Владислав Пристинский - 100 знаменитых изобретений
В турбореактивном двигателе воздух, поступающий при полете, сжимается сначала в воздухозаборнике, а затем в турбокомпрессоре. Сжатый воздух подается в камеру сгорания, куда впрыскивается жидкое топливо (чаще всего – авиационный керосин). Частичное расширение газов, образовавшихся при сгорании, происходит в турбине, вращающей компрессор, а окончательное – в реактивном сопле. Между турбиной и реактивным двигателем может быть установлена форсажная камера, предназначенная для дополнительного сгорания топлива.
Сейчас турбореактивными двигателями оснащено большинство военных и гражданских самолетов, а также некоторые вертолеты.
В турбовинтовом двигателе основная тяга создается воздушным винтом, а дополнительная (около 10 %) – струей газов, вытекающих из реактивного сопла. Принцип действия турбовинтового двигателя схож с турбореактивным, с той разницей, что турбина вращает не только компрессор, но и воздушный винт. Эти двигатели применяются в дозвуковых самолетах и вертолетах, а также для движения быстроходных судов и автомобилей.
Наиболее ранние реактивные твердотопливные двигатели использовались в боевых ракетах. Их широкое применение началось в XIX в., когда во многих армиях появились ракетные части. В конце XIX в. были созданы первые бездымные порохи, с более устойчивым горением и большей работоспособностью.
В 1920–1930-е годы велись работы по созданию реактивного оружия. Это привело к появлению реактивных минометов – «катюш» в Советском Союзе, шестиствольных реактивных минометов в Германии.
Получение новых видов пороха позволило применять реактивные твердотопливные двигатели в боевых ракетах, включая баллистические. Кроме этого они применяются в авиации и космонавтике как двигатели первых ступеней ракет-носителей, стартовые двигатели для самолетов с прямоточными воздушно-реактивными двигателями и тормозные двигатели космических аппаратов.
Реактивный твердотопливный двигатель состоит из корпуса (камеры сгорания), в котором находится весь запас топлива и реактивного сопла. Корпус выполняется из стали или стеклопластика. Сопло – из графита, тугоплавких сплавов, графита.
Зажигание топлива производится воспламенительным устройством.
Регулирование тяги производится изменением поверхности горения заряда или площади критического сечения сопла, а также впрыскиванием в камеру сгорания жидкости.
Направление тяги может меняться газовыми рулями, отклоняющейся насадкой (дефлектором), вспомогательными управляющими двигателями и т. п.
Реактивные твердотопливные двигатели очень надежны, могут долго храниться, а следовательно, постоянно готовы к запуску.
Резина. Синтетический каучук
Во время своего третьего плавания к берегам Америки Колумб увидел индейцев, игравших в мяч. Он был скатан из какой-то черной массы и прыгал гораздо лучше, чем кожаные мячи, распространенные в то время в Европе. Когда мореплаватель спросил у аборигенов, из чего сделан их мяч, те повели его в рощу. Там росли высокие деревья с пятнистой корой. Один индеец надрезал кору, и по стволу медленно потекла белая жидкость, похожая на молоко. На воздухе она затвердела и потемнела – стала похожа на обыкновенную смолу. Индейцы назвали ее кау-чу. Позже Колумб узнал, что в переводе это означает «слезы дерева». С тех пор это слово прижилось во многих языках мира, в русском превратившись в «каучук».
Колумб привез в Европу и комочек каучука. Но он затерялся среди диковинных вещей, и скоро о каучуке забыли. Его второе открытие состоялось спустя двести лет. По Южной Америке путешествовал французский ученый Ш. Кондамин. Он увидел, что индейцы используют сок гевеи не только для мячей. Они делали из него бутылки, промазывали густой массой щели в пирогах, чтобы туда не проникала вода. Некоторые индейцы покрывали ноги слоем каучука и потом, чтобы он засох, держали ноги над костром. Несмотря на боль, индеец получал на всю жизнь пару непромокаемых чулок. Кроме того, индейцы использовали свежий каучук для приклеивания к телу птичьих перьев.
Вернувшись на родину, француз показал соотечественникам комочки каучука и непромокаемые чехлы для ружей, сделанные индейцами. По его словам, из каучука можно было сделать множество вещей – непромокаемую обувь, перчатки и даже костюмы для водолазов. Но он сам так и не смог сделать ни одной из вышеуказанных вещей. За время путешествия комочки каучука высохли, затвердели и потеряли все свои замечательные качества. Вещи можно делать лишь из свежего каучука.
