Энциклопедия «Техника» (с иллюстрациями)

Автомобильный двигатель

За 100 лет существования автомобиль стал самым распространённым транспортным средством. Ежегодно в мире выпускается 54–59 млн. разнообразных автомобилей; в т. ч. св. 25 % грузовых автомобилей и автобусов. Бoльшая часть добываемой в разных странах нефти перерабатывается на бензин и дизельное топливо для удовлетворения нужд автомобильного транспорта.

АВТОМОБИ?ЛЬНАЯ ДОРОГА, специально обустроенная или приспособленная для движения автомобильного транспорта полоса земли. Представляет собой сложное инженерное сооружение. Состоит из нескольких основных элементов: земляного полотна проезжей части, обочины или тротуара, разделительной полосы. Строительство дороги начинается с подготовительных работ: очистки местности от леса, камней, кустарников и т. д. Затем автогрейдеры, скреперы или бульдозеры приступают к созданию земляного полотна: формируют профиль дороги, устраивают насыпи и выемки, уплотняют, перемешивают и разравнивают грунт. На подготовленное полотно укладывают и уплотняют слои основания дорожной одежды. Это может быть песок, щебень или гравий, а может быть и цементно-бетонное основание. Последнее наиболее прочно и долговечно. Дороги с таким основанием выдерживают движение автомобилей практически любой грузоподъёмности. После этого приступают к устройству покрытия. Прежде асфальтобетонную смесь укладывали вручную лопатами, теперь это делает асфальтобетоноукладчик. Вслед за ним идут катки дорожные, которые 25–30 раз проходят взад и вперёд по одному и тому же месту и делают покрытие дороги твёрдым и совершенно ровным. Если покрытие дороги имеет большую ширину, асфальтоукладчик выкладывает асфальтобетонную массу несколькими параллельными полосами. На поверхности проезжей части наносят линии разметки, служащие для организации движения. Разделительная полоса часто выполняется в виде газона, барьера и т. п. Боковые кюветы используются для отвода воды. Для безопасной езды автомобильную дорогу оборудуют дорожными знаками, указателями, осветительными приборами. Пересечение нескольких автомобильных дорог на одном уровне называется перекрёстком.

Автомобильная дорога

В ряде случаев на пересечении дорог сооружают многоуровневые развязки с подъездными путями. Продольные уклоны (спуски и подъёмы), а также закругления на поворотах устраивают с учётом безопасного движения транспортных средств в реальном диапазоне скоростей. Автомобильная дорога, предназначенная для массового скоростного движения, называется автомагистралью или автострадой. Такая дорога отличается большой протяжённостью и высокой пропускной способностью. Она имеет не менее четырёх полос движения (по две в каждую сторону), многоуровневые развязки, асфальтобетонное покрытие.

АВТОМОБИ?ЛЬНЫЙ ПОЛИГОН, участок местности, оборудованный для испытаний автомобилей.

В 1924 г. в США фирмой «Дженерал моторс» был построен первый в мире автополигон. В том же году появился полигон и во Франции. Отечественный Центральный научно-исследовательский полигон существует с 1964 г. Оборудование его даёт возможность проводить испытания автомобилей различных типов в условиях, гарантирующих сопоставимость результатов, полученных в разное время и обеспечивающих безопасность работы. Длительные скоростные испытания проводятся на кольцевых скоростных дорогах, имеющих подъёмы и спуски, типичные для автомагистралей. Топливная экономичность, тягово-скоростные и тормозные качества автомобилей проверяют на т. н. динамометрической дороге, имеющей прямолинейную, абсолютно горизонтальную поверхность. Для испытаний на долговечность оборудуются маршруты дорог с различными неровными твёрдыми покрытиями, в частности «бельгийская мостовая» – брусчатка, воспроизводящая старые мощёные дороги Европы. Пробег автомобиля ок. 1600 км по такой дороге достаточен для выявления всех возможных дефектов, которые могут встретиться при его эксплуатации в обычных дорожных условиях. Также имеется комплекс специальных дорог для испытаний на плавность хода, шумность, управляемость и устойчивость и т. п. Предусматриваются и специальные сооружения: водяные и грязевые бассейны, устройства для испытаний автомобилей на безопасность (столкновение с неподвижным препятствием, опрокидывание и т. д.), препятствия для оценки проходимости, пылевые и климатические камеры.

