Страница:
В сорбционных вакуумных насосах используется способность сорбентов (напр., титана, молибдена) поглощать газ. Действие криогенных вакуумных насосов основано на поглощении газа поверхностью, охлаждённой до низкой (криогенной) температуры. В зависимости от обеспечиваемого диапазона давлений различают низковакуумные, средневакуумные, высоковакуумные и сверхвысоковакуумные насосы. Для получения сверхвысокого вакуума применяются криосорбционные вакуумные насосы, которые представляют собой криогенные насосы с тонкой плёнкой сорбента на внутренней поверхности камеры.
ВÁЛИК малярный, предназначен для огрунтовки и окраски различными красящими составами стен, потолков и других гладких поверхностей. Используется вместо кистей, которые он значительно превосходит по производительности и качеству окраски. Валики чаще всего делают из меха или поролона. Они выпускаются промышленностью, но их несложно изготовить и самому. Диаметр валика от 40 до 70 мм, длина от 100 до 250 мм. Он крепится на оси специальной ручки с помощью гайки с шайбой или проволочной шпильки. Перед началом работы валики следует подержать в воде в течение нескольких часов, чтобы ворс приобрёл одинаковую жёсткость. Для работы с валиком окрасочный состав наливают в ведро или ванночку, в которые вставляют сетку на рамке или стальной лист с отверстиями для отжима излишков краски.
ВÁЛОЧНАЯ МАШИ́НА, см. в ст. Лесозаготовительные машины.
ВÁНКЕЛЯ ДВИ́ГАТЕЛЬ, роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания, разработанный в 1957 г. немецким учёным Ф. Ванкелем. В двигателе Ванкеля трёхгранный ротор (поршень) вращается в цилиндре специального профиля. Грани ротора отсекают переменные объёмы камер, в которых происходят обычные для двигателей внутреннего сгорания процессы. Вал ротора жёстко соединён с зубчатым колесом, которое входит в зацепление с неподвижной шестернёй. Ротор с зубчатым колесом обкатывается вокруг шестерни. Его грани скользят по внутренней поверхности корпуса, отсекая переменные объёмы камер. Такая конструкция позволяет осуществить четырёхтактный цикл без специального механизма газораспределения (с клапанами и кулачками). Другое его преимущество – постоянное вращение ротора, а не возвратно-поступательное движение поршней обычного двигателя внутреннего сгорания. Смесеобразование, зажигание, смазка, охлаждение, пуск у двигателя Ванкеля – такие же, как у обычных поршневых двигателей внутреннего сгорания. При одинаковой мощности имеют в 2–3 раза меньшие размеры, чем обычные поршневые двигатели. Двигатели Ванкеля применяются на автомобилях, вертолётах, моторных лодках.
а)
а – схема двигателя; б – зубчатое зацепление;
1 – ротор; 2 – вал; 3 – водяное охлаждение; 4 – корпус; 5 – свеча зажигания; 6 – неподвижная шестерня; 7 – зубчатое колесо;
I – впуск; II – сжатие; III – расширение; IV – выпуск
ВÁНТОВЫЕ КОНСТРУ́КЦИИ, геометрически неизменяемый тип висячей конструкции. Выполнены только из прямолинейных элементов (вантов) и часто называются вантовыми фермами. Как и в висячих конструкциях, все элементы вантовой фермы работают на растяжение, что позволяет использовать в качестве несущих частей фермы канаты из стальной проволоки. Вантовые фермы применяют в конструкциях мостов, где проезжая часть подвешивается на множестве косых тросов, крепящих её к высоким пилонам. При этом тросы натянуты от верхней точки пилона или от разных его уровней и расходятся веерообразно или параллельно, подобно струнам арфы. В вантовых мостах тросы делают предварительно напряжёнными, поэтому они предельно натянуты, не провисают и делают всё сооружение геометрически неизменяемым. При такой конструкции балка моста под проезжей частью может быть непривычно тонкой, поэтому вантовый мост является одним из самых экономичных и изящных мостов.
