Страница:
а)
б)
в)
г)
д)
е)
ж)
Бытовые весы:
а – безмен; б – ручные пружинные; в – настольные пружинные; г – рычажные дозировочные; д – ручные равноплечные; е – напольные малогабаритные; ж – настольные рычажные
ВЕТРОДВИ́ГАТЕЛЬ, машина, преобразующая кинетическую энергию ветра в механическую энергию. Рабочим органом ветродвигателя является ветроколесо, воспринимающее напор воздушного потока и преобразующее его в механическую энергию вращения вала. Различают ветродвигатели карусельные (с вертикальными лопастями и вертикальной осью вращения), барабанного типа (с горизонтальными лопастями и горизонтальной осью вращения) и крыльчатые (с горизонтальной осью вращения, параллельной направлению ветрового потока). В зависимости от числа лопастей различают быстроходные (менее 4 лопастей), средней быстроходности (4–8) и тихоходные (более 8). На крыльчатых ветродвигателях лопасти крепят обычно к поворотной головке, внутри которой располагают также остальные узлы. Головку ветродвигателя помещают в гондолу и устанавливают на вершине опорной мачты; при изменении направления ветра гондола с помощью хвостового оперения или специального колеса (виндрозы), расположенного на хвостовом оперении, разворачивается до тех пор, пока плоскость вращения ветроколеса не займёт положение, перпендикулярное направлению ветра, при этом ветродвигатель развивает наибольшую мощность. Лопасти ветроколеса выполняются обычно из древесно-слоистого материала или из стеклопластика. Для поддержания расчётной частоты вращения используется центробежно-пружинный регулятор, исполнительный механизм которого изменяет угол поворота лопастей вокруг своей оси. Эта же система в комплексе со специальным устройством позволяет осуществить дистанционно или автоматически пуск ветродвигателя или его остановку. Серийные отечественные ветродвигатели имеют диаметр ветроколеса 10.12 и 18 м и расчётную мощность от 7.4 до 29.5 кВт. Кроме того, выпускаются ветродвигатели мощностью 30–50 кВт.
Крыльчатый многолопастный ветродвигатель
ВЕТРОЭНЕРГÉТИКА, отрасль энергетики, в которой для получения механической, электрической или тепловой энергии используется энергия ветра. Наряду с солнечной и гидравлической ветровая энергия относится к природным возобновляемым энергоресурсам. К её достоинствам относится доступность, повсеместное распространение и практическая неиссякаемость. Особое значение это приобретает для районов с благоприятным ветровым режимом, удалённых от сетей централизованного электроснабжения, и для сравнительно мелких потребителей (до 100 кВт), рассредоточенных на большой территории в труднодоступной местности (вахтовые посёлки, геологические базы и т. п.). Общий ветроэнергетический потенциал Земли оценивается в 1.2 млн. МВт, общая установленная мощность ветроэнергетических станций к 2000 г. составила ок. 17.8 тыс. МВт; прогноз на 2006 г. – 36 тыс. МВт. Наибольшее распространение в мире получили ветроэнергетические установки (ВЭУ) относительно небольшой мощности – от 0.1 до 6 кВт, применение которых экономически оправдывается при среднегодовой скорости ветра более 5 м/с в районах с высокой стоимостью доставки топлива. Основное препятствие для использования ветроэнергетического потенциала – непостоянство скорости (напора) ветра и, как следствие, большие колебания мощности ВЭУ и необходимость аккумулирования получаемой энергии.
Энергия ветра использовалась людьми с давних времён для вращения колёс ветряных мельниц, в парусном флоте, позже – для привода колёс ветроэлектрогенераторов. Первая ветровая электроустановка построена в Дании в 1901 г. После большого перерыва, обусловленного стремительным развитием тепловых и электрических двигателей, снова возник интерес к ВЭУ. В 1979 г. в США и Канаде были введены в эксплуатацию ветроэлектростанции мощностью по 200 кВт с диаметром рабочего колеса ок. 40 м, а в Дании – ВЭУ с диаметром колеса 60 м, рассчитанная на производство 4 млн. кВт·ч электроэнергии в год. Наиболее мощная ВЭУ (1.25 МВт) действует в США. Первая в России ВЭУ мощностью 8 кВт была построена в 1929—30 гг. в Курске. В 1931 г. вступила в строй ВЭУ мощностью 100 кВт – под Севастополем. В 50—60-е гг. был налажен выпуск серийных ветродвигателей мощностью 0.7—11 кВт, а в кон. 90-х гг. – мощностью 30—100 кВт. Однако пока ещё ВЭУ не могут конкурировать с традиционными производителями электроэнергии; необходимо повышать коэффициент полезного использования энергии ветра с 0.2–0.25 до 0.5–0.7 и решать проблему аккумулирования ветровой энергии.
