Текст книги "Эта удивительная подушка"
Автор книги: Карл Гильзин
сообщить о нарушении
Текущая страница: 12 (всего у книги 14 страниц)
В заводском цехе
Пожалуй, не найти завода, фабрики, цеха, где не приходилось бы перемещать значительные тяжести – станки, тяжелые изделия Часто эта операция оказывается сложной, изнурительной, тут пока осталось много тяжелого ручного труда. Помочь снова может подушка.
На одной из выставок ВДНХ посетители могли видеть, как станок весом две тонны легко, от руки, перемещался по настилу станок опирался на несколько небольших дисковых воздушных подушек. Такие подушки называют «башмаками», они становятся популярными и у нас и за рубежом: дешевы, просты по устройству, представляя собой металлический или деревянный корпус с гибкой «юбкой». В зависимости от величины груза под ним можно установить больше или меньше «башмаков».
Когда груз уже на «башмаках», передвинуть его легко одному человеку, каким бы тяжелым он ни был. Давление груза распределяется на большую площадь, так что передвигать его можно практически по любой поверхности.
В последние годы перевозка грузов все шире производится с помощью контейнеров – больших ящиков, в которых находятся грузы. Это удобно и выгодно. Чтобы легче было управляться с тяжелыми контейнерами, предполагается заранее снабжать их снизу особыми мягкими, без корпуса, «башмаками».
Очень не просто обслуживать тяжелые самолеты при ремонте или регулировке. Проверка самолетного компаса, например, требует частых поворотов самолета. Как развернуть многотонную громаду? Все становится простым, если под колеса шасси подвести «башмаки». Сколько ног шасси, столько и платформ на «башмаках», иногда их много, как у сороконожки.
Могут найти применение «башмаки» и в быту. Нелегко передвинуть тяжелый шкаф или холодильник, не повредив пола. «Башмаки» сделают это доступным любой домохозяйке.
Какие только грузы не приходится перемещать воздушной подушке! От продуктов, купленных хозяйкой в магазине (есть уже и такие подушечные тележки), или носилок для больных, до целого спортивного стадиона!
Перевозить на подушке стадион? Но, бывает, нужно приспособить стадион для проведения разных спортивных соревнований, и для этого требуется передвигать целые секции трибун. Сделать это с помощью подушки гораздо проще.
На любом современном заводе есть особый вид транспорта, от которого зависит вся жизнь предприятия – конвейер. Почти всегда он установлен на сборке, но часто применяется и в других цехах. Обычно конвейер – это бесконечная движущаяся мимо рабочих постов лента, на которой установлены изделия. Подъедет она к посту, рабочий выполнит свои операции, изделие едет дальше. Постепенно, от поста к посту, изделие обрастает деталями, приобретая законченный вид: часы становятся часами, автомобиль – автомобилем.
Но так ли уж удобна эта длиннющая лента? Чтобы приводить ее в движение, нужны мощные двигатели, шум бывает значительный, металла расходуется много, лента портится, рвется. Нельзя ли вместо обычных опор конвейера применить воздушные подушки?
На одном из московских станкостроительных заводов эта идея недавно воплощена в жизнь. Движущейся ленты нет – изделия устанавливаются на сборочных площадках, которые покоятся на «башмаках», скользящих на воздушной подушке вдоль бетонного основания. Передвижение сборочной площадки-платформы весом пять тонн может быть осуществлено усилием руки. Конвейеры на подушке будут использованы и на других наших заводах, действующий образец подобного конвейера могли видеть посетители ВДНХ.
Начинают применяться они и за рубежом, на сборке самолетов, станков, тяжелых машин и других изделий. А в производстве хрупкой продукции, например посуды из фарфора или фаянса, подушка не только несет на себе изделия, например в печь для обжига, но и участвует в производстве: воздух охлаждает или нагревает изделия, ускоряя этим процесс в десятки раз. Для транспортировки на склад хрупких изделий воздушная подушка особенно хороша. Служит она и на ленточных транспортерах для передачи грузов на складах, базах, стройках. Один из них способен переправить за час три тысячи шестьсот мешков весом по пятьдесят килограммов на расстояние тридцать метров, а действует от обычного домашнего пылесоса! В нем воздушная подушка создается только там, где она нужна, то есть под мешком: особый клапан выпускает воздух для подушки через множество малых отверстий в транспортере, открывая те из них, что находятся как раз под мешком. Остальное время клапан закрыт, воздух зря не расходуется. Если транспортер наклонить, то мешки едут по нему сами.
