Борьба за скорость - Ляпунов Борис Валерианович (книги онлайн полностью бесплатно .txt) 📗
Чтобы лучше понять, насколько увеличивает наши возможности новая, автоматическая техника, приведем всего две цифры: производительность труда на заводе-автомате в девять раз больше, а себестоимость изделия уменьшается втрое.
Говоря о станках-автоматах, мы столкнулись и с такими автоматическими устройствами, которые выполняют разнообразные и сложные задачи: они следят за правильностью обработки и качеством изделий, сигнализируют о неполадках, не только снимают стружку, сверлят, шлифуют, но и нагревают металл.
Семейство автоматов так велико, что описать их было бы очень сложно. Автоматическая техника быстро развивается. Около 500 типов различных автоматов выпускается сейчас в нашей стране.
Но в основе автоматической техники лежит простая схема. И какой бы автомат мы ни взяли, мы найдем в нем знакомые части, хотя и устроенные по-разному, но выполняющие одни и те же задачи.
Что же должен делать любой автомат?
Он должен прежде всего обнаружить и измерить то, что подлежит его управлению, уловить зачастую чрезвычайно малые колебания измеряемой величины. Этой величиной может быть любая, с которой приходится иметь дело в машинах, — температура или давление, скорость или частота. напряжение тока или твердость металла, размеры изделия или уровень воды в котле.
Применение телемеханики: 1) для управления шлюзами, 2) работой электростанций, 3) движением поездов, 4) при летных испытаниях самолетов, для передачи показаний приборов с шара-зонда (5) или ракеты (6).
Обнаружить и измерить — еще далеко не все. Нужно сравнить измеренное с тем, что должно быть при правильной работе, и в случае отклонения от нормы, вернуться к ней.
То, что обнаружено и измерено, часто очень мало. А ведь задача, в конце концов, состоит в том, чтобы заставить малое сделать большое: ничтожные колебания измеряемой величины должны вызвать действия в самой машине. Значит, нужно не только обнаружить, измерить, сравнить, но и усилить.
И затем необходимо заставить машину ответить на сигнал: вернуться к прежним температуре, давлению, скорости, напряжению тока или уровню воды.
Когда бывает нужно только измерить и передать «отчет» об этом, например показания приборов, установленных на борту ракеты или самолета, сигнал передается на. расстояние по радио (или по проводам). На расстояние можно передавать и сигналы управления.
Значит, в автомате должны быть «органы чувств», «задатчик», задающий величину, которую нужно выдерживать, устройство, сравнивающее заданное с тем, что. есть на самом деле, усилители и исполнительные механизмы. Таковы основные части автомата. Их мы найдем и у простейшего автомата, регулирующего уровень воды, и у сложнейшего автомата, изготовляющего гребные винты теплохода.
«Органы чувств» автоматов несравненно острее, чем у человека. Это и понятно — здесь участвуют электронные и другие высокочувствительные приборы.
Автоматы могут обнаруживать свет; звук, тепло несравненно точнее, чем наши глаза, уши, кожа. Они могут улавливать то, что недоступно человеку, — неслышимые звуки, невидимый свет и многое другое.
Ведь свет и звук, ощущаемые нами, — лишь узенькая полоска в бесконечном ряду колебаний.
Электромагнитные колебания с частотой от 400 тысяч миллиардов до 750 тысяч миллиардов в секунду — это свет, который открывает нам окно в окружающий мир. Все остальное мы не видим. Мы не видим ультрафиолетовые и инфракрасные лучи. Мы не видим рентгеновские лучи и радиоволны, лучи, испускаемые при атомном распаде, и космические лучи, несущиеся к Земле из мирового пространства.
Лишь колебания от 16 000 до 20 000 в секунду слышит наше ухо. Все остальное недоступно нам. Мы не слышим ультразвуки — колебания свыше 20 000 в секунду. А эти звуки сейчас играют большую роль в технике: обнаруживают подводные лодки и определяют глубину моря, вызывают химические превращения и борются с дымом, дробят на мельчайшие капельки и частички различные вещества и обнаруживают дефекты в металлах.