ВЕТРОЭНЕРГЕТИ́ЧЕСКАЯ УСТАНÓВКА (ВЭУ), комплекс устройств и оборудования, предназначенный для преобразования энергии ветрового потока в другой вид энергии, удобный для практического использования. Обычно ВЭУ представляет собой высокую мачту, на вершине которой установлен ветродвигатель, соединённый передачей с рабочей машиной (напр., насосом или электрогенератором), преобразующей энергию ветра в определённый вид практической работы: перекачивание воды, получение тепла, электроосвещение и т. п. Кроме того, в составе установки предусматривается размещение устройств, запасающих энергию, напр. водосборники, аккумуляторы и др. Для обеспечения потребителей электроэнергией во время безветрия обычно используют резервный двигатель внутреннего сгорания. Различают ВЭУ специального назначения (насосные, опреснительные, зарядные и т. п.) и универсальные (ветросиловые и ветроэлектрические). Силовые ВЭУ преобразуют ветровую энергию в механическую, которая с помощью трансмиссии передаётся на рабочую машину. На электрических ВЭУ (ветроэлектростанциях) вырабатывается электрический ток, который передаётся на электродвигатели исполнительных машин. Установленная мощность ВЭУ зависит гл. обр. от диаметра рабочего колеса ветродвигателя и скорости ветра.
Ветроэнергетическая установка
ВЗЛЁТНО-ПОСÁДОЧНАЯ ПОЛОСÁ, см. в ст. Аэродром.
ВЗРЫВНÁЯ ШТАМПÓВКА, см. в ст. Листовая штамповка.
ВИАДУ́К, сооружение мостового типа на пересечении дороги с глубоким оврагом, горным ущельем, лощиной, суходолом и т. д. Виадуком также принято называть мост над широкой долиной реки, когда по экономическим, эстетическим или иным соображениям нецелесообразно возведение земляной насыпи на подходах к водной преграде. Виадуки известны со времён Древнего Рима. Они строились из камня и, как правило, представляли собой несколько рядов арочных мостов – аркад, возведённых один над другим. Этот приём позволял поднять дорогу на высоту, необходимую для «прыжка» через ущелье. Спустя два тысячелетия, в сер. 19 в., в Саксонии немецкие инженеры использовали ту же схему при строительстве и ныне действующих кирпичных виадуков через реки Гельцш и Эльзен. В своё время они считались самыми высокими в мире. Современные материалы (высокопрочные стали, предварительно напряжённый железобетон) позволяют создавать высокие многопролётные конструкции виадуков, придавая им лёгкую, простую форму, хорошо читаемую на фоне просторных долин или живописных гор.
Виадук
ВИБРÁТОР, 1) в широком смысле – любая система, в которой могут возбуждаться колебания (механические, электромагнитные и др.), напр. камертон, маятник, колебательный контур. Механические вибраторы (вибровозбудители) используются как самостоятельные устройства или в составе вибрационных машин и оборудования. Вибраторы применяют в вибрационных машинах для уплотнения грунтов, дорожных покрытий, бетонных смесей при возведении зданий, сооружений и изготовлении железобетонных изделий; для механизации выгрузки материалов из бункеров, транспортирования сыпучих и кусковых материалов в конвейерах; при испытании конструкций, приборов и аппаратов на прочность и устойчивость на вибрационных стендах и т. д. Наиболее распространены центробежные вибраторы с приводом от встроенного электродвигателя и вибраторы, в которых колебания создаются в результате вращения неуравновешенных элементов (дебалансов).
2) В радиотехнике вибратор – отрезок металлического провода, штырь из токопроводящего материала или диэлектрика, который может служить возбудителем (источником) электромагнитных колебаний; применяют как простейшую антенну или как элемент сложных антенн.
ВИБРАЦИÓННАЯ МАШИ́НА, машина, рабочему органу которой сообщается колебательное движение для осуществления или интенсификации выполняемого процесса. Применяется в строительстве для уплотнения бетона или грунта (вибратор погружают в бетон или устанавливают прямо на землю, и он, сообщая колебательные движения грунту или бетонной смеси, способствует их уплотнению), погружения в грунт свай, труб и т. д. Название этого класса строительных машин произошло от латинского слова vibro – колеблюсь. Явление вибрации широко используется во многих строительных машинах. Так, в виброкатках вибратор, расположенный в вальцах катка, улучшает их уплотняющее действие; вибратор, которым оснащается ковш экскаватора, стряхивает налипший на стенки вязкий грунт; используют виброударный способ погружения свай вибромолотами и т. д. В горном деле широко используются вибрационные конвейеры и виброгрохоты, применяемые для транспортировки и сортировки горных пород.
Самопередвигающаяся виброплита
ВИДЕОДВÓЙКА, то же, что моноблок.
ВИДЕОЗÁПИСЬ,запись изображения и звука на магнитную ленту с помощью съёмочной видеокамеры (магнитная видеозапись) для последующего воспроизведения на экране телевизора при помощи видеомагнитофона. При видеозаписи изображение преобразуется съёмочной видеокамерой в последовательность электрических сигналов (видеосигналы), которые и фиксируются на магнитной ленте. Качественная запись звука осуществляется в диапазоне от 20 до 20 000 Гц. Для записи и воспроизведения видеоизображения требуются гораздо более высокие частоты – св. 6 МГц. Для этого магнитные головки в видеокамере и видеомагнитофоне закреплены на вращающемся с высокой скоростью барабане, а сигналы записываются не вдоль, а поперёк ленты. Ось вращения барабана расположена под углом к направлению движения ленты, а его магнитная головка при каждом обороте записывает на ленте наклонную строчку. При этом плотность записи вдоль ленты значительно увеличивается, а магнитная лента должна двигаться сравнительно медленно – со скоростью всего 2.34—4.84 мм/с.
