Энциклопедия «Техника» (с иллюстрациями)

«ВОСТОК», серия одноместных космических кораблей для автономного полёта человека по околоземной орбите в космическом пространстве. Космические корабли этой серии созданы под непосредственным руководством С. П. Королёва.

На космическом корабле «Восток» изучалось воздействие условий космического полёта на состояние и работоспособность космонавта, его возможность управления системами корабля в условиях невесомости. Исследовалась способность принимать и усваивать пищу, сохранять психофизические особенности поведения, восприятия окружающей обстановки и т. п. Масса корабля «Восток» – 4730 кг, длина – 4.4 м, наибольший диаметр – 2.43 м. Состоит из спускаемого аппарата и приборно-агрегатного отсека, механически и электрически соединённых между собой. Герметичный спускаемый аппарат предназначен для размещения космонавта и оборудован системой жизнеобеспечения, пультами и органами управления кораблём, системой радиосвязи и телевидения, системой телеметрического контроля состояния космонавта и техники и т. п. Для предотвращения повреждений от высоких термодинамических нагрузок при прохождении плотных слоёв атмосферы аппарат покрывался специальной теплозащитной обмазкой. Спускаемый аппарат не имел системы мягкой посадки, и космонавт при возвращении на Землю на высоте ок. 7 км катапультировался и спускался на парашюте. Спускаемый аппарат, уже без космонавта, приземлялся на парашюте. В приборно-агрегатном отсеке находилось оборудование, не требующее обслуживания. На приборном отсеке размещалась тормозная двигательная установка. После завершения программы полёта и процесса торможения приборный отсек отделялся от спускаемого аппарата и сгорал в плотных слоях атмосферы. До пилотируемого полёта было совершено пять испытательных полётов с животными и манекенами (1960—61).

Первый в мире полёт человека в космическое пространство был совершён 12 апреля 1961 г. Ю. А. Гагариным на космическом корабле «Восток-1». Он продолжался 1 ч 48 мин и состоял из одного витка вокруг Земли, во время которого была проверена принципиальная возможность полёта человека в космос. На космическом корабле «Восток-2»

Г. С. Титов (6–7 августа 1961 г., 25 ч 18 мин) показал возможность приёма пищи, сна в условиях невесомости, а также выполнения рабочих функций при кино – и фотосъёмках, управлении кораблём и т. п. При совместном полёте на космических кораблях «Восток-3» (А. Г. Николаев, 11–15 августа 1962 г., 94 ч 22 мин) и «Восток-4» (П. Р. Попович, 12–15 августа 1962 г., 70 ч 57 мин) космонавты впервые освободились от кресел, свободно плавали в невесомости, установили радиосвязь между собой, проводили медико-биологические и другие эксперименты. Впервые были проведены телевизионные репортажи с борта космического корабля, которые транслировались по телевидению. Самый длительный полёт на космическом корабле этой серии – «Восток-5» (119 ч 06 мин) совершил В. Ф. Быковский 14–19 июня 1963 г., во время которого была проведена расширенная программа медико-биологических исследований и других экспериментов. На «Востоке-6» (16–19 июня 1963 г., 70 ч 50 мин) совершила полёт первая в мире женщина-космонавт В. В. Терешкова.

Ракетаноситель «Восток» с космическим кораблём «Восток-1»

Космический корабль «Восток»

ВРЕМЯ РЕАКЦИИ ЧЕЛОВЕКА, интервал времени от начала воздействия на организм какого-либо раздражителя до ответной реакции организма. Состоит из трёх фаз: время прохождения нервных импульсов от рецепторов до коры головного мозга; время, необходимое для восприятия нервных импульсов головным мозгом и организации ответной реакции в центральной нервной системе; время ответного действия организма. Время реакции зависит от типа раздражителя (звук, свет, температура, давление и т. д.) и его интенсивности, тренированности организма на восприятие этого раздражителя, его ожидаемости и др. Например, для распознавания сигнала светофора требуется 0.3–0.4 с, время реакции на ожог 0.15—0.2 с. Время реакции человека имеет решающее значение при определении возможности его работы лётчиком, оператором, машинистом и т. д.

ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ ЭЛЕКТРИ?ЧЕСКИЙ, устройство для включения и отключения электрических светильников, электронагревательных приборов, трансформаторов, двигателей, линий электропередачи и т. д. Делятся на электрические выключатели низкого (до 1000 В) и высокого (св. 1000 В) напряжения. Электрический выключатель состоит из контактной системы (подвижные и неподвижные контакты) и привода (ручного, пружинного, электромагнитного, пневматического). Для отключения токов в сотни и тысячи ампер электрические выключатели снабжаются устройствами для гашения электрической дуги.

