Текст книги "Юный техник, 1956 № 04"

Автор книги: Юный техник Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 1 (всего у книги 7 страниц)

ЖУРНАЛ «ЮНЫЙ ТЕХНИК»
№ 04 декабрь 1956

Популярный научно-технический журнал ЦК ВЛКСМ.

Выходит один раз в месяц.

Год издания 1-й.

Здесь нужны автоматы

Инженер М. Васильев

Рис. М. Смольяниновой

Почти у каждой книги и журнала на последней странице, в так называемых «выходных данных», можно найти сообщение о том, каким тиражом, в каком количестве экземпляров они изданы.

А каков, например, «тираж» недавно купленного вами перочинного ножика? Или батона хлеба, лежащего у вас в буфете? Знаете ли вы, что перочинный ножик имеет десятки тысяч братьев, как две капли воды похожих на него? А «родственников» у хлебного батона еще больше.

Интересно было бы проследить, как изменялся «тираж» вещей за последние сто лет. Сто лет назад лишь очень немногие предметы выпускались в массовом количестве. Но с каждым десятилетием список названий все увеличивался, а вещи стали изготовлять сериями, большими группами. Особенно стремительным стал этот процесс в наше время.

Почти все предметы, которыми мы пользуемся в быту, изготовляются в десятках и сотнях тысяч экземпляров. В этом одна из причин того, почему основным направлением развития техники является автоматизация.

Действительно, станки-автоматы и полуавтоматы у нас чаще всего встречаются именно на тех предприятиях, которые выпускают изделия в большом количестве, – на автомобильных и тракторных заводах, на заводах сельскохозяйственного машиностроения, на часовых заводах, на текстильных фабриках, на предприятиях, готовящих пищевые полуфабрикаты. Здесь можно встретить не только отдельные автоматически работающие машины, но и целые цепочки связанных между собой машин – так называемые автоматические линии, а задетую и целые Автоматические цехи.

Есть у нас уже и целые автоматизированные заводы. Каждое утро сотни тысяч москвичей и ленинградцев покупают, например, в магазинах душистые кубики черного хлеба или покрытые розоватой корочкой батоны и булочки. Изготовляют их для массового потребления автоматизированные хлебозаводы.

Бетон можно назвать хлебом современного строительства. Искусственные скалы плотин, пересекшие русла рек, белые здания гидроэлектростанций, фундаменты, стены и перекрытия промышленных и жилых зданий – все это делается из бетона и железобетона. Бетон потребляется в нашей стране в колоссальных количествах. И совершенно закономерно, что изготавливают его у нас на автоматизированных бетонных заводах.

Совершенно очевидно, что не имеет смысла строить автоматический станок, линию или цех, если выпускаемая им продукция нужна всего в одном или двух экземплярах. А после того как два экземпляра изготовлены, что же, сдавать автоматическую линию в металлический лом? Нет, это слишком дорого.

Значит, автоматы нужны в первую очередь в массовом производстве.

Но это не единственный случай, когда мы внедряем в производство автоматику.

Техника сегодняшнего дня – это техника высоких и сверхвысоких скоростей. Первые двигатели внутреннего сгорания делали всего несколько десятков тактов в минуту. Паровоз Черепановых двигался со скоростью всего 12 км в час. Современный же паровоз развивает скорость 150 км в час. Тысячи оборотов в минуту делают роторы газовых и паровых турбин, реактивных и электрических двигателей. Время протекания некоторых процессов в машинах теперь измеряется долями секунды. Десятки метров стружки снимает за секунду резец токаря-коростника, сотни метров в секунду пролетает реактивный самолет. Со скоростью десятков тысяч километров в секунду движутся электроны в электронной трубке телевизора. Борьба за скорость стала лозунгом нашего времени. Невозможно ни уследить, ни тем более управлять стремительными процессами, рассчитывая только на человеческие органы чувств. И в этом случае на помощь приходят автоматические устройства.

Но этого мало. Техника сегодняшнего дня – техника высокой и сверхвысокой точности. Самые незначительные изменения температуры или давления, силы или напряжения электрического тока уже влияют на ход технологического процесса. Органы чувств человека бессильны, они не могут уловить отклонения в размерах деталей, измеряемые зачастую микронами или даже долями микронов. И здесь на помощь приходит автоматика.