На производстве применяется множество устройств с воздушной подушкой, в частности в металлургии, где ее роль очень велика. В прокатном цехе поддерживает на весу раскаленные листы только что прокатанного металла – это защищает их легко уязвимую поверхность от царапин и повышает качество продукции.
Подлинную революцию совершает воздушная подушка в важнейшем производственном процессе термической обработки листового металла, в особенности из алюминиевых и других легких сплавов. Чтобы качество листа было высоким, нужно добиться однородности структуры металла, а как это сделать, если лист своей нижней поверхностью опирается на транспортер, подающий его в печь? Условия сверху и снизу листа оказываются разными, значит, и структура металла будет неодинаковой. Подушка решает эту сложную инженерную задачу – она одновременно несет и обрабатывает лист, охлаждает или нагревает его. Правда, применение подушки требует коренной переделки печей, но металлурги ей только рады – и скорость обработки сильно возрастает, и качество резко повышается!
В химическом производстве бывает нужно транспортировать листы из клейкой или пастообразной массы. Как это сделать? Ведь листы приклеятся, пристанут к ленте транспортера, и все погибло. Воздушная подушка остроумно решает задачу – тончайшие струйки воздуха удерживают листы навесу и передвигают в нужном направлении. Иногда роль воздуха играет газ, принимающий участие в химической реакции с обрабатываемой массой – пока она едет, реакция идет.
И даже сыпучие материалы, уголь и руду, тоже успешно перемещают на пелене воздуха, выходящего из отверстий-сопел транспортера.
При производстве тканей, пластмасс или бумаги из них получается тонкая бесконечная лента. Ее подают специальные ролики. Но иногда нужно, чтобы ролики натягивали ленту, не касаясь ее. Невыполнимое требование? А воздушная подушка с ним справляется – она создается между лентой и роликом.
А вот пример из фармацевтической промышленности: как покрыть предохранительным слоем равномерно, со всех сторон, таблетку лекарства? Воздушная подушка заставляет ее парить в воздухе, который одновременно и сушит таблетку.
Самолет садится на подушку
Лет пятнадцать назад летчик-испытатель И. Шелест рассказывал на страницах журнала, как ему пришлось в 1940 году испытывать небольшой спортивный самолет. Когда он, подойдя к самолету, слегка облокотился на крыло, то, к его изумлению, машина, весящая не меньше тонны, стала передвигаться в сторону. Такого с обычными самолетами не бывает, и летчик от неожиданности чуть не упал.
Оказалось, что самолет, стоявший на земле, удивительно чутко реагирует на самые незначительные усилия, он как бы плывет по аэродрому. Разумеется, без воздушной подушки не обошлось. Кто еще, кроме нее, может стать причиной необыкновенной подвижности, плавучести? Но при чем подушка на самолете?
Она заменяла на нем обычное колесное шасси. Колес на самолете не было: он опирался на что-то похожее на надувную лодку. Это и было необычное шасси – платформа с надувными бортами. Внутрь платформы вентилятор подавал воздух, он приподнимал платформу с самолетом и вырывался наружу через образующуюся щель.
Самолет с новым шасси вел себя на земле необычно – он мог двигаться не только вперед, но в любую сторону. При посадке шасси «прощало» летчику ошибки, за которые ему в ином случае пришлось бы жестоко поплатиться. Летчик рассказывал, как необычно посадил он самолет после испытательного полета. Когда самолет еще не коснулся земли, летчик до отказа отклонил руль, и послушная машина мгновенно развернулась… хвостом вперед. Так она и мчалась по аэродрому на удивление всем присутствующим. Но как только летчик дал полный газ двигателю, сейчас же самолет, тормозимый винтом, который теперь тянул его назад, резко сбавил скорость и через несколько метров остановился.