ВÁНТУЗ, приспособление для прочистки канализационных стоков. Представляет собой полую резиновую полусферу (чашу) на рукоятке. Для прочистки стоков вантуз устанавливается над выпуском раковины (или ванны) так, чтобы края чаши были плотно прижаты к поверхности. В раковину наливают воду, пока она не накроет чашу. Затем резкими толчками рукоятки несколько раз продавливают чашу. Если засор удалён, вода беспрепятственно уходит из раковины с образованием воронки над выпуском.
ВАРИÁТОР, отдельный агрегат или встроенный узел, служащий для плавного изменения частоты вращения ведущего вала относительно частоты вращения ведомого вала механизма. Состоит из одной или нескольких бесступенчатых передач и устройств, обеспечивающих их функционирование. Бесступенчатые передачи вариаторов выполняются с жёсткими звеньями, при соприкосновении которых усилие передаётся за счёт силы трения. Такие вариаторы (фрикционные) способны передавать мощности от нескольких ватт (в механизмах ручного регулирования приборов) до нескольких десятков киловатт (в транспортных машинах, прессах, металлорежущих станках). Посредством вариатора достигается оптимальный скоростной режим машины при различных условиях её работы. На металлорежущих станках, напр., с помощью вариатора можно поддерживать наивыгоднейшую скорость резания на различных участках заготовки при обработке поверхностей вращения переменного радиуса. На эскалаторах метрополитена вариаторы служат для согласования скоростей движения поручней и лестницы.
ВÁТМАН, бытующее название чертёжно-рисовальной бумаги хорошего качества. Отличается высокой плотностью, однородной структурой, иногда имеет незначительный желтоватый оттенок. Используется для выполнения ответственных чертежей, архитектурных разработок, схем и эскизов, для рисования и т. п.
ВАТТМÉТР, прибор для измерения активной электрической мощности (в ваттах). Ваттметры имеют две электрические цепи: тока (включается в цепь нагрузки последовательно) и напряжения (включается параллельно с нагрузкой). Шкала ваттметра градуируется в ваттах. Применяются электродинамические, электронные ваттметры (для измерений на постоянном и переменном токе) и ферродинамические ваттметры для измерений на переменном токе. Наиболее распространены электродинамические ваттметры (см. рис.), механизм которых состоит из неподвижной катушки 1, включённой последовательно с нагрузкой Н (цепь тока), и подвижной катушки 2, включённой через большое добавочное сопротивление R параллельно нагрузке (цепь напряжения). Работа ваттметра такого типа основана на взаимодействии магнитных полей подвижной и неподвижной катушек при прохождении по ним электрического тока. При этом вращающий момент, вызывающий отклонение подвижной части прибора и соединённой с ней стрелки (указателя), при постоянном токе пропорционален произведению силы тока на напряжение, а при переменном токе – ещё косинусу угла сдвига фаз между током и напряжением. Расширение пределов измерений достигается с помощью трансформаторов тока и добавочных резисторов, а в цепях высокого напряжения – с помощью трансформаторов тока и напряжения.
ВЕЗДЕХÓД, автомобиль высокой проходимости, пригодный для эксплуатации на любых дорогах и по бездорожью. Массовое производство вездеходов, используемых как артиллерийские тягачи и шасси для броневиков, началось в нач. 20 в. В кон. 1930-х гг. в США и СССР практически одновременно были разработаны и созданы лёгкие армейские многоцелевые вездеходы: американский джип и советский ГАЗ-64, затем – ГАЗ-67. В 1950-е гг. в таких странах, как Канада, СССР и США, имеющих большую территорию, развернулись работы по созданию джипов, многоцелевых и тяжёлых вездеходов, предназначенных, напр., для экспедиций, ведущих разведку полезных ископаемых. Типы и размеры современных вездеходов занимают практически весь диапазон транспортных средств – от небольших спортивных и прогулочных до тяжёлых многоосных машин. Вездеходы снабжены гусеничным, реже колёсным со специальными шинами движителем.
В силовую передачу вводят дополнительные механизмы, позволяющие увеличивать тяговое усилие. Многие вездеходы являются амфибиями.