Конструкцию видеомагнитофона с вращающимися магнитными головками первыми разработали В. Сэлстед, А. Понятов и М. Столяров (США) в 1951 г. Съёмочная видеокамера и видеомагнитофон не только стали непременным атрибутом телевизионных студий, но и широко вошли в быт. Видеокамеры практически вытеснили любительские кинокамеры. Они записывают цветное изображение и звук (с помощью встроенного микрофона), обладают высокой чувствительностью. Измерение яркости изображения, установка диафрагмы и наводка на резкость полностью автоматизированы. Результат видеосъёмки можно просмотреть сразу же, ведь никакого проявления плёнки (как при киносъёмке) уже не требуется. В видеофильме изображение и звук записываются на один и тот же носитель информации – магнитную плёнку. Наиболее распространённый бытовой стандарт видеозаписи – VHS (Video Home System – домашняя видеосистема). Ширина магнитной плёнки в этом стандарте – 12.5 мм. Для портативных видеокамер применяется уменьшенная кассета с плёнкой той же ширины – VHS Compact. Для воспроизведения в видеомагнитофоне её помещают в специальный адаптер, имеющий внешние размеры стандартной видеокассеты VHS. Выпускаются стандартные видеокассеты VHS с временем записи 120.180.195 и 240 мин. Запись на эти кассеты (в отличие от звуковых или аудиокассет) – односторонняя. Выпускаются и миниатюрные видеокассеты стандарта Video-8 (Hi8). Ширина плёнки в них – 8 мм. Это позволило уменьшить габариты портативных бытовых видеокамер. Переход на цифровой метод записи, осуществлённый в наиболее современных видеокамерах, позволяет избежать потери качества даже при многократной перезаписи.
ВИДЕОИ́МПУЛЬС, см. в ст. Импульс электрический.
ВИДЕОКÁМЕРА, портативная телевизионная передающая камера, конструктивно объединённая с кассетным видеомагнитофоном; для записи сигналов изображения и звука (видеозаписи) используются магнитные ленты шириной 12.7 и 8 мм. Видеокамеры снабжаются высококачественными объективами с переменным фокусным расстоянием (т. н. трансфокаторы или ZОOM-объективы), обеспечивающими оптическое 10-кратное увеличение. Это позволяет при видеосъёмке, не сходя с места, плавно приблизить или отдалить снимаемый объект. Видеокамеры снабжены электронным видоискателем, который может использоваться как для контроля изображения во время съёмки, так и для просмотра записанного сюжета в целом. Наиболее совершенные видеокамеры, кроме видоискателя, снабжены миниатюрным цветным дисплеем на жидких кристаллах. С его помощью можно просмотреть только что отснятый видеофильм непосредственно на видеокамере.
Видеокамера
Схема видеокамеры:
1 – объектив; 2 – фильтр; 3 – микродвигатель; 4 – миниатюрный кинескоп; 5 – микрофон; 6 – усилитель звука; 7 – электронные блоки
ВИДЕОКАССÉТА, закрытая пластмассовая коробка, внутри которой размещается магнитная лента, применяемая в видеомагнитофонах и видеокамерах. Магнитная лента в видеокассете содержится в виде бобин, намотанных на двух свободно вращающихся сердечниках. При установке видеокассеты в видеомагнитофон (видеокамеру) сердечники бобин соединяются с электроприводом и кассета фактически становится составной частью ленто-протяжного механизма видеомагнитофона. Контакт магнитной головки с магнитной лентой при записи или воспроизведении видеоинформации осуществляется через специальное окно в корпусе видеокассеты. Наибольшее распространение получили видеокассеты, обозначенные буквами VHS (Video Home System – домашняя видеосистема). Они предназначены для использования практически во всех выпускаемых в мире видеомагнитофонах.
В этих видеокассетах с габаритами 18.8 5 10.4 5 2.5 мм и массой ок. 280 г используется магнитная лента шириной 12.7 мм. Длительность записи (воспроизведения) на кассетах VHS – 60.120.180.195.240 мин ограничивается длиной ленты, которая может разместиться в кассете, и зависит от толщины ленты. При наличии в видеомагнитофоне, кроме основной скорости (SP), замедленной скорости (LР) длительность записи (воспроизведения) увеличивается вдвое.
Видеокассета
ВИДЕОМАГНИТОФÓН, аппарат для записи на магнитную ленту телевизионных сигналов (со звуковым сопровождением) для их хранения и последующего воспроизведения. По принципу действия аналогичен обычному магнитофону, но, в отличие от него, имеет более широкую полосу пропускания частот (до 3.5–6 МГц по сравнению с 10–20 кГц у магнитофона). Такая полоса обеспечивается высокой скоростью взаимного относительного перемещения магнитной головки (видеоголовки) и ленты (от 20–40 м/с – в студийных до 3–9 м/с – в бытовых видеомагнитофонах). Для этого в видеомагнитофонах используется несколько (от 2 до 4) видеоголовок, закреплённых по окружности барабана, вращающегося практически перпендикулярно или под небольшим углом к направлению движения ленты. Видеосигналы записываются не вдоль ленты, как в обычном магнитофоне, а поперёк (поперечно-строчная запись) или наискось (наклонно-строчная запись). При этом плотность записи вдоль ленты существенно возрастает, а сама лента движется со скоростью 2.34—4.84 мм/с. При воспроизведении записи для получения непрерывного видеосигнала применяют электронный коммутатор, который поочерёдно подключает видеоголовки к усилителю воспроизведения в моменты перехода видеоголовок с одной строчки записи на следующую. Сигналы звукового сопровождения записываются и воспроизводятся неподвижными магнитными головками вдоль одного из краёв магнитной ленты. По другому краю ленты также неподвижной головкой записываются синхронизирующие сигналы.
