка не  требует новых производственных мощностей. Так творческая изобретательская мысль породнила далекие друг другу стихии — авиацию и землеройную технику. Лопата из воздуха Реактивно-землеройная техника пригодится и в сельском хозяйстве.


Советские ученые подсчитали, что в нашей стране можно оросить несколько сот миллионов гектаров. Если дать воду этим землям, они отблагодарят таким изобилием продуктов, что их хватит населению чуть ли не всего земного шара. Но представляете ли вы, что значит оросить сотни миллионов гектаров полей, огородов, садов? Это значит в первую очередь прорыть большие и малые каналы, чтобы пустить по ним воду, прорыть глубокие и мелкие траншеи, чтобы проложить в них трубы для воды. Каналы, траншеи и канавки составят в длину миллионы километров. До Луны и то меньше расстояние! Когда «небесный двигатель» спустили с заоблачных высей на землю, ему нашли еще одно дело — копать канавы. Самая что ни на есть земная работа! Те же изобретатели — А. П. Дегтярев и С. М. Виноградов — сделали реактивный канавокопатель. Сопло двигателя прикрыли заслонкой с щелями. Сквозь щели воздух вырывается тонкой плоской струей, сама «пушка» нацелена в землю, струи работают, как железные зубы, моментально выгрызая в самом плотном, каменистом грунте глубокую яму. Фонтаном летят вверх камни и комья земли.

Реактивный канавокопатель стоит на металлических салазках, салазки тащит трактор, а сзади остается ровная, словно вырезанная ножом в масле, канава. Хочешь —пускай по ней воду, хочешь — укладывай трубы. «Реактивное рытье» обходится в пятнадцать раз дешевле, чем работа обычного экскаватора или канавокопателя. Небесный двигатель можно впрячь в сельскохозяйственную работу и другим способом... Вот, например, на Украине каждый год собирают миллионы пудов кукурузного зерна. Чтобы лучше сохранить эти горы початков, их надо сушить. Эта работа как раз подходит «небесному вентилятору». Украинские ученые и инженеры Михаил Михайлович Жербин, Иван Сергеевич Вдовенко и другие уже проделали под Киевом и под Одессой первые опыты. Реактивный двигатель поставили перед горой початков, запустили его, и теплая воздушная струя вонзилась в тысячетонный ворох кукурузы. Реактивный двигатель сушит кукурузу в шесть раз быстрее, чем любые самые сложные и мощные вентиляционные устройства! ТРД в пожарной каске. На линию борьбы с огнем спешат пожарные — и вот уже рыжее злое пламя захлебывается в потоках воды. К сожалению, вода на пожаре — одновременно и спасение и бедствие. Иногда убытки от затопления складов, от размокания продовольственных и промышленных товаров превышают убытки от огня. Тушение пожаров имеет свою экономику и свою боевую тактику. Огонь надо потушить быстро, почти мгновенно — это тактика. Вылить при этом как можно меньше воды — экономика. Кстати, мощные городские водоводы, дающие реки воды, далеко не всегда оказываются под рукой. Организованная пожарная охрана в нашей стране — ровесница Пушкина. Полтораста лет пожарные героически сражаются с огненной стихией и кропотливо совершенствуют свою технику. Главное — повысить мощность водяных насосов. В поисках насосов-сверхсилачей пожарные тоже обратили свои взоры к небу.


Действительно, если турбореактивный двигатель — ТРД, установленный на воздушном лайнере,— это могучий вентилятор мощностью в десятки тысяч лошадиных сил, то стоит только подмешать к воздушной струе воду, как он превратится в насос огромной производительности. После того как турбореактивный двигатель честно отработает положенное ему время в небе, его можно заставить работать на пожарной машине. Так и сделал новосибирский изобретатель, начальник управления пожарной охраны А. П. Трапезников. По его предложению с автомобильного подъемного крана сняли стрелу, а на ее место поставили турбореактивный двигатель. Механизм поворота, оставшийся от крана, мог поворачивать двигатель в любую сторону. На машину установили еще два больших бака: один с керосином — топливом для реактивного двигателя, другой — с водой. От водяного бака к соплу двигателя подвели трубу. После запуска двигателя мощная воздушная струя, вылетающая из сопла, подсасывает воду, распыляет ее и, словно из гигантского пульверизатора, бешено выдувает в огонь. Плотная струя водяного пара вышибает оконные рамы, раскидывает груды пылающих бревен. Все тушение пожара занимает 10—15 секунд, при этом требуется сравнительно мало воды. Быстро и экономно — так решает проблему пожаротушения новейшая реактивная техника. Летающий пульверизатор. В середине прошлого века миллион ирландцев погиб от голода. Спасаясь от бедствия, сотни тысяч ирландских семей покинули родину. Неурожайные годы вызвало заболевание картофеля фитофторой. А всего лишь несколько лет назад в Западной Канаде от маленького грибка, виновника «ржавчины» пшеницы, погибло около трех миллионов тонн зерна. История земледелия знает множество подобных страшных примеров, потому что культурные растения подвержены многочисленным болезням. Известно десять видов заболевания пшеницы, сорок — кукурузы, а картофель умудрился нажить себе более трехсот врагов — болезней и вредителей. Против микроскопических грибков-паразитов, против жуков, тлей, гусениц, клещей, цветоедов, короедов и листоедов мощный заслон выставляет химия. В ее арсенале появились вещества, снабженные словом «цидо». «Цидо»— значит «убиваю». Инсектициды — «убивающие насекомых», фунгициды — «убивающие грибы», гербициды — «убивающие сорную траву». Кстати, гербициды принесли в сельское хозяйство технологию химической прополки.

Вместо утомительного ручного выщипывания травинок поля опыляют гербицидами, которые с невиданной быстротой освобождают землю от сорняков. Особенно производительна химическая прополка тогда, когда гербициды распыляют с самолета. Один «воздушный пропольщик» заменяет две-три тысячи людей! Казалось бы, способ этот столь современен, столь совершенен, что изобретателям здесь и делать нечего. Загрузи в самолеты сельскохозяйственной авиации все фунгициды и гербициды, добавь туда минеральных удобрений и лети на поля хлопчатника, чая, кукурузы, конопли — лишь бы самолетов побольше, да чтобы химические заводы не отставали. Но при ближайшем рассмотрении все оказывается не так-то идеально просто. Самолет пролетел над полем, а за ним закурчавился и расплылся по воздуху темный шлейф порошка или мельчайших капелек. Пылинки и капельки отданы на милость воздушным потокам. Ветер может отнести их в сторону, восходящие потоки воздуха могут не дать им спуститься в нужном месте. Поэтому самолеты-опрыскиватели дожидаются благоприятной погоды — безоблачной, но не очень жаркой, безветренной или с подходящим направлением ветра.


Что и говорить, не скоро иногда дождешься такой милости от природы, а ведь сроки проведения различных полевых работ строго ограничены. Но даже в идеальных метеорологических условиях капельки и пылинки ядохимикатов или удобрений достигают земли с малой скоростью. Они плавно опускаются, но не совсем туда, куда следовало бы. Ядохимикаты оседают на поверхности листьев и не попадают в гущу растительности, где притаились сорняки; удобрения также осаждаются в верхней части растений, не достигая земли и корней. Все это увеличивает расход препаратов и удобрений, удорожает работу «воздушных земледельцев». Но разве можно заставить самолет сверху распылять ядохимикаты так, чтобы они попадали на растения снизу? Подобный головоломный трюк кажется невозможным.

И все же изобретатель В. А. Контарь блестяще вышел из положения. Он предложил распылять порошки и жидкости с помощью небольшого реактивного двигателя. Устройство такого двигателя может быть самое примитивное, топливо — любое. Реактивный двигатель подвешивается к обычному самолету и работает как гигантский пульверизатор. Выходящая из него струя газов и воздуха захватывает по пути ядохимикаты из отдельного бака и с силой выбрасывает вниз. Частицы, как маленькие снаряды, пробивают слои воздуха, струя проникает в гущу растений, достигает земли, забирается в самые укромные уголки, где могут гнездиться сорняки или насекомые-вредители. Более того, многие частички отскакивают от земли и окутывают кустики растений снизу. Реактивный пульверизатор успешно работает в любую погоду, и каждая пылинка, каждая капелька удобрения или препарата идет в дело, ничего не выбрасывается на ветер. Еще одна любопытная особенность — маленький реактивный двигатель еще и как бы подталкивает самолет, его добавочная тяга компенсирует тяжесть всего распыляющего аппарата. Завтра в сельскохозяйственную авиацию могут прийти турбовинтовые самолеты. Тогда изобретение В. А. Контарь переживет свое второе рождение. Основные двигатели турбовинтового самолета дают громадное количество отходящих газов, и весь самолет можно будет превратить в гигантский летающий пульверизатор.  


ПРЕВРАЩЕНИЕ ВТОРОЕ,

или рассказ о том, как неосязаемые и невидимые магнитные поля становятся вполне реальными помощниками металлургов, машиностроителей, ткачей. Магнит упрочняет сталь.

Нередки случаи, когда изменение взаимного расположения деталей машины или атомов вещества влечет за собой самые разительные превращения. Так, если атомы углерода образуют октаэдр и расположены на одинаковых расстояниях друг от друга, то перед нами драгоценный алмаз, если же атомы сбились в беспорядочные слои — обыкновенный графит. Что касается чугуна и стали, то от величины и взаимного расположения кристалликов сильно зависит их прочность. Всего несколько десятков лет назад, когда инженеры еще не знали этого, прочность металла была намного меньшей, чем сейчас, машины строились тихоходными и неуклюжими. Но вот люди научились улучшать кристаллическую структуру стали и чугуна, охлаждая и нагревая металл, то есть подвергая его термообработке. Они начали добавлять в него вольфрам, молибден и другие упрочняющие элементы. За последние сорок лет, например, прочность чугуна и легких сплавов выросла приблизительно в 10 раз. Без этих успехов мы не имели бы теперь ни убегающих чуть ли не на километровую высоту телевизионных башен, ни сверхмощных турбин, ни космических кораблей. И все же возможности дальнейшего повышения прочности материалов не исчерпаны, до ее теоретического предела, вычисленного физиками, еще далеко. И ученые изо дня в день штурмуют дорогу к этому запрятанному в недрах вещества кладезю прочности.

Глубокий прорыв на фронте борьбы за прочность сделал недавно изобретатель М. Л. Берн- штейн, доцент Московского института стали и сплавов. Его изобретение позволяет повысить прочность стали ни много ни мало — в полтора-два раза. Дешевые углеродистые стали, обработанные по способу Бернштейна, смогут соперничать с дорогостоящими легированными. Представляете, какие огромные выгоды сулит это народному хозяйству! Чтобы улучшить внутреннюю структуру стали, нужно как можно мельче раздробить кристаллики, из которых она состоит. Это и есть цель обычной термообработки, прокатки, проковки. Однако, как ни старайся, сила ударов, температура и скорость охлаждения в разных точках детали будут разными. Это влечет за собой неоднородность, намного ухудшает конструкционные качества металла. Метод Бернштейна свободен от подобного недостатка. Он гораздо «тоньше» всех прежних способов. Известно, что любое ферромагнитное тело, помещенное в магнитное поле, слегка меняет свои размеры, «дышит» с каждым изменением поля.


Это явление называется магнитострикцией. Изобретатель помещает стальную болванку в мощное магнитное поле, измеряемое многими тысячами эрстед, и стальные кристаллики начинают беспокойно ворочаться, толкать и дробить друг друга. При этом достигается исключительно тонкое измельчение структуры, «магнитная ступка» истирает кристаллы буквально в порошок. Поэтому сталь не только упрочняется, но и сохраняет свою гибкость, пластичность. А значит, изделия из нее не будут хрупкими, ломкими, склонными к растрескиванию. Коэффициенты запаса, которые инженеры образно называют коэффициентами «незнания», можно будет намного уменьшить. Машины станут еще легче и быстроходнее, мосты и телевизионные башни — ажурнее, трактора и комбайны — надежнее. Крупное изобретение московского ученого включено в Государственный план развития народного хозяйства СССР по новой технике. Магнитное поле собирает машины Автоматические станки, автоматические линии, автоматические заводы... Гаснет и снова вспыхивает рубиновая мозаика радиоламп, грузно ухают могучие прессы, с безжалостным скрежетом вгрызаются в неподатливую сталь фрезы и сверла. Вдоль безлюдных, словно вымерших, пролетов цехов по бесчисленным конвейерным лентам безостановочно ползут миллионы металлических близнецов. Идут детали, и на всем длинном пути к ним не прикасается рука человека.

Безраздельное царство автоматики. Но вот металлический поток вливается в сборочный цех, и сразу картина меняется. Здесь уж без человеческих рук не обойтись. Сложные операции сборки упорнее всего сопротивляются автоматизации. Вот и приходится выше засучивать рукава, заворачивая болты и гайки, вымазанные машинным маслом, а тут еще в руки впиваются металлические занозы... Нелегок труд сборщика и требует высокой квалификации. Преподаватель Куйбышевского индустриального института кандидат технических наук Е. А. Веретенников, бывая на заводах, не раз задумывался над этим явным противоречием: сами детали делают умные станки-автоматы, а собирать из них машины приходится по старинке, почти вручную. Сборка становится узким местом на производстве, досадной помехой, сдерживающей победное шествие автоматики. Объясняется это исключительно сложностью автоматизации всякой сборки машин. Ведь каждый станок изготавливает какой-то один тип деталей, а при сборке приходится иметь дело с десятками и сотнями самых различных частей. Подобно портному, который во время примерки начерно скрепляет детали костюма булавками, чтобы они пока хоть как-то держались, и только потом прострачивает швы на швейной машине, рабочему во время сборки, прежде чем привинтить их наглухо, приходится удерживать детали в нужном положении с помощью различных ухищрений. Иногда это густая солидолово-графитная смазка, играющая роль клея, не дающая деталям рассыпаться, иногда это зажимы, стяжные хомуты, обоймы, а иногда просто-напросто шнурки, тесемки, пластмассовые ленты. Если детали большие и тяжелые, их можно перед сборкой слегка прихватывать сваркой. Конечно, и смазку, и шнуры, и сварку приходится потом удалять. Все это, естественно, усложняет технологию сборки, преграждает путь автоматике. Веретенников поставил перед собой истинно изобретательскую по своей противоречивости задачу: как временно скрепить узел машины, не пользуясь никакими лишними деталями или клеем? Скрепить... не скрепляя? На первый взгляд это кажется совершенно невозможным. Но выход нашелся, и, надо сказать, довольно простой. Изобретатель решил использовать... магнитные силы. Вот как, например, с их помощью собирают узлы буровых машин. Из специального бункера по длинному желобу непрерывно ползут цилиндрические ролики. Проходя мимо полюсов электромагнита, они намагничиваются и крепко прилипают к основной части, к валу. Когда все ролики займут свои места, «механическая рука» подает крышку, закрывающую их снаружи. Теперь роликам вываливаться некуда, и их можно размагнитить.


Аналогичным способом уже собираются игольчатые подшипники и некоторые узлы двигателей на Ярославском автозаводе. Свой оригинальный метод, на который ему выдано авторское свидетельство, изобретатель назвал магнитной сборкой. Метод, казалось бы, неплохой, но у него есть существенный недостаток: он годится только для магнитных материалов. А как быть, если детали сделаны не из стали или чугуна, а из латуни или цинка? Можно ли в этом случае применить магнитную сборку? Вспомните, как врачи удаляют металлические соринки, попавшие в глаз. К глазу подносят сильный электромагнит, и соринка сама выскакивает ему навстречу. Если окажется, что соринка из немагнитного материала, через соленоид — катушку проволоки — пускают переменный ток. При этом в соринке возникают вихревые токи, образуется магнитное поле, и результат получается прежний: соринка прилипает к электромагниту. Так и в сборке. Достаточно постоянный ток заменить переменным, как и у немагнитных деталей появятся магнитные свойства. Магнитная сборка предоставляет широкие возможности для создания собирающих автоматов. В наш автоматический век она найдет широчайшее применение прежде всего на подшипниковых заводах-автоматах, где в корне изменит, упростит многие технологические операции, сделает более надежным оборудование. Ткацкий станок — магнитныйпулемет Ткацкий цех дает о себе знать издалека. Ровный гул выплескивается на улицу из широких окон. Это работают ткацкие станки. Значительно усовершенствованный во всех своих частностях, ткацкий станок остается принципиально тем же, каким он был в своем первозданном виде.

И несмотря на то, что применение автоматических станков в несколько раз повышает производительность труда, ткачество остается самым трудоемким процессом в текстильном производстве. Оно поглощает 40 — 50 процентов затрат труда, расходуемого на все операции, начиная от прядения и кончая отделкой ткани. Недостатки ткацкогостанка видны невооруженным глазом. Это грохочущая, остервенело вибрирующая машина. Взад- вперед летает челнок — деревянная ладья с металлическими «кормой» и «носом». В ладье уложена шпуля — катушка с нитью, разматываемой по пути. Челнок прокладывает один за другим поперечные элементы ткани, именуемые утком. Продольные — основа — раздвинуты и образуют зев, проход для челнока. Пронзил челнок зев, оставил в нем нить и замер на другом конце станка. Тут же батан — громоздкая деревянная перекладина с металлическим гребнем — как бы причесывает основу, плотно прибивая уточную нить к таким же поперечным нитям, проложенным ранее. Батан тоже совершает возвратно-поступательные броски, только перпендикулярно к движению челнока. Прикинем на ладони вес какого-либо из «отдыхающих» челноков. Граммов 300, а то и все 500. В существующих станках при ширине ткани 100 см челнок летит со скоростью всего лишь 16 м/сек, то есть примерно «в ногу» с пассажирским поездом. Это очень медленно. Ведь уже проектируются станы, которые будут катать металл со скоростью, превышающей скорость курьерского поезда. Но чтобы придать челноку даже его нынешнюю «черепашью» скорость, надо приложить к нему силу, раз в 20 —50 превышающую вес самого челнока, то есть килограммов 20 — 25. Постоим около станка и попробуем подсчитать, сколько таких ударов должна произвести и погасить машина за минуту, за час. В минуту — 200 — 240 ударов. Значит, в час — около 13 тысяч, в смену — около 300 тысяч ударов! Это удары только от челнока, а надо еще учесть сотрясающую работу батана. В общем динамические условия, в которых находится ткацкий станок, весьма незавидные, машина интенсивно разлаживается. Еще один принципиальный и вопиющий недостаток конструкции заключается в том, что вес челнока с пряжей более чем в 100 тысяч раз превышает вес нитки, прокладываемой им за один проход.


