Карл Гильзин - Эта удивительная подушка
Давайте заглянем в литейный цех машиностроительного завода. Пусть нужно отлить металлическую игрушку — клоуна. Как это делается? Сначала изготовляется литейная модель — точная копия клоуна, но сделанная из дерева. Теперь дело за литейной формой, куда будет заливаться металл. Для этого берут опоку — пустую прямоугольную металлическую коробку — и заполняют ее литейной землей или формовочной смесью. Чтобы в ней образовалась пустота, куда будет залит металл и где он должен приобрести форму будущего клоуна, в опоку сначала закладывают деревянную модель, а потом, когда опока набита землей, модель извлекают. Но как ее вытащить, не повредив формы? Опоку приходится делать разъемной, из двух половин, а земляная форма часто состоит из нескольких частей.
Вот все готово. Модель удалена, обе половинки опоки собраны, внутри нее, в земле, осталась пустота, точно повторяющая очертания клоуна. Осталось залить расплавленный алюминий в специальное отверстие формы — литник. Пройдет немного времени, отливка остынет, и из опоки будет извлечен сверкающий алюминиевый клоун.
Насколько было бы лучше иметь дело с неразъемной литейной формой, не составлять ее из отдельных частей! Но как извлечешь тогда модель? Сложней, чем вытащить косточку из вишни, не повредив ее. Задачка для изобретателей…
И вот как она была решена. Советский изобретатель увидел однажды у сынишки резиновую игрушку — надувного клоуна. И этот игрушечный клоун подсказал нужную идею.
Смотрите, как мы будем теперь отливать нашего клоуна. Вместо деревянной модели возьмем надувного клоуна и, проделав в нем маленькую дырочку, зальем внутрь жидкость, плотность которой такая же, как и литейной земли. Это нужно, чтобы модель не искажалась, не деформировалась, находясь в форме. Через некоторое время, когда форма затвердеет, удалим жидкость из модели и вытащим ее, сжавшуюся, через литниковое отверстие.
Теперь можно заливать. Вскоре у клоуна появится алюминиевый близнец.
Всем известна тонкая полиэтиленовая пленка, идущая на упаковку продуктов. А вот как ее получают? Без помощи воздушной подушки и тут не обошлось. В специальных машинах расплавленная пластмасса выдувается вверх через узкую щель горячим воздухом. Образующаяся тонкая прозрачная «колбаса» режется вдоль и получается плоская тонкая пленка. Просто и изящно, как говорят инженеры, когда хотят похвалить хорошее решение.
«Колбаса» из тончайшей пленки используется и для настоящих колбас. Без ее помощи известное с древности изготовление колбас пришлось бы сильно сократить — не стало хватать кишок животных, из которых делается ее естественная оболочка. С конвейера лишь одного из московских заводов ежегодно сходит около ста миллионов погонных метров надутой воздухом тончайшей белковой оболочки для колбас.
Нам уже не привыкать менять профессии, превратимся теперь в горняков, шахтеров. Важная и почетная специальность.
В угольной шахте вы наверняка еще не были, давайте спустимся, посмотрим, как добывают уголь. Шахтная клеть, вроде обычного лифта, но побыстрее, опустила нас вниз, где идут выработки. Пройдя по подземным коридорам, дойдем и до забоев, где горняки с помощью машин и отбойных молотков вгрызаются в угольный пласт.
Вслед за шахтерами, рубящими уголь, по забою движутся другие рабочие — крепильщики. Они устанавливают крепь — деревянные или металлические стойки-распорки, поддерживающие кровлю забоя. Иначе она через некоторое время обвалится.
Еще в средние века вот так же трудились в шахте крепильщики, рискуя жизнью. А сколько молодого леса губится на тонкие стойки-крепи! Только на шахтах нашей страны — сотни тысяч кубометров ежегодно. Металлическая же крепь громоздка и сложна.
Долго бились изобретатели над проблемой крепления. На помощь пришла воздушная подушка. Изобретатели Днепропетровского горного института предложили вместо деревянной крепи пневматическую. В резиновые надувные баллоны нагнетается воздух, стенки баллона прижимаются к грунту и кровле пласта и предотвращают обвал, действуя как уже знакомый нам домкрат. Из нескольких больших баллонов, укладываемых друг на друга, образуются «костры», как их называют шахтеры, так что подушка может применяться при любой высоте забоя. Но изобретатели этим не ограничились, они сделали пневматическую крепь самоходной, управляемой на расстоянии. Когда ее нужно передвинуть, воздух из баллонов выпускают, специальное устройство передвигает их вдоль забоя, и баллоны надувают снова.
