Борьба за скорость - [12]

Шрифт
Интервал

Каким брать этот запас, вопрос далеко не праздный. Ведь расчетом всего не предусмотришь. Еще недавно зарубежные инженеры называли этот запас «коэффициентом незнания». Я не знаю, что может случиться, и потому застраховываюсь от аварии — вот что это значило.

А о прошлом и говорить не приходится. Громоздкие, тихоходные машины прошлого века, да и начала настоящего — вот результат такой перестраховки. Незнание — ее причина.

Однако случалось, что машины выходили из строя, хотя нагрузки не превышали допустимых, а запас прочности, казалось бы, гарантировал от неожиданностей. Части машин разрушались гораздо раньше, чем рассчитывали. Жизнь машины внезапно обрывалась.

Причину стали искать — и нашли в условиях работы самих машин.

Нагрузка не остается все время постоянной. Она меняется или по величине, или по направлению. Металл детали может, например, то растягиваться, то сжиматься и притом много раз за время работы машины.

Напряжения в лопатках турбин меняются в минуту от 3 до 200 тысяч раз!

И металл «устает». Слабые места — те, прочность которых ниже, чем у остальных, начинают сдавать. А такие слабые места всегда есть, потому что металл состоит из множества мельчайших кристалликов, которые не все одинаково прочно связаны друг с другом.

Стоит такому непрочному соединению разрушиться, и усталостная трещинка растет, пока, наконец, вся деталь не ломается.

Советские исследователи, изучавшие свойства металлов, пришли к выводу, что усталостная прочность зависит от многих причин, среди которых немалое место занимает тщательная обработка поверхности. И здесь слово предоставляется технологам, которые находят способы бороться с усталостью, упрочняя поверхность деталей.

Исследования советских ученых в области прочности имеют важнейшее значение в борьбе за долговечность машин.


В лаборатории прочности.


Без преувеличения можно сказать, что новая высокоскоростная техника во многом обязана своим рождением успехам науки о прочности металлов.

Из года в год, из десятилетия в десятилетие растут напряжения в машинах.

Еще сравнительно недавно мы имели дело с нагрузками в 1–2 тонны на квадратный сантиметр. А уже сейчас нагрузка выросла до 4 тонн, и не за горами время, когда и эта нагрузка увеличится еще в 2–4 раза.

Ведь непрерывно растут скорости в машинах. Их части двигаются иногда со скоростью винтового самолета. Пройдет еще немного времени, и они будут двигаться со скоростью реактивного самолета. И если бы инженер прошлого века попробовал построить современную машину, используя для этого обычные марки стали, железо и чугун, эта машина разлетелась бы на куски. Когда, например, работает мощная паровая турбина, на лопатки турбинного колеса действует сила в десятки тонн. Она стремится оторвать лопатки, разрушить турбинное колесо.

Однако металл турбины выдерживает эту огромную нагрузку. Он работает, кроме того, при высокой температуре — пар поступает на лопатки перегретым примерно до 500° и даже выше. Можно ожидать, что в ближайшие годы температура пара в турбинах возрастет до 700–800°, а газа в газовых турбинах — до 1000°.

Пар или газ разъедает металл, потому что действует на него химически. А когда пар остывает, мельчайшие водяные частички, несущиеся со сверхзвуковой скоростью, истирают металл, разрушая его.

Лопатки турбины могут к тому же вибрировать, колебаться с большой частотой, так как пар или газ поступает на них прерывистой струей.

Пожалуй, если бы я попробовал перечислить и объяснить все, что мы требуем от металла турбины, это заняло бы целую главу. А коротко это займет одну строчку: прочность — механическую, химическую, вибрационную, тепловую.

Таким прочным металлом располагает современный инженер.

Железо выдерживает напряжение всего 2 тонны на квадратный сантиметр. А теперь существуют сплавы железа — стали, выдерживающие 20 тонн на квадратный сантиметр. В 10 раз удалось увеличить прочность железа! Прочность легких авиационных алюминиевых сплавов в 8 раз больше, чем у чистого алюминия.