АВТОМОТРИ?СА, моторный самоходный вагон, приводимый в движение двигателем внутреннего сгорания (чаще дизельным). Пассажирские автомотрисы предназначаются для служебных поездок (напр., инспекционных, доставки ремонтных бригад к месту работы), а также для пассажирских перевозок на железнодорожных участках с малыми пассажиропотоками. С 1970-х гг. термином «автомотриса» обозначают в основном автодрезины (см. Дрезина) с дизельными двигателями. К автомотрисе можно прицеплять грузовой подвижной состав массой до 10 т, а также один или два прицепных пассажирских вагона с сидячими местами. Две автомотрисы с такими вагонами образуют поезд. Существуют и специальные монтажные автомотрисы, применяемые при сборке контактной сети железнодорожных путей. Они оснащены площадками с гидравлическим приводом, управляемым из кабины, могут подниматься на высоту до 7–9 м и поворачиваться на угол до 180°. Кроме того, они имеют крановые установки или подъёмные стрелы и комплекты электрифицированных инструментов. Скорость, развиваемая автомотрисой, 80—120 км/ч.

Монтажная автомотриса

АВТОПИЛОТ, автоматическая система управления самолётом, вертолётом, ракетой и т. п., обеспечивающая сохранение заданного режима полёта. Представляет собой комплекс автоматических устройств, каждое из которых предназначено для сохранения (стабилизации) одного определённого параметра, напр. скорости полёта, углов крена и тангажа, курса, высоты. При отклонении какого-либо параметра от заданного значения в соответствующем автомате вырабатывается сигнал, пропорциональный данному отклонению. Этот сигнал после необходимых преобразований (дешифрирования, усиления, квантования и т. д.) через исполнительные механизмы (сервопривод) воздействует на органы регулирования двигателей и рули управления летательного аппарата до тех пор, пока не будет устранена причина отклонения. Таким образом автопилот стабилизирует полёт летательного аппарата без вмешательства пилота.

АВТОПОГРУ?ЗЧИК, самоходная подъёмно-транспортная машина для погрузочно-разгрузочных операций и перемещения грузов по территории предприятий, складов, стройплощадок и т. п. Основное рабочее оборудование автопогрузчика – грузоподъёмник, представляющий собой вертикальную раму, внутри которой перемещается каретка с установленным на ней набором съёмных грузозахватных приспособлений. Перемещение и привод грузоподъёмных механизмов автопогрузчика осуществляются двигателем внутреннего сгорания или электродвигателем, питаемым от батареи аккумуляторов; в этом случае машина носит название «электропогрузчик». В конструкции автопогрузчиков широко применяются гидравлические системы. Рабочее оборудование имеет обычно объёмный гидропривод, а в механизмах передвижения применяются механические, электрические, гидродинамические трансмиссии или мотор-колёса.

Автопогрузчик

АВТОПОЕЗД, транспортное средство, состоящее из тягача и прицепного звена. Используется для повышения производительности грузовых перевозок, а также для транспортировки крупногабаритных и длинномерных грузов. В качестве прицепного звена используются прицепы, полуприцепы и другие безмоторные транспортные средства. Прицепы и полуприцепы могут иметь ведущие оси (активные оси) с приводом от двигателя тягача. Для обозначения автопоезда применяются опознавательные знаки – три фонаря жёлтого цвета, установленные в ряд на крыше кабины тягача.

Автопоезд

АВТОСТОП, система путевых и локомотивных устройств, которая включается и останавливает поезд в том случае, если машинист по какой-либо причине не заметил и проехал запрещающий сигнал светофора. Автостоп может действовать в определённых точках пути (такой автостоп называют точечным). «Точками» являются места установки светофоров в системе автоблокировки. Одна из первых систем механического автостопа с автоматической локомотивной сигнализацией, дублирующей показания светофора в кабине машиниста, была разработана в СССР в 1937 г. Она получила высшую награду – Гран-при на Всемирной выставке в Париже (1937). Автостопами в России оборудованы все линии метрополитена.