Выключатели низкого напряжения подразделяют на бытовые и промышленные. Первые служат для включения и отключения бытовых электроприборов и устройств переменного тока (50 Гц) при напряжении до 220 В и силе тока до 10 А. Бытовые выключатели изготовляют с ручным, значительно реже – с автоматическим управлением, гл. обр. для защиты от перегрузки (по току) и разрыванию цепи при коротком замыкании. Часто бытовые выключатели совмещают в одно устройство с фотореле (для автоматического включения или выключения светильников в зависимости от освещённости), с таймером (для программирования момента включения и выключения бытовых электроприборов) или светорегулятором (для плавного регулирования яркости свечения ламп). Выключатели освещения могут иметь одну, две или три клавиши. В одноклавишных выключателях размыкается или замыкается одна пара контактов. В двух – и трёхклавишных выключателях каждая пара контактов работает как отдельный выключатель, независимо от того, как ведут себя остальные пары контактов. Как правило, один контакт у них является общим. Такие выключатели служат для раздельного включения ламп в светильнике.

Промышленные электрические выключатели изготовляют с ручным и автоматическим управлением. Последние могут иметь также защиту от понижения напряжения: если напряжение опускается ниже допустимого значения, происходит автоматическое отключение. Распространены полупроводниковые электрические выключатели с дистанционным управлением от компьютера.

Электрические выключатели высокого напряжения (высоковольтные выключатели) предназначены для ручного или дистанционного оперативного включения и отключения устройств высокого напряжения при нормальных режимах и для автоматического выключения этих установок в аварийных режимах при токах перегрузки и токах короткого замыкания.

ВЫПРЯМИ?ТЕЛЬ ЭЛЕКТРИ?ЧЕСКИЙ, устройство для преобразования переменного электрического тока в постоянный. Большинство мощных источников электрической энергии (напр., электрические генераторы на электростанциях) вырабатывают переменный ток. Однако многие электрические устройства на городском и железнодорожном транспорте, в химической промышленности, в цветной металлургии, в быту и т. д. работают на постоянном токе различного напряжения. В простейшем случае переменный ток выпрямляется электрическим вентилем, пропускающим ток (напр., синусоидальный) только в одном направлении. В однофазных электрических цепях используют однополупериодные, двухполупериодные с нулевым выводом и мостовые схемы электрических выпрямителей. На рис. 1 приведена схема однополупериодного выпрямителя однофазного тока. Напряжение U?, обычно синусоидальное, от источника переменного тока через трансформатор Тр подаётся на вентиль В. Ток J в нагрузке Rн течёт только при положительной полярности подводимого напряжения, т. е. при открытом состоянии вентиля В. Конденсатор С заряжается положительными полуволнами пульсирующего тока, а в паузах, соответствующих по времени отрицательным полуволнам, разряжается на нагрузку. Таким образом, пульсирующий ток сглаживается, усредняется.

В схеме двухполупериодного выпрямителя (рис. 2) применяют трансформатор со средней точкой во вторичной обмотке. Благодаря такому соединению обмотки с вентилями выпрямленный ток формируется из обеих полуволн тока. Частота пульсаций выпрямленного тока при этом возрастает в 2 раза по сравнению с однополупериодным выпрямителем, что облегчает сглаживание тока.

Схема мостового выпрямителя (рис. 3) также двухполупериодная, но вторичная обмотка трансформатора выполнена без средней точки и имеет в 2 раза меньшее количество витков по сравнению со вторичной обмоткой трансформатора. Указанные схемы выпрямителей применяют обычно в системах питания устройств, у которых потребляемая мощность не превышает нескольких киловатт (бытовые электронные приборы, некоторые устройства автоматики и телемеханики и др.), и лишь в отдельных случаях для питания мощных (до 1000 кВт) устройств (напр., двигателей электровозов).

1)

2)

3)

Схемы выпрямителей однофазного тока:

1 – однополупериодная; 2 – двухполупериодная; 3 – мостовая

ВЫСОКАЯ ПЕЧАТЬ, способ получения полиграфического изображения на бумаге (или ином материале) с использованием печатных форм, на которых печатающие элементы выступают над пробельными (непечатающими) элементами. Текст и иллюстрации готовят раздельно и объединяют обычно при составлении печатной формы, используемой многократно. Иллюстрационные формы изготавливают в цинкографии травлением или гравированием; текстовые – набором. В высокой печати часто приходится использовать дубликаты печатных форм – копии с оригинальных форм, что обусловлено особенностями способа: повышенным давлением при печати, вызывающим быстрый износ печатных элементов при больших тиражах. Высокая печать используется для печатания текстовых изданий (книги, газеты, брошюры и пр.).