Автоматические станки на часовых заводах изготовляют винтики наручных часов, резьбу на которых почти не видно простым глазом. Станок затрачивает на изготовление одного винтика меньше минуты. А сколько времени и ювелирного мастерства надо, чтобы сделать винтик вручную!

Трудно было бы без помощи автоматического регулятора строго выдержать в течение нескольких часов требующийся режим в термической печи.

Значит, и там, где органы чувств человека не могут обеспечить требуемой точности или быстрота их реакций недостаточна, обязательно внедрение автоматов.

Кроме того, есть такие профессии, которые можно назвать «нудными». Слишком утомительно и скучно работать человеку, если на его обязанности лежит, например, только одно: сидеть на берегу водохранилища, наблюдать за уровнем воды и в случае, если он превысит определенную отметку, открыть сливной шлюз. Один день глядеть на лениво плещущиеся волны, второй… Мечтать: хоть бы шлюз открыть пришлось! А вода упрямо не достигает контрольной отметки. Скучно…

И здесь применяют автоматические устройства: автоматам поручают нудную и однообразную работу.

Есть и еще один случай, когда неотвратимо требуется применение автоматов. Это вредные и опасные производства.

Вот примеры. При изготовлении самых безобидных красителей для текстильной промышленности промежуточные продукты могут оказаться ядовитыми или взрывоопасными. Не менее опасными являются и многие процессы, связанные с получением и применением радиоактивных веществ: урана, тория, плутония, радия и т. д.

Наиболее опасные операции во всех этих производствах целесообразно поручать автоматически действующим и управляемым на расстоянии машинам и механизмам. Меньше вероятности, что произойдет ошибка. И меньше урон, если она все же случится. Ведь самое ценное – это человеческая жизнь.

А вот и еще случай, когда автоматика необходима.

Весь наш земной шар окружает толстая газовая оболочка – атмосфера. Она простирается на высоту свыше тысячи километров. В толще этой газовой оболочки полыхают разноцветные ленты полярных сияний и родятся грозы; в ней дуют ветры, густеют и растаивают облака. От происходящих в ней процессов зависит и радиосвязь между материками, и урожай на полях, и полноводность рек, на которых стоят гидроэлектростанции, и условия работы морского и воздушного транспорта. Как важно знать все, что происходит в различных слоях атмосферы Земли! Помочь в этом могут высотные ракеты.

Еще ни разу в полет на ракете не отправлялся человек – слишком опасен этот полет, мало еще усовершенствована ракета. В заоблачные дали ионосферы отправляют сейчас на ракетах автоматические приборы. Они измеряют и записывают температуру окружающего воздуха, его давление, интенсивность, и состав солнечных лучей, и целый ряд других величин. Когда ракета начинает снижаться, автоматы отделяют кабинку с приборами от самого корпуса ракеты, и они на парашюте медленно опускаются на Землю. Ученые расшифровывают записи автоматов и узнают все так же, как если бы они сами сидели в ракете и производили все измерения. Наступит и такое время, когда в полет на Марс или на Луну отправится ракета, весь «экипаж» которой будет состоять из автоматически действующих и управляемых на расстоянии машин, – ракета-автомат.

Значит, и тогда, когда присутствие человека у работающей машины невозможно или опасно для него, целесообразно применение автоматики.

Кто ведет самолет?

И. Леонидов

Рис . М. Аверьянова

Командир воздушного корабля внимательно осмотрел приборы, что-то включил на приборной доске – и вдруг встал, бросив штурвал и педали. Он стоял, рассматривая вместе со вторым пилотом карту, а перед их креслами слегка шевелились педали и штурвалы, словно невидимка вел тяжелую машину. Имя этому невидимке – автопилот.

Как же работает автопилот?

Задача летчика – точно выдержать высоту, курс и скорость полета. Но ведь это тяжелый, однообразный и утомительный труд: много часов подряд вести самолет в горизонтальном полете. И этот труд человек передал в руки чудесному волчку.

