Энциклопедия «Техника» (с иллюстрациями)

Создатели

Главный редактор и автор проекта «Современная иллюстрированная энциклопедия» профессор МГУ им. М. В. Ломоносова А. П. Горкин

Научный редактор: Г. И. Белов

Авторы статей:

В. С. Амелин, Г. И. Белов, В. Г. Кричевский, В. И. Левин, А. Н. Ловцов, Ф. А. Магидин, С. Л. Мишенков, Н. Н. Ракова, Л. М. Суворова, В. М. Темнов, Л. П. Чарноцкая, П. И. Черноусов, И. Ю. Шебалин, Н. В. Шелемина, Б. И. Штейман

Художники:

В. И. Бульба, А. Валеев, В. П. Груздев, С. В. Груздев, Н. В. Данильченко, М. О. Дмитриев, Т. А. Жежеря, О. В. Жидков, А. А. Жирнов, О. И. Жучкова, О. А. Колесникова, Е. М. Колчина, В. С. Кузнецов, А. Н. Позиненко, А. Н. Савельев, Д. А. Стасюк, В. А. Ульянинкова, С. С. Харламова

От издательства

Перед вами том «Техника», основная задача которого познакомить читателей с некоторыми часто встречающимися техническими терминами и понятиями, доступно объяснить конструкцию и принцип действия того или иного устройства, привести важнейшие их характеристики, раскрыть сущность и особенности типовых процессов, обозначить сферу их практического использования. Том «Техника» не претендует на роль универсальной технической энциклопедии. Однако в нём вы найдёте статьи практически по всем отраслям техники: машиностроению, энергетике, строительству, транспорту, связи, вычислительной технике и др. Изложенные в популярной форме, понятным неспециалистам языком, они содержат сведения, формулировки и определения, характерные для научных изданий. Дополнительная научная информация содержится в статьях об учёных, внёсших весомый вклад в развитие техники. В ряде статей приведены краткие исторические справки, позволяющие лучше представить эволюцию описываемого предмета и его значение в жизни общества. Для расширения информации и образного представления об описываемых предметах многие статьи снабжены красочными иллюстрациями. Тем читателям, кто захочет узнать больше о заинтересовавшей его теме, в конце книги предлагается список рекомендуемой литературы.

Данная книга рассчитана на широкий круг читателей, она может быть полезна учащимся старших классов школ, училищ и техникумов, их родителям и преподавателям, специалистам смежных профессий, журналистам, писателям, а также всем тем, кто по роду своей деятельности так или иначе соприкасается с техникой.

В томе «Техника» около 1500 статей. Для облегчения поиска нужных терминов в конце книги помещён алфавитный указатель. Издание дополняют Приложения, содержащие таблицы, в которых приводятся основные и производные физические величины, значения фундаментальных констант, неметрические русские меры, приставки и множители для образования кратных и дольных единиц и др. Также приводится хронологическая таблица основных событий в истории отечественной техники.

Издательство заранее благодарит читателей за отзывы, критические замечания и пожелания, которые будут учтены при следующих изданиях энциклопедии.

К читателям

Перед вами один из томов «Современной иллюстрированной энциклопедии». Это издание в своём роде уникальное. Оно предназначено и умным школьникам, и их заботливым родителям, студентам, учителям и вообще всем тем, кто хочет вспомнить школьные знания, а может быть, и приобрести новые.

Тома энциклопедии в сжатой форме охватывают все основные области человеческого знания: науку, технику, культуру, искусство, религию. Они включают описание всех стран нашей планеты, их историю и географию. Главная особенность «Современной иллюстрированной энциклопедии» состоит в том, что это не собрание книг с весёлыми картинками, занятными рассказами о мировой цивилизации, науке или искусстве, а научное справочное издание. Статьи справочников обычно подряд не читают – ими пользуются в необходимых случаях. А случаев этих великое множество. Уточнить математическую формулу, имена первых апостолов, год рождения писателя или актёра, дату сражения или основания города, высоту горной вершины или пирамиды Хеопса, о чём повествует «Божественная комедия» или «Оптимистическая трагедия», чем отличается амфибрахий от анапеста или этиловый спирт от метилового, что такое «Красная книга», как устроен двигатель внутреннего сгорания и чем он отличается от реактивного двигателя – всё это и многое другое позволяют сделать материалы, содержащиеся в томах «Современной иллюстрированной энциклопедии».