Что можно сказать о таком «транспорте»? Это автомашина, которая «надрывается», перевозя коробку спичек. Как же повысить производительность столь несовершенной конструкции? Ударять покрепче челнок, чтоб он летел быстрее? Но тогда и сам станок скорее выйдет из строя. Облегчить, уменьшить размеры челнока? Тогда он потеряет прочность: придется уменьшить и размеры шпули с ниткой, а значит, чаще менять ее. Радикальный выход из положения — изобретение принципиально новой конструкции. В разных странах, в том числе и у нас, был выдвинут ряд оригинальных идей, в той или иной мере решающих проблему повышения производительности ткачества. Одно из направлений в этой области — отказ от челнока-ладьи. Фирма Зульцер (Швейцария) выпускает ткацкие станки, в которых уток протаскивает в зеве легкая металлическая пластинка-нитеводилка. Она снабжена специальным устройством, захватывающим конец пряжи. Сама же катушка с пряжей — бобина — стоит в стороне от рабочей трассы, по которой снует пластинка. Достоинства станка несомненны — главное, он быстроходнее своих предшественников. Однако изготовление частей этой машины требует очень высокой точности, что делает ее дорогой. Не полностью избавлен станок и от такого характерного изъяна, как «шумопроизводство». Ведь, как и в станках старой конструкции, здесь нитеводилка движется под воздействием грубой механической силы. Более революционные изменения внесли в схему станка сотрудники кафедры электротехники Ленинградского текстильного института. Они отказались не только от старого челнока, но и от механических сил для переброски нити.

На новый способ переброски нити заведующий кафедрой Ф. Н. Бегишев, конструкторы Н. И. Шевлюга, Н. А. Коровин, И. Д. Иванков и студент-дипломник Г. С. Гурчин получили авторское свидетельство. Еще со школьной скамьи всем памятны опыты, где участвовала катушка, обмотанная изолированной проволокой,— катушка индуктивности, соленоид и железный сердечник. Если по обмотке пущен ток, катушка втягивает сердечник. Правда, в середине пути действие магнитных сил равно нулю, но если в подходящий момент ток отключить, то сердечник проскочит сквозь катушку по инерции и устремится вперед. Этой схемой и воспользовались изобретатели. В качестве нитеводилки они взяли заостренный с одного конца, немного напоминающий пулю небольшой стальной цилиндрик. Эта «пуля» сама управляет «пулеметом». Попав в пространство между источником света и фотоэлементом, она затемняет фотоэлемент, и тотчас от генератора мощных (80 киловатт), но кратковременных импульсов в катушку поступает ток. «Пуля» рывком втягивается в «ствол». Как только она перемещается на всю длину — а этого оказывается достаточно, чтобы она набрала большую скорость,— световой луч вновь беспрепятственно касается поверхности фотоэлемента, и генератор моментально отключается. «Пуля»-нитеводилка летит по инерции вперед. Добиться такой слаженности, взаимодействия частей «орудия» было нелегко. Пришлось исследовать магнитные свойства различных сталей, рассчитывать параметры индукционной катушки, генераторов, определять оптимальные размеры нитеводилки. Результаты получились неплохие: на расстоянии 3 —4-х метров сердечник пробивал лист картона, летел дальше и стукался о стену. Как уже говорилось, технология формирования ткани из продольных и поперечных нитей требует, чтобы челнок был на некоторое время задержан в конце своего пути. Пауза необходима для работы батана. Остановить летящий челнок, вмиг погасить его кинетическую энергию не так-то просто.


В старом станке это делает ленточная стальная пружина — удар, трение, грохот... Как решается аналогичная задача в предлагаемой конструкции? Стальной стержень, выброшенный магнитными силами, движется как бы по металлическим рельсам. В конце пути, где нить должна быть обрезана, где необходима остановка, «пуля»-нитеводилка попадает в магнитную ловушку — электромагнит, состоящий из двух разъединенных половинок. Чем быстрее влетает в него стальной стержень, тем резче испытывает торможение. В какой-то точке он останавливается — пряжа отрезается, и тут же автоматически отключается ток. Не удерживаемый более силами магнитного поля стержень падает вниз, на транспортер, который доставляет его к исходному положению. Таким образом, в зеве — в пространстве между поднятыми продольными нитями — движение «одностороннее». Это дает важное преимущество. Можно использовать не одну, а несколько следующих друг за другом нитеводилок: пока одна из них совершает нерабочий ход вне зева, по транспортеру, другая прокладывает в зеве нить. Следовательно, скорость ткачества повысится. Это произойдет и по многим другим причинам. 18 —20-граммовая «пуля»-нитеводилка будет куда проворнее, чем 300 —500-граммовый «снаряд»- челнок. Особую роль играют и размеры «соперников». Дело в том, что от величины челнока зависит высота зева, а каков зев, таков и батан. Сейчас на станках батан громоздкий, бьет с силой до 2000 килограммов. Из них лишь 14 килограммов необходимы, чтобы прибить нитку. Куда же расходуется остальная мощь? Частично она обрушивается на барабанные перепонки работниц беспрерывным грохотаньем, частично идет на «подрыв здоровья» станка, вызывает его преждевременную старость. Утихомирить батан можно только уменьшив его вес или снизив скорость его передвижения. Последнее приведет к снижению производительности станка. Уменьшить же вес батана, не снижая, а наоборот, ускоряя его движение, как раз и позволят небольшие размеры нитеводилки: она проскользнет в узкий зев. Замена механических сил магнитными облагородит ткацкий станок, сделает его бесшумным. По мнению авторов изобретения, указанные преимущества дадут возможность поднять скорость ткачества примерно в полтора-два раза.


ПРЕВРАЩЕНИЕ ТРЕТЬЕ,

в котором самая опасная, самая разрушительная сила покоряется изобретателям. Пушки рубят слитки.

Знаменитые жюльверновские герои — президент Пушечного клуба Барбикен и капитан Николь — питали друг к другу непримиримую вражду. Импи Барбикен со своими коллегами создавал все более разрушительные пушки и снаряды, а капитан Николь подставлял под них все более несокрушимую броню. Как известно, соперники помирились, решив предпринять небольшое совместное путешествие из пушки на Луну. Неприязнь Барбикена и Николя понятна. Броня и пушки, металл и порох всегда противостояли друг другу. Тем не менее этих извечных врагов удалось помирить кандидату технических наук В. Г. Кононенко — преподавателю Харьковского авиационного института (ХАИ). После знакомства с работами лаборатории уже не кажется странным, что обыкновенный порох, веками застилавший своим едким дымом поля сра- л:ений, абсолютно необходим именно металлургам. В руках изобретателей-харьковчан опасный черный порошок стал универсальным инструментом, способным облегчить и ускорить чуть ли не все этапы металлургического процесса. ...Тяжелая, слепяще белая струя стали, рассыпая искры, непрерывно льется в ковш-кристаллизатор. Но наполнить «ковш» так же невозможно, как бездонную бочку Данаид: у кристаллизатора нет дна. Сползая между его стенками, интенсивно охлаждаемыми водой, огненная жидкость покрывается твердеющей коркой, превращается в быстро застывающий слиток. Это непрерывная разливка стали, самый прогрессивный технологический процесс современной металлургии. Он поддается полной автоматизации, позволяет откгсзаться от тяжелых прокатных станов — блюмингов и слябингов, резко уменьшает количество отходов.

В Советском Союзе работают крупнейшие в мире установки непрерывной разливки, их начинают строить и в странах народной демократии. К сожалению, у непрерывной разливки есть свои нерешенные проблемы. Например, чем вы разрежете движущуюся стальную плиту, шириной чуть ли не в метр, толщиной с кирпичную стенку? До сих пор это делается газовыми резаками. Укрепленные на тележке, они особыми захватами сцепляются с раскаленным слитком и разрезают его на ходу. Но подобный способ вряд ли можно считать совершенным: не говоря уж о большом расходе горючего газа, сжигается до двух процентов металла. Ежегодная потеря стали только по этой причине через 20 лет составила бы 5 миллионов тонн. А что делать с нержавеющими сталями, почти не поддающимися огню? Быть может, установить гидравлические ножницы, как пробовали это сделать за рубежом? Но заставить прыгать вверх и вниз вместе со слитком многосоттон- ную сложную громаду «ножниц» практически невозможно. Ясно, что нужно компактное, легкое, необычайно мощное устройство. И харьковчане предложили... пушку. Действительно, ничего более подходящего нельзя придумать: ведь именно машины взрывного действия обладают рекордной мощностью на единицу веса. Взрывной копер-резак, предложенный харьковчанами, полностью подражает пушке.


Однако не опасно ли палить по раскаленному слитку, ведь в цехе много людей? Беспокоиться тут нечего: у пушки металлургов ядро далеко не улетит, оно к ней «привязано». При выстреле из пушки со скоростью 100 м в секунду вылетает нож, укрепленный на конце цилиндрического стержня, и со всего размаха врезается в раскаленный, податливый слиток. А навстречу ему с противоположной стороны летит другой нож, соединенный особыми тягами с дулом. Второй нож использует отдачу орудия. Поэтому все развиваемые пушкой усилия взаимно уничтожаются, гасятся, так что пушку практически не нужно ни к чему крепить и ей не требуется прочного фундамента. Самый толстый слиток перекусывается в долю секунды, после чего ножи мгновенно возвращаются в исходное положение. Взрывная резка не дает ни грамма отходов, ее эффективность практически не зависит от марки стали. Благодаря глушителям она почти бесшумна, что же касается едких пороховых газов, то их спокойно удаляет обычная цеховая вентиляция. Все это подтверждают первые в мире испытания такого рода, проведенные в Украинском институте металлов и на Ново-Тульском металлургическом заводе. Одна только беда: хотя порох и дешев, все же его расходуется немало — четверть грамма на каждый квадратный сантиметр сечения перерубаемого слитка. Впрочем, этой беде легко помочь: исследования Вадима Григорьевича и его сотрудников показали, что в недалеком будущем копры удастся перевести на дешевые взрывные смеси типа «природный газ — сжатый воздух».

Блюминг бесплатно.

Как ни хороша непрерывная разливка, нужно считаться с фактом: пока она еще не занимает господствующего положения в металлургии. Сталь сегодня разливают в обычные изложницы, остывшие слитки подогревают в колодцах, а потом прогоняют через обжимные станы-блюминги. Каждый блюминг — это настоящий завод, пропускающий за год до трех миллионов тонн металла. Вес самого блюминга доходит до 6 — 7 тысяч тонн, а мощность моторов, вращающих валки,— до 10 тысяч лошадиных сил. Вся эта могучая техника примерно десятую часть времени работает просто зря. Дело в том, что у каждого слитка, извлеченного из изложницы, имеется некачественная «прибыльная» часть. По весу она составляет около одной пятой от всего слитка. Поскольку «прибыль» все равно нужно пускать в переплавку, обжимать ее на блюминге вместе со всем слитком бессмысленно. И все же ее пропускают 10 — 20 раз через валки и лишь после этого отрезают. Объясняется это тем, что до сих пор не было удобного способа отрезки «прибыли», а сейчас он есть — это взрывная резка. Специально сконструированные взрывные копры легко отрубят у слитков убыточную «прибыль», и в блюминг пойдет только годный металл. Годовая производительность каждого блюминга вырастет на четверть миллиона тонн. Это все равно, что к каждым девяти блюмингам получить еще один в придачу. Притом — бесплатно.


Расторопный раскройщик

После блюмингов предварительно обжатые оранжевые от жара слитки попадают в прокатные станы. Пробегая между валками со скоростью 30 км в час, они вытягиваются, профилируются — приобретают форму рельса, швеллера, двутавра. Готовый профиль, выскочив из последних валков, на несколько секунд замирает для того, чтобы зубчатые диски маятниковых пил успели рассечь его на стандартные части. Всего несколько секунд заминки, но именно эти секунды тормозят сейчас всю работу прокатчиков. Досадное несовершенство средств «раскроя» движущегося металла не дает прокатным станам набирать скорость. Помочь металлургам сможет взрывная резка, только ее надо немного усовершенствовать. Дело в том, что металл после прокатного стана уже остыл и его сопротивление резанию резко возросло. Чтобы профиль подогревать снова, нужно поставить нагревательное устройство, например сварочный трансформатор, работающий синхронно, с взрывным копром. Двигаясь вместе с заготовкой, трансформатор на ходу прогревает ее, а копер легко перекусывает. Кстати, этим же способом можно воспользоваться и в заготовительных цехах машиностроительных заводов, где режут совсем холодный металл. Медлительные дисковые пилы могут заменить расторопные пороховые секиры.

Нож из воздуха

Как мы уже убедились, конструкция взрывного копра предельно проста. Но, оказывается, ее можно сделать еще проще: заменить главную деталь копра — стальной нож — воздушным ножом, или, попросту говоря, взрывной волной, образующейся при сгорании взрывчатых веществ и смесей. Под движущуюся металлическую полосу подложена мощная стальная плита. Над полосой укреплена металлическая коробка - камера взрыва. Когда в ней взрывают порох, образующиеся газы мгновенно срезают металл вдоль режущей кромки нижней массивной плиты. Теперь как-будто упрощать уже больше нечего. Но можно обойтись и без камеры взрыва. Правда, в этом случае придется потратить больше взрывчатки. Так что гораздо разумнее не выбрасывать эту камеру, а придать ей форму полукруглого цилиндрического экрана. Натянутый вдоль экрана детонационный шнур при взрыве дает мощную направленную кумулятивную струю, которая с легкостью перерезает стремительно несущуюся стальную полосу многометровой ширины. А если придать шнуру из взрывчатки форму обруча, то этим же способом можно резать на ходу трубы, круглые стальные прутки, проволоку, летящую со скоростью до 200 км в час. До сих пор этого не удавалось сделать даже при скоростях во много раз меньших. Есть и еще один любопытный способ резки движущейся проволоки — так называемый пулевой. Суть этого способа, как легко догадаться по названию, состоит в том, что пуля-боек в тысячную долю секунды перебивает проволоку. Сконструировать необходимое взрывное устройство не составит большого труда, а еще проще воспользоваться уже готовым механизмом — любым автоматическим или полуавтоматическим оружием устаревшего образца. Калибр его выбирается в зависимости от диаметра проволоки.


Взрыв-литейщик

В научно-популярных журналах часто пишут о том, что ковка, штамповка, прокатка и другие способы обработки металла давлением скоро полностью вытеснят обработку резанием. В действительности это не совсем так. Правда, «резальщикам» уже пришлось несколько потесниться, но особых оснований для паники у них пока нет. Несмотря на высокую производительность и бесспорно лучшее использование металла, «давленцы» все еще не научились изготавливать детали с достаточной для современного машиностроения точностью, так что горы металлической стружки, в которую ежегодно перегоняют миллионы тонн чугуна и стали, все еще приходится переплавлять на металлургических заводах. Чтобы стружка в мартеновской печи не сгорела, ее превращают в плотные прессованные брикеты. Этим заняты тысячетонные прессы, огромные кузнечные молоты. Но и они не в силах сжать стружку достаточно сильно. Брикеты «выпекаются» рыхлыми, их удельный вес получается в четыре раза меньше удельного веса сплошного металла. Значит, во столько же раз увеличиваются расходы на их хранение, железнодорожный транспорт на три четверти загружается перевозкой воздуха, но главное, снижается производительность мартеновских печей. Экономящие каждую секунду сталевары-скоростники вынуждены терять драгоценные десятки минут, загружая печь рыхлыми, громоздкими брикетами.

Лучший выход из этого положения — взрывное прессование стружки. Опыты доказали, что взрыв легко сдавливает стружку почти до плотности литого металла. Удельный вес брикетов, отформованных взрывом, приближается к удельному весу железа. Устройство пресса для брикетирования также не отличается сложностью. Он состоит из разъемного короба, в который помещают стружку, и толкателей, приходящих в движение, как только будет взорван заряд. Замеры, проведенные во время экспериментов, показывают, что вполне возможно создать пресс-копер весом в 3 — 4 тонны с энергией удара 30 тысяч килограммометров. Это значит, что взрывные копры, которые в десятки раз меньше кузнечных молотов, смогут обрабатывать 150-килограммовые брикеты. Но если можно прессовать стружку, значит можно прессовать и металлические порошки? Опыты подтвердили перспективность взрывной порошковой металлургии. Мгновенные высокие давления (до 14 тысяч атмосфер), стремительность всего технологического процесса позволяют получать высокопрочные компактные детали, причем пористость их можно менять в любых пределах в зависимости от назначения, а это очень важно в производстве инструмента из твердых сплавов, для изготовления особо надежных деталей электронной аппаратуры. Как и все взрывные устройства, копры для прессования порошков предельно просты, а кратковременность процесса делает ненужной тщательное уплотнение соединений. Представьте себе, к примеру, гидробокс, сосуд с жидкостью, куда помещают пресс-форму с порошком, направляющий цилиндр и движущийся в нем боек. Взорвав заряд пороха в специальной камере, мы сообщаем большую скорость бойку. Боек, ударяясь о поверхность жидкости, создает в ней огромные давления. Возможна и другая схема, когда заряд, взрываясь прямо в жидкости, передает давление на порошок, находящийся в резиновой оболочке. Наконец, можно обойтись и без всякой жидкости, прессуя порошок прямо бойком.