При испытаниях самолет совершал уверенные взлеты и посадки на любом грунте – песке, болоте, снегу. Такому замечательному свойству «позавидует» любой самолет с обычным шасси. Но зато громоздкая подушка сильно тормозила самолет в полете, уменьшала скорость. Поэтому шасси, предложенное молодым конструктором А. Надирадзе, не получило применения в авиации.
Другое дело, если бы шасси не мешало полету, например, было убирающимся, надувным, тогда, вероятно, многие конструкторы с удовольствием применили его на своих самолетах. Уж очень хороша подушка для взлета и посадки – не нужны бетонные взлетно-посадочные полосы, длина которых угрожающе растет со скоростью полета, снимается проблема самолетных шин, устраняется одна из причин катастроф современных самолетов.
Не удивительно, что исследования подушечного шасси возобновились. В США и других странах испытываются самолеты с шасси по идее Надирадзе, и легкие и тяжелые. В полете надувные подушки шасси убираются, они плотно прилегают к поверхности фюзеляжа самолета, не нарушая его плавных аэродинамических обводов. А когда надо – надуваются, позволяя осуществлять приземление самолета почти так, как это делают птицы.
Пока это исследования. Но уже есть проекты тяжелых самолетов на подушечных шасси.
Более века назад, в 1866 году, в журнале «Лондонский пожарный» была опубликована научно-фантастическая статья о том, как будут выглядеть городские пожарные команды через столетие. В ней говорилось и о возможном применении пожарных машин на воздушной подушке. А на Парижской авиационной выставке 1967 года подобная машина экспонировалась – фантастика стала действительностью. Она предназначена главным образом для аэродромов, где помощь при пожаре должна быть оказана как можно быстрее.
Подушка и земледелец
Рабочее место земледельца – поле. Там трудится он сам, работают управляемые им машины. Всегда, светит ли солнце или льет дождь, почва подсохла или представляет собой непролазную грязь. Время не ждет земледельца, он знает – день год кормит.
Земледельческая техника должна быть всепогодной и вездеходной. Ее ничто не должно остановить – ни густая липкая глина, ни распутица, ни снег пополам с дождем. Для нее нет дорог, вернее, всюду дороги.
Это делает значение сельскохозяйственной техники на воздушной подушке особенно важным. Там, где не только обычный колесный, но и трудяга гусеничный трактор сдаст, машины на воздушной подушке пройдут легко. При очень малом давлении на грунт они не будут портить обработанную почву, нарушать структуру. Взгляните на следы гусеничного трактора по пашне – сердце болит, как будто швы от раны. Летающая машина пройдет, будто ее и не было. Оценит земледелец и то, что машина на подушке не попортит взошедших злаков при обработке. Ведь это же его заветная мечта, такая машина!
Девиз сельскохозяйственной авиации, играющей огромную роль в земледелии, – летать ниже, ближе и медленнее всех! И все же даже самые лучшие сельскохозяйственные самолеты летают выше и быстрее, чем нужно. Лучше их отвечают этому девизу аппараты на воздушной подушке!
Чтобы превратить обычный сельскохозяйственный грузовичок в вездеход на воздушной подушке, в Англии его водрузили на легкую платформу с двигателем, вентилятором и «юбкой», создающей подушку. Попытка оказалась удачной – машина стала вездеходом, свободно двигалась по полям с самой слабой почвой.
Во Франции разработан сельскохозяйственный трактор, у которого подушка помогает уже не колесам, а гусеницам. Испытания показали, что он обладает хорошей маневренностью.
Большое применение в сельском хозяйстве получат грузовые прицепы-платформы на воздушной подушке. Поезд из подобных «невесомых», хотя и тяжело груженных прицепов на буксире у тягача-вездехода может везти десятки тонн груза. Ранней весной, в распутицу, у нас в стране вывозятся на поля многие миллионы тонн удобрений – тут и может помочь воздушная подушка.
В Польше создан специальный сельскохозяйственный глиссер на воздушной подушке «Урсунов». При скорости пятьдесят километров в час «подушковец», как его ласкательно называют там, со специальным приспособлением для распыливания удобрений может за час обработать до двадцати гектаров посевов. Такое под силу только специальному самолету, но он обходится гораздо дороже, да и опаснее тоже. Кроме того, вездеход на подушке может служить не только для этой цели, работы ему хватит на весь год!