«АВТОСТОП», вид туризма, когда турист путешествует попутным транспортом, чаще всего – автомобильным. Человек, пользующийся «автостопом», называется «автостопщиком» или «хичхайкером» (от английского hitch-hiking – бесплатное путешествие на автомобиле). Останавливая попутный автомобиль («попутку»), он «голосует» на дороге рукой с поднятым большим пальцем. Существуют спортивные клубы «автостопщиков». Их члены организуют путешествия, в т. ч. и международные, а также устраивают соревнования («гонки») на скорость передвижения по определённому маршруту с использованием «автостопа».

АВТОСЦЕПКА, автоматически действующее устройство, с помощью которого вагоны соединяются между собой и с локомотивом. Автосцепка служит также для амортизации соударения вагонов при движении, остановках и при манёврах. Автосцепка состоит из двух механизмов, симметрично размещаемых на торцах вагонов (локомотивов). Соединение частей автосцепки происходит без участия человека – при соударении вагонов половинки сцепки автоматически соединяются и удерживаются в таком положении специальным устройством, называемым замкодержателем. Расцепляют механизмы автосцепки вручную при помощи расцепного привода, рукоятка которого находится сбоку вагона. Таким образом автосцепка обеспечивает полную безопасность сцепщиков при составлении поездов. На российских железных дорогах автосцепка вагонов и локомотивов впервые применена в 1932 г., а в 1935—57 гг. на автосцепку был переведён уже весь подвижной состав.

АВТОТРАНСФОРМАТОР, электрический трансформатор, имеющий одну обмотку с несколькими выводами для подключения к источнику переменного тока и к нагрузке. Для понижения напряжения источник тока (первичное напряжение) подключается ко всей обмотке, а вторичное напряжение (для нагрузки) снимается с части её витков (между отводом и одним из крайних выводов обмотки). Для повышения напряжения сеть и нагрузка подключаются соответственно к части обмотки и ко всей обмотке. В автотрансформаторе как вся обмотка в целом, так и каждая её часть электрически соединяются с источником питания (или электрической сетью), что создаёт опасность поражения электрическим током при прикосновении к проводникам или выводам автотрансформатора. Мощные автотрансформаторы применяются для связи электрических цепей, имеющих близкие значения напряжений, маломощные (часто регулируемые плавно или ступенчато) – в лабораторной практике.

Электрическая схема автотрансформатора:

U

– высокое напряжение; W

– обмотка высокого напряжения; U

– низкое напряжение; W

– обмотка низкого напряжения

АГЛОМЕРАЦИОННАЯ МАШИ?НА, установка ленточного (конвейерного) типа, предназначенная для производства агломерата. Первая ленточная агломерационная машина конструкции А. Дуайта и Р. Ллойда (США) была введена в эксплуатацию в 1911 г. Ленточная машина представляет собой замкнутую цепь движущихся спекательных тележек-паллет, перемещающихся по рельсам. На стальной раме каждой паллеты монтируют три ряда колосников. Таким образом, паллета представляет собой движущуюся колосниковую решётку. На неё укладывается агломерационная шихта. Топливо, входящее в состав шихты, воспламеняется с помощью газового горна. Процесс горения топлива и спекания агломерата происходит вследствие просасывания воздуха через спекаемый слой с помощью вентилятора (эксгаустера), создающего разрежение под колосниковой решёткой.

Агломерационная машина

АГЛОМЕРАЦИЯ железорудных материалов, основной способ окускования мелкодисперсных железорудных материалов и железосодержащих отходов производства. Изобретённый в 1887 г. Ф. Геберлейном и Т. Хантингтоном (Англия), процесс первоначально использовался в цветной металлургии для окускования сульфидных руд. Для обработки железных руд он был впервые применён в 1906 г. А. Дуайтом и Р. Ллойдом (США).