Статьи каждого тома расположены в алфавитном порядке. Их названия набраны жирным шрифтом; рядом (в скобках) даются синонимы этих названий, если таковые имеются. Для получения более полной информации применяется система ссылок на иные термины и понятия, данные отдельными статьями. Их названия выделены в тексте особым шрифтом – курсивом. Используется система сокращений слов, список которых, приводимый в каждом томе, включает и аббревиатуры.

Тома «Современной иллюстрированной энциклопедии» не нумерованы, представляют собой самостоятельные справочные издания, и каждый читатель может выбрать заинтересовавшие его отдельные книги. Однако надо помнить, что «энциклопедия» в переводе с греческого языка означает «круг знаний». Поэтому не ограничивайте себя отдельными «секторами», держите на своих книжных полках полный «круг» – спасательный «круг знаний».

Главный редактор энциклопедии А. П. Горкин

Условные обозначения и сокращения

А – ампер

АВМ – аналоговая вычислительная машина

ат. н. – атомный номер

ат. масса – атомная масса

АТС – автоматическая телефонная станция

АЭС – атомная электростанция

БИС – большая интегральная схема

В – вольт

в., вв. – век, века

в т. ч. – в том числе

ВВС – военно-воздушные силы

ВМФ – военно-морской флот

Вт – ватт

ВЧ – высокая частота

г – грамм

г., гг. – город, год, годы

гл. обр. – главным образом

…° – градус (угловой)