ВЕЛОСИПÉД. История создания велосипеда носит весьма разноречивый характер. Не случайно фраза «Изобрести велосипед…» стала нарицательной. Среди изобретателей велосипеда числятся и российский крепостной крестьянин Артамонов, и русский изобретатель Л. Л. Шамшуренков, построивший и продемонстрировавший комиссии Сената «самобеглую коляску», о чём свидетельствует официальный протокол от 2 ноября 1752 г. Но общепризнанным изобретателем велосипеда считается немецкий инженер К. фон Дрейс. Велосипед, построенный им в 1817 г., представлял собой двухколёсную машину, приводимую в движение отталкиванием ног от земли. В 1858 г. к переднему колесу добавили педали, а в 1871 г. – цепной привод на заднее колесо. Наконец, 1889 г. можно считать годом рождения современного велосипеда.
Велосипеды по назначению и конструкции делятся на детские, подростковые, дорожные, горные, спортивные и специальные. К последним относятся трёх – и четырёхколёсные грузовые велосипеды, цирковые, трюковые и т. п. Наиболее распространены дорожные велосипеды. Чаще всего они одноместные, реже многоместные, тандемы. Большое распространение получили также складные велосипеды, удобные для перевозки на транспорте. Устройство велосипедов в основном одинаковое. Рама – стальная, алюминиевая или карбоновая. Колесо состоит из обода, втулки, спиц и покрышки. То, что у автомобиля называется трансмиссией, на велосипеде – система, состоящая из двух или трёх зубчатых колёс – звёзд, соединённых с педалями, цепной передачи и набора малых зубчатых колёс (звёздочек), укреплённых на втулке заднего колеса. Цепь передаёт усилие от ведущих звёзд на ведомые звёзды. Перекидыванием цепи на разные комбинации звёзд при помощи переключателей меняется передаточное число привода. Тормоза имеют раздельный привод на переднее и заднее колёса. Конструкции велосипедов продолжают непрерывно совершенствоваться в направлении снижения веса, повышения безопасности и удобства езды, применения новейших материалов.
ВЕЛЬБÓТ, четырёх – или восьмивёсельная мореходная шлюпка с заострёнными образованиями оконечностей, снабжённая мачтой с парусом. Бывают разъездные и спасательные. В 17–19 вв. использовались для охоты на морских зверей.
ВÉНТИЛЬ, 1) трубопроводный – запорное устройство в трубопроводах для перекрытия и регулирования потоков жидкости, пара или газа. Широко применяется в промышленных трубопроводах и в санитарно-технических устройствах. К трубам, насосам и другому оборудованию присоединяется посредством фланцев или резьбового соединения.
2) В электротехнике – электрический прибор, проводимость которого в значительной степени зависит от направления электрического тока (в прямом направлении она существенно выше, чем в обратном). В электрическом вентиле используется эффект односторонней проводимости тока на границе металл – полупроводник или между двумя полупроводниками с различными примесями (полупроводниковые вентили), металл – вакуум (электронные или электровакуумные вентили), металл – газ (газоразрядные вентили), металл – электролит (электролитические вентили). В качестве вентилей применяют полупроводниковые, электровакуумные или газоразрядные диоды (в электро – и радиоаппаратуре – гл. обр. для выпрямления электрического тока), тиристоры (напр., в силовых устройствах преобразовательной техники и в системах автоматического управления в качестве переключающих приборов), тиратроны (напр., для создания коротких и мощных электрических импульсов в радиолокационных станциях) и др.
ВЕНТИЛЯ́ТОР БЫТОВÓЙ, прибор для создания потока воздуха при проветривании помещений. Вентиляторы бывают настольные, настенные, потолочные, торшерные, ручные, оконные, автомобильные и др., мощность от нескольких десятков до нескольких сотен ватт. Вентиляторы выпускаются с резиновой или пластмассовой крыльчаткой с защитной сеткой, имеют электродвигатель и стойку с основанием. Некоторые вентиляторы могут автоматически изменять направление создаваемого воздушного потока за счёт периодического разворота корпуса в пределах порядка 120°. Крыльчатки имеют 3 или 4 лопасти.