Видеомагнитофон
Все бытовые видеомагнитофоны – кассетные, рассчитаны на использование видеокассет стандарта VHS с продолжительностью записи 60.120.180.195 и 240 мин. Наиболее совершенные видеомагнитофоны, кроме основной скорости движения магнитной ленты (SР), имеют вдвое меньшую скорость (LР), увеличивающую время записи и воспроизведения вдвое без заметной потери качества изображения и звука. Такой режим возможен при использовании 4 или 6 головок записи. У большинства видеомагнитофонов предусмотрена возможность воспроизведения видеосигналов при кратковременной остановке ленты для получения неподвижного изображения (режим «стоп-кадр»), а также медленный просмотр видеозаписи в прямом и обратном направлениях. Управление режимами работы возможно с помощью клавиш на корпусе видеомагнитофона либо с помощью пульта дистанционного управления.
ВИДЕОПЛÉЙЕР (видеоплеер), то же, что кассетный видеомагнитофон, предназначенный для работы только в режиме воспроизведения записанных на видеокассету изображения и звукового сопровождения; термин, распространённый в быту и в научно-популярной литературе, является транскрипцией английского слова videoplayer, что означает видеопроигрыватель.
ВИДЕОПРОИ́ГРЫВАТЕЛЬ, принятое в обиходе название устройств для воспроизведения сигналов изображения и звукового сопровождения, записанных на оптических дисках (лазерный проигрыватель) или на магнитной ленте в видеокассете (видеоплеер).
ВИ́ЛЛА, загородный дом с парком или садом. Первые виллы появились в 3 в. до н. э. в Италии, в последующие 200 лет распространились по всему Средиземноморью. Виллы того времени чаще всего были центрами больших загородных поместий и состояли не только из жилых, но и из хозяйственных построек. Такой тип вилл назывался villa rustica, в отличие от villa urbana – пригородного дома не для постоянного проживания, а для развлечений и отдыха. Большое развитие получили виллы в 15–17 вв. в Италии. Это были огромные загородные дома, которые окружал парк, украшенный скульптурами и фонтанами. В нач. 20 в. виллой стали называть любой комфортабельный отдельно стоящий дом с парком или садом, предназначенный для одной семьи. Как правило, виллы строят в привилегированных загородных районах или на курортах.
Вилла Пизани близ Венеции, Италия
ВИНТÓВКА, индивидуальное стрелковое оружие с длинным стволом для поражения цели на расстоянии до 2 км. Термин связан с появлением в России в сер. 19 в. ружей, стволы которых имели внутри винтовую нарезку, обеспечивавшую вращение пули для повышения её устойчивости в полёте. Наиболее примечательная русская магазинная 7.62-мм винтовка образца 1891 г. оружейника С. И. Мосина, более 60 лет состоявшая на вооружении русской, а затем и советской армии, имела массу со штыком 4.5 кг, длину без штыка 1300 мм, неотъёмный магазин на 5 патронов. Вариант винтовки с укороченным стволом назывался карабином (длина 1016 мм). С распространением во 2-й пол. 20 в. автоматов винтовки сохранились только как снайперское и спортивное оружие.
Винтовка системы С. И. Мосина
Затвор к винтовке системы С. И. Мосина
ВИНТОКРЫ́Л, летательный аппарат, в котором сочетаются конструктивные элементы самолёта и вертолёта. Подобно самолёту, винтокрыл имеет фюзеляж, крыло, хвостовое оперение и движитель – воздушный винт (пропеллер) или реактивный двигатель для горизонтального полёта; сходство с вертолётом ему придают несущие винты над фюзеляжем или на концах крыльев. Винтокрыл взлетает и садится, как вертолёт, с помощью несущих винтов, а разгоняется с помощью как несущих винтов, так и самолётных движителей. Достигнув скорости полёта, при которой начинают эффективно действовать аэродинамические рули, винтокрыл продолжает полёт, используя подъёмную силу крыльев, как обычный самолёт.
Винтокрылы появились в кон. 50-х гг. 20 в. практически одновременно в Великобритании, СССР, США. Разработчики винтокрылов стремились в одном летательном аппарате соединить свойства самолётов (высокая скорость, большая грузоподъёмность, дальность полёта) и вертолётов (возможность взлёта и посадки с места, без разбега). Многие проекты были успешно реализованы уже в кон. 70-х гг. Наибольшая скорость полёта, 486 км/ч, достигнута экспериментальным винтокрылом ХН-51А фирмы «Локхид» (США). В СССР в 1960 г. построен экспериментальный винтокрыл Ка-22 (конструкции Н. И. Камова), на котором в 1961 г. было установлено 8 мировых рекордов, в т. ч. скорости по прямой – 356 км/ч и поднятия груза 16 485 кг на высоту 2588 м. Однако по мере совершенствования вертолётов и в связи с созданием самолётов вертикального взлёта и посадки интерес к винтокрылым аппаратам резко упал, и их строительство практически прекратилось.
