Борьба за скорость - Ляпунов Борис Валерианович (читать книги полные TXT) 📗
Цимлянская гидроэлектростанция.
Плавим ли мы металл или добываем электроэнергию, управляем блюмингом или ведем поезда, — у нас есть верные помощники, которые не устают и не ошибаются, которые работают точнее и аккуратнее, чем человек. Это автоматика, великое достижение техники XX века. Машины, работающие сами, — не сказка, а быль наших дней. В одном из фантастических романов можно было прочитать о том, будто на Луне, в подземном царстве вымершей планеты, межпланетные путешественники нашли машины, работающие, как часы, заведенные раз и навсегда… Но теперь не только в мире фантастики существует сказочное царство машин, подвластных человеку; у нас есть автоматические линии станков, а теперь советскими инженерами строятся заводы-автоматы.
Все быстрее и быстрее двигаются машины, быстрее обрабатывается металл, быстрее идет работа всюду.
За полвека больше чем в 200 раз выросла скорость резания металлов в нашей стране.
Растут скорости машин — на земле, в небесах и на море. И опять на другие меры пошел счет в технике — со скоростью в несколько тысяч метров в минуту режется металл, со скоростью курьерского поезда мчится сталь в прокатном стане, тысячи оборотов в минуту делают турбины. За тысячу километров в час перешла скорость современного самолета, быстрее звука летают теперь ракеты. Есть аппараты, где части движутся, делая десятки и даже сотню и более тысяч оборотов в минуту. И есть приборы, где работают электроны, несущиеся с фантастическими скоростями в десятки тысяч километров в секунду.
Высокие и низкие давления, высокие и низкие температуры, крайности высоких и низких величин встречаем мы теперь в технике. И все это, вместе с автоматикой, с машинами, облегчающими труд, направлено к одному — чтобы делать быстрее, делать больше, двигаться скорее вперед, к коммунизму.
В росте скоростей, мощностей, давлений, температур — тех величин, которые характерны для машин, видны черты техники будущего коммунистического общества. В автоматике — покорении машин человеком, в небывалом развитии энергетики, вооружении человека энергией виден прообраз промышленности будущего, производственной базы коммунизма. И в тесном содружестве техники и науки, теории и практики сегодняшнего дня видим мы силу, которая ведет и будет вести людей по бесконечному пути познания и переделки мира.
Веком больших скоростей можно назвать наш век, век «чудес» техники и науки.
Новая, высокоскоростная техника — это и новые трудности, новые задачи.
Высокие скорости, большие нагрузки требуют материалов высокой прочности.
Их требуют конструкторы высокоскоростных машин, в которых часто приходится иметь дело и с потоками сильно нагретых газов, несущихся быстрее звука, и с большими давлениями, и с низкими температурами.
Их требуют конструкторы скоростных самолетов и ракет, которым нужны прочные и в то же время легкие материалы для своих машин.
Их требуют конструкторы ракетных двигателей, которым нужны прочные материалы для работы при очень высоких температурах.
И можно, не преувеличивая, сказать, что развитие высокоскоростной техники во многом зависит от металлургов, от тех, кто совершенствует старые, кто создает новые материалы для новых машин.
Борьба за прочность — это и борьба за скорость.
Больших успехов добились металлурги. Конструкторы скоростных машин располагают теперь нужными материалами. Но жизнь идет вперед. Скорости, давления, температуры все время растут. То, что было достигнуто вчера, уже не устраивает конструктора сегодня.
Иметь материал — это еще не все. Его нужно обработать, да так, чтобы в новых, более тяжелых условиях работы, при повышенных скоростях, он не сдал бы, не изменил свойств, которых тяжелым, упорным трудом добились металловеды, металлурги и ученые, занимающиеся прочностью материалов.
Очень прочные материалы оказались и очень капризными. Бывает, что малейший дефект при обработке и заметить-то трудно, а он дает о себе знать аварией, когда машина начинает работать.
Скорости в технике и природе.
С капризами высокопрочных металлов и технолог и конструктор — каждый по-своему — ведут борьбу. Новые способы исследования материалов, контроля деталей машин и их работы найдены в последние годы. Все шире применяется новая технология, новые способы обработки металла.
Начиная от литейных цехов и кончая сборочными, на всем пути создания машины стремятся к быстроте и точности. Литейщики получают отливки, которые максимально приближаются по форме и размерам к готовой детали. Сварка, ковка-штамповка, скоростное резание ускоряют изготовление машин. Электроискровой способ решает задачу обработки высокопрочных сплавов. Автоматика и поток проникают во все области машиностроения.
По-новому, остро заявляют о себе трение и износ материалов при больших скоростях. Резко возрастает износ, быстрее истираются поверхности деталей. Это сокращает жизнь машин. А долговечность машины — закон для ее творца.
Инженеры-технологи находят новые способы обработки металла, новые способы борьбы против износа.
Борьба с износом — тоже борьба за скорость в машиностроении.
Маленькая, но нужная деталь всякой машины, где есть вращение — подшипник, начинает с ростом скорости заявлять о себе большими неприятностями. Ему становится трудно, а иногда и просто невозможно работать при больших скоростях.
Значит, задача в том, чтобы заставить служить эту упрямую деталь в машинах больших скоростей.
Выходит, борьба за подшипник — тоже борьба за скорость.
С ростом скорости больше выделяется тепла, сильнее, чем раньше, нагреваются части машин. Уже при 5 тысячах оборотов может загореться смазка в подшипниках. На самолете при очень больших скоростях нагревается и размягчается прозрачная пластмасса, из которой сделаны фонари кабин, и в кабине становится жарко. Чем быстрее полетит самолет, тем сильнее будет нагрев: предполагают, что в стратосфере при полете быстрее звука весь самолет сильно нагреется от трения о воздух. До сих пор приходилось заботиться об отеплении кабины. А здесь нужно будет думать об ее охлаждении.
Найти способы быстрого, надежного охлаждения сильно нагретых частей — еще одна задача для конструкторов высокоскоростных машин.
И решение этой задачи — тоже борьба за скорость.
Когда части машин делают десятки тысяч оборотов в минуту, от устойчивости их в работе зачастую зависит успех дела. При больших скоростях развиваются и большие силы, которые стремятся нарушить устойчивую работу машин. И если машина плохо уравновешена, если где-нибудь возникает опасность вибраций, разлетается на куски турбина, выходит из строя мотор, разрушается скоростной самолет.
С этим нельзя не считаться конструктору. Он должен обеспечить устойчивую, надежную работу скоростной машины.
Однако прочность, трение и износ, нагрев, устойчивость — это еще не все, что с новой силой заявляет о себе при больших скоростях.
Самолеты, лопатки турбин, другие машины и части машин, работающие на высоких скоростях, требуют от своих создателей борьбы с возросшим сопротивлением, которое мешает им работать.
Возникают проблемы борьбы с сопротивлением воздуха или жидкости. По-новому они решаются и учеными, и конструкторами, и производственниками.
Непривычные на первый взгляд формы скоростных самолетов — с короткими, отогнутыми, как у ласточки, крыльями, с высоко поднятым оперением — таково решение задачи учеными и конструкторами.
Еще более гладкие, чем раньше, поверхности самолета, где выступы меряются на микроны, где заклепка, торчащая наружу, теперь считается преступлением, — она крадет скорость, — это решение задачи технологами.
Новый двигатель, более мощный, чем раньше, который помогает самолету бороться с сопротивлением, когда скорость растет, — это решение задачи инженерами-моторостроителями.