ВЕНТИЛЯ́ЦИЯ, регулируемый воздухообмен в помещениях. Человек в зависимости от рода деятельности выделяет в окружающий воздух тепло (100 ккал/ч и больше), углекислоту (23–45 л/ч), водяные пары (40–70 г/ч); выбросами тепла, водяных паров, газов и пыли сопровождаются производственные процессы. В результате воздух в непроветриваемых помещениях со временем становится по своим гигиеническим качествам неблагоприятным для здоровья человека. Целью вентиляции является обеспечение необходимой чистоты, температуры и влажности воздуха. Вентиляция может быть естественной и принудительной, приточной, вытяжной, приточно-вытяжной и механической (осуществляется вентиляторами). При естественной вентиляции воздухообмен происходит вследствие разности температур или под воздействием ветра. Приточная вентиляция обеспечивает только подачу воздуха в помещения; вытяжная вентиляция обеспечивает удаление загрязнённого воздуха, создавая тем самым разрежения, за счёт которых в это помещение поступает воздух снаружи или из соседних помещений. Если параметры воздуха в помещении должны постоянно отвечать строго определённым условиям (кондициям), применяют кондиционирование воздуха.
ВЕРСТÁК, рабочий стол с приспособлениями для закрепления обрабатываемых деталей, а в ряде случаев с механизированным инструментом и др. оснасткой. Верстак бывает столярный и слесарный. Верстак столярный служит для обработки вручную изделий из дерева. Состоит из крышки (верстачной доски) и основания (подверстачья). Верстачная доска имеет продольную (заднюю) и боковую (переднюю) зажимные коробки. Обрабатываемые детали зажимают в боковой или задней коробке при помощи винтов либо закрепляют на поверхности доски верстачными клиньями (упорами) или гребёнками (деревянными, реже металлическими), вставляемыми в квадратные отверстия. Вдоль края доски нередко устраивают прямоугольную выемку-лоток, куда во время работы можно положить инструменты или мелкие детали. Подверстачье состоит из двух стоек, скреплённых продольными брусками при помощи клиньев или винтов. Нередко в подверстачье оборудуют шкафчик для хранения инструментов. Верстак слесарный служит для обработки металлических заготовок, изготовления и ремонта деталей, сборки изделий из металла и других материалов. Состоит из металлического стола с ящиками для инструмента, на поверхности стола крепятся тиски и другие приспособления.
1– верстачная доска; 2– подверстачье; 3– передняя боковая коробка; 4– боковой винт; 5– задняя (продольная) коробка; 6– задний винт; 7– квадратные отверстия для упоров и клиньев; 8– выемка-лоток
ВЕРТЛЮ́Г, шарнирное соединительное звено двух частей механизма (или звеньев цепи), позволяющее каждой из них вращаться вокруг своей оси, напр. звено между подъёмным механизмом и буровым инструментом при бурении скважины.
ВЕРТОЛЁТ, летательный аппарат тяжелее воздуха, у которого подъёмная сила и тяга для горизонтального полёта создаются одним или двумя т. н. несущими винтами. Вертолёт может взлетать вертикально с места без разбега и садиться без пробежки, он может неподвижно висеть в воздухе, разворачиваться на месте и перемещаться в любом направлении. При отказе двигателя вертолёт продолжает полёт со снижением по наклонной траектории, а энергия, необходимая для вращения несущего винта, отбирается от набегающего на винт встречного воздушного потока. Вертолёты имеют фюзеляж с шасси и хвостовой балкой, иногда небольшое крыло, несущие винты, силовую установку (двигатель), электро-, радио – и навигационное оборудование; на конце хвостовой балки расположен рулевой винт.