Сплавы жаропрочные переносят температуры до 1000°. Сплавы холодостойкие не теряют прочности при температурах, близких к абсолютному нулю, к минус 273°. Технике нужны сплавы для работы при давлении в сотни и тысячи атмосфер и при глубоком вакууме, когда давление близко к нулю, — и такие сплавы есть теперь.

Этот перечень можно значительно продолжить.

Словом, выбор у современного инженера неизмеримо больше, чем у его предшественников. Прочность — одно из главнейших свойств, важных для машиностроителя, — выросла у основных материалов в 5— 10 раз.

Как добилась техника таких успехов?

Учение о свойствах и поведении металлов стало путеводной звездой для металлургов, создателей новых сплавов. Новые способы исследования и испытаний дали им возможность заглянуть во «внутренний мир» металла. И все это позволяет ныне «управлять» металлом, менять его свойства сознательно, в нужную нам сторону.

Может быть, слово «управлять» и вызовет улыбку, когда речь идет не о машине, а о мертвом металле. Но какое еще слово могло бы так же точно выразить то, что творят металлурги!

В центробежных воздушных машинах (компрессорах) металл работает при десятках тысяч оборотов в минуту. Он обладает огромной прочностью при невысоких температурах.


Еще от автора Борис Валерианович Ляпунов
Искатель, 1963 № 06

На 1-й стр. обложки: рисунок А. Гусева к рассказу Ж. Рони-Старшего «Сокровище снегов».На 3-й стр. обложки: «Космический ландшафт». Рис. Н. Соколова.На 4-й стр. обложки: «Романтика будней». Фото В. Барановского с выставки «Семилетка в действии».


Пленники Земли

Пленники Земли: (Тунгусские тайны. Том П). Сост. и комм. М. Фоменко. — Б.м.: Salamandra P.V.V., 2014. - 95 с. — (Polaris: Путешествия, приключения, фантастика. Вып. LXIII).Двухтомник «Тунгусские тайны» объединяет ранние научно-фантастические произведения, посвященные загадке Тунгусского метеорита.Во второй том издания вошла фантастическая повесть М. Семенова «Пленники Земли» (1937), где автор, впервые в советской фантастике, описал Тунгусский метеорит как корабль инопланетных пришельцев. Издание также включает классический рассказ А.


Полет на Луну

От издательства:За основу настоящего сборника взят материал, опубликованный в журнале «Знание — сила» № 10 за 1954 год.Авторы статей кандидаты техн. наук К. Гильзин и Ю. Хлебцевич, инженеры В. Левин, Л. Орлов, Ю. Степанов, И. Фридман, писатели Г. Гуревич, Ю. Долгушин, Б. Ляпунов и М. Поповский.Большую работу по обобщению и редактированию всего материала провели К. Гильзин и Г. Гуревич.Послесловие Н. Варварова.Содержание:ВведениеЧАСТЬ ПЕРВАЯ. ТРУДНОСТИ ПОЗАДИК. Гильзин, канд. техн. наук. Рождение астронавтикиГ. Гуревич. Межпланетный вокзалГ.


Александр Беляев

Критико-биографический очерк, посвященный Александру Романовичу Беляеву.


Тайна безымянного острова

В антологию включены фантастические произведения рассказывающие о географических открытиях, совершенных в высоких широтах обоих полушарий нашей планеты.Открывается книга серьезной утопической повестью Леонида Денисова. Несмотря на прорвавшийся в пятой главе религиозный экстаз, описание природы Крайнего севера и Ледовитого океана великолепны и уникальны по силе эмоционального воздействия на читателя.Далее следует небольшая повесть, реконструирующая последние дни полета аэростата шведского исследователя Арктики Андре Соломона Августа и дальнейшую судьбу его и его товарищей.В книгу также включены несколько рассказов, собранных по страницам периодических изданий и мало известных читателю.Содержание:* Леонид Денисов.На Северном полюсе(повесть)* Н.