Сотрудники кафедры считают, что взрывные копры пригодятся для разДелки (открывания) ста- левыпускных отверстий мартеновских печей, для кускования руды, размолотой в порошок при обогащении и т. д. Снаряд-резец Каждый день тысячи токарей нашей страны включают станки. Серые, синие, фиолетовые стружки выбегают из-под режущих кромок резцов. На обычном токарном станке скорость резания составляет 50 — 60 метров в минуту. Этого, конечно, мало. Чтобы повысить производительность труда, нужно увеличить скорость в несколько раз. И виртуозы-скоростники довели ее до головокружительной цифры—1000 метров в минуту, 60 километров в час. Это предел, станки просто не могут вертеться быстрее. А что, если заменить станок... пушкой? Опять-таки обыкновенной пушкой, с длинным стволом, пороховым зарядом и специальным снарядом, к которому приделан резец. Выстрел — резец чиркнул по детали, пронзительно взвизгнул, сдирая толстую стружку... Пока это только опыты, и трудно представить себе будущие пушки-станки. Но результаты испытаний парадоксальны. Оказалось, что именно при космических скоростях, измеряемых тысячами метров в секунду, резцы удивительно мало изнашиваются и почти не греются. Почему? Пока это неразгаданная тайна металлообработки. Впрочем, если пушки-станки — дело будущего, то созданные харьковчанами пистолеты, заменяющие сверлильные станки, работают уже сейчас. Дело в том, что некоторые широко применяемые в технике жаропрочные сплавы настолько вязки, что просверлить в них отверстие почти невозможно. Положение осложняется, если отверстий требуется много, например под заклепки. В этом случае пистолет незаменим. Достаточно приложить его к стальному листу, нажать курок, и отверстие готово. Причем края у него получаются абсолютно гладкие, точно шлифованные. Этот же пистолет, только заменив в нем пулю специальным молотком, можно использовать для клепки заклепок. Тогда заклепки не нужно подогревать, в отверстии, как обычно при охлаждении, не возникает зазора, и качество соединения получается выше. Впереди — широкое внедрение в промышленность методов взрывной металлообработки.  


ПРЕВРАЩЕНИЕ ЧЕТВЕРТОЕ

астрономического масштаба, в котором небесным телам находится работа по специальности. Солнце по проводам.

Солнечные кухни, солнечные опреснители, солнечные холодильники — с каждым днем все шире используем мы животворные лучи нашего светила. И использовали бы еще больше, если бы не одно существенное неудобство: в отличие от электроэнергии, которую можно передавать по проводам на большие расстояния, солнечные лучи с собой не унесешь. Из-за этого приходится отказываться от множества заманчивых возможностей. Мы умеем перекачивать по трубопроводам нефть и уголь, транспортировать на любые расстояния газ, воду и даже расплавленный металл. Радиоволны, нагруженные словами и изображениями, в мгновение ока разносят их по всему земному шару. Но как доставить к месту потребления лучи? Эту головоломную задачу совсем недавно решили два советских изобретателя: В. Б. Вейнберг, доктор технических наук из Ленинграда, и Д. К. Саттаров, алма-атинский аспирант. Они предложили передавать концентрированную солнечную энергию по светокабелю из тончайших стеклянных волоконц. Представьте себе прозрачную стеклонить, заключенную в оболочку-зеркало. Луч света, попавший в эту нить, начнет метаться между ее стенками и, претерпев миллионы отражений, выйдет с другого ее конца. Диаметр каждой нити составляет несколько сотых миллиметра. Будучи перевиты вместе, они образуют толстый, но гибкий жгут. Такими жгутами инженеры уже несколько лет пользуются для передачи изображений. Впрочем, так делаем и все мы: ведь сетчатка человеческого глаза состоит из причудливой мозаики колбочек, живых микроскопических волокон, передающих изображения к окончаниям зрительных нервов. ...На крыше заводского корпуса стоит огромное параболическое зеркало. Следящее устройство все время поворачивает его за Солнцем.

Ослепительно белый зайчик направлен прямо в торец стеклянного жгута, укрепленного точно в фокусе. По этому жгуту, как по трубе, лучи вливаются внутрь цеха. Здесь жгут разветвляется на десятки тонких жгутиков. Одни кончаются под самым потолком и заливают помещение золотистым светом, другие, как лианы, свешиваются к рабочим местам и служат для пайки, сварки, плавки металла. Стеклянные жгуты удастся применить и для отопления зданий. Заделанные в каменную кладку, они будут постоянно прогревать ее, а опущенные в подвал, станут аккумулировать солнечную энергию, нагревая воду или гравий. Солнечные факелы придут и в наши дома. Разбегаясь по этажам и квартирам, они сделают солнечными самые сумрачные комнаты. В свет или тепло превратится солнечный луч на конце жгута, это зависит от наконечника, от сменной насадки. Сам световод при этом остается холодным. Солнечная пайка или плавка особенно ценны для радиоэлектронной промышленности, требующей идеальной чистоты. Сконцентрировав лучи через прозрачную стенку сосуда, можно паять детали в вакууме, например внутри радиоламп. Нужен солнечный паяльник и врачам. Они используют его для внутреннего облучения, для проведения операций внутренних органов без механического контакта прижиганием и т. д. Ведь тонким стеклянным жгутиком врачам уже удавалось добираться даже до внутренних областей сердца...


При существующей прозрачности стекла лучи можно передать на расстояние до 50 метров. Дальше уже трудно: они все-таки поглощаются в стекле. Однако и здесь уже видны дальнейшие перспективы: стоит утончить волокна до тысячных долей миллиметра, как большая часть света вырвется из них и станет распространяться в пустоте между волокнами. При этом поглощение уменьшится во много раз. Прозрачная сушилка Зерно пшеницы или кукурузы не может пожаловаться вслух на свои невзгоды. Между тем собранный урожай ожидает множество неприятностей: микроорганизмы, неожиданные заморозки, самосогревание. Даже животворная влага, столь необходимая растениям, оказывается очень вредной при хранении зерна. Зерно надо сушить. На это тратится огромное количество энергии, топлива, труда! Немало изобретателей пыталось запрячь в эту работу Солнце, делая всевозможные солнечные сушилки. Но самую оригинальную сушилку придумала недавно советская изобретательница Ольга Александровна Перова. Представьте себе амбар на колесах, нечто вроде громадного вагона, только без дна, сделанный не из дерева или железа, а из тонкой прозрачной пластмассовой пленки. Такой «вагон» очень легок, и его нетрудно перекатить на колесах куда угодно. Вот и вся сушилка. Прозрачный «вагон» наезжает на огромную кучу зерна, которая целиком оказывается внутри пластмассовой оболочки, словно внутри теплицы. Солнечные лучи проходят сквозь прозрачные стенки и нагревают воздух внутри сушилки. Пленка действует, как надежная ловушка для солнечных лучей. Высушив один ворох зерна, прозрачный «вагон» переезжает на новое место. Не зерно идет в сушилку, а сушилка к зерну! Это совсем неплохо, если вспомнить, что сушить надо миллионы пудов зерна и плодов.

Как видите, солнце — объект самого пристального внимания со стороны изобретателей. А Луна? Можно ли уже сейчас, не дожидаясь высадки человека на лунную поверхность, приспособить ее для практических надобностей?

Луна и телевизор

Для демонстрации возможностей телефонной связи пару десятков лет тому назад одна известная телефонная компания организовала оригинальный рекламный трюк: каждому желающему предлагали поговорить с человеком в соседней комнате, причем слова говорящего достигали ушей собеседника, обежав перед этим вокруг всего земного шара. Вряд ли это кого-нибудь удивило бы сейчас, когда начались телевизионные передачи из космоса, когда работают системы связи, использующие хвосты от метеоров, а чуткие уши радиотелескопов регулярно слушают шепот далеких галактик. Действительно, прошло всего пятнадцать лет с тех пор, как человек впервые дотянулся радиолучом до лунной поверхности, но как далеко шагнула уже космическая электроника! Нежный радиолуч, посланный с Земли, отразился и от лучезарного диска Солнца, и от закутанной в туманы красавицы Венеры, принеся ученым новые сведения об этих небесных телах. А сама Луна стала превращаться в антенну обычной радиорелейной станции. Уже в нескольких странах удалось вести через Луну радиотелеграфные и даже радиотелефонные передачи.


Интерес радиоинженеров к Луне не случаен. Дело в том, что только ультракороткие волны пригодны для телевизионной связи и высококачественных радиопередач, но как раз на этих-то волнах трудно перекрывать большие расстояния. Если же воспользоваться лунным диском в качестве зеркала для радиозайчиков, посылаемых с Земли, то передачи можно будет принимать на всем полушарии, обращенном к Луне. К сожалению, немедленно воспользоваться Луной для организации всемирного телевидения невозможно. Виной тому шарообразная форма Луны: ведь разные участки лунной поверхности будут находиться на разных расстояниях от передающей станции, а значит, сигналы, отраженные от Луны, исказятся, растянутся. Теоретически, если учесть, что импульсу, отразившемуся от наиболее удаленной точки, придется пройти расстояние на два лунных радиуса больше, чем импульсу, попавшему Луне «в лоб», продолжительность сигнала должна увеличиться в тысячу раз. Правда, в действительности импульсы растягиваются всего в 30 раз, так как отражающая поверхность занимает только центр лунного диска. Но даже такие сигналы использовать почти невозможно. Вспомните, какая звуковая неразбериха возникает в пещере с гулким эхом, если выкрикивать слова непрерывно. Чтобы их различить, нужно говорить медленно, дожидаясь каждый раз, пока эхо затихнет. Точно так же и в случае с Луной. Скорость передачи придется сильно замедлить, а это сделает межпланетное телевидение невозможным.

Два московских ученых, Н. И. Калашников и В. А. Смирнов, изобрели недавно оригинальным способ, позволяющий во много раз повысить скорость радиопередач через Луну. По мысли ученых, каждый отдельный сигнал передатчика заменяется двумя такими же сигналами, но передаваемыми на разной частоте и с небольшим интервалом по времени. После отражения от Луны сигналы нужно принять, усилить и направить в специальное разностное устройство. Здесь один импульс вычтется из другого, в результате растянутые «хвосты» передаваемых импульсов скомпенскруются и вредное растяжение сигналов удастся ликвидировать. Новое изобретение — значительный шаг на пути космической радиосвязи. Оно заметно приближает то время, когда телевизионное изображение, отразившись от лунного диска, рассыплется по голубым экранам сотен миллионов телевизоров. На поводу у звезды Современный астроном часто превращается в фоторепортера Вселенной.

Его аппарат — оптико-механический шедевр, который совершенствовался на протяжении трех с половиной столетий. Время отполировало конструкции телескопов, но астрономов влекут все более отдаленные закоулки космоса, интересуют все более загадочные черты в облике, биографии, поведении небесных тел. И телескоп приходится улучшать вновь и вновь. Астрономическое фотографирование — работа скрупулезная. Телескоп наводится на объект с помощью специального видоискателя. Это гид — маленький телескоп, жестко скрепленный с основной трубой. Окошко гида, как оптическое поле прицела снайперской винтовки, пересекают две тонкие линии. Чтобы запечатлеть небесное тело, его надо посадить в самый центр креста. Каждый, кто снимал, знает, что чем хуже освещение, тем дольше выдержка. В астрономической «фотостудии» один кадр экспонируют часами, а то и всю ночь напролет. И все это время астроном должен держать свою звезду точно в «яблочке», иначе портрет выйдет нерезким, смажется. Однако к концу сеанса глаз «немеет» от усталости, и точность прицела падает. Под куполом, в амбразуру которого глядит телескоп, температура всегда такая же, как снаружи: зимой холодно, летом жарко. И то и другое тяжело переносить человеку, который часами вынужден сидеть неподвижно. Но даже самый выносливый наблюдатель оказывается бессильным, когда надо сфотографировать особо тонкие астрономические эффекты. Проведение новейших исследований выставляет крайне жесткие требования к точности слежения, или, выражаясь по-научному, — гидировапия. Погрешности наводки не должны превышать размеров зерна фотоэмульсии, то есть 15-тысячпых долей миллиметра. Тут уж глаз и рука — топорные инструменты. Кто же тогда может быть наводчиком?


Сама звезда.

Как корректировщик артиллерийской стрельбы, вызывающий огонь на себя, звезда должна стать мишенью, наводящей телескоп. Выполнять же непрерывный поток «команд», поступающий с небес, естественно, по силам лишь автомату. Такие автоматы существуют. Но они, как говорят инженеры, примитивны в своей сложности. В основе их схемы лежит вращающаяся деталь. Это уже плохо — нужны подшипники очень высокой точности (биение допускается не свыше трех микрон!), нужен необыкновенно постоянный источник питания двигателя, который осуществляет вращение. Ленинградский изобретатель Р. Полонников нашел гораздо более простую, надежную и компактную схему. Его автоматический гид стоит на месте, вперив стеклянный глаз в «позирующую» звезду. Этот «глаз» представляет собой четырехгранную призму, находящуюся в плоскости, где собираются в фокус лучи, идущие от светила. Напротив каждой грани размещен фотоэлемент. Если наводка на объект безукоризненна, то все грани освещаются одинаково и отбрасывают своим фотоэлементам равные порции света. Но стоит звезде чуть податься вправо или влево, вверх или вниз от центра стеклянной вершины, как автоматический гид выходит из равновесия — какая-то грань недополучила, а какая-то хватила лишку света. Соответствующие фотоэлементы тотчас отвечают увеличением и уменьшением тока в своей цепи, в результате появляются так называемые сигналы рассогласования. Одна пара фотоэлементов сигнализирует о смещении звезды по азимуту, другая — по высоте. Электрический ток усиливается до такой степени, чтобы он мог повлиять на работу двигателей, перемещающих трубу телескопа.

Оружием громовержца

Возвращаясь из космического путешествия на Землю, можно заметить, как ежесекундно вспыхивают, сверкают и гаснут сотни голубых огней. К сожалению, эта оживленная электрическая перестрелка доставляет массу неприятностей, в частности, связистам. Сто раз в секунду где-то в небе включается исполинский «рубильник», рождая мгновенные всплески электрического тока. От каждого такого всплеска во все концы воздушного океана разбегаются стремительные электромагнитные волны. Они достигают антенн, и в динамиках приемников раздается шорох или треск. Молния — это «широковещательная» радиопомеха. Как известно, радиостанции работают на волнах строго определенного, установленного для каждой из них диапазона частот. Этим поддерживается порядок, без которого в эфире наступило бы вавилонское столпотворение. Молния действует в обход международных соглашений: резкий скачок тока производит одновременно электромагнитные волны чрезвычайно широкого диапазона частот — от единиц до миллионов колебаний в секунду. И на какую бы волну ни был настроен ваш приемник, в него лезет шальной сигнал. Стихийный небесный передатчик стремится «обслуживать» сразу всех. Не будем здесь затрагивать вопросов борьбы с радиопомехами, эту бесконечно увлекательную область радиотехники. Скажем лишь, что уже созданы различные устройства, ослабляющие или почти сводящие на нет вредные свойства молнии. А красноярский инженер Г. Ф. Игнатьев даже нашел, как извлечь из них пользу. На его изобретении печать современности стоит отчетливо и свежо, как юбилейный штемпель на марке филателиста.


Оно родилось, как и многие открытия нашего времени, от смешанного брака наук, еще вчера далеких друг другу. Мы коснулись «небесной составляющей» изобретения Игнатьева. Земная — связана с геологией. Месторождения металлов — питательные пункты прогресса. Чем быстрее растет материальная база общества, тем проворнее должны обшаривать недра геологи в поисках новых и новых источников сырья. Еще сравнительно недавно они так буквально и поступали. Там, где чехол современных горных отложений оказывался дырявым и наружу выступала начинка, геологи были тут как тут. Вооружившись лопатами, кирками, а то и пустив в ход буровую установку, они прощупывали пласт. Но на значительных пространствах нашей страны уже открыты и частично использованы залежи, небрежно спрятанные природой. Все чаще орудием поиска становится бур. Однако скважина, даже сравнительно мелкая, обходится в десятки тысяч рублей. Каково же, когда извлеченный столь дорогой ценой столбик породы свидетельствует о том, что бурили зря? А такие случаи нередки. Чтобы их сократить, искать месторождения полезных ископаемых более уверенно и быстро, геология обратилась за советом к физике, которая владеет различными приемами дальновидения. И физика научила геологию смотреть сквозь землю. Горные породы отличаются одна от другой упругостью, плотностью, теплопроводностью, радиоактивностью, а также своими магнитными и электрическими свойствами. Были созданы приборы, чутко улавливающие проявления этих свойств на расстоянии, даже сквозь толщи земной тверди. И если, допустим, электропроводность, плотность или еще что-либо в характере просматриваемого подземелья ярко выделяется на фоне «среднего уровня», приборы сообщают геологу: «Аномалия! Ищи здесь!»

В последнее время все большее распространение получают электрические методы георазведки, то есть исследование геологических разрезов токами, в том числе и высокой частоты. Принципиальная основа этих методов несложна. Переменный магнитный поток, как известно, создает в проводящем телевизоре токи. Эти токи в свою очередь вызывают ответное переменное электромагнитное поле. Уловив его и рассмотрев искажения, какие оно претерпело, можно при благоприятных условиях примерно судить, какое тело откликнулось на наше «алло», как глубоко оно находится, каковы его размеры. Технически электрозондирование может быть оформлено самым различным образом. Ну, например: генератор достаточной мощности, многожильный кабель, лежащий на земле в виде петли диаметром в полтораста метров, а за километр-два от нее — приемная станция. И генератор и приемная станция достаточно тяжелы и громоздки, обычно они размещаются в специально оборудованных автомашинах. У приборов работает техник-интерпретатор, переводящий язык электросигналов на язык геологии. Но на машине по тайге не проедешь. В таких случаях может быть использован другой вариант: человек с рамочной антенной в руках движется вдоль исследуемого профиля и собирает о нем информацию в виде электромагнитных волн, отражающихся от горных пород, как от кривого зеркала. Геофизические методы ускорили разведку полезных ископаемых, но не приравняли ее темпы к росту потребностей в новых источниках сырья.