°С – градус Цельсия

Гц – герц

ГЭС – гидроэлектростанция

дБ – децибел

Дж – джоуль

ед. – единица

ЖРД – жидкостный ракетный двигатель

ЗУ – запоминающее устройство

ИК – инфракрасный

ИС – интегральная схема

ИСЗ – искусственный спутник Земли

К – кельвин

КА – космический аппарат

кг – килограмм

Кл – кулон

км – километр

кон. – конец

кпд – коэффициент полезного действия

куб. – кубический

л – литр

ЛА – летательный аппарат

л. с. – лошадиная сила

ЛЭП – линия электропередачи

м – метр

мин – минута

мкм – микрометр

млн. – миллион

млрд. – миллиард

мм – миллиметр

мм рт. ст. – миллиметр ртутного столба

Н – ньютон

напр. – например

нач. – начало

об/мин – оборот в минуту

ок. – около

Па – паскаль

ПК – персональный компьютер

% – процент

пр. – прочий, прочие

РД – ракетный двигатель

рис. – рисунок

с – секунда, страница

св. – свыше

СВЧ – сверхвысокая частота, сверхвысокочастотный

сер. – середина

СИ – Международная система единиц

см – сантиметр

см. – смотри

сут. – сутки

т – тонна

т. е. – то есть

т. к. – так как

т. н. – так называемый

т. п. – тому подобное

трл. – триллион

тыс. – тысяча, тысячелетие

ТЭС – теплоэлектростанция

ТЭЦ – теплоэлектроцентраль

УКВ – ультракороткие волны, ультракоротковолновый

УФ – ультрафиолетовый

ц – центнер

ЦВМ – цифровая вычислительная машина

ч – час

шт. – штука

ЭВМ – электронная вычислительная машина

ЭДС – электродвижущая сила

экз. – экземпляр

ЭЛП – электронно-лучевой прибор

А

АБРАЗИ́ВНАЯ ОБРАБÓТКА, механическая обработка деталей из металла, дерева, стекла, пластмассы, кожи и других материалов абразивным инструментом на станках или вручную. Абразивный инструмент изготовляют из твёрдых горных пород и минералов: природных – алмаз, корунд, наждак, кварц (кремень), пемза и др. и искусственных – синтетический алмаз, электрокорунд, эльбор и др. Такие материалы состоят из абразивных зёрен – кристаллических осколков (кристаллитов) либо моно – или поликристаллов, острые края которых являются своеобразными мини-резцами. Абразивный инструмент бывает жёсткий в виде круга, сегмента, бруска (в них зёрна находятся в связанном состоянии) либо гибкий, напр. шлифовальная лента, шкурка (в них абразивные зёрна наклеены на основу – бумагу, ткань и т. п.), а также в виде порошков и паст, используемых в свободном виде. Абразивная обработка применяется, когда требуется повышенная точность размеров предварительно обработанной детали для достижения более высокого качества её поверхности (т. е. большей гладкости), а также для резки заготовок и заточки режущих инструментов.

К абразивной обработке относятся шлифование, полирование, притирка и доводка, хонингование и другие процессы. При шлифовании металлических и каменных изделий, а также при заточке режущих кромок инструмента (фрез, свёрл, резцов) применяют абразивные круги, бруски, сегменты. Для черновой обработки используют шлифовальную шкурку с крупными зёрнами, для чистовой – с более мелкими. При полировании металлических, каменных, пластмассовых изделий используют фетровые и суконные круги, на поверхность которых наносят абразивный порошок или пасту, смоченные жидкостью. Полирование выполняется также в барабанах, куда загружают детали и подают жидкость с абразивом. Деревянные детали после столярной обработки и перед окраской шлифуют абразивными лентами, закреплёнными на вращающихся барабанах, бобинах или досках. При доводке с целью получения точных размеров и более плотного соединения деталей используют специальный инструмент – притиры, на которые наносят мелкоабразивные порошки или пасты, смоченные жидкостью. Доводку небольших деталей осуществляют вручную (напр., притирку деталей трубопроводного крана). Для окончательной обработки отверстий после сверления или полостей при литье либо штамповании применяют хонингование. Инструмент для хонингования – хон – представляет собой стержень (оправку), на котором укреплены 3–5 кругов из мелкозернистого абразивного материала. Хонингование производят при полировании, доводке, притирке (напр., обработка внутренней поверхности гильз цилиндров двигателей внутреннего сгорания).

Жёсткий абразивный инструмент (примеры):

1 – шлифовальный круг;

2 – шлифовальная головка;

3 – сегмент;

4 – брусок

АВАНПÓРТ, 1) передовая часть морского порта, вынесенная в море на глубины бо́льшие, чем у основных, главных причалов порта. Аванпорты сооружают обычно в тех случаях, когда глубина моря и у главных причалов недостаточна для приёма судов с повышенной осадкой, а искусственное углубление дна нецелесообразно из-за чрезмерно больших затрат (напр., при сплошном каменистом дне, постоянно наплывающих песках). Для обеспечения надёжной спокойной стоянки судов и создания нормальных условий для их загрузки и разгрузки независимо от погоды и волнения моря аванпорты располагают, как правило, за естественными укрытиями (мыс, коса), если же их нет, аванпорт ограждают молами, волноломами, дамбами и т. п. Аванпортом также называют добавочный порт, вынесенный в море от основного порта, расположенного в устье реки. Такие аванпорты облегчают обработку морских судов, а при замерзающих реках позволяют продлить время навигации, т. к. море замерзает на меньший период, чем река, или не замерзает совсем.

2) Часть водной поверхности крупных водохранилищ, судоходных рек, примыкающая к входу в шлюз. Используется гл. обр. для переформирования караванов судов перед шлюзованием, если длина шлюзовых камер меньше длины каравана.