Разрабатываются сельскохозяйственные машины на подушке и в других странах. В США это – круглая платформа диаметром около четырех метров со скоростью до семидесяти километров в час, предназначенная главным образом для борьбы с вредителями посевов – опрыскивания растений ядохимикатами. Специальный трубчатый опрыскиватель смонтирован спереди платформы. Есть вездеходы-опрыскиватели и в других странах. Они могут быть эффективно использованы и для борьбы с малярийными комарами, что особенно важно для некоторых южных районов.
Строятся сельскохозяйственные машины на воздушной подушке самого разного назначения. Один из первых английских летающих вездеходов предназначен для вывозки бананов с плантаций в Африке – бананов там много, а дорог мало. Полезный груз аппарата равен десяти тоннам. Сравнительно недавно создан и небольшой аппарат такого же назначения. Банановые плантации – это джунгли в миниатюре, вглубь забраться трудно, так что малые вездеходы доставят партии бананов к ближайшим дорогам, где их будут ждать мощные аппараты.
В Румынии создан вездеход на подушке для уборки камыша в дельте Дуная. Поди проберись на обычных вездеходах через плавни и болота!
В Швеции, ФРГ, США есть ручные косилки на подушке для травы и работы в садах. Смысл большой – работать легче, они невесомы, трава не портится. Могут они быть полезными и на футбольных полях и спортивных стадионах, покрытых зеленым травяным ковром. Подобные летающие машинки предложены и для того, чтобы покрывать в случае непогоды травяное поле стадиона защитной пластмассовой пленкой – они могут сделать это быстро, не повредив покрова.
Найдут применение в сельском хозяйстве простые летающие мотоциклы, вроде созданной у нас в стране для агрономов, чабанов и других тружеников сельского хозяйства, которым не приходится выбирать дороги.
Поезд летит над рельсами
И поезд тоже?
Ему-то зачем лететь?
Автомобилю – понятно: он перестает зависеть от дорог. Но перед железнодорожным составом всегда идеальная дорога – стальные рельсы. А летание даром не дается. Чтобы подняться в воздух, нужно совершить работу, израсходовать топливо в двигателе. Эта работа идет на сжатие и подачу воздуха в подушку – она же дырявая, из нее постоянно воздух вытекает, его приходится все время добавлять. А тут длиннющий, тяжеленный состав. Представляете, сколько воздуха потребуется и во что это обойдется? И зачем, если дорога и так хороша?
Есть одна причина, но зато решающая. Это – скорость. В погоне за скоростью, как мы знаем, строятся летающие суда. Сопротивление воды не позволяет двигаться с большой скоростью: хочешь удвоить, утроить скорость – выбирайся из воды. Поезду вола не мешает. И все же скорость его ограничена.
Было время, когда скорость самых первых поездов казалась невероятно большой – ее сравнивали со скоростью единственно известного до того транспорта – гужевого. Пассажирские вагоны тоже мало чем отличались по внешнему виду от карет, да и назывались тогда дилижансами – если это первый класс, шарабанами – если второй.
В начале прошлого века один английский журнал писал: «Нет ничего более смешного и глупого, чем обещание построить паровоз, который двигался бы в два раза быстрее почтовой кареты. Так же маловероятно, впрочем, что англичане доверят свою жизнь такой машине, как и то, что они дадут себя взорвать добровольно на ракете». Паровоз Д. Стефенсона, названный им «Ракетой», в 1829 году установил первый мировой рекорд скорости на рельсах – шестнадцать километров в час!
В те времена в английский парламент был внесен законопроект, требовавший ограничения скорости поездов и ограждения железных дорог высокими сплошными заборами. Автор закона утверждал, что на поезд, мчащийся со «страшной скоростью» (тридцать километров в час!), нельзя даже смотреть, от одного его вида люди, да и животные тоже, будут мгновенно сходить с ума!