Как известно, предстоящее двадцатилетие ознаменуется в нашей стране множеством центров индустрии, которые возникнут в самых отдаленных районах. Туда придется прокладывать дороги, вести линии электропередач, воздвигать там целые города. Чтобы это строительство оказалось экономически оправданным, завод должен быть обеспечен сырьем лет на 30 — 40 бесперебойной работы, то есть нужны очень крупные месторождения. Например, залежь, предназначенная для Западно-Сибирского металлургического исполина, содержит около двух с половиной миллиардов тонн руды. Месторождение раскинулось на территории, равной двум Швейцариям. Если бы о нем раньше ничего не знали и только сейчас приступили к определению его размеров, то наземными, «пешеходными» способами это можно было бы сделать лет за 12 — 13. А к 1980 году геологи собираются, как они говорят, «закрыть» всю Сибирь, то есть закончить ее съемку, составить средних масштабов геологическую карту без «белых пятен». Чтобы «инвентаризировать» подземные склады таких размеров, двадцать лет — очень жесткий срок. Надо форсировать поиск. Вот почему повышается интерес к новейшим способам георазведки с воздуха. Ведь пересесть на самолет — это все равно что сменить изыскательскую методику дятла на охоту орла, единым взором охватывающего с высоты обширные пространства. С самолета железорудный бассейн в Западной Сибири можно было бы обследовать не за 12—13, а лишь за три сезона. Скорость, экономичность, вездеходность открывают перед авиаразведкой большое будущее, но прежде специалистам придется ее усовершенствовать. Стремление расширить возможности авиаразведки и привело инженера Игнатьева к его интересному изобретению. Как наземных, так и воздушных способов электромагнитной разведки существует несколько.

Например, генератор и приемник могут быть установлены на одном самолете или раздельно, на двух, летящих друг от друга на определенном расстоянии. С высоты земля зондируется радиоволнами и приемные антенны ловят электромагнитное «эхо», но оно добирается из-под земли к аппаратуре сильно ослабевшим. Чем выше поднялся разведчик недр, тем шире исследуемая полоса и тем слабее отраженный сигнал. Чтобы принимать его достаточно внятно, надо посылать сигнал достаточно мощный. А вес и мощность генераторов находятся друг от друга в зависимости. Хорошо бы вовсе убрать с самолета передатчик, оставив на его борту лишь приемник. Это можно сделать, разместив генератор на земле, а от него проложив вдоль разреза длинный кабель. Передатчик внизу, приемник наверху. Так и поступают, когда представляется возможность. Но, во-первых, возможность представляется далеко не всегда: ни в горах, ни через болота кабель не проложишь. Во-вторых, преимущества авиаразведки — скорость, маневренность, мобильность — в этом варианте весьма ограниченны. В идеале, рассуждал Г. Ф. Игнатьев, желателен генератор радиоволн, как бы обитающий в небе, независимо от самолета. К чему привели его размышления, нетрудно догадаться: он решил эксплуг атировать молнию. Необъятность родных просторов и пиратские повадки радиопомех, темпы индустриального строительства и сверкание молний — все эти столь разноликие факты вписываются в логично завершенную картину. Ту самую, что сложилась в голове изобретателя и зарегистрирована под номером 140 131 в государственном реестре новых и полезных мыслей. Мы еще добавим — эффектных, впечатляющих, что не так уже часто бывает. Молния, этот естественный генератор электромагнитных волн, работает практически беспрерывно. Волны несутся гурьбой из клокочущего неба Африки, Индии и других районов, урожайных грозами. Откуда-нибудь да подвернется подходящей силы сигнал.


А чего стоит для авиаразведки невесомость передатчика! И еще одно свойство молнии, вредное со всех прочих точек зрения, здесь оказывается ценным. Установлено, что радиоволны неодинаково поглощаются средой, в том числе горными породами. Чем хуже последние проводят ток, тем «прозрачнее» они для электромагнитного излучения. С другой стороны, чем короче радиоволна, тем и путешествие ее в недра земли короче. Так, например, если при частоте в миллион герц электромагнитное поле проникает на глубину в несколько метров, то при 1000 герц — на десятки, а если период колебаний составляет несколько суток, можно зондировать на несколько километров. Пока что так глубоко интересуются недрами преимущественно ученые. Практика довольствуется меньшим, но и ее влечет все более и более далекое подземелье. Геологи хотели бы электрически анатомировать с самолета горные пласты на сотни метров в глубину, получать «срезы» послойно, на различных уровнях от поверхности. Это давало бы им объемную, то есть более исчерпывающую картину невидимых залежей. Однако сочетать взаимно противоположные устремления — в орлиную высь и в глубинные недра — представляется затруднительным, в частности, из-за длинных волн. Дело в том, что для хорошей радиопередачи размеры антенны передатчика должны быть того же порядка, что и длина волн, которые он посылает в эфир. Станция, работающая на длинных волнах, не отказалась бы иметь антенну высотой в Эльбрус или что-то около того, но практически приходится ограничиваться ажурной громадиной типа Шуховской башни. Для разведки больших глубин нужны длинные волны. Однако взгромоздить на самолет даже значительно более компактное устройство, чем Шуховская башня, задача чрезвычайно сложная. А чудовищной силы электрический разряд в атмосфере тем особенно вреден для радиовещания и тем будет полезен для геофизической разведки, что, как уже говорилось, он излучает широчайший диапазон радиочастот. Эта беспорядочная мешанина частот наводит в горных породах токи сразу на разных глубинах, и хаотический электромагнитный ответ не обескураживает радиотехников. Они умеют вырезать из сигнала сколь угодно узкую полосу частот, а из спектра волн, разбрасываемых молнией, есть что вырезать для получения отраженных сигналов с разных глубин. Конечно, как и всякий метод дальнего прицела, изобретение Игнатьева имеет еще много сложностей.


ПРЕВРАЩЕНИЕ ПЯТОЕ,

в ходе которого выясняется способ путешествия по Венере и решается вопрос, нужны ли автомобилю крылья, а кораблю — зубы.

Корабль грызет лед 17 октября 1898 года Мария Николаевна Васильева, жена капитана, разбила об острый форштевень корабля бутылку шампанского и торжественно произнесла: — Да будет имя твое «Ермак»! Под звуки оркестра и восторженные восклицания толпы корабль осторожно миновал стапельную дорожку и спустился на воду. Так начал свою необыкновенно долгую и героическую жизнь первый в мире мощный линейный ледокол. Он жив, деятелен, имеет отличную форму и по сей день. Но, конечно, «Ермак» — дедушка ледокольного флота, нынешние корабли куда более грозная сила в борьбе со льдами. Как известно, две трети границ Советского Союза — моря и океаны, но все моря надолго или ненадолго, целиком или частично замерзают. Ледяные кандалы сковывают Финский и Рижский заливы Балтийского моря, устье Днепра и Буга, Одесский порт. В Азовском и северной части Каспийского моря нарушается нормальное плавание. На востоке страны подо льдом томятся Амурский залив, пролив Лаперуза, Японское и Охотское моря... Реки тоже замирают на зиму в ожидании весеннего освобождения.

Ну и, конечно, больше всего бесчинствуют льды на Великом Северном морском пути. И хотя ледокольный флот нашей страны обширен, хотя есть ледокольные суда разных мощностей и назначений, все же до сих пор борьба со льдом остается актуальной проблемой водного транспорта. Пока еще в портах Арктики и в замерзающих неарктических портах начало и продолжительность навигации определяются главным образом состоянием льдов в прилегающих проливах, бухтах и на подступах к ним. Весной из-за томительно медленного таяния ледяного панциря прибывшие суда часто не могут подойти к берегу для разгрузки и погрузки и вынуждены «скучать» в ожидании, когда взломается припай. А осенью, после ледостава, когда ледяная корка не так уж толста, в большинстве даже неарктических портов наступает затишье, навигация прекращается. Ледокол, несомненно, самое эффективное из существующих ныне средств борьбы со льдами. Его рабочий орган — наклоненный острый форштевень и собственный вес. Вползая на льдину, корабль обламывает ее своим носом, прокладывая дорогу идущим вслед судам. Но не всегда ледокол выходит победителем в этом единоборстве: если дрейфующие льдины он преодолевает успешно, то в сплошных неподвижных ледяных полях часто оказывается малоэффективным. Есть и еще один существенный недостаток у «ледового поводыря»: он оставляет за собой тяжелую дорогу. Движущиеся позади суда должны проявлять виртуозную ловкость, находчивость, умение, чтобы не задеть бортом плавающие глыбы. Глыбы эти скоро смерзаются, и тогда канал, проложенный ледоколом, становится трудно преодолимым. Последнее обстоятельство имеет существенное значение, так как в устьях рек и в портах проход судов возможен только по узкому каналу, проложенному во льдах. — Поиски новых средств активной борьбы со льдами — актуальная задача,—сказал главный инженер Главсевморпути Ю. А. Аршеневский.


Вот почему изобретение профессора И. С. Песчанского и старшего научного сотрудника Арктического и Антарктического института 3. И. Швайштейна заслуживает серьезного внимания. Ледорезное судно, предложенное ими, работает по иному принципу, нежели ледокол. Носовая часть его опущена ниже нижней поверхности ледяного покрова и слегка наклонена в сторону грунта. В этой части установлены дисковые фрезы или пилы. Фрезы вгрызаются в толщу льда и образуют ряд параллельных щелей-прорезей. При движении судна вперед распиленные бруски льда, точно огромные куски сахара-рафинада, обламываются и наползают на транспортер. Транспортные устройства — бесконечные цепи и поперечные планки — поднимают льдины на палубу и по специальным наклонным плоскостям сбрасывают груз далеко в стороны от судна. Для этого направляющие плоскости вынесены на определенное расстояние за борт. Ледорез прокладывает канал шириной около 16 метров. Причем канал — что очень важно — совершенно чистый. Новое судно уже бороздило ледяные поля и показало свою работоспособность. Правда — в опытном, искусственно замороженном бассейне, и судно это имело размеры с... детскую коляску.

Но это не важно. Модель — прообраз будущей техники. И тот факт, что модель ледореза легко преодолевала лед, вдвое-втрое более толстый, чем свои соображения Ю. А. Аршеневский.— Надо попробовать и сильные струи воды, и электрические методы, и, быть может, что-то еще. Я не уверен, что распиленные (или раздробленные) глыбы льда надо транспортировать по верху, а не под судном. Все это требует экспериментов. Но нет сомнения, что принципиальное решение многообещающе. Оно сулит нам простую машину, которая позволит расширить сроки навигации, которая будет создавать в неподвижных льдах значительные акватории чистой воды для различных работ, выполняемых на дне, и так далее. А значит, над ней стоит работать. Самоход-ползун Чудесной вездеходной машине, построенной героями романа Жюля Верна «Паровой дом», были открыты все дороги. Фантазия романиста наделила этот сухопутный корабль — механический слон — замечательными свойствами, позволяющими ему с завидной легкостью преодолевать любые препятствия. Создать такой вездеход в действительности чрезвычайно трудно. Все известные до сих пор машины на гусеницах, на шинах с низким давлением воздуха, автомобили-амфибии и автомобили- снегоходы удается применить далеко не всюду. Гусеничные амфибии, снабженные водяным винтом, хорошо плавают по чистой воде и не боятся бездорожья, но не умеют ползать по топким болотам.


Одним словом, нет вездеходов, которые одинаково хорошо передвигались бы по суше, по воде, по заросшему водорослями, предательскому мелководью, по вязкой и клейкой заболоченной почве, наконец, по неровной каменистой поверхности, усеянной обломками скал. Работник Всесоюзного научно-исследовательского института транспортного строительства, кандидат технических наук В. Пикуль, решив построить подлинно универсальный вездеход, кропотливо проанализировал все известные схемы транспортных машин. Наиболее многообещающими показались ему шагающие механизмы, если бы не их весьма крупный недостаток: поднимет машина одну ногу, и сразу удельное давление на грунт возрастет вдвое. Значит, для болотистых мест эти машины не пригодны, то одна, то Другая их опорная часть обязательно будет вязнуть. Вот если бы удалось заставить машину ползти, подобно человеку, боящемуся провалиться в трясину. У ползающего вездехода все опорные поверхности непрерывно опираются на грунт, удельное давление не меняется и может быть очень малым. Именно так и передвигается по топям, снегам и пескам вездеходное шасси изобретателя В. Пикуля. Представьте себе несколько пустотелых лыж-поплавков, сделанных из легких сплавов или пластмасс. Лыжи расположены параллельно друг другу. Каждая лыжа-лапа скреплена с выдвигающимся стержнем-штоком, а шток в свою очередь соединен с поршнем, который ходит в цилиндре. Цилиндры горизонтально привинчены к специальной платформе. Если в какой-либо цилиндр пустить под давлением масло, воду или воздух, то поршень потянет за собой шток и связанную с ним лыжу. Не отрываясь от земли, лыжа сделает шаг вперед. Все другие при этом останутся на месте: ведь для нескольких лыж сила трения будет больше, чем для одной.

Подавая масло в один цилиндр за другим, мы заставим все лыжи по очереди передвинуться на один шаг. Чтобы подтянуть вперед «отставшую» от лыж платформу, масло опять подают во все цилиндры сразу, но в полости, находящиеся по другую сторону от поршней. Таким образом, лыжи и платформа передвигаются циклично, рывками. На таком вездеходе, конечно, далеко не уедешь, резкие рывки «всю душу вытрясут». Поэтому конструкцию пришлось несколько усложнить: пассажирскую кабину изобретатель установил так, что она может кататься по платформе под действием регулировочного гидроцилиндра. Это помогло, кабина перестала ощущать толчки и стала перемещаться равномерно относительно земли. Переключив клапаны, управляющие гидроцилиндрами, можно дать вездеходу задний ход, затормозив правые или левые лыжи, сделать левый или правый поворот. Пустотелые лыжи-поплавки удобно заполнить горючим или разместить в них механизмы и грузы. Для передвижения по воде к платформе крепится водометный движитель, а на хороших дорогах вездеход пользуется обычными колесами на резиновых шинах. Сейчас ползающую машину в Краснодарском крае собираются использовать для создания ка- мышеуборочных комбайнов. Такие комбайны смогут косить камыш в незамерзающих плавнях и болотах. До сих пор это приходилось делать вручную. А в будущем такой вездеход окажется незаменимым для путешествий по лунным долинам, покрытым многометровым слоем космической пыли, или для странствий по коварным топям венерианских болот. Автомобиль на крыльях Черная от людей извилистая асфальтовая полоса. Жмутся к земле озверело ревущие гоночные машины. Как огнедышащие ракеты, с дикой скоростью проносятся они по головокружительным подъемам и спускам, виртуозно вписываясь в крутые полукружия поворотов... Современные автомобильные гонки — увлекательное и захватывающее зрелище. К сожалению, они часто кончаются трагически. Неумолимая центробежная сила, как игрушку, сбрасывает неосторожно повернувшего гонщика с дороги. Особенно часто такие случаи бывают в Америрике, ФРГ, Италии, где гонки устраивают падкие до рекламных сенсаций автомобильные фирмы. У нас тоже проводятся автомобильные гонки. Это или спортивные состязания, или испытания новых машин. В обоих случаях необходимо обеспечить полную безопасность и участникам гонки и зрителям. Поэтому на крутых поворотах, чтобы машину не «занесло», приходится сильно сбрасывать скорость. А это ухудшает технические результаты, особенно при гонках на ипподромах и стадионах, где почти вся трасса состоит из одних поворотов. Откуда взять надежную опору для круто поворачивающей машины? Московский изобретатель А. П. Красильщиков, занимавшийся этой проблемой, нашел остроумное и неожиданное решение: пусть автомобиль обопрется на... воздух. Ведь двухсоттонные воздушные лайнеры с легкостью выполняют в небе самые невероятные пируэты, а опорой им служит только воздух. Правда, у самолетов есть крылья, но разве нельзя их поставить и на автомобиль? ...По петляющей горной дороге мчится машина. С обоих боков у нее вертикально установлены крылья. Не сбавляя хода, машина начинает крутой поворот. Так и кажется, что она вот-вот сорвется в ущелье.


Но ничего страшного не происходит. Стоило крыльям чуть-чуть отклониться своими передними кромками в сторону поворота, как образовалась аэродинамическая подъемная сила, противоположная центробежной. Автомобилю с крыльями не страшны никакие заносы: по мере увеличения скорости растут обе силы, тах что машина всегда остается в равновесии. А как определить во время быстрой езды, на сколько нужно повернуть крылья? Об этом не беспокойтесь, специальная передача, связанная с рулем, сама определит в зависимости от скорости и крутизны поворота необходимый угол. И еще одна маленькая, но существенная подробность. Поворачивать сами крылья, по которым хлещет сильный воздушный поток, шоферу было бы тяжело. Поэтому изобретатель сделал так, как уже давно делают в авиации. На кончиках больших он поставил совсем маленькие крылышки-триммеры. Их-то шоферу повернуть ничего не стоит. А уж триммеры повернут и большие крылья. Невесомые прицепы Могучий вездеход-тягач движется по размытой дождями проселочной дороге, запросто пересекает небольшие речушки и легко карабкается по глинистым откосам берега. Сам вездеход ничем не примечателен. Но вот что удивительно — за вездеходом движется целый поезд тяжелогруженых прицепов-платформ. Несмотря на грузы, колеса платформы только чуть-чуть касаются размытой земли, и прицепы, словно по воздуху, летят за тягачом. Действительно, они... невесомы. Вернее, их держит на весу невидимая упругая воздушная подушка. Днище каждого прицепа — это большая плоская коробка, внутри которой вращаются два горизонтально расположенных вентилятора. Вентиляторы засасывают воздух и через кольцевую щель внизу платформы с силой выбрасывают его вниз. Таким образом, между дном платформы и землей все время возобновляется слой сжатого воздуха — воздушная подушка. Автомобили на воздушной подушке уже известны, их конструируют и в нашей стране, и за границей.

