Борис Фомин - Радиоэлектроника в нашей жизни
Проведены успешные опыты по установке в автомобиль… телефонного аппарата. Последний подключен к ультракоротковолновому приемо-передатчику, который и обеспечивает связь с автоматической телефонной станцией города. Во время движения машины пассажир может позвонить куда угодно и, еще находясь в пути, разрешать многие дела. Экономия времени получается огромная.
Но роль радиоэлектроники в автомобильном транспорте этим не ограничивается. Регулировщики уличного движения раньше определяли скорость машин на глазок и, естественно, часто ошибались. Сейчас создан радиолокационный измеритель скорости автомобилей.
Новый прибор размером 30х30х20 сантиметров весит всего лишь 17 килограммов. Он устанавливается на треногом штативе либо около шоссе, либо в кузове грузовика, и своей антенной ориентируется вдоль шоссе. Дальность его действия составляет 50–55 метров. Антенна прибора излучает радиоволны длиной около 13 сантиметров. Она же служит и для приема отраженных волн.
Если автомобиль, приближающийся к радиолокатору, движется с недозволенной скоростью, стрелка прибора отклонится за красную черту. Регулировщик тотчас останавливает машину. Если водитель начинает спорить, доказывая, что он ехал не быстрее, чем положено, то ему показывают бумажную ленту пишущего устройства. Это устройство тоже вмонтировано в прибор, оно автоматически отмечает скорость движения машин.
Большую помощь может оказать радиоэлектроника при управлении движением транспорта на перекрестках города. Жители крупных городов уже привыкли к тому, что при отсутствии регулировщиков уличного движения сигнал светофора переключается автоматически. Но они замечали и то, что это переключение происходит независимо от того, имеются или нет у перекрестка машины.
В Нью-Йорке на 120 перекрестках установлены более совершенные «автоматические полисмены».
Они, как и указатели скорости автомобилей, работают на принципе радиолокации. Радиолуч непрерывно «обшаривает» перекресток и «считает» приближающиеся автомашины. Светофор открывает путь в том направлении, в котором машин скопилось больше. Автомат учитывает не только число автомобилей, но и то, как долго ожидает зеленого сигнала машина, пришедшая к перекрестку первой.
Этим не исчерпывается применение электроники в автомобильном транспорте.
Проведены успешные испытания автоматической автомобильной магистрали, по которой двигались автомашины без вмешательства водителей. Все повороты совершались специальным электронным устройством, установленным на машине. Под действием сигналов, передаваемых с диспетчерского пункта, автомат поворачивает рулевое колесо в нужную сторону и выравнивает движение машины.
В заключение следует сказать о создании нового транспортного средства — «вечемобиля». Это слово произошло от слов «высокая частота», характеризующих принцип действия новой машины.
Вдоль улицы под слоем асфальта прокладываются металлические провода, по которым пропускается ток высокой частоты. Он создает над асфальтом переменное электромагнитное поле. Энергию этого поля и улавливает вечемобиль, у которого вместо двигателя внутреннего сгорания установлен специальный приемник.
Благодаря тому, что вечемобиль получает энергию без непосредственного контакта с проводами, по индукции, он свободно может разъезжать по шоссе, а при наличии аккумулятора даже сворачивает на несколько километров в сторону.
Так радиоэлектроника меняет облик автомобильного транспорта.
ПРОМЫШЛЕННЫЕ ПРИМЕНЕНИЯ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
Нагрев без огня
За многие тысячелетия своей истории человек использовал самые различные способы получения тепла — от костра, на котором он готовил пищу, до современных электрических печей для разогрева многотонных металлических отливок.
Сейчас в промышленность внедрен новый источник тепла — электромагнитные волны, — обладающий целым рядом преимуществ даже перед недавним «чудом техники» — электропечью.
Электромагнитные волны нагревают тела не с помощью химических реакций, происходящих во время сжигания топлива, не благодаря разогреву металлических спиралей током, как это происходит в электрической печи, а за счет использования энергии электрического и магнитного полей, возникающих в колебательном контуре.