«Почему волчку?» – спросите вы.

Да потому, что «сердцем» автопилота является гироскоп. Конечно, вам известно замечательное свойство гироскопа: если придать быстрое вращение его ротору, то ось ротора будет стремиться сохранять одно и то же положение в пространстве, несмотря ни на какие силы, действующие на него извне.

Возьмите за концы оси снятое с велосипеда колесо и быстро раскружите его. А затем попробуйте изменить положение оси. Вам это едва ли удастся: колесо стало подобным ротору гироскопа.

Теперь представьте себе, что мы закрепили концы оси небольшого ротора в металлической рамке, а эту рамку поместили в другую, в которой она может вращаться. Получился гироскоп, как говорят, с тремя степенями свободы.

Если ось ротора поставить параллельно земле, а потом раскрутить ротор до скорости 10–12 тыс. об, мин, мы получим… линию горизонта. Правда, ее будет изображать ось ротора. Но к оси можно присоединить планочку и поместить перед летчиком. Такое устройство называется авиагоризонтом. В каких бы условиях ни находился самолет, черта авиагоризонта всегда точно покажет линию земного горизонта. А самолетик, укрепленный перед чертой, но связанный не с гироскопом, а с самолетом, будет, как и самолет, перемещаться относительно авиагоризонта.

Представим другое. Ось гироскопа направили точно по магнитному меридиану Земли с севера на юг и снова раскрутили до огромной скорости ротор. Теперь гироскоп будет точно показывать линию север – юг, то-есть превратится в идеальный компас. Так, в принципе, устроен гирокомпас. Эти-то два прибора и являются чувствительными элементами автопилота. Посредством специальных устройств они воздействуют на рули и управляют самолетом.

Вот как, например, работает автомат курса, который обеспечивает сохранение самолетом направления полета. На стальной трос, соединяющий руль поворота самолета с педалями летчика, надет цилиндрик, в который входит поршенек, неподвижно связанный с тросом. К правой и левой сторонам цилиндрика присоединены маслопроводы, которые другим концом входят в золотниковое распределительное устройство. Весь этот механизм называется рулевой машиной. Золотник связан тягой с металлической коробочкой, перегороженной пополам упругой металлической мембраной.

По обе стороны мембраны в коробочку входят трубки, идущие к авиагоризонту. Трубки присоединены к двум концам коллектора. Это металлическая планочка, в которой сделаны отверстия для прохода воздуха. Отсюда, из центральной трубки, и поступает воздух к коробочке с мембраной – пневмореле. Но прежде чем попасть в пневмореле, воздух должен пройти через вырезы в трубке – окна, слегка загороженные тонкой изогнутой пластинкой – заслонкой, которая соединена с ротором гироскопа.

Если самолет отклонится от курса, например, вправо, то коллектор вместе с ним повернется по отношению к заслонке (она-то ведь не повернется, ибо положение гироскопа не изменяется) и заслонка перекроет правое окно. Воздух, поступающий в коллектор, не сможет итти вправо, а пойдет только влево. Он дойдет по трубке до пневмореле и изогнет мембрану. Это вызовет смещение золотника влево, что откроет доступ маслу в правую часть рулевой машинки. Здесь масло нажмет на поршень, который через трос повернет влево руль, – самолет возвратится на прежний курс.

Точно так же работает и авиагоризонт автопилота. Но это не единственный и далеко не самый совершенный тип автопилота. Он взят нами лишь для объяснения принципа автоматического управления таким сложным движением, каким является полет самолета.

Нынешние автопилоты много точней и надежней. Это электроавтопилоты, которые учитывают не только угол, на какой уклонился самолет от заданной высоты или курса, но и скорость этого уклонения. В современном электрическом автопилоте применены сложнейшие электрические и магнитные приборы.

В стальные руки такого пилота можно вверить жизнь человека.

Для учителя

ОТКРЫТИЕ АНТИНЕЙТРОНА

Центральный орган Французской коммунистической партии – газета «Юманите» недавно напечатала статью об открытии антинейтрона, совершенном в лаборатории университета в Беркли (США). Сокращенный перевод этой статьи мы приводим здесь.