По следам Жюля Верна

Почти столетие отделяет нас от тех времен, когда Жюль Верн, великий фантаст, поэт науки и техники, написал первую книгу из серии романов-путешествий — «Пять недель на воздушном шаре».Многое изменилось с тех пор. И все же…Идя по следам героев Жюля Верна, путешественники не всегда повторяли сделанное ими. Но перед ними стояла та же цель: искать и находить! Проникнуть туда, где никто никогда не бывал! Построить машины, которых никто никогда не строил!И вот о том, как это могло бы произойти, вам расскажет наша книга научно-фантастических очерков о необыкновенных путешествиях, совершенных во второй половине двадцатого века.


Рекомендуем почитать
Алексей Васильевич Шубников (1887—1970)

Книга посвящена жизни и творчеству выдающегося советского кристаллографа, основоположника и руководителя новейших направлений в отечественной науке о кристаллах, основателя и первого директора единственного в мире Института кристаллографии при Академии наук СССР академика Алексея Васильевича Шубникова (1887—1970). Классические труды ученого по симметрии, кристаллофизике, кристаллогенезису приобрели всемирную известность и открыли новые горизонты в науке. А. В. Шубников является основателем технической кристаллографии.


Квантовая модель атома. Нильс Бор. Квантовый загранпаспорт

Нильс Бор — одна из ключевых фигур квантовой революции, охватившей науку в XX веке. Его модель атома предполагала трансформацию пределов знания, она вытеснила механистическую модель классической физики. Этот выдающийся сторонник новой теории защищал ее самые глубокие физические и философские следствия от скептиков вроде Альберта Эйнштейна. Он превратил родной Копенгаген в мировой центр теоретической физики, хотя с приходом к власти нацистов был вынужден покинуть Данию и обосноваться в США. В конце войны Бор активно выступал за разоружение, за интернационализацию науки и мирное использование ядерной энергии.


Магнетизм высокого напряжения. Максвелл. Электромагнитный синтез

Джеймс Клерк Максвелл был одним из самых блестящих умов XIX века. Его работы легли в основу двух революционных концепций следующего столетия — теории относительности и квантовой теории. Максвелл объединил электричество и магнетизм в коротком ряду элегантных уравнений, представляющих собой настоящую вершину физики всех времен на уровне достижений Галилея, Ньютона и Эйнштейна. Несмотря на всю революционность его идей, Максвелл, будучи очень религиозным человеком, всегда считал, что научное знание должно иметь некие пределы — пределы, которые, как ни парадоксально, он превзошел как никто другой.


Знание-сила, 2006 № 12 (954)

Ежемесячный научно-популярный и научно-художественный журнал.


Занимательное дождеведение: дождь в истории, науке и искусстве

«Занимательное дождеведение» – первая книга об истории дождя.Вы узнаете, как большая буря и намерение вступить в брак привели к величайшей охоте на ведьм в мировой истории, в чем тайна рыбных и разноцветных дождей, как люди пытались подчинить себе дождь танцами и перемещением облаков, как дождь вдохновил Вуди Аллена, Рэя Брэдбери и Курта Кобейна, а Даниеля Дефо сделал первым в истории журналистом-синоптиком.Сплетая воедино научные и исторические факты, журналист-эколог Синтия Барнетт раскрывает удивительную связь между дождем, искусством, человеческой историей и нашим будущим.


Охотники за нейтрино. Захватывающая погоня за призрачной элементарной частицей

Эта книга – захватывающий триллер, где действующие лица – охотники-ученые и ускользающие нейтрино. Крошечные частички, которые мы называем нейтрино, дают ответ на глобальные вопросы: почему так сложно обнаружить антиматерию, как взрываются звезды, превращаясь в сверхновые, что происходило во Вселенной в первые секунды ее жизни и даже что происходит в недрах нашей планеты? Книга известного астрофизика Рэя Джаявардхана посвящена не только истории исследований нейтрино. Она увлекательно рассказывает о людях, которые раздвигают горизонты человеческих знаний.