1)

2)

3)

Схема получения оттиска при высокой печати:

1 – форма; 2 – форма с краской; 3 – бумага с оттиском краски;

а – печатающие участки; б – непечатающий (углублённый) участок; в – бумага; г – краска

ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ, выключатель электрический для ручного или дистанционного оперативного включения и отключения устройств высокого напряжения при нормальных режимах и для автоматического выключения этих установок в аварийных режимах при токах перегрузки и токах короткого замыкания. Для гашения электрической дуги, возникающей при размыкании цепи с током, в высоковольтных выключателях используются дугогасительные устройства.

По виду дугогасительного устройства и среде, в которой происходит гашение дуги, различают масляные, элегазовые, воздушные, вакуумные, газогенерирующие и электромагнитные выключатели. В масляных выключателях дуга гасится с помощью потока газа, образующегося в результате разложения трансформаторного масла, в котором расположены контакты выключателя. Масляные выключатели входят в состав распределительных устройств электрических станций и подстанций. В воздушных выключателях дуга гасится сжатым воздухом; воздушные выключатели выпускаются на напряжения до 1150 В. В вакуумных выключателях дуга гасится в высоком вакууме (1–0.1 МПа); используются такие выключатели при частых отключениях нагрузки. В элегазовых выключателях гасящей средой является гексафторид серы – элегаз; рабочее напряжение таких выключателей несколько киловатт. В газогенерирующих выключателях дуга гасится потоком газов, образующихся под воздействием дуги из газогенерирующих материалов (фибры, органического стекла и др.); применяется гл. обр. на напряжения 6—15 кВ при силе тока до 600 А. В электромагнитных выключателях дуга затягивается в камеру (где она остывает и гаснет) мощным магнитным полем, создаваемым отключаемым током, протекающим по обмоткам электромагнитов; применяется на напряжения 3—10 кВ.

ВЫСОКОСКОРОСТНЫ?Е ЖЕЛЕЗНЫЕ ДОРОГИ, магистрали, по которым поезда движутся со скоростью не ниже 200 км/ч. Вся история развития железнодорожного транспорта связана со стремлением обеспечить максимальные скорости движения, минимальное время нахождения пассажиров и грузов в пути, увеличение пропускной способности дорог. Для высокоскоростного транспорта требуется создание специальной инфраструктуры – искусственных сооружений, рельсового пути, систем управления движением, устройств сигнализации, информации и связи, обеспечивающих необходимую безопасность пассажиров и сохранность грузов. Осуществляется высокоскоростное движение либо колёсным подвижным составом, передвигающимся по традиционному рельсовому пути, либо вагонами, не имеющими непосредственного контакта при движении с путепроводной эстакадой (т. н. левитирующий транспорт). В последнем случае для создания тяги используется специальный линейный электродвигатель в сочетании с магнитным подвесом.

Рекордную скорость 140 км/ч впервые развил в 1905 г. локомотив с паровой тягой немецкой фирмы «Сименс»; через некоторое время он же достиг скорости 200 км/ч. В 1973 г. в Великобритании на локомотиве с дизельным двигателем достигнута скорость 230 км/ч. В нач. 80-х гг. на дорогах Европы появился французский суперэкспресс ТGV (Trains Grande Vitesse – вагон с высокой скоростью), развивавший скорость 380 км/ч; в 1990 г. он показал рекордную скорость – 515.3 км/ч. Однако наиболее приемлемой для эксплуатации суперэкспресса является скорость 300 км/ч. С такой скоростью движутся поезда в различных регионах Западной Европы. Наиболее развито скоростное движение во Франции, Германии, Испании, Италии – странах, связанных единой сетью высокоскоростных железных дорог. В Японии, имеющей протяжённую сеть высокоскоростных линий, объединяющих всю территорию страны, рабочая скорость движения на большинстве участков не превышает 210–240 км/ч (в тоннелях до 270 км/ч). В России создание высокоскоростного железнодорожного транспорта началось в кон. 1980-х гг. На первой скоростной линии между Москвой и Ленинградом (Санкт-Петербургом) в 1989 г. началась эксплуатация электропоезда ЭР-200, развивающего на отдельных участках скорость 200 км/ч. В кон. 90-х гг. разработан и построен скоростной электропоезд, рассчитанный на более высокие скорости для эксплуатации на том же направлении.