АВИАГОРИЗÓНТ, пилотажно-навигационный прибор, указывающий лётчику положение самолёта (вертолёта) в пространстве относительно горизонтальной плоскости. Один из основных приборов, позволяющих лётчику пилотировать самолёт, не видя земли. Принцип действия прибора основан на свойстве гироскопа с тремя степенями свободы сохранять своё положение в пространстве и на свойстве маятника устанавливаться в положение истинной вертикали (направление силы тяжести). Манёвры летательного аппарата отображаются на индикаторе прибора с помощью силуэта самолёта и шкал углов крена и тангажа (углов наклона поперечной и продольной осей летательного аппарата относительно горизонта). По принципу индикации различают авиагоризонты, у которых при манёврах летательного аппарата либо самолётик на индикаторе перемещается относительно неподвижных шкал, либо самолётик неподвижен, а смещаются шкалы. Авиагоризонты с неподвижным самолётиком получили преимущественное распространение. У приборов этого типа за самолётиком, укреплённым на лицевой стороне прибора, находится сфера со шкалами крена и тангажа, стабилизированная гироскопом. Сфера посередине делится на две полусферы: верхняя символизирует небо (обычно окрашена в голубой цвет); нижняя – землю (коричневый цвет). В таком приборе реализуется принцип индикации «вид с самолёта на землю». Линия раздела полусфер отображает линию естественного горизонта. При горизонтальном полёте линия искусственного горизонта проходит точно через силуэт самолёта. Если самолёт набирает высоту, искусственный горизонт смещается ниже самолётика, а если снижается – выше его. При наклоне самолёта на левое крыло сфера со шкалами поворачивается по часовой стрелке, если на правое – сфера поворачивается против часовой стрелки. При этом повороты сферы относительно самолётика в точности повторяют углы крена и тангажа летательного аппарата.

АВИАМОДЕЛИ́ЗМ, конструирование и постройка моделей летательных аппаратов (самолётов, вертолётов, ракет и т. п.) в спортивных и технических целях. Интерес к авиационным моделям возник во 2-й пол. 19 в. практически одновременно с изобретением летательных аппаратов. Большинство моделей копировали различные воздушные шары, но уже в нач. 20 в. появились первые модели самолётов, в основном как игрушки, – точные копии летающих машин. Очень скоро самолёты-игрушки уступили место летающим моделям планёров и самолётов. Планёры не имеют собственного двигателя и воздушного винта, создающего тягу. Их запускают с какого-либо возвышенного места, и они летят, опираясь крыльями на восходящие воздушные потоки. У самолётов есть движитель – воздушный винт, создающий необходимую для полёта тягу и вращающий его двигатель. В первых простейших моделях двигателем служил жгут из резиновых нитей, одним концом прикреплённый к винту. Перед запуском жгут закручивали; когда модель отпускали, жгут раскручивался и вращал винт. Такие модели могли летать около часа на расстояние до нескольких километров. С появлением поршневых бензиновых микродвигателей продолжительность и дальность полётов авиамоделей возросли до нескольких часов и до сотен километров. Современные модели самолётов с реактивными двигателями могут летать со скоростью более 300 км/ч. Продолжительность полёта св. 30 ч, дальность полёта по замкнутому маршруту достигает 800 км, а высота – 8 км. Первые авиамодели были неуправляемыми – направление их полёта определялось положением рулей при запуске. Ныне радиоуправляемые авиамодели могут менять не только направление полёта, но и высоту, и скорость, выполнять фигуры высшего пилотажа и даже вести «воздушный бой».

Во многих странах мира проводятся соревнования и чемпионаты по авиамодельному спорту. В России первые такие соревнования состоялись в Москве в 1910 г. по инициативе Н. Е. Жуковского – «отца русской авиации». В них участвовало 10 человек. Лучшая модель пролетела 170 м. Спустя 10 лет в аналогичных соревнованиях под Москвой свои модели продемонстрировали уже несколько десятков участников. С 30-х гг. авиамоделизм в СССР становится одним из популярных технических видов спорта, а модели, созданные отечественными конструкторами, не раз завоёвывали высшие награды на международных соревнованиях. Создание моделей летательных аппаратов, помимо спортивных целей, имеет научно-техническое значение. Многие вопросы, возникающие при конструировании самолётов, вертолётов, ракет, решаются с помощью моделирования. Только исследовательские модели, в отличие от спортивных, не летают, не устанавливают рекорды. Да и делают их в большинстве случаев в натуральную величину, а условия полёта имитируют в аэродинамических трубах. Основное назначение исследовательских моделей – определить аэродинамические характеристики будущих летательных аппаратов, подтвердить правильность конструкторских расчётов, проверить точность сопряжения деталей, установить предельные нагрузки, допустимые в полёте. В современном авиа – и ракетостроении ни один летательный аппарат не запускается в производство без детального исследования его моделей.