Вертолёт взлетает и удерживается в воздухе за счёт подъёмной силы, которую создают вращающиеся лопасти несущего винта. Крыло вертолёта (если оно есть) при достаточно большой скорости полёта создаёт дополнительную подъёмную силу (как и крыло самолёта) и таким образом частично разгружает несущие винты. Большинство вертолётов имеют один несущий винт либо два винта, расположенных соосно (вал верхнего винта проходит через полый вал нижнего) или разнесённых по концам фюзеляжа. Сила тяги, необходимая для горизонтального движения вертолёта, также создаётся несущим винтом. При вращении лопастей несущего винта в горизонтальной плоскости создаваемая ими аэродинамическая сила направлена вертикально вверх и удерживает вертолёт в воздухе. Если плоскость вращения лопастей винта наклонить, у аэродинамической силы появляются две составляющие: одна – вертикальная (подъёмная сила) и другая – горизонтальная (сила тяги), обеспечивающая горизонтальный полёт аппарата. Чем больше наклон оси несущего винта, тем больше сила тяги и выше скорость полёта. Чаще, однако, сила тяги создаётся не за счёт наклона оси несущего винта, а за счёт поворота его лопастей на некоторый угол, называемый углом установки лопасти. Такой способ создания тяги энергетически выгоднее применения дополнительного воздушного винта типа пропеллера. Управляют вертолётом с помощью несущего и рулевого винтов. При одновременном увеличении угла установки всех лопастей несущего винта вертолёт поднимается, при уменьшении – опускается. Боковое и путевое управление вертолётом осуществляется также поворотом лопастей несущего винта, но не всех одновременно, а поочерёдно; кроме того, для путевого управления используется рулевой винт с поворотными лопастями.
Вертолёты широко применяются для перевозки грузов, почты, пассажиров, при разведке и разработке газовых и нефтяных месторождений в труднодоступных районах, для проведения ледовой разведки, монтажа крупногабаритного оборудования, при спасательных работах и тушении пожаров и т. д. Вертолёты входят в состав вооружённых сил всех крупных государств и применяются для перевозки и десантирования войск и грузов, уничтожения танков и другой техники противника, для огневой поддержки войск, разведки, связи и выполнения других заданий. Кроме того, вертолёты применяют для траления мин, борьбы с подводными лодками, постановки минных заграждений, осуществления спасательных операций на море и т. д.
Первый вертикальный подъём летательного аппарата с человеком на борту при помощи винтов состоялся 29 сентября 1907 г. во Франции. Вертолёт, созданный братьями Л. и Ж. Брегге и профессором Ш. Рише, поднимался вертикально четырьмя винтами на высоту 1.5 м. Первый вертолёт, способный двигаться поступательно, был построен В. Корню (Франция) в ноябре 1907 г. В 1912 г. русский изобретатель Б. Н. Юрьев впервые создал вертолёт с одним несущим винтом; он же изобрёл автомат перекоса – устройство, автоматически изменяющее углы установки лопастей несущего винта для поддержания заданного направления и режима полёта вертолёта. Автомат перекоса Юрьева стал основным органом управления вертолётом. В 20—30-х гг. 20 в. в России построено несколько работоспособных вертолётов, в т. ч. вертолёты серии ЦАГИ (1-ЭА, 3-ЭА, 5-ЭА, 11-ЭА). Вертолёты создавались также в США и Германии. Серийный выпуск вертолётов впервые организован в 1942 г. американской фирмой «Сикорский аэро энджиниринг» (R-4), в России – в 1952 г. (Ми-4). Наиболее известны в России вертолёты, созданные конструкторскими бюро М. Л. Миля (Ми-12, Ми-26, Ми-34 и др.) и Н. И. Камова (Ка-15, Ка-18, Ка-25 и др.). За рубежом вертолёты выпускают фирмы «Сикорский», «Каман» (США), «Агуста» (Италия), «Уэстленд» (Великобритания), «Аэроспасьяль» (Франция) и др.