Как изменилось с тех пор сознание людей. В век научно-технической революции одним из ее главных девизов стала скорость. Быстрее, еще быстрее! Дороже всего – время. Скорость – это производительность, эффективность, рентабельность.
И это удобство.
Оказалось, что удовлетворить этому важнейшему требованию железнодорожный транспорт не в состоянии. Никакие технические совершенствования радикально помочь не смогут, разве что несколько отодвинут непреодолимый барьер. Потому, что он – в самой основе железнодорожного транспорта – в колесной паре, катящейся по рельсам. Верой и правдой служившее ему колесо становится тормозом его дальнейшего прогресса.
При большой скорости колесо теряет сцепление с рельсом, проскальзывает, растут нагрузки на рельсы, они изнашиваются, дорожное полотно разрушается, возникают недопустимые вибрации. Английский ученый и писатель Артур Кларк в книге «Черты будущего» пишет: «История железных дорог, столь славно послуживших человечеству в течение почти полутора столетий, вступает теперь в заключительную фазу».
Железнодорожники уделяют огромное внимание повышению скорости движения – одному из важнейших показателей технического прогресса в железнодорожном транспорте. У нас в стране самые быстрые поезда ходят по линии Москва – Ленинград. Поезд «Аврора» проходит этот путь за пять часов, а новый поезд «Русская тройка» – даже за три с половиной, его скорость достигает двухсот пятидесяти километров в час. Когда сидишь в кабине машиниста, кажется, что поезд не мчится по рельсам, а летит. Но это только кажется…
В Японии и Франции, где курсируют самые быстроходные в мире поезда, их скорость превышает на отдельных участках двести пятьдесят километров в час. Рекордная скорость достигнута во Франции – на прямом участке длиной шестьдесят километров два электровоза промчались со скоростью триста тридцать километров в час. Хотя испытание имело технические цели, все же его результат носит характер спортивного достижения. Оно уже, правда, побито, но… летающим поездом!
Ученые считают, что на обычных железных дорогах не может быть превзойдена скорость триста пятьдесят километров в час. Но и гораздо меньшие скорости потребуют весьма дорогого строительства специальных железнодорожных путей. Проект линии Москва – Минеральные Воды со скоростью движения до двухсот пятидесяти километров в час показал, что строительство километра пути обойдется не менее полутора миллионов рублей! И эксплуатация будет дорогостоящей.
Поэтому и связывается столько надежд с поездами, летящими над рельсами. С поездами на воздушной подушке. Уже при скоростях порядка двухсот пятидесяти километров в час они оказываются выгоднее обычных поездов. И им доступны несравненно большие скорости.
Еще в 1918 году русский изобретатель В. Белов получил патент на «скользящую» железную дорогу, с упругой подушкой из газа или жидкости. Но он остался практически неизвестным.
В двадцатых годах идею «поезда без колес» высказал К. Э. Циолковский. Основоположник ракетной техники и космонавтики, изобретатель жесткого дирижабля, он стал и провозвестником новой эры в железнодорожном транспорте. В 1924 году великий ученый говорил своему изумленному собеседнику, будущему профессору А. Чижевскому: «Вы увидите, что воздушная подушка заменит колеса! Вы еще доживете до этого времени. Это кажется теперь смешным – пусть! В будущем весь транспорт перейдет на мой способ – воздушную подушку и реактивную тягу».
Вдохновленный этой идеей Чижевский в том же году построил в Калужских железнодорожных мастерских небольшую платформу на воздушной подушке. Как писал потом ученый, он, «словно зачарованный, смотрел на волшебную платформу», повисшую над столом…
В 1927 году появилась знаменитая брошюра Циолковского «Сопротивление воздуха и скорый поезд», в которой впервые во всей мировой научной литературе была сформулирована идея летающего поезда, приведены чертежи и схемы, произведены основные расчеты.
Нам легко понять идею ученого. Между вагонами поезда и полотном дороги создается воздушная подушка. В нее непрерывно подается воздух для компенсации утечек через узкую наружную щель. На тонкую подушку опирается поезд, на ней он движется. Если рельсы и существуют, то лишь в качестве направляющих, чтобы поезд не сошел с полотна.