Привезенный французом каучук можно было использовать лишь для одной цели – стирания карандашных записей. Ластик используется до сих пор.
В 1811 г. в Вене была открыта первая фабрика резины. В 1820 г. во Франции стали изготавливать подтяжки и подвязки из резиновых нитей, сплетенных с хлопком.
Английский химик Ч. Макинтош долгое время искал способ вернуть высохшему каучуку природные свойства. Работая в лаборатории, он проводил многочисленные опыты, пока не добился успеха. Макинтош клал тонкий слой каучука между двумя слоями ткани. Затем из этого материала он шил непромокаемые плащи, названные в честь изобретателя «макинтошами». Их недостатком было то, что зимой они твердели, а летом их нужно было хранить в подвале, во избежание расплавления. Из каучука стали делать и другие вещи: галоши, сумки для почтальонов.
В 1830 г. В Соединенных Штатах начался настоящий каучуковый бум. Житель Бостона E. М. Чаффи во время опытов смешал сырую резину с сырым каучуком и добавил в эту смесь сажу. Специально сконструированная машина наносила эту смесь на материю. В 1833 г. Чаффи с коллегами основал компанию. Через два года ее капитал увеличился с 30 тысяч долларов до 500 тысяч. Изготавливались крыши для фургонов и хижин, головные уборы, обувь, одежда. Фабрики для производства прорезиненных изделий открылись во многих американских городах. На следующее лето все выпущенные изделия превратились в жидкое месиво и издавали такой запах, что их приходилось зарывать в землю. Потери акционеров составили 2 млн долларов.
Незадолго до того Чарлз Гудийр приобрел резиновый спасательный круг. Он хотел усовершенствовать клапан для наполнения круга воздухом. Но после улучшения конструкции клапана Гудийр решил сделать каучук нечувствительным к перепадам температуры или, как он говорил, «вылечить» его.
Гудийр начал опыты, смешивая смолу с различными веществами: солью, перцем, сахаром, песком, касторкой. Он надеялся, что рано или поздно найдет удачное сочетание.
Некоторого успеха он добился, смешивая каучуковую смолу с магнезией и доводя до кипения смесь в растворе негашеной извести. Затем он стал обрабатывать каучук парами кислот. Это позволило получить резиновую пленку, которая могла принести финансовый успех. Но разразившийся экономический кризис разорил покровителей Гудийра, и изобретатель оказался в нищете. Голодая, он носил в целях рекламы костюм из резиновой материи. В сентябре 1837 г. Гудийр приехал на фабрику Чаффи, и тот разрешил ему проводить опыты по «кислотному лечению резины». Гудийру удалось сделать одежду и обувь хорошего качества, ее стали покупать даже те, кто раньше не верил в возможности нового материала. Изобретатель даже заработал 5 тысяч долларов.
В это время правительство Соединенных Штатов заказало ему 150 почтовых сумок из резины. Изготовленные сумки были помещены в витрине лавки Гудийра для всеобщего обозрения. Но, приехав после двухнедельного отсутствия, предприниматель увидел, что сумки растаяли на жаре, хотя поверхность уцелела. Контракт был аннулирован, стали возвращать и другие товары. Гудийр с семьей снова очутился в нищете.
Помощник Гудийра Натаниел Хейворд предложил свой способ «излечения» резины, заключавшийся в смешивании каучуковой смолы с истолченной серой и последующим высушивании смеси на солнце. Он назвал этот процесс «соляризацией».
Сам Гудийр, живя у шурина, однажды обратил внимание на то, что образец каучука, покрытого серой, случайно положенный на горячую плиту, обуглился, словно кожа. В середине кусочка образовалась тонкая полоска «излеченной резины». Оказалось, что новый материал не теряет эластичности на сильном морозе. Гудийр провел серию опытов, стремясь найти оптимальный режим нагрева. Он был настолько увлечен новым методом, что отказался от большой суммы, которую предложила ему одна французская компания за исключительное право на использование во Франции его способа обработки каучука парами азотной кислоты.
Изобретенный процесс Гудийр назвал вулканизацией в честь древнеримского бога Вулкана, а материал, получаемый при помощи вулканизации, резиной. Вулканизация каучука дала толчок развитию электропромышленности, так как резина является прекрасным материалом для изоляторов.