Высокоскоростной электропоезд

ВЫСОТОМЕР (альтиметр), прибор для определения высоты полёта летательного аппарата. Различают барометрические высотомеры и радиовысотомеры. Принцип действия барометрических высотомеров основан на однозначной зависимости атмосферного давления от высоты полёта летательного аппарата. Конструкция такого высотомера подобна конструкции барометра-анероида, но его отсчётная шкала проградуирована в метрах и километрах. По показаниям прибора определяют как абсолютную высоту (высоту относительно условного уровня, на котором атмосферное давление равно 760 мм рт. ст. – уровень Мирового океана), так и относительную (высоту относительно места вылета). Барометрические высотомеры применимы до высоты 30 км.

В радио высотомерах высота полёта измеряется при помощи радиоволн. В полёте радиовысотомер посылает радиоволны перпендикулярно земной поверхности и измеряет время между моментами излучения радиоволн и их приёма после отражения от земли (воды). Зная время и скорость распространения радиоволн (~ 300 000 км/с), легко определить расстояние, пройденное радиоволнами за это время, т. е. удвоенное расстояние от летательного аппарата до земной поверхности.

ВЫЧИСЛИ?ТЕЛЬНАЯ МАШИ?НА, устройство или комплекс устройств для механизации и автоматизации процессов вычислений и обработки информации. Первые устройства механизированного счёта состояли из зубчатых колёс, реек, рычагов и т. п. деталей, отсюда их название – вычислительные машины. Кним относятся арифмометр В. Шиккарда (1623 г., Германия), счётная машина Б. Паскаля (1641 г., Франция), арифмометры К. Томаса (1820 г., Франция) и В. Т. Однера (1890 г., Россия). На смену механическим арифмометрам пришли электромеханические счётные машины: табулятор Г. Галлерита (1887 г., США), цифровые вычислители Ц-З К. Цузе (1941 г., Германия), МАРК-I и МАРК-II Г. Айкена (1944—47 гг., США) и др. В 1946 г. в США создана первая электронная вычислительная машина (ЭВМ) – ЭНИАК; первая отечественная ЭВМ – МЭСМ построена в 1950 г. под руководством академика С. А. Лебедева. Термин «вычислительная машина» применительно к ЭВМ сохранился лишь в силу исторической преемственности; по существу ЭВМ – это комплекс (система) сложнейших электронных устройств, обеспечивающих переработку, хранение, передачу и отображение информации, представленной в цифровой, буквенной, изобразительной или речевой форме либо в виде непрерывно изменяющихся физических величин. Иногда термин «вычислительная машина» применяют также к устройствам оптической обработки информации – оптическим процессорам, называя их по аналогии с ЭВМ оптическими вычислительными машинами.

ВЫЧИСЛИ?ТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА, 1) совокупность технических и математических средств, методов и приёмов, используемых для механизации и автоматизации процессов вычислений и обработки информации. Основу технических средств современной вычислительной техники составляют электронные вычислительные машины (ЭВМ, компьютеры), устройства ввода, вывода, представления и передачи данных (сканеры, принтеры, модемы, мониторы, плоттеры, клавиатуры, накопители на магнитных лентах и дисках и т. д.), ноутбуки, микрокалькуляторы, электронные записные книжки и пр. К математическим средствам относятся разнообразные программы (в т. ч. операционные системы, программы технического обслуживания ЭВМ), языки программирования, инструкции, протоколы и т. д.

Первые примитивные устройства (абак, китайские счёты и т. п.) для механизации вычислений площадей земельных участков, торговых расчётов и пр. появились за сотни лет до н. э. Вычислительные устройства, такие, как, напр., шкала Непера, логарифмическая линейка, арифмометр В. Шиккарда, счётная машина Б. Паскаля, были известны уже в 17 в. На смену им в 18–19 вв. пришли планиметры Дж. Германа и Дж. Амслера, арифмометр В. Т. Однера и др. В 1833 г. английский учёный Ч. Беббидж разработал проект «аналитической машины» – гигантского арифмометра с программным управлением, арифметическим и запоминающим устройствами; однако осуществить свой проект ему не удалось гл. обр. из-за недостаточной технической базы. Развитие вычислительной техники в кон. 19 – нач. 20 в. связано в основном с созданием аналоговых вычислительных машин (АВМ). Лишь в 1944 г. в США была построена первая цифровая вычислительная машина (ЦВМ) с программным управлением МАРК-I на электромагнитных реле.