Классификация авиамоделей:

1 – свободнолетающая авиамодель (планёр);

2 – свободнолетающая модель (комнатная);

3 – кордовая авиамодель (воздушного боя);

4 – радиоуправляемая авиамодель (копия)

АВИАНÓСЕЦ, боевой корабль, приспособленный для базирования корабельных самолётов и вертолётов и их практического использования в военных, разведывательных, транспортных и иных целях. Отличительная особенность авианесущих кораблей – наличие полётной палубы для взлёта и посадки самолётов или специальной площадки для вертолётов. Полётная палуба разделена на зоны взлёта, посадки и стоянки (парковки) самолётов, на ней же находятся корабельные надстройки, в которых размещаются боевая рубка, посты управления полётами, наблюдения и связи, служебные помещения и др. Зона взлёта обычно располагается в носовой части корабля; длина взлётной полосы ок. 100 м. Зона посадки начинается от кормового среза полётной палубы; минимальная длина зоны посадки 230 м. Зона парковки для размещения самолётов и их обслуживания во время полётов (заправка горючим, пополнение боеприпасов и т. д.) находится обычно в средней части полётной палубы. Хранятся самолёты, как правило, под полётной палубой и доставляются на неё специальными самолётоподъёмниками. Чтобы занимать меньше места, корабельные самолёты имеют складывающиеся консоли крыльев, а вертолёты – складывающиеся лопасти несущего винта.

Авианосец

Авианесущие корабли как новый класс боевых кораблей получили распространение со времён 1-й мировой войны. Первые авианосцы создавались гл. обр. путём переоборудования недостроенных линейных кораблей, крейсеров и транспортных судов. В кон. 1930-х гг. было построено несколько крупных бронированных авианосцев, в т. ч. в США – 5, Великобритании – 7, Японии – 6, Франции – 1. В ходе 2-й мировой войны было спущено ещё 169 авианосцев. Во 2-й пол. 20 в. в связи с развитием ракетного оружия значение авианосцев несколько снизилось. К нач. 21 в. военно-морской флот США насчитывал 15 авианосцев, Великобритании – 3, Франции – 1, Испании – 1, Италии – 1, Индии – 1. Современные многоцелевые атомные авианосцы – самые крупные боевые надводные корабли. Они предназначены для нанесения ударов по соединениям кораблей, конвоям, десантным отрядам, объектам на побережье и в глубине территории противника, для поиска и уничтожения подводных лодок, авиационной поддержки десантов и сухопутных войск на приморских направлениях, блокады морских районов и проливов. Они имеют водоизмещение до 100 тыс. т, мощность энергетических установок до 200 МВт, развивают скорость 30–33 узла (56–61 км/ч), вооружение до 100 летательных аппаратов различного назначения, зенитно-ракетные комплексы, крылатые ракеты, многоствольные артиллерийские системы. Экипаж (вместе с лётным составом) до 6000 человек. Разновидность многоцелевого авианосца – тяжёлый авианесущий крейсер, предназначенный для противовоздушной обороны соединений боевых кораблей и защиты их от нападения подводных лодок противника.

АВИАЦИÓННО-КОСМИ́ЧЕСКАЯ СИСТÉМА, единая транспортная система, сочетающая авиационные и ракетные носители. Предназначена для выведения космических аппаратов на околоземные орбиты.