В шахтах воздушную подушку можно использовать не для одной только крепи. Случись, например, пожар (хоть и редко, но бывает и такое), как тотчас возникает необходимость изолировать его очаг, чтобы резко уменьшить приток воздуха. Как это сделать? Самое лучшее — воспользоваться воздушной подушкой, например огромными надувными перегородками из синтетической ткани. Они надуваются сжатым азотом всего за сорок секунд и плотно прижимаются к стенкам штольни — тяга прекращается. В центре перегородки есть двери для прохода аварийных команд. Просто, дешево, надежно.
В шахтах и рудниках доставляют неприятности вертикальные стволы — того и гляди, сверху свалятся обломки породы. Тут может помочь огромная пневматическая надувная чечевицеобразная «пробка» диаметром в несколько метров. При необходимости она может перекрыть ствол за считанные минуты.
А вот как помогает подушка нефтепроводам. По огромным стальным трубам, паутиной покрывающим землю, приходится перекачивать разные сорта нефти и бензина, но так, чтобы они не перемешивались, иначе драгоценный продукт будет погублен. Как этого добиться? Проще всего с помощью надувных резиновых шаров-разделителей, которые помещают в трубопровод между различными сортами продукта, и они мчатся вместе с жидкостью по стальной трубе, заодно очищая ее от разных отложений. Шары сигнализируют и о температуре перекачиваемого топлива, и о своем собственном местонахождении.
А вот снова труба, и в ней подушка, но роль ее иная. В технике часто приходится протаскивать через длинную трубу кабель. Известны десятки решений этой задачи, совсем не такой простой, как кажется. Но, пожалуй, использование воздушной подушки, предложенное английскими изобретателями, одно из самых оригинальных. Изобретатели назвали свое устройство «пневматическим червем». Что ж, похоже — оно представляет собой тонкую раздвижную, телескопическую стальную трубу с надувным резиновым шариком на обоих концах. К трубке присоединен протаскиваемый кабель. Когда надувается задний шарик и упирается в стенки трубы, то передний, не надутый, продвигается на несколько сантиметров вперед. Потом надувается передний шарик, а из заднего выпускают воздух — при этом он подтягивается к переднему. За час «червь», хоть продвигающийся медленно, проходит путь более километра!
Как обычно укладывают бетонные трубы в траншею, например, для канализационных сетей? Привозят отрезки труб, укладывают в вырытую траншею, потом соединяют их. А если эти трубы огромного диаметра? Поди-ка повозись с ними! В Швейцарии воспользовались воздушной подушкой, получилось куда проще. Укладывают огромный резиновый надувной баллон в траншею, туго надувают его и в пространство между ним и стенками траншеи заливают бетон. Когда он затвердеет, воздух из баллона выпускают, вытаскивают баллон, и труба готова!
Наши изобретатели сделали еще один шаг — они решили просто закопать подушку в землю. На первый взгляд — совершенно бессмысленно. Оказывается, очень даже полезно. В земле прорывают узкую щель, в нее закладывают сплющенную оболочку надувного резинового баллона и засыпают землей. Потом включают компрессор, и он подает по шлангу воздух в баллон. Земля над щелью начинает вдруг оживать, она горбится, вздымается горой, из нее показывается баллон. Воздушная подушка расталкивает грунт, отваливая его в стороны. Стоит выпустить воздух из баллона, убрать его — и готова траншея для канала, газопровода, силосной ямы. Получилась землеройная машина, экскаватор необычного типа!
Кто имел дело с автомобилем, знает, что автомобильный аккумулятор постоянно нуждается в добавлении чистой, дистиллированной воды. А если ее нет? Стоит впустить струю пара из кипящего чайника внутрь полиэтиленового мешка, как по его внутренней поверхности начнет стекать дистиллированная вода.
Искусственный мускул и кашляющий цветок
С воздушной подушкой, играющей роль своеобразного искусственного мускула, нам уже приходилось встречаться не раз. Разве подушка — рессора, домкрат или экскаватор — не выполняет этой функции?
Каждый без труда может наглядно удостовериться в этом.
Возьмите обычный полиэтиленовый пакет-мешочек, расправьте его, если он еще ни разу не был в употреблении. А теперь загните верхнюю часть или попросту попробуйте сложить пакет пополам Не получится! Стенки пакета герметичны (поэтому с ним нельзя играть маленьким детям — если надеть пакет на голову, можно задохнуться), и пойманный внутри воздух раздует пакет. Сожмите посильней, и пакет набухнет, как мускул на согнутой с усилием руке.