Сооружая ускорители частиц, способные придать элементарным частицам вещества высокие энергии, физики все глубже проникают в тайны строения материи. Уже созваны ускорители, дающие частицы с энергией, измеряемой в BeV – в миллиардах электрон-вольт.

BeV – это энергия, которую получает электрон, разгоняясь под действием напряжения в 1 млрд. в. Один из самых мощных ускорителей находится в Беркли. Он позволяет достигать энергии в 6 BeV.

Зачем нужно 6 BeV?

Теории, развиваемые физиками в течение четверти века, предполагали, что у каждой входящей в атомное ядро частицы – протона и нейтрона – есть своя античастица: антипротон и антинейтрон – с той же массой, что и сама частица, но с противоположным магнитным моментом, а у протона – и с противоположным зарядом (к электрически нейтральной частице – нейтрону – противоположность заряда не применима).

Было давно уже известно, что электрону (отрицательно заряженной частице) противостоит позитрон (положительный электрон). При встрече электрона с позитроном происходит их аннигиляция – они исчезают, превращаясь в фотоны. Возможен и обратный процесс – возникновение из мощного фотона пары частиц: электрона и позитрона.

Теория предсказывала, что и встреча протона с антипротоном или нейтрона с антинейтроном должна сопровождаться их аннигиляцией. Расчеты показывают, что для получения «на свободе» пары, состоящей из протона и антипротона, нужна огромная энергия в 6 BeV.

От антипротона к антинейтрону

Уже почти год как антипротон был обнаружен в Беркли. Это замечательное подтверждение теории, которую уже давно считают классической. Оно стало возможным благодаря существованию ускорителя в 6 BeV и творчеству производивших эти эксперименты физиков.

В течение следующих месяцев были поставлены эксперименты, целью которых было обнаружение антинейтрона. Как следует из сообщений американской комиссии по атомной энергии, эти опыты успешно завершены. Нужно еще дожидаться опубликования подробных сообщений о работах, чтобы узнать, какие методы применялись. Но даже сейчас можно представить, что пучок антипротонов порождает на некотором экране пучок антинейтронов, которые можно узнать по характерному для них отсутствию заряда и по освобождению при этом энергии, которое происходит на другом экране.

От антинейтрона к…?

Нет сомнения, что в ближайшие годы физика совершит поразительные открытия. При этом нужно остерегаться скороспелых и грубых спекуляций, вроде абсурдного «конца мира» при столкновении Земли с «антиземлей», то-есть телом, состоящим только из античастиц. Не надо забывать, что новооткрытые частицы встречаются «на свободе» лишь благодаря огромным энергиям в новейших ускорителях. Сверх того, они крайне быстро аннигилируют во всех веществах.

Н.

Советская наука и техника. Информация

СОЛНЦЕ – СМОТРИТЕЛЬ МАЯКА

С наступлением темноты на морях и реках вспыхивают яркие сигнальные огни бакенов и маяков. Что горит в бакене – мощные электролампы? Но к нему не тянется с берега провод. Кто включает и гасит лампы – смотритель? Но долгими неделями к бакенам не подплывает ни одна лодка

В бакенах нет электроламп, а таинственный смотритель, вовремя включающий и выключающий огонь. – это Солнце.

На схеме показано устройство сигнального огня. Из баллона (!) находящийся в его корпусе горючий газ ацетилен поступает к небольшому огоньку-зажигалке (2), который горит все время. А вот к горелке большого огня (3) газ поступает не всегда На пути его установлен клапан (4), связанный с высокочувствительным прибором. Его основная деталь – зачерненная медная трубочка (5), она изменяет свою длину при самых незначительных изменениях температуры.

Освещенная дневным светом, трубка удлиняется на тысячную долю сантиметра и нажимает на клапан. Клапан прекращает доступ газа к горелке, и фонарь гаснет. С наступлением темноты трубка охлаждается, принимает прежний размер и открывает доступ газа к горелке. От огонька-зажигалки вспыхивает мощное пламя сигнального огня.