Разные тела по-разному ведут себя в электрическом и магнитном полях. Возьмем, например, металлы. В них, как мы уже отмечали, много свободных, не связанных с атомами электронов. Помещенное в сильное магнитное поле металлическое тело быстро нагревается, энергия магнитного поля передается свободным электронам, и в поверхностных слоях металла возникают сильные токи. Если же в магнитное поле поместить не проводник электричества, а изолятор — фарфор, дерево, стекло и т. д., то он останется холодным, так как в изоляторе почти нет свободных электронов. На изоляционные материалы большое тепловое воздействие оказывает электрическое поле конденсатора. Когда изолятор попадает в это поле, то под действием электрических сил электроны, входящие в состав атомов, увеличивают вращательное движение. Такое движение сопровождается большими потерями энергии на трение и на разогрев тела. Нагревание изолятора в электрическом поле происходит не с поверхности, а равномерно по всей глубине. Это значительно улучшает качество таких производственных операций, как, скажем, сушка различных изделий.
Вот как, например, с помощью электромагнитных волн сушатся изделия гончарного производства. Глиняная и фарфоровая посуда формуется из влажной массы. Затем ее сушат и подвергают обжигу. Сушка — это наиболее ответственная часть производства. Раньше она производилась либо на солнце, либо в специальных печах с помощью горячего воздуха. Быстро сушить было нельзя, так как изделие сохло только с поверхности и могло покоробиться или дать трещины. Большие фарфоровые вазы сушили в течение многих месяцев.
Электромагнитные волны справляются с такой работой гораздо быстрее. Изделия помещают между пластинами огромного конденсатора, имеющего форму этажерки. При включении генератора высокой частоты изделия очень быстро нагреваются; заключенная в них вода испаряется. Установка начинает потреблять меньше энергии, что служит сигналом окончания сушки. Специальный прибор автоматически выключает печь.
Почти так же производится сушка древесины. Раньше крупные брусья сушили в специальных нагревательных камерах в течение 100–500 часов. Из-за разрывов сердцевины брусья часто шли в брак. Применение электрических полей высокой частоты сократило время сушки до 3–8 часов и резко снизило брак.
Большие преимущества дает высокочастотный нагрев при сушке древесины, пропитанной специальным составом и склеенной под давлением. Деревянные изделия, полученные таким путем, обладают высокой твердостью, устойчивостью к истиранию; они легки, а по прочности не уступают металлам. Такие материалы успешно применяются для изготовления самолетных винтов, зубчатых колес, лодок, кузовов автомашин и т. д.
В пищевой промышленности высокочастотный нагрев может с успехом применяться для сушки макарон, чая, табака, а также для выпечки хлебных изделий. На предприятиях, выпускающих фруктовые компоты, овощные консервы и томаты, высокочастотные установки используются для уничтожения бактерий. Эта операция, занимающая всего несколько секунд, не вызывает потери витаминов, аромата и вкусовых качеств обрабатываемых продуктов, но полностью уничтожает болезнетворные бактерии.
Для нагрева металлических изделий используют энергию магнитного поля катушки колебательного контура.
Плавка металлов при помощи электромагнитных волн сейчас широко применяется в производстве высококачественных сплавов, когда нельзя допускать соприкосновения металла с газами и пламенем топки. Применяется этот способ и при производстве специальных магнитных, легких или тугоплавких сплавов. В зависимости от производительности высокочастотной печи частота магнитного поля колеблется от 500 тысяч до 5 миллионов колебаний в секунду (чем больше металла должна расплавлять печь, тем ниже должна быть частота).
Электромагнитные волны используются и для сварки металлов. При обычной электросварке применяется переменный ток с частотой 50 колебаний в секунду. Его пропускают через место соприкосновения свариваемых металлов, которое сильно разогревается и плавится. Если же через место сварки пропускать еще и высокочастотный ток, создаваемый небольшим переносным радиоаппаратом, то качество сварки оказывается намного лучше. Этот способ особенно оправдывает себя при сварке разнородных металлов. Электромагнитные волны позволяют также надежно сваривать большие поверхности металлов со стеклом.