В шихту агломерационного процесса, помимо железорудных материалов, входят флюсующие добавки (как правило, известняк и доломит) и твёрдое топливо (коксовая мелочь и плотный каменный уголь – антрацитовый «штыб»). В процессе агломерации достигаются температуры 1500–1600 °C, при которых шихтовые материалы плавятся, а затем в ходе охлаждения кристаллизуются (затвердевают) с образованием агломерационного «пирога». Для получения кусков размером 10–40 мм агломерационный «пирог» подвергают дроблению. Агломерат – продукт агломерации, основной вид железорудных материалов, используемых при производстве чугуна. Содержание железа в агломерате составляет от 55 до 65 %.

АГРИ?КОЛА (agricola) Георг (настоящая фамилия Бауэр) (1494–1555), немецкий учёный в области горного дела, минералогии и металлургии. На основе изучения трудов античных авторов по геологии, а также собственных наблюдений обобщил и систематизировал опыт горного производства и заложил научные основы поисков месторождений полезных ископаемых, их разработки, обогащения руд, пробирного анализа и металлургии. Описал 20 новых минералов, предложил методы определения минералов по внешним признакам. Его сочинение «О горном деле и металлургии» (12 книг, 1550 г.) служило практическим пособием вплоть до 18 в. Как врач одним из первых проследил влияние условий труда на здоровье работающих.

Г. Агрикола

АДМИНИСТРАТИ?ВНЫЙ САМОЛЁТ, небольшой самолёт (на 6—20 пассажиров), предназначенный для перевозки официальных лиц, бизнесменов, представителей фирм и компаний, а также принадлежащих этим организациям грузов. От обычных пассажирских самолётов отличается более комфортабельной кабиной-салоном, оборудованной аудио – и видеоаппаратурой, средствами спутниковой связи, персональными компьютерами и другой техникой, необходимой для работы во время полёта. Нередко в салоне самолёта отдельно выделяют личные кабинеты и комнаты для отдыха. Как правило, административные самолёты являются собственностью организаций, а экипажи состоят в их штатах. Административные самолёты получили распространение в 1950-х гг. в США, Канаде, Франции, Бразилии, а затем и в других странах. Наиболее популярны административные самолёты авиационных фирм «Бич», «Цесна», «Гольфстрим аэроспейс», «Лирджет» (США), «Канадэр» (Канада), «Дассо авиасьон» (Франция), «Бритиш аэроспейс» (Великобритания).

Административный самолёт «Гжель»

АКАДЕМИ?ЧЕСКИЕ СУДА, лёгкие спортивные гребные суда с узкими, удлинёнными корпусами, вращающимися уключинами, размещёнными на выносах (кронштейнах) с внешней стороны корпуса, и продольно-подвижными банками (сиденьями). Различают гоночные и учебные виды академических судов. Каждый из видов в зависимости от количества гребцов делится на классы (одиночки, двойки, четвёрки, восьмёрки), которые, в свою очередь, могут быть разряда «клинкер» или «скиф». Разряд судна определяется конструктивными особенностями обшивки: у «скифов» обшивка безнаборная, выполненная из фанеры и шпона, у «клинкера» обшивка делается наборной – из досок, собранных внакрой или встык. Учебные суда, в отличие от гоночных, имеют большую прочность, массу и большую ширину (обеспечивающую большую остойчивость).

Академические суда могут строиться для распашной или парной гребли. При распашной гребле спортсмен гребёт одним веслом, а при парной – двумя вёслами. Все суда, кроме одиночки и двойки парной, имеют рулевое устройство. Академические суда различают по размерам и количеству посадочных мест. Напр., длина одиночки – 8 м, двойки распашной с рулевым – 11 м, четвёрки распашной без рулевого – 12.8 м, а восьмёрки – 18.5 м.