Но у них есть существенный недостаток. Кроме затрат энергии на поддержание воздушной подушки, необходимы еще мощные двигатели (реактивные или с воздушным винтом), которые тянули бы «автолет» вперед. А если откажут двигатели вентиляторов, он беспомощно плюхнется на землю. Машины-прицепы, изобретенные московскими инженерами Ф. Е. Межевичем и Б. М. Фиттерманом, совмещают в себе достоинства обычных автомобилей и «автолетов» на воздушной подушке. У них есть пара колес или лыж, их тянет вездеход, следовательно, не нужны дополнительные весьма дорогие и сложные воздушно-реактивные двигатели или винты. А воздушная подушка обеспечивает им проходимость даже в условиях полного бездорожья. Комбайн ледяных дорог Сквозь свист атмосферных разрядов пробились знакомые позывные. Черная полярная ночь ожила. Далекие звуки «морзянки» радостной музыкой все еще раздаются в ушах. Но радист уже встал. Не терять ни минуты! Завтра сюда должны прибыть самолеты. Скорее на аэродром! И полярники снова и снова расчищают посадочную площадку, убирают п^таистые сугробы, срубают твердокаменные ледяные торосы. Впрочем, можно подготовить аэродром и другим способом. Если слой снега чересчур толст да вдобавок еще под ним неровная почва, лучше просто уплотнить снег, пропитать его водою, заморозить в толстый ледяной слой. Но где взять воды, ведь нужны тысячи тонн! Правда, можно растопить лишь часть снега, но это принесет мало пользы: снег расплавится только с поверхности и получится тонкая, очень непрочная ледяная корка. Ну, а чтобы сделать толстую корку, понадобит- ся столько тепла, что никаких запасов горючего не хватит.


Что делать? — Очень просто, — отвечают изобретатели инженеры Н. А. Радиков- ский, М. И. Иванов, И. П. Бородачев, X. X. Ами- ров.— Не надо плавить весь снег, нужно только чуть-чуть прогреть его. При этом появится немного влаги, и она надежно его сцементирует. Правда, снег придется при этом как следует перемешать. Сказано, сделано. Изобретатели сконструировали и построили оригинальную машину. Она ставится на полозья, и по снежной целине со скоростью нескольких километров в час ее тащит тягач. Специальная быстровращающаяся фреза захватывает своими острыми зубьями примерно полуметровый верхний слой снега, измельчает, перемешивает и в виде тончайшей серебряной пыли бросает в тепловую камеру. Здесь шипящие факелы форсунок пронизывают всю толщу летящих частиц и слегка оплавляют их. Затем алмазный дождь утрамбовывается массивной плитой, вибрирующей со скоростью четырех тысяч колебаний в минуту.

И хотя в среднем температура всей снежной массы повышается не больше, чем на один градус, присутствия тончайших прослоек влаги и пара оказывается достаточным, чтобы тщательно перемешанный и измельченный снег смерзся в высокопрочный однородный массив. Аэродрому, покрытому такой снего-ледяной плитой, не страшны кратковременные оттепели, его можно построить в любом месте за несколько часов. Да разве только аэродромы? Новым способом чрезвычайно удобно и дешево строить автомобильные дороги, особенно нужные в лесной промышленности. Ведь сквозь дремучие леса обыкновенных дорог не построишь, да и не выгодно это: вырубили на участке деревья, и дорога становится ненужной. А надо сказать, что бездорожье — основная трудность на лесозаготовках. Победу над бездорожьем принесут тысячи километров снего-ледяных дорог. Новые дорожные машины можно смело назвать ледяными комбайнами: идет такой комбайн по снежному полю, а за ним движется целая колонна автомобилей, и никакие заносы, бездорожье и вьюги им не страшны. Вагоны едут поперек рельсов Очень много времени на железных дорогах до сих пор отнимает формирование поездов. Хотя современные сортировочные горки механизированы, оборудованы счетно-решающими приборами, радарами, телевизионной связью, специальными тормозными устройствами, основные принципы их работы остаются старыми. Чтобы отцепить вагон из середины состава и прицепить его к другому поезду, приходится выполнять длительные и сложные маневры. Диспетчер (пусть даже автоматический) вынужден решать головоломные задачи, в которых участвуют сотни вагонов, десятки тупиков, стрелок, паровозов. К тому же строительство сортировочных горок обходится дорого, для них нужно прокладывать многие километры лишних путей, держать огромное количество маневровых локомотивов. А вагоны все равно простаивают. Как ускорить формирование составов?


Может быть, не таскать все вагоны взад и вперед по путям, а сразу переставлять их с одного пути на другой? Это будет формирование поездов уже не вдоль путей, а поперек. Специальное устройство для поперечного формирования поездов и изобрел недавно доктор технических наук, профессор А. И. Платонов. сЗн скромно назвал свое детище «секцией». Каждая такая секция представляет собой как бы ломоть, вырезанный из железнодорожной станции двумя сечениями, перпендикулярными направлению движения. Длина секции равна длине вагона. Встроенные в секцию электродвигатели перемещают ее вместе со стоящими на ней вагонами поперек путей. Никаких сложных маневров, отпадает надобность в маневровых локомотивах. Очевидно, это изобретение радикально улучшит всю железнодорожную технологию. Составы можно будет быстро переформировывать на любой станции, простои вагонов намного сократятся. Расчеты показывают, что одно только уменьшение простоев даст народному хозяйству десятки миллионов рублей экономии в год. А стоят эти секции в 25 — 30 раз дешевле сортировочной горки!


ПРЕВРАЩЕНИЕ ШЕСТОЕ,

которое произойдет с читателем, когда он должен будет поверить в могущество изобретательской мысли. Как отливать невозможное.

Трудно сконструировать в наше время такую деталь, чтобы ее нельзя было изготовить. Фрезы, с бесжалостным хрустом вгрызающиеся в заготовку, звенящие шлифовальные круги, рассыпающие бенгальский огонь багрово-оранжевых искр, мягко шуршащие полировальные ленты, бесшумные потоки электронов, выедающие в металле полости самой причудливой формы, — таков необъятный арсенал современной обрабатывающей технологии, способной превратить бесформенную ржавую глыбу в тончайшее стальное кружево, хитроумную ажурную конструкцию. Весь вопрос только в том, во сколько обойдется изготовление такой конструкции. И часто это обстоятельство становится решающим при выборе способа обработки. Так, детали сложной формы с достаточно толстыми стенками, например станины станков, корпуса редукторов, блоки моторов, почти всегда отливаются. Преимущества литья перед другими видами обработки — в быстроте, дешевизне, малом количестве отходов. Отливки могут весить от нескольких граммов до десятков тонн и заменять целые узлы из десятков деталей. По этой причине все, что удается лить, льют — начиная от бронзовых статуй и кончая радиаторами водяного отопления. Но в последнее время у литья появились грозные противники — штамповка и сварка, которые стали вытеснять его с одной позиции за другой. Ахиллесовой пятой литейщиков оказались крупногабаритные тонкостенные детали-панели. Получить их литьем практически невозможно, а потребность в них неимоверная, ведь из панелей состоят кузова автомобилей, железнодорожные цистерны, газгольдеры, холодильники, крылья и фюзеляжи самолетов, обшивка речных и морских судов и многое другое. Единственный способ получения этих деталей — штамповка их из листа, сварка. Не говоря о том, что для больших панелей требуются уникальные многотысячетонные прессы, нам все равно не удается изготовить детали любой требуемой формы, например с переменной толщиной стенки. Толщину, как правило, приходится выбирать по наиболее нагруженному месту, а это резко повышает общий вес детали. Увеличивается расход металла в целом по стране на миллионы тонн, ухудшаются эксплуатационные качества машин.

К тому же довольно высока трудоемкость: после штамповки детали приходится варить, их «ведет», значит, опять подгонка, подгибка и т. д. Всех этих недостатков нет у литья, но отлить деталь толщиной менее трех миллиметров, а длиной более 15 сантиметров до сих пор никому не удавалось. Дело в том, что жидким металлом практически невозможно заполнить узкую щель литейной формы: огненная жидкость быстро охлаждается и затвердевает. Увеличивать напор бесполезно: одновременно растут гидравлические сопротивления, и положение не улучшается. А кроме того, затвердевший металл всегда должен соприкасаться с жидким, чтобы все время пропитывались зазоры, образующиеся между растущими кристаллами, иначе отливка получится рыхлой. Находить простой выход из безвыходных положений — высшее изобразительное искусство... Оно-то и помогло изобретателям Л. Никольскому и Е. Стебакову создать литейную форму, в кото- торой узкую и длинную щель можно заполнять широкой струей. Весь секрет в том, что форма раздвижная и состоит из двух половинок, скрепленных специальной осью. Процесс литья весьма несложен. В раздвинутую форму из разливочного ковша заливают расплав. Створки немедленно начинают сближаться. Уровень расплава быстро повышается, заполняя всю внутреннюю полость формы, а излишек его выплескивается наружу. Теперь остается раздвинуть створки и вынуть готовую деталь. Вот и все. Чрезвычайно просто, особенно если учесть, что конструкцию такой литейной машины легко сделать на любом заводе. И результаты замечательные. Толщина детали может меняться от 1,5 до 4 миллиметров при длине 5 — 6 и ширине 2 метра. Лить можно алюминий, сталь, чугун, жаропрочные сплавы практически любого состава. Механические свойства отливки блестящие, внутренняя структура — мелкозернистая, точность размеров по толщине — полмиллиметра, чистота поверхности — в пределах IV класса. Отлитые панели настолько гибки, что их можно сворачивать в рулоны. Кроме того, никаким другим способом нельзя получить панели с густой сеткой ребер миллиметровой толщины и шестидесятимиллиметровой высоты, разбегающихся по любым направлениям. Хотя технология и оборудование для литья выжиманием, как мы уже говорили, просты, физические явления, протекающие в стремительно движущемся металлическом расплаве, очень интересны.


При сближении створок не весь металл поднимается кверху с одинаковой скоростью. Струйки, прилегающие к боковым поверхностям формы, текут медленнее, струйки центральной части потока — быстрее. Из-за этого газовые пузырьки и крупинки шлаков, засоряющие металл, начинают вращаться, смещаются к центру потока и сами собой выносятся из формы вместе с избытком расплава. Происходит так называемая автодегазация, улучшающая качество отливки. Непрерывное повышение давления в жидком металле и механическое сжатие способствуют хорошей пропитке затвердевающих слоев. Расплав как бы впрессовывается в зазоры между растущими кри- сталлами, уплотняя тело отливки, так что кристаллизация идет все время в движущемся потоке, идет последовательно, от стенок формы к ее центру. Нарастание толщины твердеющих корочек происходит тонкими слоями, что обеспечивает мелкозернистость структуры. Меняя скорость сближения створок, температуру литейной формы, можно управлять формированием отливки. С точки зрения механики, поток расплавленного металла мало чем отличается от потока воды, масла или другой жидкости. Поэтому для расчета литейных процессов здесь впервые удалось применить теоретические формулы гидродинамики. Вычисленная скорость течения металла в отдельных точках литейной формы точно совпала с по- лз^енной опытным путем. А опыты проводились так: в прозрачную модель литейной формы заливали глицерин или спирт со взвешенными в них цветными горошинками полистирола; процесс выжимания снимался на кинопленку, одновременно фотографировалась шкала секундомера. Использование мощного математического аппарата и достижений гидродинамики вязкой жидкости позволит разработать методы отливки таких деталей, которые другим путем получить абсолютно невозможно, с помощью литья выжиманием в авиационной промышленности, где требования к качеству деталей особенно высоки, уже изготовляют многие тонкостенные части самолетов, начиная от простых крышек, створок рулей, тормозных щитков и кончая сложными и ответственными наружными плоскостями крыла и элементов фюзеляжа.

Стоимость их по сравнению с клепаными узлами снизилась в 6 — 8 раз. Используя изобретение Стебакова и Никольского, уже сегодня можно приступить к отливке кузовов автомобилей, кожухов сельскохозяйственных машин, корпусов холодильников и других листовых деталей. Недаром это изобретение получило международное признание,—в американском литейном журнале «Модерн Кастингс» под рубрикой «Новости из Советского Союза» сообщение о литье выжиманием названо «Как отливать невозможное»... Детали, растущие, как цветы Слова Горького о невиданном сближении фантастического и реального в наши дни сбываются на каждом шагу. Нередко бывает, что в то время, как сам писатель еще считает свою идею фантастической, инженеры уже получают авторские свидетельства на вполне реальные способы ее осуществления и даже приступают к первым практическим опытам. Писатель Борис Агапов несколько лет назад писал: «...Разрешите перейти в сферу фантастики и уже не считаться с состоянием техники и даже с уровнем науки сегодняшнего дня.


Представьте себе, что формы нет. Вместо нее существует нечто лишенное веса, однако обладающее способностью переносить и размещать частицы материала так, как мы того хотим. Или, быть может, это идеализм? Как может нечто, лишенное веса, следовательно, как бы невещественное, служить формой, играть роль матрицы, которая должна управлять размещением частиц?! Если бы я знал, как это сделать, то сперва я написал бы не очерк, а заявку на изобретение. Я не знаю...» Писатель продолжает фантазировать дальше: «И вот вообразите себе, что, например, в куске прозрачной эмульсии, как в аквариуме, начинает возникать нечто. Сперва появляется как бы туманность, помутнение, некая непрозрачность, которая все уплотняется, темнеет, и через несколько минут вы с трепетом видите, что за стекловидным слоем лежат вполне законченные, очень изящные ручные часы. Вы оглядываетесь, ища: где же станки, где отдел контроля, где конвейер? Нет станков! И даже конвейер, этот символ производства XX столетия, отсутствует. Есть куски стали, кусок меди, кусок плексигласа и куски краски, которые помещены в пределах того же куска эмульсии, и есть система аппаратов, образующих электрический транспорт невидимо крошечных частиц к месту их «оседания», то есть к системе полей, принимающих частицы и дислоцирующих их в зависимости от схемы, от матрицы модели. Медь «оседает» в виде шестеренок, сталь — в виде осей и пружин, плексиглас ложится в пространстве стекла над циферблатом... Автоматическая рука вынимает маленький кубик студня, в котором родились часы, и заворачивает его в гарантийный листок. Товар готов к распределению...»

Действительно фантастично! А теперь взгляните в «Бюллетень изобретений» — официальное издание Государственного Комитета по делам изобретений и открытий. Беспочвенным фантазиям, смутным предположениям, неточным расчетам вход сюда строго-настрого заказан. Прежде чем авторское свидетельство будет выдано, предложение проходит придирчивую проверку в авторитетных научных организациях не только на новизну, но и на реальную осуществимость. Итак, заглянем в «Бюллетень изобретений» № 19 за 1961 год. Под номером 141713 стоит: «М. И. Попов, И. М. Попов. Способ создания деталей любой конфигурации». За традиционной технической формулировкой предмета изобретения скрывается метод, до неправдоподобия похожий на фантазию писателя. Знаменитый французский скульптор Огюст Родэн, когда его спрашивали, как он работает, любил говорить: «Я беру кусок мрамора и просто удаляю все лишнее». Собственно, известные до сих пор методы металлообработки основаны примерно на том же. Миллионы токарных, фрезерных, сверлильных, строгальных, шлифовальных и других станков во всех странах мира только и делают, что «удаляют лишнее», перегоняя значительную часть ценного металла в бесполезную стружку. Но разве нельзя делать наоборот, заполнять будущее тело детали металлом? Не говоря о стопроцентном использовании материала, этот метод обладал бы абсолютной универсальностью. Подобно звукозаписи, телевидению, фотографии, способным зафиксировать и воспроизвести с любой громкостью и в любом масштабе любой звук и любое изображение, новый метод явился бы решением проблемы формообразования в общем виде, ибо был бы пригоден для создания деталей любой конструкции.


И инженеры Поповы изобрели такой метод: ...Медленно вращающиеся валки неторопливо подают металлический стержень-электрод. Он входит в высокотемпературную плазменную горелку — закрытую камеру, куда при высоком давлении вдуваются инертные газы: гелий, аргон, неон и т. д. Между электродом (анодом) и соплом горелки (катодом) возбуждается дуговой разряд с высокой плотностью тока. Материал анода переходит в плазменное состояние. Электромагнитные силы сжимают полученную плазму в тонкий как игла шнур, который, выходя из камеры, фокусируется электромагнитной линзой, слегка охлаждается инертным газом и оседает на специальном плоском экране. Две магнитные системы, верти кальная и горизонтальная, наподобие тех, что имеются в каждом телевизионном приемнике, управляют плазменным пучком, развертывая его по всему экрану. Таким образом, деталь создается наращиванием металла слой за слоем, причем каждый слой получается точно так же, как получается изображение на телевизионной трубке. Впрочем, еще большую аналогию с предлагаемым методом имеет даже не образование самого изображения, а образование ионного пятна — тончайшей металлической пленки из осевших ионов металла. Только здесь это вредное явление, усиленное во много раз, становится полезным. Как только воображаемая полость детали заполнена, контрольное оптическое устройство, непрерывно следящее за наращиванием металла, подает сигнал, и система автоматически выключается. Деталь готова. После широкого внедрения новый метод произведет революцию во всей металлообработке. Он позволит быстро и точно получать детали любой формы, любого состава (металлы, пока они в парообразном состоянии, можно смешивать в любых пропорциях) даже из самых тугоплавких и труднообрабатываемых материалов. Еще одна счастливая случайность Говорят, что время случайных находок в науке прошло, что давным-давно минули времена, когда счастье выдающегося открытия могло улыбнуться наблюдательному прохожему, не поленившемуся нагнуться за блеснувшим на его пути необычным камнем.

Ну что ж, эти трезвые утверждения во многом справедливы. Трудно, скажем, представить, чтобы современный электронный микроскоп был изобретен играющими детьми, как это случилось с его обыкновенным, не электронным, предком. Не легче поверить и в то, что новое слово в такой развитой науке, как сварка, может сказать человек, весьма далекий от ее проблем. Но все же и сегодня природа нет-нет да и приоткроет завесу над своими тайнами перед пытливым взглядом настойчивого исследователя, вторгшегося в «чужую» область науки. Конечно, взгляд этот должен быть предельно острым, наблюдательным и, если хотите, дерзким. История эта началась давно, еще в конце прошлого века, и началась с неприятностей. Технологи — специалисты по резанию металла — в те годы впервые столкнулись с загадочным и коварным врагом. Без всякой видимой причины резцы работающих станков начинала бить дрожь. Изделия, еще минуту назад отливавшие матовой гладью, покрывались предательской рябью. Обнаружить виновников всех этих бед оказалось нелегко. Лишь изредка на кончике резца невооруженным глазом можно было разглядеть еле заметный нарост, а чаще лишь микроскоп да тончайшие лабораторные исследования были в состоянии обнаружить его присутствие. Впрочем, и не видя нароста, технологи безошибочно узнавали о его появлении по поведению резца, немедленно выходившего из повиновения. Да и не в обнаружении нароста состояла задача, — она заключалась в объяснении его, в поиске средства борьбы с этим страшным и неумолимым врагом точности и качества обработки.