«Органы чувств» автомата могут быть очень разнообразны, в них работают оптические, тепловые, акустические, химические, электронные приборы.
Фотоэлементы, а в последнее время и вторично-электронные приборы — сверхчувствительные фотоэлементы — дополняют человеческий глаз. Чувствительные электрические термометры, замечающие температуру в сотые доли градуса, термисторы — вещества, реагирующие на колебания температуры в тысячные доли градуса, помогают нашим органам чувств.
Приемники инфракрасных и ультрафиолетовых лучей, ультразвуковые и электрические, магнитные и электромагнитные приборы дополняют их и делают то, что недоступно человеку.
Автомат заметил и измерил ничтожно малые изменения. Они превращаются чаще всего в электрический ток. Ток бывает так мал, что не может справиться ни с какой, даже самой маломощной машиной в доли «комариной» силы. Слово предоставляется теперь усилителю. Чаще все-го это электронные лампы (с ними мы знакомы), которые усиливают слабый сигнал в тысячи, миллионы и, если нужно, даже в миллиарды раз.
И тогда-то вступает в действие исполнительный механизм. Он заставляет электромотор увеличить или уменьшить обороты, управляет электросваркой, открывает или закрывает задвижки, клапаны, сбрасывает негодные детали с конвейера или включает сигнальную лампочку, меняет подачу топлива или воздуха в топку, возвращает самолет или судно на правильный курс, поворачивая рули.
Вот еще один любопытный пример.
Ракеты с автоматическими приборами для изучения атмосферы поднимаются сейчас на несколько сот километров. Там, где воздуха почти совсем нет, солнечные лучи не задерживаются воздушной оболочкой планеты.
Изучить солнечное излучение на больших высотах интересно и важно для науки. Снимки солнечного спектра с высоты около 80 километров показали, что спектр сильно вытянут в ультрафиолетовой его части. Это значит: опасные для всего живого короткие ультрафиолетовые лучи задерживаются в атмосфере. Иначе жизнь на Земле была бы невозможна.
Вот какие интересные результаты дает исследование Солнца за пределами атмосферы! Чтобы вести такие исследования, нужно поднять на ракете прибор — спектрограф и направить его на Солнце.
Но тут-то и возникает неожиданнее препятствие. Ракета не летит, как стрела. Она, поднимаясь вверх, в то же время быстро — до 50 оборотов в минуту — вращается вокруг своей оси, да еще медленно поворачивается, наклонившись вбок. Такие замысловатые «пируэты» не дают никакой возможности спектрографу уследить за Солнцем.
Что же делать? Призвали на помощь автоматику. Только автоматы и заставили прибор все время смотреть на Солнце, какие бы фигуры ни выделывала в полете сама ракета.
Вот она пролетела атмосферу. В головке ракеты, как раз против того места, где приютился спектрограф, автоматически открывается маленькое окошечко. Прямо против окна помещается «искатель Солнца» — фотоэлемент. Его чувствительная к свету поверхность сделана в виде диска, да так, что когда световое пятно попадает в центр, то тока нет.
Стоит только пятну сойти в сторону, возникает ток, и, усиленный усилителем, он заставляет электромоторчики поворачивать искатель до тех пор, пока пятнышко снова не окажется в центре.
Все это совершается так быстро, что следящее устройство успевает направлять прибор постоянно на Солнце, несмотря на резвые движения самой ракеты.
Ну, а если все же искатель потеряет Солнце? И это не страшно: тогда автомат заставит искатель быстро вращаться, и тот найдет Солнце.
Автоматы могут не только измерять, а затем браковать изделие или «поправлять» машину, если она уклонилась от заданного ей режима.
Они могут защищать от случайностей, от аварий и даже поправлять человека, когда он действует неправильно, управляя машиной.
Автоматическая защита широко применяется на электростанциях и в электрических сетях.