Счётная машина Б. Паскаля

Решающим событием в развитии вычислительной техники стало создание в 1946 г. в США электронной вычислительной машины (ЭВМ) – ЭНИАК. Первая отечественная ЭВМ – МЭСМ была построена в 1950 г. под руководством академика С. А. Лебедева, а спустя три года появилась БЭСМ – предшественница серии отечественных цифровых ЭВМ: «Минск», «Урал», «Днепр», «Мир», «Раздан» и др. С развитием вакуумной, а затем полупроводниковой электроники и микроэлектроники изменялась элементная база ЭВМ и других технических средств вычислительной техники, разрабатывались новые логические схемы устройств. Одновременно создавались новые, всё более сложные программы, совершенствовались языки программирования и методы управления вычислительным процессом. За каких-то 40 лет существования производительность электронных вычислительных машин возросла с нескольких тысяч до десятков миллиардов операций за 1 секунду.

Ноутбук

Новый, поистине революционный этап в развитии вычислительной техники ознаменовался созданием в 1970-х гг. персональных компьютеров. С появлением персональных компьютеров, работающих в режиме дружественного диалога с пользователем, вычислительная техника стала доступна широкому кругу пользователей – от школьников до специалистов в области математики и программирования, от кассира в магазине до конструктора космических систем, от лаборанта до учёного-атомщика. К кон. 2000 г. вычислительная техника из инструмента для математических расчётов превратилась в универсальное средство обработки информации, располагающее совершенным программным обеспечением, способное решать самые сложные задачи практически во всех сферах человеческой деятельности – экономике, энергетике, промышленности, научных исследованиях и др.

2) Отрасль техники, занимающаяся разработкой, изготовлением и эксплуатацией вычислительных машин, устройств и приборов.

Г

ГАВАНЬ, часть водного пространства, защищённая от ветра, ветровых волн, течения и ледохода, используемая для стоянки судов. Различают гавани морские, озёрные, речные и водохранилищные. Гавань может служить портом-убежищем, использоваться для выполнения ремонтных работ (ремонтная гавань) или для длительного отстоя судов в межнавигационный период (зимовочная гавань).

Как база пребывания судов определённого типа гавань может быть рыбной, военной, судов технического флота и др. В портах гаванью называют часть внутренней акватории порта, примыкающую к местам выполнения грузовых работ и отводимую для ожидания судами свободного места у пирса или у набережной и для выполнения маневровых операций с судами при их подготовке к погрузке-выгрузке и выводе из порта.

В зависимости от типа обрабатываемых в порту судов или рода груза портовая гавань может быть пассажирской, каботажной, лесной, угольной, нефтяной. Вследствие повышенной экологической и пожароопасности, токсичности и взрывоопасности нефтепродуктов, сжиженных газов и других жидких грузов акватория нефтегавани отделяется от остальной внутренней акватории разного рода ограждениями для устранения возможности распространения нефти в прилегающие зоны. При наличии течений нефтегавань располагают таким образом, чтобы разлившаяся нефть не поступила в основные районы порта, в прилегающие зоны отдыха, другие важные участки побережья и акватории. По названным причинам часто нефтегавань выносят за пределы акватории порта и создают изолированный порт-спутник. Примером современных нефтегаваней могут служить изолированная нефтегавань порта Марсель, расположенная в 30 км от основного порта, нефтегавань порта Дюнкерк, рассчитанная на заход танкеров дедвейтом 500 тыс. т и оборудованная системой заграждений, устраняющих опасность разлива нефти, и др.

Гавань в Барселоне, Испания

ГАГАРИН Юрий Алексеевич (1934–1968), лётчик-космонавт СССР. Впервые в мире 12 апреля 1961 г. совершил орбитальный полёт вокруг Земли на космическом корабле «Восток» продолжительностью 1 ч 48 мин и успешно приземлился с использованием парашютной системы на территории Саратовской области. После полёта Гагарин непрерывно совершенствовал своё мастерство как лётчик-космонавт, а также участвовал в обучении и тренировке экипажей космонавтов, руководил полётами космических кораблей. Трагически погиб в авиационной катастрофе во время тренировочного полёта вместе с полковником В. С. Серёгиным. Похоронен на Красной площади, у Кремлёвской стены.

Ю.А. Гагарин

ГАЕЧНЫЙ КЛЮЧ, ручной инструмент для завинчивания и отвинчивания болтов, винтов, гаек и других деталей. Состоит из зева или контурного выступа для захвата деталей и рукоятки. Бывают гаечные ключи простые одно – и двухсторонние, велосипедные, кольцевые, трубчатые, торцевые, разводные. Ключи гаечные разводные – незаменимый инструмент в каждом доме; вместе с трубными ключами их часто используют при сантехнических работах. Размеры зева простых, кольцевых и трубчатых гаечных ключей от 6 до 32 мм, торцевых – от 9 до 22 мм.

Разводной гаечный ключ