1 – несущий винт; 2 – автомат перекоса; 3 – ось несущего винта; 4 – бачок для противообледенительной жидкости; 5 – рулевой винт; 6 – редуктор; 7 – стабилизаторы; 8 – бак для горючего; 9 – основное колесо; 10 – вентилятор; 11 – двигатель; 12 – главный вал; 13 – места пассажиров; 14 – место пилота; 15 – рычаг для одновременного регулирования газа и установки лопастей; 16 – носовое колесо; 17 – рация
ВЕРФЬ, предприятие для постройки судов, которое, в отличие от судостроительных заводов, не имеет цехов по изготовлению изделий машиностроения и получает эти изделия в виде поставок с других предприятий. По характеру выполняемых работ верфи подразделяют на судостроительные и судосборочные. Судостроительные верфи выполняют полный цикл работ по постройке судна. Судосборочные верфи, в отличие от судостроительных, осуществляют только сборку судов, получая с других верфей или заводов готовые к сборке насыщенные блоки корпуса и агрегаты механизмов и энергетических установок. Основными цехами судостроительной верфи, строящей суда из стали, являются: корпусообрабатывающий цех, изготавливающий детали корпуса судна (в этот цех включается также склад стали, участок первичной обработки металла и плаз – специальное помещение, где на полу вычерчивают обводы судна и отдельные детали); сборочно-сварочный цех, в котором собирают и сваривают из деталей узлы, секции и блоки корпуса; стапельный цех, где формируется корпус судна и осуществляется его спуск на воду; механомонтажный цех, выполняющий монтаж главных двигателей, механизмов машинного отделения и гребных валов; слесарно-корпусной цех, изготавливающий и монтирующий вентиляцию, мелкие устройства, кожухи; деревообрабатывающий цех, изготавливающий и монтирующий обшивку помещений, мебель и т. п.; малярно-заготовительный цех, выполняющий работы по изготовлению и монтажу изоляции и защитных покрытий; такелажно-корпусной цех, изготавливающий такелаж, тенты и т. п.; цех гальванопокрытия, обеспечивающий цинкование, хромирование, никелирование, омеднение, кадмирование труб, крепежа и других изделий; достроечный цех, выполняющий работы по достройке судов на плаву с их испытаниями и сдачей. Судно – наиболее сложное инженерное сооружение, и для его постройки верфи оснащают уникальным оборудованием и применяют наиболее современные высокопроизводительные технологии.
При постройке судна на верфи выделяются три этапа: предстапельный, стапельный и достроечный. На предстапельном этапе после изготовления деталей проводится поточно-позиционная сборка плоских и полуобъёмных секций корпуса, сборка объёмных блоков, укрупнение массы секций и блоков, их насыщение трубопроводами, механизмами, изоляцией и окраска. В отдельные агрегаты собираются механизмы машинного отделения для последующего монтажа на стапеле. На стапельном этапе производится формирование судна из отдельных сборочных блоков, обстройка корпуса, проводятся механические испытания, окраска; этап заканчивается спуском остова судна на воду. На достроечном этапе завершаются работы по достройке судна, его испытания и сдача в эксплуатацию. Стапельный этап в зависимости от размеров судна может выполняться на наклонном стапеле с продольным спуском, горизонтальном стапеле с поперечным механизированным спуском по наклонным путям (на слипе), на горизонтальном стапеле в сухом доке (со всплытием построенного судна). Помещение, в котором производится стапельная сборка, называется эллингом. В цехах постройки блоков и в эллингах ширина пролётов достигает 60—120 м при высоте 60 м. Крановое оборудование может иметь грузоподъёмность более 1000 т. Сухие доки имеют размеры в плане до 950 5 92 м, в них могут строиться суда дедвейтом до 1 000 000 т.
ВЕСЫ́ БЫТОВЫ́Е, предназначены преимущественно для домашнего пользования – взвешивать пищевые продукты, дозировать удобрения, измерять вес собственного тела и т. п. Весы бывают ручные, настольные, настенные и напольные. Наиболее распространены пружинные и рычажные бытовые весы. Они просты в пользовании, занимают мало места (особенно ручные) и при взвешивании обеспечивают достаточно точные показания. Главная деталь пружинных бытовых весов – спиральная или цилиндрическая пружина. Их действие основано на уравновешивании веса предмета силой сжатой или растянутой пружины. Показания весов отсчитывают по шкале, вдоль которой перемещается соединённый с пружиной указатель (стрелка). Взвешивание на рычажных весах основано на законе равновесия рычага; сила тяжести взвешиваемого тела, действующая на одно плечо рычага, уравновешивается силой тяжести гирь, приложенной к другому плечу. Наибольшую точность обеспечивают равноплечные рычажные весы, в момент достижения равновесия рычаг принимает строго горизонтальное положение. К таким весам относятся, в частности, аптекарские весы. Существуют также электронные весы с цифровым отсчётом на специальном табло, имеющие наибольшую точность взвешивания. Так, напольные электронные весы взвешивают вес тела до 120 кг с точностью 100–200 г.