Винтокрыл
ВИРТУÁЛЬНАЯ РЕÁЛЬНОСТЬ, имитация окружающей действительности (зрительных образов, звука, объёма сконструированных объектов) с помощью специальных компьютерных средств. Если стереофотография и стереокино делают изображение объёмным, а голограмма позволяет осмотреть изображение с разных сторон, то виртуальная реальность позволяет с помощью специальной экипировки оказаться внутри виртуального (мнимого, кажущегося) мира. В составе экипировки для погружения в виртуальный мир используются специальные шлем, силовой жилет, перчатки и сапоги. Виртуальный шлем снабжён дисплеями для каждого глаза, наушниками и датчиками, дающими информацию о положении головы. Силовой жилет, перчатки и сапоги также снабжены специальными датчиками, имитирующими иллюзию взаимодействия с предметами в виртуальном пространстве. Надев такой «костюм», наблюдатель попадает в виртуальный мир, напр. на дно океана или на поверхность Марса. При этом можно поворачивать голову, оглядываться, ходить, дотрагиваться рукой или ногой до предметов, поднимать их, ощущать их тяжесть и температуру. То есть созданный компьютером виртуальный мир способен обманывать органы чувств наблюдателя.
Перчатка виртуальной реальности
Погрузиться в виртуальную реальность можно также с помощью виртуальной комнаты, где пол, стены и потолок снабжены экранами, на которые проецируются изображения. Моделируются движения и звуки (напр., автомобиля, самолёта, поезда или космического корабля). Всё это важно для создания специальных тренажёров для пилотов, космонавтов, водителей автомобилей, операторов ядерных реакторов. Созданы также агрегаты, действующие на вестибулярный аппарат человека. Примером могут служить вращающиеся кабины для тренировки космонавтов. Именно необходимость создания таких тренажёров, приближающих обстановку к реальной, и вызвала к жизни создание систем виртуальной реальности.
Виртуальный шлем
ВИСЯ́ЧИЕ КОНСТРУ́КЦИИ, строительные конструкции, в которых все основные несущие элементы (тросы, кабели, цепи, мембраны) работают на растяжение. Эта особенность висячих конструкций позволяет в полной мере использовать свойства строительных материалов, выдерживающих значительные растягивающие усилия (цепи, стальные проволоки, капроновые нити) и получать лёгкие (с небольшим собственным весом) конструкции. Применяются в мостах (такие мосты называются висячими), канатных дорогах и т. п.
Висячие конструкции – древнейший тип строительных конструкций. Ещё 2000 лет назад китайцы подвешивали мосты с довольно большим пролётом на цепях из кованого железа. Один из них, мост в провинции Сычуань, имеет длину 101 м. К достоинствам висячих конструкций относятся простота монтажа, экономичность и архитектурная выразительность. Недостатками являются большая нагрузка на опоры и изменяемость под действием внешних сил (ветра, температуры и т. д.). Штормовые порывы бокового ветра могут приводить к катастрофам, как это было в 1940 г. при крушении висячего Тэкомского моста (США). Особенностью висячих мостов является то, что несущие тросы, на которых держится вся конструкция, перекинутые через опоры(пилоны), закрепляются на берегах. Вся конструкция держится на этих дугообразно провисающих между опорами тросах. При движении автомобилей по мосту тросы изменяют свою геометрическую форму, что вызывает прогибы и колебания пролётного строения. Поэтому всё большее распространение получает геометрически неизменяемый тип висячей конструкции – вантовая конструкция.
а – безмен; б – ручные пружинные; в – настольные пружинные; г – рычажные дозировочные; д – ручные равноплечные; е – напольные малогабаритные; ж – настольные рычажные
ВЕТРОДВИ́ГАТЕЛЬ, машина, преобразующая кинетическую энергию ветра в механическую энергию. Рабочим органом ветродвигателя является ветроколесо, воспринимающее напор воздушного потока и преобразующее его в механическую энергию вращения вала. Различают ветродвигатели карусельные (с вертикальными лопастями и вертикальной осью вращения), барабанного типа (с горизонтальными лопастями и горизонтальной осью вращения) и крыльчатые (с горизонтальной осью вращения, параллельной направлению ветрового потока). В зависимости от числа лопастей различают быстроходные (менее 4 лопастей), средней быстроходности (4–8) и тихоходные (более 8). На крыльчатых ветродвигателях лопасти крепят обычно к поворотной головке, внутри которой располагают также остальные узлы. Головку ветродвигателя помещают в гондолу и устанавливают на вершине опорной мачты; при изменении направления ветра гондола с помощью хвостового оперения или специального колеса (виндрозы), расположенного на хвостовом оперении, разворачивается до тех пор, пока плоскость вращения ветроколеса не займёт положение, перпендикулярное направлению ветра, при этом ветродвигатель развивает наибольшую мощность. Лопасти ветроколеса выполняются обычно из древесно-слоистого материала или из стеклопластика. Для поддержания расчётной частоты вращения используется центробежно-пружинный регулятор, исполнительный механизм которого изменяет угол поворота лопастей вокруг своей оси. Эта же система в комплексе со специальным устройством позволяет осуществить дистанционно или автоматически пуск ветродвигателя или его остановку. Серийные отечественные ветродвигатели имеют диаметр ветроколеса 10.12 и 18 м и расчётную мощность от 7.4 до 29.5 кВт. Кроме того, выпускаются ветродвигатели мощностью 30–50 кВт.