Академическое судно (лодка) состоит из корпуса, рулевого устройства, оборудования и принадлежностей. Корпус судна состоит из продольных (киль и привальные брусья) и поперечных (силовые шпангоуты – костыли и лекальные шпангоуты) связей, обшивки бортов, днища и палубы. Обшивка гоночных судов делается гладкой, из водостойкой фанеры, снаружи покрывается нитролаками или стеклотканью, пропитанной нитролаком, и имеет зеркальную поверхность. Рулевое устройство состоит из пера с баллером и штуртроса – стального или капронового шнура. Оборудование академических судов состоит из выносных уключин, подвижных банок и перестанавливающихся подножек. К арматуре академических судов относятся волноотражатели, оковки форштевня и рулевого устройства, литой резиновый шар, устанавливаемый на форштевне, гнездо для вымпела и др. Вёсла академических судов делятся на парные и распашные. Весло справа от гребца называется правым или загребным, слева – левым или баковым. Весло имеет строго определённую форму и состоит из рукоятки, стержня, шейки и лопасти с оковкой на конце, а также манжеты и каблука, устанавливаемых между рукояткой и стержнем. Манжета входит в уключину, каблук обеспечивает нужное соотношение длин рукоятки и стержня. Рукоятка, стержень, шейка и лопасть делаются цельными и склеиваются из реек древесины. Манжеты – кожаные или пластиковые, каблук – из алюминия или капрона. Размеры и масса вёсел для академических судов: распашное – масса 3.7–4.0 кг, длина 3750–3900 мм, ширина лопасти 160–200 мм; парное – масса 2.0–2.2 кг, длина – 3000–3200 мм, ширина лопасти 160–180 мм.

Академические суда как тип спортивных судов сформировались в 19 в. Уже в 1830 г. англичанин Гласнер применил металлические выносы. К 40-м гг. сложились классы судов: восьмёрка, четвёрка распашная с рулевым, двойка парная и распашная с рулевым, одиночка без рулевого. В 1844 г. в Англии появляется конструкция «скиф». С 1871 г. стали применяться подвижные банки. С сер. 40-х гг. 19 в. устанавливаются вращающиеся уключины. Начиная с 80-х гг. основное внимание уделяется совершенствованию обводов корпуса и облегчению конструкции судна. Академические суда, построенные в кон. 19 в., по ходовым качествам мало в чём уступают современным судам.

АКВАЛАНГ, легководолазное снаряжение с открытой схемой дыхания, в котором свежий воздух непрерывно подаётся человеку из баллонов через дыхательный автомат, а выдох осуществляется в воду. Изобретение Ж. Кусто и Э. Ганьяна (1943 г., Франция). Акваланг получил широкое распространение благодаря простоте использования и высокой надёжности при выполнении подводных исследований, на судах, спасательных станциях, в спортивных целях, для подводной охоты и отдыха и др.

Основными элементами акваланга являются баллоны сжатого воздуха, закреплённые ремнями за спиной пловца, дыхательный автомат, обеспечивающий подачу воздуха из баллонов при вдохе и выпуск выдыхаемого воздуха в воду, редуктор, понижающий давление воздуха после выхода из баллонов. В отличие от аппаратов с замкнутым циклом дыхания, в акваланге исключается возможность изменения нормального давления кислорода и накопления углекислоты, и как следствие – кислородное и углекислотное отравления. Акваланг обычно применяется для дыхания под водой на глубинах до 40 м, т. к. погружение на большую глубину связано с опасностью гипербарического (азотного) наркоза. Наркотическое действие азота может развиваться с глубин 20–25 м, но чаще оно наблюдается при погружении на глубину более 40 м. Выпускаются десятки разновидностей аквалангов, которые отличаются вместимостью баллонов (от 1 до 10 л), максимальным давлением воздуха (от 20 до 60 МПа), максимальной глубиной погружения пловца (от 20 до 60 м) и др. Акваланги в зависимости от модификации могут использоваться без гидрокомбинезона или с гидрокомбинезонами разных моделей, а именно с открытой лицевой частью, со шлемом, с маской. Плавучесть аквалангиста регулируется при помощи грузов и поддерживается близкой к нулевой, а при работе на грунте – отрицательной.

Акваланг:

1 – баллоны с воздухом; 2 – дыхательный автомат; 3 – оголовье; 4 – ремни крепления

АКВЕДУ?К, специально сооружённый водовод, по которому вода течёт сама, без дополнительных приспособлений, из расположенного выше источника. Акведуком называют также мост над оврагом, рекой, долиной, построенный не для езды по нему, а для подачи воды. Первые подземные и надземные акведуки строились уже во времена крито-микенской цивилизации в 17–15 вв. до н. э.