По-разному мыслится устройство полотна летающего поезда. Оно может быть наземным, располагаться на насыпи или эстакаде, но всегда должно иметь опорную поверхность для подушки и направляющие устройства.
В большинстве разрабатываемых проектов летающий поезд-рельсолет должен мчаться над бетонным ложем, формы которого могут быть различными. Подушка должна не только поддерживать вагон, но и направлять его. Чаще всего эти функции разделяются, они выполняются разными подушками.
Во французском проекте летающего поезда «Урба» использована «подушка наоборот», в ней давление не выше, а ниже окружающего, царит разрежение, вакуум. Поэтому воздух втекает в нее, а не вытекает наружу, как обычно. Вентилятор должен непрерывно откачивать из подушки лишний воздух. Вагон будет лететь не над, а под рельсом. Проведены испытания экспериментального вагона на двенадцать пассажиров с тремя «подушками наоборот». Рельсолет рассчитан по проекту на тридцать пассажиров и скорость восемьдесят километров в час, он предназначен в основном для внутригородского сообщения. Пока же в городе Лионе два полупрозрачных пластмассовых вагончика движутся по пути длиной шесть километров вдоль реки Роны.
Кроме устройства подушки, важной проблемой для любого рельсолета является выбор двигателя.
Поскольку рельсолет должен лететь, то естественно стремление установить на нем двигатели, используемые на самолетах. С целью испытаний подобные двигатели ставятся и на колесных железнодорожных локомотивах и вагонах. На советском экспериментальном вагоне-лаборатории установлены два авиационных турбореактивных двигателя. При испытаниях реактивных поездов достигнута скорость двести восемьдесят километров в час. Их движет реактивная тяга вытекающей из двигателя струи газов. В турбовинтовых двигателях эта сила создается воздушным винтом.
Пожалуй, еще больше перспективы двигателя, хотя и известного давно, но как бы рожденного именно для летающих поездов, – линейного электрического двигателя. Его идея предложена известным русским изобретателем М. О. Доливо-Добровольским. В 1924 году этот двигатель впервые был построен.
В отличие от миллионов обычных электрических двигателей, в которых работу совершает вращающийся вал, в линейном двигателе вала нет, хотя принцип работы по-прежнему основан на перемещении в магнитном поле электрического проводника с током. Движущийся проводник уже не связан более с вращающимся валом – он перемещается прямолинейно вдоль такой же прямолинейной магнитной катушки.
У линейного электрического двигателя есть серьезные преимущества. Он бесшумен, в то время как шум авиационных газовых турбин общеизвестен, не загрязняет воздуха выхлопными газами. Направление движущей силы легко изменить на противоположное, это важно, так как решает сложную задачу торможения рельсолета.
Линейные двигатели уже применяются в опытных образцах летающих поездов, в частности, на рельсолете «Урба». На выставке передового опыта в народном хозяйстве Украины, в Киеве, в 1967 году построен опытный участок кольцевой эстакадной дороги длиной полкилометра с линейным двигателем, по нему бегает вагончик на четыре человека.
Еще один возможный двигатель для рельсолета – импульсный. Он тоже, по существу, повторяет двигатель, хорошо известный и применяющийся в настоящее время, – турбину. Основной частью турбины является турбинное колесо, на лопатки которого с большой скоростью вытекает струя пара или газа, заставляя колесо быстро вращаться. Паровые турбины – основа современной энергетики; они установлены на большинстве электростанций. Газовая турбина – основа современной авиации.
Импульсный пневматический двигатель для рельсолета – та же, по существу, турбина, только как бы разрезанная и вытянутая вдоль пути поезда. Из множества сопел, находящихся в коробе-воздухопроводе, вырываются с большой скоростью струи воздуха и, пролетая через небольшой зазор между полотном и поездом, устремляются на лопатки, укрепленные внизу поезда. Под ударами струй лопатки начинают перемещаться. Но если в обычной турбине это приводит к вращению колеса, то здесь – к движению поезда. Эти же воздушные струи приподнимают поезд, создают воздушную подушку.
Двигатель может и разгонять и тормозить поезд, в зависимости от положения лопаток. Подача воздуха в сопла производится автоматически в момент, когда над ними находится поезд.