ВЕТРОЭНЕРГÉТИКА, отрасль энергетики, в которой для получения механической, электрической или тепловой энергии используется энергия ветра. Наряду с солнечной и гидравлической ветровая энергия относится к природным возобновляемым энергоресурсам. К её достоинствам относится доступность, повсеместное распространение и практическая неиссякаемость. Особое значение это приобретает для районов с благоприятным ветровым режимом, удалённых от сетей централизованного электроснабжения, и для сравнительно мелких потребителей (до 100 кВт), рассредоточенных на большой территории в труднодоступной местности (вахтовые посёлки, геологические базы и т. п.). Общий ветроэнергетический потенциал Земли оценивается в 1.2 млн. МВт, общая установленная мощность ветроэнергетических станций к 2000 г. составила ок. 17.8 тыс. МВт; прогноз на 2006 г. – 36 тыс. МВт. Наибольшее распространение в мире получили ветроэнергетические установки (ВЭУ) относительно небольшой мощности – от 0.1 до 6 кВт, применение которых экономически оправдывается при среднегодовой скорости ветра более 5 м/с в районах с высокой стоимостью доставки топлива. Основное препятствие для использования ветроэнергетического потенциала – непостоянство скорости (напора) ветра и, как следствие, большие колебания мощности ВЭУ и необходимость аккумулирования получаемой энергии.
Энергия ветра использовалась людьми с давних времён для вращения колёс ветряных мельниц, в парусном флоте, позже – для привода колёс ветроэлектрогенераторов. Первая ветровая электроустановка построена в Дании в 1901 г. После большого перерыва, обусловленного стремительным развитием тепловых и электрических двигателей, снова возник интерес к ВЭУ. В 1979 г. в США и Канаде были введены в эксплуатацию ветроэлектростанции мощностью по 200 кВт с диаметром рабочего колеса ок. 40 м, а в Дании – ВЭУ с диаметром колеса 60 м, рассчитанная на производство 4 млн. кВт·ч электроэнергии в год. Наиболее мощная ВЭУ (1.25 МВт) действует в США. Первая в России ВЭУ мощностью 8 кВт была построена в 1929—30 гг. в Курске. В 1931 г. вступила в строй ВЭУ мощностью 100 кВт – под Севастополем. В 50—60-е гг. был налажен выпуск серийных ветродвигателей мощностью 0.7—11 кВт, а в кон. 90-х гг. – мощностью 30—100 кВт. Однако пока ещё ВЭУ не могут конкурировать с традиционными производителями электроэнергии; необходимо повышать коэффициент полезного использования энергии ветра с 0.2–0.25 до 0.5–0.7 и решать проблему аккумулирования ветровой энергии.
ВЕТРОЭНЕРГЕТИ́ЧЕСКАЯ УСТАНÓВКА (ВЭУ), комплекс устройств и оборудования, предназначенный для преобразования энергии ветрового потока в другой вид энергии, удобный для практического использования. Обычно ВЭУ представляет собой высокую мачту, на вершине которой установлен ветродвигатель, соединённый передачей с рабочей машиной (напр., насосом или электрогенератором), преобразующей энергию ветра в определённый вид практической работы: перекачивание воды, получение тепла, электроосвещение и т. п. Кроме того, в составе установки предусматривается размещение устройств, запасающих энергию, напр. водосборники, аккумуляторы и др. Для обеспечения потребителей электроэнергией во время безветрия обычно используют резервный двигатель внутреннего сгорания. Различают ВЭУ специального назначения (насосные, опреснительные, зарядные и т. п.) и универсальные (ветросиловые и ветроэлектрические). Силовые ВЭУ преобразуют ветровую энергию в механическую, которая с помощью трансмиссии передаётся на рабочую машину. На электрических ВЭУ (ветроэлектростанциях) вырабатывается электрический ток, который передаётся на электродвигатели исполнительных машин. Установленная мощность ВЭУ зависит гл. обр. от диаметра рабочего колеса ветродвигателя и скорости ветра.
ВЗЛЁТНО-ПОСÁДОЧНАЯ ПОЛОСÁ, см. в ст. Аэродром.
ВЗРЫВНÁЯ ШТАМПÓВКА, см. в ст. Листовая штамповка.
ВИАДУ́К, сооружение мостового типа на пересечении дороги с глубоким оврагом, горным ущельем, лощиной, суходолом и т. д. Виадуком также принято называть мост над широкой долиной реки, когда по экономическим, эстетическим или иным соображениям нецелесообразно возведение земляной насыпи на подходах к водной преграде. Виадуки известны со времён Древнего Рима. Они строились из камня и, как правило, представляли собой несколько рядов арочных мостов – аркад, возведённых один над другим. Этот приём позволял поднять дорогу на высоту, необходимую для «прыжка» через ущелье. Спустя два тысячелетия, в сер. 19 в., в Саксонии немецкие инженеры использовали ту же схему при строительстве и ныне действующих кирпичных виадуков через реки Гельцш и Эльзен. В своё время они считались самыми высокими в мире. Современные материалы (высокопрочные стали, предварительно напряжённый железобетон) позволяют создавать высокие многопролётные конструкции виадуков, придавая им лёгкую, простую форму, хорошо читаемую на фоне просторных долин или живописных гор.