В качестве первой ступени используется дозвуковой или сверхзвуковой самолёт. За пределами атмосферы включаются ракетные разгонные двигатели, которые выводят космический аппарат в космос. В ряде случаев в качестве космического аппарата применяется орбитальный самолёт, который после выполнения программы космического полёта способен совершить планирующий спуск в атмосфере и посадку на аэродром. Такое сочетание авиационных и ракетных средств позволяет отказаться от космодромов, обеспечивает многоразовость составляющих систему блоков, расширяет выбор точек старта, параметров орбиты и время старта. Помимо очевидного снижения финансовых затрат, повышается экологическая чистота запуска космического аппарата, практически ликвидируется необходимость зон отчуждения на земле и т. п. В СССР, а затем в России проведены проектные разработки по созданию таких систем. Наиболее известны «Спираль» и МАКС, в ходе которых получены положительные результаты, подтверждающие целесообразность дальнейших разработок.

АВИАЦИÓННЫЙ ДВИ́ГАТЕЛЬ, двигатель, предназначенный для использования на самолётах, вертолётах, дирижаблях и других летательных аппаратах. Главным отличием авиационных двигателей от двигателей, применяемых на других транспортных средствах, является большая мощность при сравнительно малых размерах, высокая надёжность, экономичность в расходе топлива, способность бесперебойно работать в условиях перевёрнутого полёта и при действии на него любых перегрузок, возникающих в полёте.

С момента зарождения авиации и до сер. 40-х гг. 20 в. в качестве авиационных использовались поршневые двигатели внутреннего сгорания. В сочетании с воздушным винтом (движителем) двигатель образовывал винтомоторную установку самолёта, и самолёты называли винтомоторными. Поршневые двигатели выпускались с жидкостным и воздушным охлаждением. В зависимости от мощности двигателя он мог иметь от 8 до 36 цилиндров. В двигателях с воздушным охлаждением цилиндры располагались радиально относительно оси двигателя по 5–9 в одной плоскости (т. н. звезда). Наиболее мощные двигатели воздушного охлаждения имели две, а иногда и четыре звезды. К сер. 40-х гг. поршневые двигатели достигли высокого уровня совершенства. Самолёты-истребители, напр., оснащённые такими двигателями, к кон. 2-й мировой войны летали со скоростью 700–750 км/ч и могли подниматься на высоту до 10 км. Однако дальнейшее увеличение высотности и скорости этих самолётов ограничивалось необходимостью значительного увеличения мощности двигателя и падением кпд воздушного винта на скоростях, приближавшихся к скорости звука. В сер. 40-х гг. появились силовые установки на базе газотурбинных воздушно-реактивных двигателей (ВРД) и жидкостных ракетных двигателей (ЖРД). Последние в авиации практически не применялись (гл. обр. из-за большого удельного расхода топлива), кроме как на экспериментальных летательных аппаратах, и сохранились лишь в ракетостроении. ВРД получили преимущественное распространение, вытеснив поршневые двигатели сначала в военной, а затем и в гражданской авиации. С 80-х гг. поршневые двигатели остаются лишь на легкомоторных спортивных и учебных самолётах и на лёгких вертолётах. Основное отличие ВРД от силовых винтомоторных установок с поршневыми двигателями заключается в том, что у поршневого двигателя мощность на валу и, следовательно, тяга винта с увеличением скорости полёта уменьшается, тогда как мощность ВРД с увеличением скорости растёт. Применение ВРД позволило сначала освоить околозвуковые скорости полёта, а затем достичь скоростей, в 2–3 раза превышающих скорость звука. С 80—90-х гг. на пассажирских авиалайнерах и самолётах военной авиации устанавливаются преимущественно турбореактивные двигатели, а на самолётах местных воздушных линий и на вертолётах – турбовинтовые двигатели. Созданы турбореактивные двигатели с поворотными соплами, позволяющие самолётам осуществлять вертикальные взлёт и посадку (их называют подъёмно-маршевыми двигателями), двигатели специально для работы в вертикальном положении, действующие только во время взлёта и посадки.