Задача эта оказалась не из легких. Десятки лет ученые занимались и упорно занимаются проблемой нароста, а решения — кардинального и окончательного — все еще нет. Придирчиво вглядываясь в замысловатые узоры микрофотографий, анализируя рассыпчатые полосы рентгенограмм, исследователи все больше склонялись к мысли, что предательский нарост — это налипшие на резец частицы обрабатываемого металла. Под чудовищным давлением, возникающим на режущей кромке, раскаляясь докрасна от трения, спрессовываясь в плотный комок, они прилипают к поверхности инструмента. В технических журналах появлялись все новые и новые статьи, подтверждавшие эти соображения. И казалось, что вот-вот будут получены последние данные, раскрывающие тайны нароста. Но природа не слишком охотно расстается со своими секретами. И когда до разгадки тайн нароста оставался, казалось, всего один шаг, нехитрый опыт поколебал и разрушил стройное здание теорий, возведенное исследователями. Он был предельно прост, этот опыт. Маленькую алмазную пирамидку с одной и той же силой вдавили в бугорок и в обрабатываемую деталь. Вдавили — и не поверили своим глазам. Углубление, оставшееся на бугорке, оказалось значительно меньше, чем углубление на детали.

Этому действительно было трудно поверить. Ведь результат опыта мог означать лишь одно: твердость бугорка была в несколько раз выше твердости материала, из которого, как считали ученые, он состоял. Это было парадоксально, невероятно, но спорить с фактами трудно. Окончательный удар по старым представлениям нанесли более тщательные металлографические исследования. Беспристрастный глаз микроскопа и фотокамеры обнаружил в бугорке вместо ожидаемых беспорядочных слоев налипшего металла... стройную кристаллическую решетку. Это явно был не тот металл, из которого состояла заготовка. Или, если быть более строгим, не совсем тот и не просто тот металл, который снимался резцом. И вот тогда-то советский ученый, работник Института мясо-молочной промышленности Н. Ф. Казаков, впервые назвал вещи своими именами. В появлении нароста была повинна сварка! Частицы металла не просто прилипали к поверхности резца — они приваривались к ней. Да так прочно, что этому соединению позавидовал бы любой другой способ сварки.


Однако у нового типа сварки, открытого Казаковым, нашлись хоть и не слишком близкие, но зато довольно давно известные человеку родственники. Кузнецы с незапамятных времен соединяли разогретые куски металла, не доводя их до плавления. Раскалив стальные полосы в горне, они сильными ударами прижимали их друг к другу. И после охлаждения получали цельный и прочный единый кусок металла. Правда, чтобы добиться этого, нужно было использовать специальные приемы. Стальные полосы в горне посыпали особым кварцевым песком, который, сплавляясь с окалиной, покрывал их тонкой блестящей пленкой шлака. При первых же ударах молота эта пленка разлеталась искристыми брызгами, обнажая чистые, неокисленные слои металла. Только так можно было получить хорошее соединение. Без песка металл в горне «горел», покрывался прочными слоями окислов, и никакие усилия кузнецов не помогали. Ученый без труда подметил те же закономерности в образовании нароста. Он появлялся, если в точке, где стружка касалась резца, не было пленок окислов. Это происходило лишь в тех случаях, когда стружка, с силой прижимаясь к инструменту, «сдирала» с него окислы, обнажая чистые слои металла. Если же окисная пленка оставалась целой, никакого нароста не появлялось. Резец мог работать часами, не подав-ая никаких угрожающих сигналов. Во всем, с чем мы сталкиваемся в жизни, теснейшим образом переплетаются добро и зло, полезное и вредное, нужное и бессмысленное. Заметить «плохое» в «хорошем» обычно не так-то сложно. Но вот увидеть ценное в том, что на первый взгляд не сулит ничего, кроме неприятностей, гораздо труднее. Николаю Федотовичу Казакову удалось разглядеть в коварном наросте прообраз нового замечательного типа сварки.

Раз за разом повторяя в лаборатории условия, в которых находится резец во время обработки, Казаков постоянно получал прочное соединение двух металлов. Сначала это были обычные пары, с которыми сталкиваются специалисты в области резания металлов: простая и инструментальная сталь, сталь и твердый сплав, используемый для скоростных инструментов. Потом в опытной установке появились сочетания металлов, весьма далекие от обработки резанием: чугун, аллюминий, титан... И все чаще в руках исследователя через несколько минут оказывалось прочное монолитное соединение. Однако «приручить» нарост, заставить его покорно служить человеку оказалось очень трудно. Первая же тайна образования нароста — чистота поверхности — принесла Казакову немало неприятностей. Как защитить металл от образования окислов пленки? Кроме приема кузнецов, использующих кварцевый песок для образования шлака, были известны и другие способы. Наиболее часто для этого применяли нагрев в среде инертных газов. Несмотря на свое не слишком лестное название, эти газы оказывают человеку немало услуг. И именно в силу своей инертности, пассивности, или, грубо говоря, в силу своей «лени». Они крайне неохотно вступают в химические реакции, а практически вообще не участвуют в них. Поэтому, если нагревать металл не в воздухе, а в чистом аргоне, гелии или другом каком-нибудь инертном газе, можно не опасаться образования окисных пленок.


С этого и начал Казаков и к своему величайшему изумлению и огорчению потерпел полнейшую неудачу. Ни один из десятков образцов и не подумал свариться. Менялись режимы сварки, время контакта, сила нажатия — ничто не помогало. Из установки извлекались те же самые два отдельных кусочка металла, что и закладывались в нее перед экспериментом. Ученый терялся в догадках, искал недостатки в опытной установке, проверял все заново сотни раз. И, наконец, нашел виновника своих неудач! Хотя «нашел» — совсем не то слово, найти его было почти невозможно. О нем, а точнее о них, можно было только догадаться. Виновниками оказались ничтожные доли примесей, всегда находившиеся в самых чистых инертных газах, которые он использовал. Понятие чистоты вообще относительно. И когда сварщики требуют для себя «чистый» аргон или «чистый» гелий, надо еще уточнить, что именно они хотят получить. Обычная сварка в среде инертного газа вполне довольствуется аргоном с чистотой 99,95 процента. Да это и на самом деле не так уж плохо: пять сотых процента посторонних примесей! Чистота же гелия и того выше: 99,99 процента. К сожалению, то, что вполне устраивало обычную сварку, оказалось совершенно недостаточным для новой, которую изучал Казаков.

Ничтожных количеств примесей — сотых и даже тысячных долей процента — вполне хватало для образования тончайшего слоя окислов. А с ними ни о каком прочном соединении, конечно, не могло быть и речи. Самым естественным, казалось, было начать поиски сверхчистых инертных газов. Но решение было найдено вовсе не в сверхсовершенной системе очистки гелия или аргона. Его взяли буквально с письменного стола ученого — из обыкновенной электрической лампочки. Ее раскаленный волосок лишь потому не сгорает в доли секунды, что окружен инертными газами или... В этом-то «или» и был весь секрет: или ничем не окружен! В лампочке создано разрежение, вакуум. По понятиям современной техники вакуум в лампочке не очень глубокий. Давление в ней составляет всего стотысячные доли атмосферы. Но и при таком разрежении «чистота» воздуха в ней (в пересчете на обычные условия) достигает 99,999987 процента!


Вот это уже устроило капризную сварку. В вакууме образцы соединялись быстро и надежно. Разрезав их поперек, исследователи искали тайну прочности нового вида сварки и довольно быстро нашли ее. Несмотря на все совершенство современной оптики, и обычной, и электронной, способной давать увеличение в сотни тысяч раз, мы еще слишком близоруки. И только благодаря своей близорукости видим границу металла совершенно твердой и определенной. Если бы нам удалось по-настоящему заглянуть в микромир — в мир атомных масштабов, мы увидели бы удивительные вещи и прежде всего не нашли бы у тел твердых границ. Они оказались бы смутными, туманными, как бы размазанными. Атомы и молекулы вещества находятся в непрерывном движении. Они колеблются, смещаются, меняются местами. Наиболее беспокойные из них совершают длительные путешествия, блуждая между своими соседями. И если достаточно близко сдвинуть два куска вещества, такие путешественники без тени сомнения отправятся гулять в соседнюю «епархию». Через некоторое время граница между кусками, и прежде-то размытая, совсем растворится, исчезнет. Атомы двух материалов смешаются, перепутаются, и отделить куски друг от друга уже не удастся — они сольются в одно целое. Все это на строгом языке науки носит название диффузии. Когда запах пролитых духов разносится по всей комнате, в этом во многом виновата диффузия.

Если вкус брошенного на дно стакана сахара ощущается в верхних слоях, а за ложечку вы и не думали браться — тоже диффузия. В твердых телах она заметна гораздо слабее, и нужны годы, чтобы ее удалось обнаружить в обычных условиях. К счастью, скоростью диффузии можно довольно легко управлять. При повышении температуры с 20 градусов до 200 подвижность атомов возрастает в 100 000 раз! При температуре в несколько сот градусов время, необходимое для диффузии, измеряется всего лишь секундами. Вот это цифры, о которых уже можно говорить всерьез. Так пала и вторая тайна нового процесса. Подчеркивая обе эти особенности, автор дал ему название диффузионной сварки в вакууме. Эта сварка еще очень молода. ...Серебристая машина с короткими, отброшенными назад крыльями со свистом разорвала воздух, мягко коснулась бетонной дорожки и минуту спустя, упруго присев на амортизаторах, замерла у края зеленого ковра аэродрома. В считанные секунды пробега по земле она должна была затормозить, погасить свою бешеную скорость. И сделали это невзрачные, черные диски, спрятанные где-то в недрах ее небольших колес.

Для непосвященного будет, наверно, огромной неожиданностью, что среди серьезнейших вопросов сегодняшней сверхскоростной авиации рядом со звуковыми и тепловыми барьерами числится и такая «банальная» проблема, как торможение. Между тем уже теперь посадочные скорости многих самолетов достигают 300 километров в час, а завтра должны вырасти до 400 и даже 500. Помножьте это на вес сегодняшних воздушных кораблей, и вы получите огромный океан энергии, который должен разбиться о тоненькие колодки тормозов, погасившись в них. Яростно набрасывается он на небольшие металлические пластинки, стремясь смять, сорвать их, раскаляет и истирает непокорный материал. И этот вихрь обрушивается на тормоза раз за разом, при каждой посадке самолета. От надежности работы тормозов зависит жизнь машин, жизнь людей. Сами тормозные колодки самолета делаются из чугуна. А крепятся они к стальным дискам.


К сожалению, до самого последнего времени мы не умели надежно соединять чугун со сталью, и тормоза делались довольно своеобразным способом: стальные диски «обливали» жидким чугуном. Чтобы хорошенько прогреть их и получить прочное «прилипание» чугуна, его приходилось брать очень много, и все это потому, что старыми, известными способами сварки нельзя было добиться прочного соединения чугуна со сталью. Диффузионная сварка без особого труда дала такое соединение! А вот еще один «первый шаг» — на этот раз в родной для диффузионной сварки области.

Сейчас в нашей стране за месяц изготавливается 30 миллионов пластинок из твердого сплава для резцов. Больше половины из них крепится к инструменту при помощи пайки, а во время пайки на поверхности пластинки образуется налет, который обязательно надо очищать. При этом неизбежно снимается и тонкий слой самого твердого сплава. Кажется, мелочь — ну, что там снимается, каких-нибудь полграмма с пластинки. Но если вспомнить, что тонна твердого сплава стоит десятки тысяч (!) рублей, то эти доли грамма обернутся круглой суммой. Диффузионная сварка соединяет пластинки надежнее любой пайки. Никакая зачистка после нее не нужна. Можно было бы многое еще рассказать о «подвигах» диффузионной сварки. Поведать об «эпопее» со сваркой ценнейших дисилицидмолибде- повых стержней для нагревательных печей, за секреты которых шведская фирма запросила 18 000 рублей золотом. Валюта осталась у нас, а 10 000 стержней, полученных с помощью диффузионной сварки в вакууме, уже разошлись по заводам страны. Она дала такое соединение, что уже иностранные специалисты готовы платить деньги за ее «секреты». Можно было бы упомянуть и про обыкновенные железки для рубанков, которые и стоят-то всего два десятка копеек. Но их используют миллионами. И экономия, даваемая диффузионной сваркой при их изготовлении, снова выливается в единицы со многими нулями. Можно было бы... Но ведь не в количестве примеров дело. Сегодня диффузионная сварка позволяет надежно соединять не только сталь со сталью, но и приваривать к ней чугун, твердый сплав, порошковые материалы. Хорошо соединяются титан, вольфрам, тантал, молибден, бериллий, германий, алюминий, керамика и другие материалы. И все же многого о возможностях, достоинствах и недостатках диффузионной сварки мы еще не знаем. Каждый день приносит новые интереснейшие данные об этом исключительно перспективном процессе. И есть все основания надеяться, что диффузионная сварка в вакууме позволит приблизиться и к решению проблемы № 1 современной сварки — проблеме соединения стали с алюминием и титаном. Говорят, что Шведская академия наук обещала Нобелевскую премию тому, кто справится с этой проблемой. Ну что ж, награда будет вполне заслуженной. И весьма вероятно, что ближе всего к ней окажется тот, кто внимательно изучит возможности диффузионной сварки в вакууме — сварки, которая соединяет то, что соединить, казалось бы, невозможно.


ПРЕВРАЩЕНИЕ СЕДЬМОЕ,

при котором изобретатель хватает звезды с неба И делает из лампы электроламповый завод. Искусственная звезда первой величины.

Около 30 миллиардов киловатт-часов в год — огромный поток энергии — вливают электростанции страны в стеклянные колбы и трубки, чтобы они яркими огнями освещали квартиры, улицы, цеха. Этому количеству суждено расти, однако не только оно определяет, сколько производится света. ...Ярко горит 40-ваттная лампочка. Но лишь сотые доли энергии, отпущенные на ее питание, светят, а остальная часть превращается преимущественно в тепло. Когда инженеры в наше время хотят оскорбить какую-либо конструкцию за никудышний КПД, они называют ее паровозом. Ведь он буквально на ветер выбрасывает тепло. Лампа накаливания делает примерно то же, бесцельно обогревая атмосферу. И коэффициент ее полезного действия даже хуже, чем у паровоза. Затянувшееся господство устарелых источников света, которые кажутся нам столь совершенными, обходится дорого. Если бы только вдвое повысился КПД ламп по сравнению с КПД ламп накаливания, то мы могли бы при существующей освещенности сэкономить приблизительно 15 миллиардов киловатт-часов. Годовой выработки гигантской Волжской ГЭС имени XXII съезда КПСС недостаточно, чтобы покрыть напрасную трату такого количества энергии.

Помните в «Коньке-Горбунке»: «Чудный свет кругом струится, но не греет, не дымится». «Холодный» свет действительно заструился.

Излучающие его газоразрядные люминесцентные лампы экономнее расходуют энергию. Но люминесцентные «жар-птицы» страдают существенными недостатками: они не могут иметь большую мощность, и для освещения значительных пространств требуется набирать из них целый «частокол». Для их установки нужны сложные, регулирующие ток приборы, а свет этих ламп по качеству еще сильно уступает свету Солнца. Это и мешает им развернуть по всему фронту наступление на позиции, занимаемые «паровозом светотехники» — лампами накаливания. Конструктивные слабости газоразрядных источников света вызваны характером самих физических процессов, лежащих в основе их работы. Когда к электродам на концах стеклянной трубки подводится напряжение, один из них — катод — начинает испускать электроны. Испытывая тяготение к положительному аноду, эти отрицательно заряженные частицы устремляются вперед. Иначе ведут себя атомы заключенного в трубке газа. Всю свою энергетическую мощь они используют на собственные, внутриатомные нужды. Атомы нейтральны. Выражаясь языком орудовцев, налицо аварийная ситуация. В стеклянном тоннеле .целеустремленно движутся электроны и беспорядочно блуждают атомы. Столкновений не миновать. Если частица, угодившая в атом, имела подходящую скорость, нейтральности атома конец. Он лишается одного электрона и становится положительно заряженным ионом. С каждым новым столкновением число носителей тока растет. События разворачиваются лавинообразно: бомбардировка учащается, поднимается температура газа, что, в свою очередь, подстегивает процесс ионизации. Ток становится плотнее, проводимость улучшается... И вот уже между электродами перекинулся сверкающий плазменный шнур.


Цель достигнута — есть свет! Однако мы посеяли в трубке электрическую бурю, которая сама себя разъяряет. Ток самопроизвольно продолжает увеличиваться. Еще немного—и полетят предохранители или расплавится трубка и провода. До недавнего времени считалось, что газоразрядную лампу включать прямо в сеть нельзя: ведь напряжение в ней никогда не бывает строго постоянным, а значит, разряд либо погаснет при недостатке энергии, либо выведет лампу из строя при ее избытке. Приходится усложнять конструкцию газосветного излучателя, снабдив его дросселем-балластом, автоматически регулирующим силу переменного тока (дроссель представляет собой катушку медной проволоки, надетую на железный сердечник). На каждый киловатт мощности лампы приходи гея тратить 10—15 килограммов меди и железа.

Вреден балласт еще и тем, что он заметно снижает КПД газосветной установки и требует увели- чения толщины проводов из-за несовпадения фаз колебаний напряжения и тока в дросселе. Поэтому избавиться от дросселя очень важно. Непросто и включить «холодный» свет. Еще П. Н. Яблочков бился над проблемой включения своей «свечи», но решить ее до конца не смог. Чтобы зажечь «свечу» Яблочкова, угольные электроды каждый раз соединяли тонкой металлической полоской. Она помогала зарядам пробиться через враждебный электричеству слой холодного воздуха и образовать сверкающую дугу. В современной газосветной лампе разряд должен пробить значительно большую толщу газа. Для этого сконструирован специальный пускатель.