ВИБРÁТОР, 1) в широком смысле – любая система, в которой могут возбуждаться колебания (механические, электромагнитные и др.), напр. камертон, маятник, колебательный контур. Механические вибраторы (вибровозбудители) используются как самостоятельные устройства или в составе вибрационных машин и оборудования. Вибраторы применяют в вибрационных машинах для уплотнения грунтов, дорожных покрытий, бетонных смесей при возведении зданий, сооружений и изготовлении железобетонных изделий; для механизации выгрузки материалов из бункеров, транспортирования сыпучих и кусковых материалов в конвейерах; при испытании конструкций, приборов и аппаратов на прочность и устойчивость на вибрационных стендах и т. д. Наиболее распространены центробежные вибраторы с приводом от встроенного электродвигателя и вибраторы, в которых колебания создаются в результате вращения неуравновешенных элементов (дебалансов).
2) В радиотехнике вибратор – отрезок металлического провода, штырь из токопроводящего материала или диэлектрика, который может служить возбудителем (источником) электромагнитных колебаний; применяют как простейшую антенну или как элемент сложных антенн.
ВИБРАЦИÓННАЯ МАШИ́НА, машина, рабочему органу которой сообщается колебательное движение для осуществления или интенсификации выполняемого процесса. Применяется в строительстве для уплотнения бетона или грунта (вибратор погружают в бетон или устанавливают прямо на землю, и он, сообщая колебательные движения грунту или бетонной смеси, способствует их уплотнению), погружения в грунт свай, труб и т. д. Название этого класса строительных машин произошло от латинского слова vibro – колеблюсь. Явление вибрации широко используется во многих строительных машинах. Так, в виброкатках вибратор, расположенный в вальцах катка, улучшает их уплотняющее действие; вибратор, которым оснащается ковш экскаватора, стряхивает налипший на стенки вязкий грунт; используют виброударный способ погружения свай вибромолотами и т. д. В горном деле широко используются вибрационные конвейеры и виброгрохоты, применяемые для транспортировки и сортировки горных пород.
ВИДЕОДВÓЙКА, то же, что моноблок.
ВИДЕОЗÁПИСЬ,запись изображения и звука на магнитную ленту с помощью съёмочной видеокамеры (магнитная видеозапись) для последующего воспроизведения на экране телевизора при помощи видеомагнитофона. При видеозаписи изображение преобразуется съёмочной видеокамерой в последовательность электрических сигналов (видеосигналы), которые и фиксируются на магнитной ленте. Качественная запись звука осуществляется в диапазоне от 20 до 20 000 Гц. Для записи и воспроизведения видеоизображения требуются гораздо более высокие частоты – св. 6 МГц. Для этого магнитные головки в видеокамере и видеомагнитофоне закреплены на вращающемся с высокой скоростью барабане, а сигналы записываются не вдоль, а поперёк ленты. Ось вращения барабана расположена под углом к направлению движения ленты, а его магнитная головка при каждом обороте записывает на ленте наклонную строчку. При этом плотность записи вдоль ленты значительно увеличивается, а магнитная лента должна двигаться сравнительно медленно – со скоростью всего 2.34—4.84 мм/с.
Конструкцию видеомагнитофона с вращающимися магнитными головками первыми разработали В. Сэлстед, А. Понятов и М. Столяров (США) в 1951 г. Съёмочная видеокамера и видеомагнитофон не только стали непременным атрибутом телевизионных студий, но и широко вошли в быт. Видеокамеры практически вытеснили любительские кинокамеры. Они записывают цветное изображение и звук (с помощью встроенного микрофона), обладают высокой чувствительностью. Измерение яркости изображения, установка диафрагмы и наводка на резкость полностью автоматизированы. Результат видеосъёмки можно просмотреть сразу же, ведь никакого проявления плёнки (как при киносъёмке) уже не требуется. В видеофильме изображение и звук записываются на один и тот же носитель информации – магнитную плёнку. Наиболее распространённый бытовой стандарт видеозаписи – VHS (Video Home System – домашняя видеосистема). Ширина магнитной плёнки в этом стандарте – 12.5 мм. Для портативных видеокамер применяется уменьшенная кассета с плёнкой той же ширины – VHS Compact. Для воспроизведения в видеомагнитофоне её помещают в специальный адаптер, имеющий внешние размеры стандартной видеокассеты VHS. Выпускаются стандартные видеокассеты VHS с временем записи 120.180.195 и 240 мин. Запись на эти кассеты (в отличие от звуковых или аудиокассет) – односторонняя. Выпускаются и миниатюрные видеокассеты стандарта Video-8 (Hi8). Ширина плёнки в них – 8 мм. Это позволило уменьшить габариты портативных бытовых видеокамер. Переход на цифровой метод записи, осуществлённый в наиболее современных видеокамерах, позволяет избежать потери качества даже при многократной перезаписи.
ВИДЕОИ́МПУЛЬС, см. в ст. Импульс электрический.
ВИДЕОКÁМЕРА, портативная телевизионная передающая камера, конструктивно объединённая с кассетным видеомагнитофоном; для записи сигналов изображения и звука (видеозаписи) используются магнитные ленты шириной 12.7 и 8 мм. Видеокамеры снабжаются высококачественными объективами с переменным фокусным расстоянием (т. н. трансфокаторы или ZОOM-объективы), обеспечивающими оптическое 10-кратное увеличение. Это позволяет при видеосъёмке, не сходя с места, плавно приблизить или отдалить снимаемый объект. Видеокамеры снабжены электронным видоискателем, который может использоваться как для контроля изображения во время съёмки, так и для просмотра записанного сюжета в целом. Наиболее совершенные видеокамеры, кроме видоискателя, снабжены миниатюрным цветным дисплеем на жидких кристаллах. С его помощью можно просмотреть только что отснятый видеофильм непосредственно на видеокамере.