С 4 в. до н. э. сохранилась часть водопроводной системы Древнего Рима, общая длина которой составляла 436 км, из которых 55 км – мостовые сооружения. Некоторые из акведуков, дошедшие до наших дней, поражают воображение. Таков, напр., Пон-дю-Гар неподалёку от французского г. Нима. Возведённый из трёх рядов каменных арок, установленных друг на друга, он перебрасывает воду через 270-метровую долину р. Гардон на высоте 49 м. Существуют и поныне действующие акведуки – напр., акведук близ Сеговии в Испании исправно снабжает город водой начиная с 109 г. н. э. Современные акведуки строятся в основном на оросительных системах и для пропуска воды над другими инженерными сооружениями, напр. над горными автомобильными или железными дорогами.

Акведук

АККУМУЛЯ?ТОР ЭЛЕКТРИ?ЧЕСКИЙ, гальванический элемент многоразового использования, в котором происходит накопление электрической энергии за счёт превращения в химическую с целью дальнейшего использования после обратного преобразования из химической в электрическую. Аккумуляторы состоят из положительного электрода – анода, отрицательного электрода – катода и электролита. Самый распространённый в наши дни свинцовый аккумулятор содержит две группы свинцовых пластин (2 электрода), покрытых оксидом свинца, опущенных в электролит – разбавленную серную кислоту. При подключении аккумулятора к источнику постоянного тока на электроде, присоединённом к аноду источника тока, из электролита выделяется кислород, который окисляет оксид свинца в пероксид свинца. На электроде, подключённом к катоду источника тока, выделяется водород, восстанавливающий оксид свинца в чистый свинец. Этот процесс называется зарядкой аккумулятора, на него расходуется электрическая энергия. Но она не исчезает бесследно, а переходит в химическую энергию, в результате между электродами образуется разность потенциалов. При разряде аккумулятора происходит обратный процесс: аккумулятор отдаёт запасённую электрическую энергию, а на пластинах-электродах вновь образуется оксид свинца.

Пластины аккумулятора не обязательно делать из свинца. Широко применяются такие пары химически различных металлов, как кадмий и никель, железо и никель, серебро и цинк. Отличаются аккумуляторы и составом электролита – напр., используется не кислота, а щёлочь.

Аккумуляторы и аккумуляторные батареи применяют в качестве автономных источников электроэнергии на транспорте, в навигационных приборах, космических аппаратах, радиоэлектронной аппаратуре, в бытовых и медицинских приборах и др.

Аккумулятор:

1 – электролит; 2 – электроды; 3 – корпус

АКТИ?ВНАЯ ЗОНА ядерного реактора, часть пространства внутри ядерного реактора, где размещается ядерное топливо (тепловыделяющие элементы); в активной зоне протекает контролируемая цепная реакция деления ядер тяжёлых элементов (урана, плутония), сопровождающаяся выделением большого количества теплоты. Тепловыделяющие элементы находятся в активной зоне обычно в виде блоков или стержней. Пространство вокруг тепловыделяющих элементов и между ними заполнено замедлителем – материалом, тормозящим нейтроны. Выделяющиеся из ядер нейтроны имеют большую скорость; при торможении замедлителем их кинетическая энергия превращается в тепловую. В качестве замедлителей нейтронов чаще всего применяют графит, обычную и тяжёлую воду, органические жидкости. Через активную зону проходит также теплоноситель, который служит для отвода выделяющегося тепла. Это могут быть вода, водяной пар, инертный газ, жидкий металл (напр., натрий), которые омывают тепловыделяющие элементы и уносят тепло для дальнейшего использования (напр., в парогенераторе). Чаще всего активная зона имеет вид цилиндра, окружённого отражателем нейтронов и мощной многослойной защитной оболочкой.

АКУСТИ?ЧЕСКАЯ СИСТЕМА, устройство для воспроизведения звука, состоящее обычно из нескольких громкоговорителей, размещённых в одном общем корпусе. Акустические системы входят в комплекты большинства электрофонов, магнитофонов и музыкальных центров, широко применяются в сочетании с электромузыкальными инструментами, а также в составе звуковоспроизводящей аппаратуры в кинотеатрах и концертных залах.