Так будет продолжаться до полного использования запаса газа. Лишь тогда потребуется вмешательство человека: он сменит баллон, осмотрит аппаратуру, и снова сигнал будет работать самостоятельно.

МОЛОКО В БУМАГЕ

Когда вы берете из рук продавца аккуратную бумажную бутылку с молоком (фото 1), вам, очевидно, не приходит мысль, что вы второй человек, дотрагивающийся до нее.

В самой деле, сделанная из листа плотной бумаги с отпечатанной на ней яркой этикеткой, особым образом обработанная парафином, наполненная молоком и хорошо закупоренная бутылка до магазина ни разу не побывала в руках человека!

Зайдем в цех Ленинградскою молокозавода. Вы удивитесь не только сияющей белизне стен и потолков и безукоризненной чистоте кафельных полов. Вас поразит и странное «малолюдье» цеха: две-три работницы в снежно-белых халатах проходят между рядами эмалированных, словно покрытых слоем кремовых сливок, машин. Они смотрят за тем, чтобы машины-автоматы правильно работали, и контролируют качество продукции. Автоматы работают быстро, аккуратно. Вот бумажный листок-заготовка скользнул в первую машину. Стальные руки подхватили его, превратили в цилиндр (фото 2), наклеили и прикрепили донышко.

Стаканчик отправляется «принимать душ» из тонких струек горячего парафина, который сделает бумагу прочной и не промокаемой. Следующий автомат придает стакану форму бутылки (фото 3).

И вот уже готовая бутылочка на разливочной машине. Мгновенье – и бутылка наполнена точно до верха, а металлическая скрепка плотно прихватила края «горлышка».

За смену такая автоматическая линия выпускает до 24 тысяч бутылок молока.

РАЗ В ДВЕСТИ БЫСТРЕЕ

Долгими зимними вечерами бабушки вяжут носки. Сначала вяжут верхнюю часть носка, которая называется «ластиком», потом основную часть вместе с пяткой и, наконец, довязывают мысок. Проходит несколько дней, и носки готовы! Несколько дней… Да при таких темпах бабушки не в силах «обносочить» даже близких своих родственниковI

А как делают те носки, которые лежат на полках промтоварных магазинов аккуратными стопочками?

«Их делают на фабриках с помощью машин», – ответит любой. Но знаете ли вы, что три части производственного процесса, которые мы обнаружили в работе бабушки, существуют и здесь? Правда, в раздельном виде.

Вязальщица может, не останавливая работу и не выпуская спицу из рук сразу перейти от вязки «ластика», к вязке основной части носка, а машина этого не умеет. Машину приходиться останавливать, вынимать связанную часть носка, нести в другой цех, вставлять в другую машину и только тогда продолжать вязку.

Представляете себе сколько неудобства возникает из-за этого! А почему? Да потому, что эти машины, как они ни хороши. не могут конкурировать с подвижностью человеческих рук. Кроме того, для вязки разных частей носка нужны в машине разные спицы. А как, каким образом «пересадить» вязку с одних спиц на другие без помощи человека? Трудная задача!

И все же советские изобретатели создали первую в мире машину, которая без помощи человека вяжет носок. Называется машина так: «Самокеттлюющий носочный автомат – АВС».

Как он работает? Посмотрите на рисунки. На первом из них показано, как начинает автомат вязку носка. Кстати сказать, автомат вяжет носки не в том порядке, как вязальщицы, а как раз наоборот, с мыска. И пока головка (в виде круга – видите?) вяжет мысок, она медленно приподнимается. На втором рисунке вы видите, как вяжется мысок и как получается у него угол без остановки вязки. А на третьем рисунке – мысок готов, он натянут между большими иглами. Теперь в дело должны вступить большие спицы-иглы, которые продолжит вязку основной чисти носки. Пока головки круг вращалась, они автоматически «пересадила» вязку со своих крючков на большие иглы, и вязка продолжается без всякого перерыва! В том, что машина приобрела подвижность и автоматическую «пересадку» вязки с одних игл на другие, и заключается «изюминка» нового автомата.

Вязка идет быстро: четыре минуты и – носок готов! Это раз о двести быстрее, чем вяжет бабушка.