Главную его часть составляет стартер — газоразрядная лампа, но только меньших размеров. Действие пускателя понять нетрудно. Пока электроды большой лампы холодны, ток идет через стартер с малым газовым промежутком, легче пробиваемым под действием напряжения. Один из электродов маленькой лампы сделан из двухслойной металлической пластинки с разными коэффициентами теплового расширения каждого слоя. Нагревшись под действием тока, биметаллический электрод изгибается и соединяется со вторым электродом лампы. Получается замкнутая цепь, и ток поступает к электродам основной лампы. Катод начинает интенсивно выбрасывать электроны. После замыкания электродов в стартере разряд в нем гаснет, и биметаллическая пластинка остывает. В какой-то момент она обрывает ток, и на дросселе, как на катушке Румкорфа, резко повышается напряжение — до такого уровня, при котором в большой лампе проскакивает искра. Сопротивление ее газового столба сразу падает, и ток уже идет целиком через эту лампу. Газоразрядный источник света — это целый агрегат, за которым требуется постоянный присмотр и умелый уход. Течение электрического разряда в газе более капризно, сопровождается явлениями более разнообразными, подчиняется законам неизмеримо более сложным, чем прохождение тока в металле. Разряд зависит и от давления, и от природы газа, и от размеров трубки, и от величины напряжения и тока, и даже от некоторых условий внешней среды. Исследованием этих зависимостей в кратковременных — «импульсных» разрядах вот уже четверть века занимается И. С. Маршак, научный руководитель лаборатории Московского электролампового завода.


Одной из первых серийных разработок были широко применяемые в фотографии импульсные лампы — маленькие газоразрядные трубки, в которых заключена прирученная человеком молния. Изучая импульсные разряды, И. С. Маршак сделал одно очень важное наблюдение. Именно эта его теоретическая работа позволила успешно решить ряд сложных задач и по созданию новых газосветных излучателей непрерывного действия. Что же примечательного удалось подметить в молниеносной вспышке? Плазменный шнур неустойчив, он стремится к крайностям — либо разнести лампу, либо погаснуть. Маршак установил, что в условиях импульсной лампы разряд может вести себя иначе: он способен насыщаться, достигать предела силы тока. Вот схематично, как это происходит. В маленькой, семисантиметровой трубке лампы-фотовспышки, где расстояние между электродами невелико, под воздействием высокого напряжения стремительно развивается ионизация. В процесс вовлекаются новые и новые порции нейтральных атомов. При таких условиях ток определяется числом носителей зарядов и их скоростью, которая, в свою очередь, сильно зависит от температуры. Последнее обстоятельство главным образом и мешает руководить процессом: ионизация повышает температуру, температура повышает ионизацию. Вскоре, однако, основные резервы атомов газа оказываются мобилизованными в ряды носителей тока — становятся ионами. Наступает момент, когда материал для дальнейшего увеличения ионизации оказывается практически исчерпанным. Трубкой завладевают громоздкие ионы — их поперечное сечение в сотни раз больше поперечного сечения нейтральных атомов того же газа. Ионы стесняют, тормозят движение электронов.

Теперь решающую роль играют уже столкновения электронов не с нейтральными атомами, а с ионами. Чем больше ионов, тем медленнее движутся электроны. И хотя их количество увеличилось, ток почти не возрос. Наступает некоторый предел плотности тока, предел проводимости газового столба. Разряд вступает в состояние, которое называется в науке квазистационарным («квази» — «как бы»): процесс на самом деле изменяется во времени, но столь незначительно и медленно, что в каждый данный момент может рассматриваться как постоянный. Плазменный канал приобретает как бы свойства металлического проводника. С металлическим же проводником дело обстоит просто — ведь он подчиняется закону Ома. Маршак установил величину сопротивления внутри трубки, при которой в импульсной лампе наступает квазистационарный насыщенный разряд. Зная это, можно рассчитывать газоразрядные лампы, как вольфрамовую нить накаливания, причем ток в них будет предельным, а следовательно, постоянным. Это как раз и нужно для создания ламп без балласта! На первых порах казалось, что насыщение разряда возможно только в импульсных лампах.


Как известно, фотовспышка — это взрыв света, ослепительного, великолепного по спектральному составу, но длящегося сотые или тысячные доли секунды. Он способен лишь вспугнуть, но не прогнать надолго темноту. Надо было превратить импульсы света в непрерывное сияние. Полжалуй, заводские исследователи могли бы позаимствовать общую формулировку стоящей перед ними задачи у доктора Фауста, который воскликнул однажды: «Мгновение, остановись, ты прекрасно!» Если задача эта в данном случае и не представлялась сверхъестественной, она была все же достаточно трудна.

Чтобы продлить «квазистационарное мгновение», нужно получить ясное представление о том, как протекает газовый разряд в импульсной лампе. Разглядеть, замерить на всем пути стремительную искру далеко не просто, но это было сделано. И тогда обнаружилось, что в начале вспышки падение напряжения в трубке составляло 40 вольт на сантиметр, а в конце, перед прекращением разряда, — лишь 4 вольта. В этот момент потери энергии вовне начинают превышать энергию, подводимую к разряду. А что если поддержать напряжение в трубке хотя бы на том минимальном уровне, при котором разряд еще не обрывается? Не станет ли лампа гореть длительное время? Нет, она разрушится. Условия несовместимы, противоречие кажется неразрешимым — типичный пролог к подлинно творческому произведению технической мысли. Годы экспериментов, тысячи измерений, десятки мнимых решений завершились в 1959 году победой, яркой в полном смысле слова: была создана и стала выпускаться 20-киловаттная газоразрядная лампа без балласта.


Первая в истории светотехники! Одно из основных решений, приведших к этим результатам, внешне даже совсем просто: увеличили диаметр трубки, что позволило снизить напряжение на один сантиметр разрядной трубки, и вот почему: увеличив (разумеется, до определенных пределов) диаметр трубки, можно сократить относительные потери энергии вовне, а это и требуется. Исследователи добились зажигания разряда в трубках длиной 1,5 метра, отрегулировали длину и диаметр трубки так, чтобы «плазменный проводник» выделял как раз такую мощность, какую может выдержать кварцевая разрядная трубка, подобрали впад, катоды. И вот первый образец лампы готов. Рассказывают, что, когда ее впервые без балласта включали в мощную электрическую сеть, в лаборатории собралось много работников завода. Все привыкли к мысли, что без балласта непременно происходит короткое замыкание. При электрических проводах в палец толщиной короткое замыкание не шуточное дело. Хорошо было видеть расчеты Маршака на бумаге, но, когда он гюднес руку к мощному рубильнику, у многих искушенных ламповиков дрогнуло сердце: а вдруг все расчеты ошибочны — тогда произойдет страшнейший взрыв! Вздох облегчения и радости пронесся по лаборатории, когда ослепительно загорелась лампа, а стрелка амперметра спокойно остановилась на 60 амперах. Москвичи, должно быть, отметили появление новых ночных светил. Они сияют на Комсомольской площади между Ленинградским, Ярославским и Казанским вокзалами, в Кремле — перед Дворцом съездов, на территории международных выставок в Сокольниках. Обращает на себя внимание не только интенсивность излучаемого ими светового потока. Понаблюдайте, как восстанавливается цвет автомашин, пересекающих границу «старого» и «нового» света. Например, бирюзовая в вечернем искусственном освещении «Волга» превращается в фисташковую, обретая свой истинный дневной облик.

Сама по себе мощность в 20 киловатт не была новинкой в практике светотехники. В 1958 году первая в мире установка с 20-киловаттными лампами известной западногерманской фирмы «Осрам» загорелась в Мюнхене на праздновании юбилея города. Та же фирма послала на римский стадион, где проводились последние Олимпийские игры, своего рекордсмена — 75-киловаттную лампу. Но осрамовские чудо-лампы, как и все их газоразрядные предшественники, имели первородный изъян — громоздкий балласт. Недолго продержался этот своеобразный олимпийский рекорд. Его затмил «Сириус» — трехфазная 300-киловаттная безбалластная лампа, созданная недавно под руководством И. С. Маршака на Московском электроламповом заводе. То был следующий этап наступления, подготовленного многолетними теоретическими исследованиями. На прочном научном фундаменте возникла конструкция еще одного, невиданно мощного источника света. Главный конструктор лампы «Сириус» инженер В. И. Васильев немало потрудился вместе с кварцедувом-технологом Н. В. Рогатиным и другими сотрудниками над выбором наиболее подходящих конструкций трубки, мощных впаев в кварц, водяной рубашки и других узлов; разработку уникального пускового устройства возглавлял А. Л. Вассерман. Каждая 100-киловаттная секция «Сириуса» излучает 5 миллионов люменов — в 2 раза больше, чем «олимпийский чемпион», а все три секции дают 15 миллионов. Советский газоразрядный исполин излучает столько света, сколько дали бы 25 тысяч 50-ваттных ламп накаливания, потребляющих 1250 киловатт!


Для включения сверхмощного искусственного светила потребовался особый пускатель. Был сконструирован высоковольтный импульсный трансформатор, который ежесекундно пробивает слой газа двумя тысячами импульсов тока напряжением в 20 тысяч вольт. Несколько тысяч таких электрических ударов рождают в трубке сильно ионизированный шнур — прокладывают дорожку, по которой побежит ток значительно более низкого напряжения. Разрядник работает секунду, после чего реле времени его отключает и лампа переходит на прямое питание от сети. Плазменный канал быстро расширяется, заполняя все сечение газового тоннеля. В центре его температура достигает 8000 градусов. Молния в стеклянном футляре!

Как же терпит хрупкая посудина столь грозное содержимое? Хотя температура плазмы у стенки трубки резко падает (происходит интенсивный теплообмен с окружающей средой), все же она велика. Кварцевое стекло 20-киловаттной лампы раскаляется до 850 градусов. Это предел, за которым начинается кристаллизация кварца. «Сириус» можно было создать, лишь как-то перешагнув через запретный порог или обойдя его. Тогда была найдена конструкция с двойными стенками, между которыми циркулирует охлаждающая внутреннюю трубку вода. Оригинальные идеи, вложенные в конструкции новых источников света, признаны изобретением. На них выдано авторское свидетельство. ...«Сириус» висит под высоким куполом павильона «Машиностроение» на ВДНХ. Рассматривать этот экспонат трудно — не легче, чем настоящее Солнце. Излучаемый им поток световой энергии чрезвычайно велик. Комарам и бабочкам не удается приблизиться к сверкающей вершине купола даже на почтительное расстояние: их испепеляет свет. Алюминиевый лист плавится, если его поднести к «Сириусу» сантиметров на двадцать. Все другие лампы громадного павильона выглядят желтоватыми огоньками карманного фонарика, зажженного на улице днем. «Сириус» дает не только самый яркий в мире, но и самый «правильный» искусственный свет, предельно близкий по спектральному составу к солнечному. Одновременно лучезарный исполин является и наиболее экономичным преобразователем электричества в свет. Установлено, что светоотдача тем больше, чем больше температура излучающего тела. А в сердцевине «Сириуса» температура выше, чем на поверхности Солнца. Вот почему КПД этого искусственного солнца особенно велик — 50 люменов на ватт.


Пять свечей с ватта дает эта далеко ушедшая от своих полуваттных предшественников лампочка! Заменяя многочисленные светильники, новая лампа позволяет резко сократить расход цветных и черных металлов, затраты на монтирование, обслуживание. «Сириус» хорошо вписывается в картину будущего. Города сбросят с себя запутанные, громоздкие стеклянные ожерелья, улицы освободятся от чугунных аллей. А где-то на высоте 300 —500 метров повиснет гроздь ослепительных ламп. Под натиском их яркого белого света ночь убежит далеко за окраины. Впрочем, уже и сейчас «Сириус», тезка самой яркой на небе звезды, может найти широкое применение. Его место — над разрабатываемыми открытым способом месторождениями и на крупных строительных площадках, над портовой пристанью и хитроумным сплетением рельсов крупного транспортного узла, на стадионах и выставочных территориях, над лесной биржей и под крышей большого магазина. Новая лампа придет и в тепличные хозяйства, особенно на высоких широтах, страдающих зимой от избытка темноты.

Ксеноновое солнце.

Смотришь на огромный полукруглый экран и как будто бродишь по дремучему, пронизанному солнцем сосновому бору или переносишься на шумные улицы столиц, и тебя обступает неисчислимая, многоязычная толпа, а через мгновение ее уже сменяет море, синее-синее, манящее в необозримую даль... Панорамное кино могло бы создать зрителю полную иллюзию, если бы не одно досадное обстоятельство: изображение явно распадается на три отдельных, по-разному освещенных куска. И этот чисто технический недостаток часто портит все впечатление. В чем же дело? Давайте заглянем «за кулисы», то есть войдем в будку киномеханика. Здесь жарко и душно, хотя неумолчно гудят вентиляторы. Три кинопроекционных аппарата работают одновременно, каждый посылает на экран свою треть изображения. Аппараты снабжены осветительными устройствами, которые по сложности и громоздкости уступают разве что комбайнам.


Казалось бы, обычная электрическая дуга с угольными электродами должна быть очень простой. На самом деле это не так. Для того чтобы дуга была устойчивой и горела равномерно, каждый электрод нужно не только подавать со строго определенной скоростью вперед, но и вращать около собственной оси, обдувать воздухом, отсасывать этот воздух из зоны горения и т. д. В результате дуга обрастает электромоторами, вентиляторами, сложной автоматикой. И все же, как ни бегает киномеханик от аппарата к аппарату, заставить дуги давать абсолютно одинаковые световые потоки никак не удается. Поэтому-то освещение экрана и не получается равномерным. Если бы можно было заменить дугу кварцевой ксеноновой лампой, то мы разом избавились бы от всех «болезней» угольной дуги. Эта лампа не требует никакого ухода и горит идеально равномерно. Но вся беда в том, что сделать кварцевую лампу большой мощности почти невозможно: даже кварцевое стекло не выдерживает нагрева. Устроена лампа довольно просто. Это кварцевая колба, наполненная редким инертным газом — ксеноном. В колбе два электрода — анод и катод. Между электродами пылает электрическая дуга. Ее температура — 6000°К ~ такая же, как и на поверхности Солнца.

У существующих ламп стенка колбы нагревается до 800°С. Для кварца это предел. Инженер Московского электролампового завода кандидат технических наук В. П. Сасоров нашел остроумный выход из положения. Сначала изобретатель решил разобраться, что именно нагревает стенку. Оказалось, что не дуга, хотя ее температура в несколько раз выше, а электроды. Это объясняется оптическими свойствами кварцевого стекла, свободно пропускающего высокотемпературное и жадно поглощающего низкотемпературное излучение. Значит, нужно охладить электроды, решил Сасоров. И ему удалось впервые в мире создать ксеноновую лампу, в которой через пустотелые электроды циркулирует охлаждающая вода. Для повышения мощное ги в такой лампе практически нет ограничений. Первые образцы по пять киловатт, позволяющие хорошо осветить экран площадью 120 квадратных метров, уже готовы. Три такие лампы, установленные в панорамном кинотеатре, обеспечат равномерное освещение экрана.


ПРЕВРАЩЕНИЕ ВОСЬМОЕ,

после которого обычные вещи начинают выступать в необычных ролях. Ток бежит... по резине.

Валит снег, дует ветер, трещит мороз. Под традиционными часами стоит традиционный влюбленный. Единственно, что удивляет в этой картине,— он не отбивает ногами дробь. Что за диковинка? Все просто: у него обогреваемые ботинки. В каблуках — электрические батарейки, а подошвы — электропроводная резина. Такое необычное применение может найти новое изобретение группы сотрудников Всесоюзного научно-исследовательского института пленочных материалов и искусственной кожи. Они придумали способ, как получать токопроводящую резину любого цвета.

Правда, мысль о влюбленном и его нуждах в зимнее время им в голову пока не пришла, зато изобретатели учли нужды многих отраслей промышленности. На текстильных фабриках нити часто протягиваются между резиновыми валками, при этом происходит знакомое нам со школьной скамьи явление: при трении ткани о резину возникают электрические заряды, нити начинают притягиваться к валику, застревают, рвутся. Если же валки будут проводить ток, заряды на нем не скопятся и это избавит текстильщиц от лишних хлопот. В медицинской аппаратуре часто используются резиновые трубки, по которым подаются легко воспламеняющиеся жидкости, например эфир. Если о такую трубку трется ткань, не исключено, что вся эта установка взлетит на воздух от взрыва. Ничего такого не случится, если резиновая трубка будет проводить ток. Сотрудники института разработали также способ изготовления токопроводящего линолеума, капрона, губки. Такой линолеум может обогревать пол в спальной комнате, а капроновые обои — стены. Нет сомнения, что новое изобретение получит широкое признание в промышленности.

Существо же изобретения, как это часто бывает, совсем не эффектно. Авторы его нашли, что наиболее подходящим веществом, придающим резине электропроводность, служит стеклянная пудра, обработанная солью олова. В результате этой обработки частицы пудры обволакиваются токопрово- дящей пленкой. Что особенно важно — такой наполнитель не изменяет цвета резины, будь она небесно-голубой, нежно-розовой или какой угодно другой. Суровая зима 1941 года. Гитлеровские полчища отступают и снова рвутся к Москве. Ожесточенные бои идут за каждую пядь советской земли. Срочно нужны укрепления — бетонированные доты и дзоты, крепкие защитные валы, стены, накаты. Но бетона нет. И бойцы срубают сосновые ветки, поливают их водой, снова кладут ветки и опять поливают их водой. Так родился льдобетон — прочный и недефицитный материал. Недавно два московских изобретателя В. А. Червяков и А. И. Ожерельев — сделали новый шаг в «льдостроительстве»: предложили заменить ветки стальной арматурой. В этом случае прочность льдо- железобетона повышается уже настолько, что из него можно строить двух- или даже трехэтажные дома, светлые просторные цехи с многометровыми перекрытиями. А если армировать лед пластмассами, то из него удобно возводить железнодорожные и автомобильные переправы.


Дело в том, что в начале ледостава около 2 тысяч паромов, плавающих на озерах и реках Советского Союза, вынуждены прекратить работу. По льду ездить еще тоже нельзя: нужно ждать, пока толщина его достигнет полуметра, а для железнодорожных переправ уже необходим лед метровой толщины. В результате всякое сообщение надолго прерывается. Если же уложить на тонкую ледяную корочку стеклопластиковую, капроновую или нейлоновую ленту и поливать ее водой, то переправу можно наморозить за ночь. Такой способ должен найти широкое применение во время строительства крупных гидроузлов для организации автотракторного движения. Вывозка леса, как известно, зимой тоже ведется по рекам. Устройство армоледяных дорог намного сократит продолжительность осеннего бездорожья. Климатические условия для строительства из льдопластобетона особенно благоприятны в малоосвоенных северных и восточных районах нашей страны. И как раз там, больше чем где-либо, нужны новые мосты, аэродромы, дороги.

Пластмассоледяные переправы через озера и реки Сибири, Камчатки, Якутии помогут быстрее связать надежной транспортной сетью обширные пространства нашей страны. Пистолет спасает цыпленка Матово-белое, словно вырезанное из куска мела, еще теплое куриное яйцо выскальзывает из резинового гнезда, на котором сидит наседка, и мягко шлепается на бесконечнзто ленту конвейера. Тут же едут сотни таких же чистых, матовых и белых яиц. Лента конвейера бережно выносит их на большой стол. Стол вздрагивает и легонько подталкивает яйца, подгоняя их друг к другу. Теперь они лежат тесно-тесно, как камни-голыши на морском берегу, и готовы к последнему путешествию — прямо в инкубатор. Но вот к столу подходит рабочий... с пистолетом в руках. Он нацеливает его на яйцо, лежащее ближе всех к краю стола. Внутри пистолета сухо щелкает пружина, из дула показывается легкий желтоватый дымок. Выстрел за выстрелом — все яйца, до единого, «расстреляны». Но будущие цыплята при этом нисколько не пострадали. Наоборот, пистолет спасал цыплят!.. Не кажется ли вам, что куриное яйцо похоже на капсулу, кабину космической ракеты?

В кабине космолета есть все необходимое для космического путешествия — пища, вода, воздух; запасов обязательно должно хватить на весь полет. И внутри яйца, за белой скорлупой, запасены еда и воздух для трехнедельного пребывания в инкубаторе желторотого путешественника. Но запасов иногда не хватает, особенно кислорода, так необходимого для всякого живого существа. О космонавте позаботились товарищи, снабдив его баллонами с кислородом. Кабина из яичной скорлупы снаряжена в дорогу значительно хуже: там есть всего лишь крохотный воздушный пузырек. Последние два-три дня своего пребывания в яйце почти взрослый цыпленок дышит глубоко и жадно — у него уже появились настоящие легкие. А кислорода в воздушном пузырьке иногда оказывается слишком мало. Каждый год в инкубаторах птицефабрик из нескольких миллионов яиц так ничего и не выводится. Чтобы помочь цыплятам выжить, кандидат биологических наук Вера Рольник изобрела... спасительный пистолет. Он не стреляет пулями, а «вооружен» тонким сверлом. Внутри сверла — крохотная трубочка, к трубочке идет шланг от баллона с кислородом.


Прикоснулся рабочий пистолетом к яйцу, нажал кнопку — и сверло завертелось, сде- ла.\о в скорлупе маленькое отверстие. Тут же по трубочке, проходящей внутри сверла, в яйцо входит порция живительного кислорода. Теперь цыпленок с лихвой обеспечен кислородом — дыши себе на здоровье! Над сверлом висит фитилек, с которого капает расплавленный воск. Для того чтобы воск плавился, в пистолете есть раскаленная электроспираль, как в электроплитке. Капля воска аккуратно залепляет дырочку в яйце. Еще жрецы Древнего Египта умели выводить цыплят искусственным путем, в доморощенных, примитивных инкубаторах. Но внутрь яйца человек никогда еще не решался проникнуть. Впервые по-настоящему вмешаться в развитие цыпленка смог «кислородный пистолет», изобретенный ленинградкой Верой Рольник. Для проветривания — вертолет Добывать уголь, руды и другие полезные ископаемые, если они залегают не очень глубоко, лучше прямо с поверхности. Это экономично и гигиенично: человеку полезны свежий воздух и солнечный свет. Но удивительное дело: обеспечить горняку хороший воздух под открытым небом бывает иногда труднее, чем под землей. Вспомните, что такое карьер. Это воронка, смахивающая на исполинский стадион или лунный кратер. По ее ступенчатым склонам ползут железнодорожные составы, внизу толпятся мощные МАЗы, экскаваторы. Время от времени грохот и рев машин дополняют завывания сирен и хлопки взрывов. Когда на шумном перекрестке у светофора или возле бензоколонки скопится сразу много автомобилей — дышать нечем. Каково же там, на дне воронки, где всю смену работает тяжелая техника?

Машины не только дымят вовсю, но еще и нещадно пылят! Если карьер мелкий, достаточно легкого ветерка, чтобы он прогнал вредные скопления. Но вот, например, Коркинский угольный карьер в Челябинской области уходит в землю на 230 метров, Горно-Благодатский — на 300 метров, Сибаев- ский меднорудный имеет проектную глубину 420, а Баженовский асбестовый — целых 600! В таких выемках особенно в тихие летние дни воздух застаивается. Становится так жарко и скапливается столько углекислоты, окислов азота и других вредных газов, что приходится прекращать работу до тех пор, пока карьер не проветрится естественным течением воздуха. А если полный штиль? И. П. Кузнецов, доцент Свердловского горного института, работает на кафедре, имеющей прямое отношение к этой проблеме. Но, насколько он помнит, ни на кафедре вентиляции, ни где бы то ни было еще не предлагалось подходящих средств для проветривания карьеров.


Задача действительно сложная. Это стихийным силам ничего не стоит поднять ветерок на обширных открытых просторах, а искусственно устроить даже легкое дуновение хотя бы на футбольном поле в Лужниках — проблема. Вот и получается, что в шахтах с подачей свежего воздуха дело обстоит проще, чем... на воздухе. Горные выработки под землей, как правило, не превышают 50 — 60 тысяч кубических метров. Вентилятор прогоняет такое количество воздуха минут за двадцать, и это удовлетворяет санитарным требованиям. Емкость карьера не десятки тысяч, а десятки и сотни миллионов кубометров. Сколько же надо вентиляторов, чтобы обновить содержимое этой громадной чаши? Перебрав различные варианты, сделав подсчеты, И. П. Кузнецов пришел к убеждению, что с помощью технических средств, применяемых 6 шахтах, карьер не проветришь. Тут требуется что-то другое. И он предложил вертолет. Его лопасти создают мощный воздушный поток, а чтобы этот летающий вентилятор работал интенсивнее и не улетал, его можно привязать на тросах. Изобретатель предусматривает использование вертолета одновременно и для других целей — например для транспортировки взрывчатых материалов, легкого оборудования, для перевозки рабочих, получивших травму, для доставки в карьер обедов, воды.

В общем вертолет будет комплексно обслуживать горняков. Мельница из... ракет В глубоком индустриальном тылу у энергетиков, металлургов, строителей трудится целая армия незаметных постороннему глазу машин. Они не так знамениты, как их высокопоставленные сородичи — домны, турбины, подъемные краны, но без этих безвестных тружеников остановилась бы вся наша промышленность. Речь идет о шаровых мельницах, в которых ежегодно перемалывается около миллиарда тонн угля, железной руды, цементного клинкера, металлургических шлаков и сырья для разных стройматериалов. Шаровая мельница — это огромный сварной барабан с насыпанными в него шарами из качественной стали. Когда мощные электромоторы приводят барабан во вращение, шары начинают с грохотом перекатываться и мять уголь, руду или шлак, стирая их в порошок. Сами шары при этом тоже изнашиваются: на каждую тонну помола износ составляет примерно два килограмма. Легко подсчитать, что безвозвратные потери металла измеряются миллионами тонн. А электроэнергия! Ее шаровые мельницы тратят прямо-таки безбожно. Мы справедливо возмущаемся паровозами за их недостаточный КПД, но коэффициент полезного действия шаровых мельниц еще в 100 раз ниже.


По подсчетам энергетиков, шаровые мельницы бесполезно переводят в тепло примерно пятую часть всей производимой в нашей стране электроэнергии. Б. К. Тельнов, старый строитель, видевший вопиющее несовершенство существующей технологии, не пошел по пути мелких поправок и улучшений. Решение, которое он предложил, было радикальным. Представьте себе две небольшие ракеты с соплами, обращенными друг к другу. Ревущие столбы пламени, увлекая со сверхзвуковой скоростью кусочки камня или руды, сшибаются посередине. При этом куски измельчаются до частиц микронных размеров. Измельчению способствует еще то, что высокая температура уменьшает прочность любых материалов. Кроме того, мгновенное вскипание воды, часто содержащейся в кристаллах, вызывает в них микровзрывы и растрескивания. Все это резко снижает затраты энергии на разрушение. Вдобавок во время размельчения материал заодно подвергается и обжигу. Если порошок должен быть особенно мелким, его пропускают второй раз через реактивную мельницу. Теперь это уже не порошок, а настоящая пудра.

Размеры ее частиц не превышают десятитысячных долей миллиметра! Для строителей такая мелкая пудра — сущая благодать. Сделанные из нее балки и плиты отличаются исключительной прочностью. Но реактивная струя способна не только перемалывать все и вся в порошок. С ее помощью можно, например, получать нежную, как пух, минеральную вату. Для этого исходное сырье — доломит, известняк или доменный шлак — плавят сначала в вагранке. Как только кипящий камень начинает вытекать из печи, газовая струя подхватывает его, рвет на мелкие капельки и вытягивает в длинные тонкие волоконца, пушистым ковром оседающие на движущийся транспортер. Раньше, а на большинстве заводов еще и сейчас, подобную «раздувку» камня производили паром. Как показывают расчеты и эксперименты, установки Тель- нова в 50 раз дешевле котельных, необходимых для получения пара, они потребляют в 10—12 раз меньше топлива и резко улучшают качество минерального волокна. Представляете, какие выгоды сулит это народному хозяйству при наших масштабах строительства! Ведь уже сейчас производство минеральной ваты и войлока превысило четыре миллиона кубометров, а к концу семилетки оно возрастет еще втрое. Реактивные установки Тельнова сослужат хорошую службу и для получения металлических порошков. Стоит дунуть раскаленной струей на вытекающий из ковша огненный ручеек, как расплавленный металл рассыплется на мелкие капельки, а капельки, застывая на лету, сразу превратятся в порошок. Мы уже знаем, что реактивная техника, спустившись на землю, помогает рыть канавы, сушить кукурузу, распылять удобрения и гербициды.


Изобретения Бориса Константиновича Тельнова прокладывают ей путь в строительство, металлургию, металлообработку. Шлак кормит свеклу Какую продукцию производят металлургические заводы? Вопрос не такой уж бессмысленный, как представляется с первого взгляда. Из ста миллионов тонн железной руды, добываемой у нас ежегодно, только половина превращается в сталь и чугун, другая половина переходит в шлаки. Они скапливаются миллионами тонн, образуя огромные свалки. А ведь еще несколько лет назад крупнейший советский металлург академик И. П. Бардин говорил: «Шлаки — это вовсе не отход, как привыкли их считать в течение столетий и как по инерции считают еще сейчас нерадивые хозяйственники...

Шлаки — это сотни миллионов рублей, это тысячи новых домов, это — база для дальнейшего строительства». Мы могли бы добавить: и не только строительства. Три года подряд поля совхоза «Исток» под Свердловском и поля подсобных хозяйств под Нижним Тагилом и Алапаевском удобряли размолотым мартеновским шлаком. Результаты интересного опыта, проводившегося учеными Уральского научно-исследовательского института сельского хозяйства, превзошли все ожидания: урожай пшеницы и ржи, картофеля, капусты, свеклы повысился почти в полтора раза по сравнению с соседними участками. Объясняется это тем, что почвы Среднего Урала подзолистые, кислые, а в шлаках содержится почти сорок процентов извести, уменьшающей кислотность почвы. Кроме того, в них есть фосфор, магний, медь, марганец. Все зто и превращает мартеновские шлаки в ценнейшие удобрения. Однако для того, чтобы ими воспользоваться, их нужно размолоть в муку, а это чрезвычайно трудное дело. Ведь существующие размольные агрегаты, как мы только что говорили, работают с коэффициентом полезного действия в сто раз меньшим, чем у паровоза, они бесполезно переводят в тепло миллиарды киловатт-часов дефицитной электроэнергии, расходуют миллионы тонн высококачественной стали.


Кроме того, их нужно просто построить, для этого требуется время и деньги, а удобрения необходимы немедленно. Головоломную задачу пытались решить многие изобретатели, но счастье по справедливости улыбнулось том, кто шел самым оригинальным путем. А. С. Фефер, начальник отдела шлакопереработки НИИ металлургии Челябинского совнархоза, не думал о каких-либо усовершенствованиях разномольных агрегатов, — он решил обойтись без них. Изобретатель знал что в состав шлака входит двухкальциевый силикальцит. При охлаждении кристаллическая решетка силикальцита перестраивается, увеличивая свой объем на десять процентов, что неминуемо должно заставить шлак рассыпаться в порошок. К сожалению, мешает одно «но». В мартеновских шлаках есть окись железа, которая задерживает перестройку силикальцита. Шлак успевает застыть раньше, чем образуются нужные кристаллы. Значит, необходима какая-то «затравка», примесь, имеющая такую же кристаллическую решетку, как силикальцит, и способная ускорить кристаллизацию. Мельчайшие крупинки, сделавшись центрами кристаллизации, привлекут к себе из расплава молекулы силикальцита, быстро превратятся в большие кристаллы. А кристаллы, увеличив свои размеры, обратят весь шлак в порошок. Итак, рецепт, кажется, ясен.

Подобно хитроумному Одиссею, нужно использовать Троянского коня — примесь, — чтобы подорвать шлаковую крепость изнутри. Но здесь перед А. С. Фефером снова возникло препятствие: как ввести эти добавки в расплав равномерно по всему его объему? Довольно сложная задача, если учесть высокую вязкость шлака. Не строить же специальные размешивающие установки. И опять изобретатель вышел из положения оригинальным и предельно простым образом. Он подобрал такое вещество, чтобы оно само себя размешивало: насыпал в мартеновским шлак доломитовую крупку — отходы цеха огнеупоров. Нагреваясь, доломит выделяет углекислый газ. Пузырьки перемешивают всю тягучую шлаковую массу и равномерно распределяют в ней твердые частички примесей. Вот и все. Цех по производству удобрений теперь будет работать так: огромные ковши вывалят застывающий шлак с подмешанной к нему доломитовой крупкой на гигантскую железобетонную решетку. Шлак остынет и сам собой рассыпется в порошок. Порошок провалится сквозь отверстия в решетке и попадет на движз^щийся транспортер. Электромагнитный кран выберет из него кусочки железа и ссыплет их в отдельный бункер. Механические упаковщики расфасуют весь остальной порошок в бумажные мешки, и готовые удобрения начнут свой путь на поля, уменьшая кислотность почвы и резко повышая урожаи.


ПРЕВРАЩЕНИЕ ДЕВЯТОЕ,

показывающее некоторые возможности автоматики. Автоматический чертежник.

Конструкторы — общепризнанные творцы нового. Космические корабли и детские велосипеды, домны-великаны, радиопилюли-крошки, тракторы, авторучки, гигантские телескопы — все они начинали свой жизненный путь на белом листе бумаги, прикрепленном к конструкторскому кульману. Но сами конструкторы работают по старинке. Об этом не раз уже заходила речь, однако даже самые решительные поборники прогресса не идут дальше новых чертежных досок, усовершенствованных лекал и простеньких приспособлений для ускорения штриховки. В то время как электронно-вычислительные машины за считанные секунды рассчитывают межпланетные трассы или доказывают сложнейшие теоремы, творцы этих технических чудес тратят долгие часы на нудное вычерчивание простейших кронштейнов, многогранников, трубок. Конечно, когда создается что-либо действительно новое, это не так уж обидно, но ведь нередко приходится делать наоборот, выполнять чертежи по готовым деталям.

Думаете, на это уходит меньше времени? Любой инженер вам ответит, что это вовсе не так, особенно если детали неправильной формы со всякими там приливами и бобышками. Бывали случаи, когда целые конструкторские бюро неделями занимались лишь тем, что восстанавливали пропавшие чертежи (особенно часто это приходилось делать сразу после войны) или переносили на бумагу готовые конструкции, сделанные без чертежей заводскими умельцами. Можно ли создать машину или аппарат, которые могли бы самостоятельно вычерчивать предметы с натуры? По-видимому, да, так как в наш век кибернетики и космоса мы отвыкли от слова «невозможно». Но как? Ведь нет ничего даже отдаленно похожего на такой аппарат. Ну, а фотография? Конечно, с помощью фотоаппарата нетрудно получить изображение детали, но от чертежа оно будет отличаться очень существенно. Ведь чертеж состоит только из отдельных линий, рисующих общий контур детали, и из линий, представляющих собой пересечения разных поверхностей.


На фотографии же имеются еще и тени, искажающие очертания предмета. Раздумывая над этой проблемой, преподаватель кафедры графики Московского авиационного института В. И. Кирсанов произвел простой опыт. Он поставил на стол деревянный кубик, осветил его электрической лампой, а затем эту лампу стал передвигать. Тень, отбрасываемая кубиком, поползла по столу. Однако кромка, начинающаяся от ребра линии пересечения двух смежных граней кубика, все время оставалась на месте. Да это и понятно: ведь кромка связана с ребром, а ребро остается неподвижным. Впрочем, всем, кто хочет в этом наглядно убедиться, ничего не стоит повторить описанный опыт. А что, если вместо того, чтобы двигать источник света, осветить деталь сразу двумя разноцветными лампами, например красной и зеленой, а потом посмотреть на нее через красный и зеленый фильтр? Вы заметите, что красные и зеленые тени совпадут друг с другом только теми своими кромками, которые начинаются от граней детали. На этом-то принципе и основан автоматический чертежник, изобретенный Кирсановым.