1 – объектив; 2 – фильтр; 3 – микродвигатель; 4 – миниатюрный кинескоп; 5 – микрофон; 6 – усилитель звука; 7 – электронные блоки
ВИДЕОКАССÉТА, закрытая пластмассовая коробка, внутри которой размещается магнитная лента, применяемая в видеомагнитофонах и видеокамерах. Магнитная лента в видеокассете содержится в виде бобин, намотанных на двух свободно вращающихся сердечниках. При установке видеокассеты в видеомагнитофон (видеокамеру) сердечники бобин соединяются с электроприводом и кассета фактически становится составной частью ленто-протяжного механизма видеомагнитофона. Контакт магнитной головки с магнитной лентой при записи или воспроизведении видеоинформации осуществляется через специальное окно в корпусе видеокассеты. Наибольшее распространение получили видеокассеты, обозначенные буквами VHS (Video Home System – домашняя видеосистема). Они предназначены для использования практически во всех выпускаемых в мире видеомагнитофонах.
В этих видеокассетах с габаритами 18.8 5 10.4 5 2.5 мм и массой ок. 280 г используется магнитная лента шириной 12.7 мм. Длительность записи (воспроизведения) на кассетах VHS – 60.120.180.195.240 мин ограничивается длиной ленты, которая может разместиться в кассете, и зависит от толщины ленты. При наличии в видеомагнитофоне, кроме основной скорости (SP), замедленной скорости (LР) длительность записи (воспроизведения) увеличивается вдвое.
ВИДЕОМАГНИТОФÓН, аппарат для записи на магнитную ленту телевизионных сигналов (со звуковым сопровождением) для их хранения и последующего воспроизведения. По принципу действия аналогичен обычному магнитофону, но, в отличие от него, имеет более широкую полосу пропускания частот (до 3.5–6 МГц по сравнению с 10–20 кГц у магнитофона). Такая полоса обеспечивается высокой скоростью взаимного относительного перемещения магнитной головки (видеоголовки) и ленты (от 20–40 м/с – в студийных до 3–9 м/с – в бытовых видеомагнитофонах). Для этого в видеомагнитофонах используется несколько (от 2 до 4) видеоголовок, закреплённых по окружности барабана, вращающегося практически перпендикулярно или под небольшим углом к направлению движения ленты. Видеосигналы записываются не вдоль ленты, как в обычном магнитофоне, а поперёк (поперечно-строчная запись) или наискось (наклонно-строчная запись). При этом плотность записи вдоль ленты существенно возрастает, а сама лента движется со скоростью 2.34—4.84 мм/с. При воспроизведении записи для получения непрерывного видеосигнала применяют электронный коммутатор, который поочерёдно подключает видеоголовки к усилителю воспроизведения в моменты перехода видеоголовок с одной строчки записи на следующую. Сигналы звукового сопровождения записываются и воспроизводятся неподвижными магнитными головками вдоль одного из краёв магнитной ленты. По другому краю ленты также неподвижной головкой записываются синхронизирующие сигналы.
Все бытовые видеомагнитофоны – кассетные, рассчитаны на использование видеокассет стандарта VHS с продолжительностью записи 60.120.180.195 и 240 мин. Наиболее совершенные видеомагнитофоны, кроме основной скорости движения магнитной ленты (SР), имеют вдвое меньшую скорость (LР), увеличивающую время записи и воспроизведения вдвое без заметной потери качества изображения и звука. Такой режим возможен при использовании 4 или 6 головок записи. У большинства видеомагнитофонов предусмотрена возможность воспроизведения видеосигналов при кратковременной остановке ленты для получения неподвижного изображения (режим «стоп-кадр»), а также медленный просмотр видеозаписи в прямом и обратном направлениях. Управление режимами работы возможно с помощью клавиш на корпусе видеомагнитофона либо с помощью пульта дистанционного управления.
ВИДЕОПЛÉЙЕР (видеоплеер), то же, что кассетный видеомагнитофон, предназначенный для работы только в режиме воспроизведения записанных на видеокассету изображения и звукового сопровождения; термин, распространённый в быту и в научно-популярной литературе, является транскрипцией английского слова videoplayer, что означает видеопроигрыватель.
ВИДЕОПРОИ́ГРЫВАТЕЛЬ, принятое в обиходе название устройств для воспроизведения сигналов изображения и звукового сопровождения, записанных на оптических дисках (лазерный проигрыватель) или на магнитной ленте в видеокассете (видеоплеер).
ВИ́ЛЛА, загородный дом с парком или садом. Первые виллы появились в 3 в. до н. э. в Италии, в последующие 200 лет распространились по всему Средиземноморью. Виллы того времени чаще всего были центрами больших загородных поместий и состояли не только из жилых, но и из хозяйственных построек. Такой тип вилл назывался villa rustica, в отличие от villa urbana – пригородного дома не для постоянного проживания, а для развлечений и отдыха. Большое развитие получили виллы в 15–17 вв. в Италии. Это были огромные загородные дома, которые окружал парк, украшенный скульптурами и фонтанами. В нач. 20 в. виллой стали называть любой комфортабельный отдельно стоящий дом с парком или садом, предназначенный для одной семьи. Как правило, виллы строят в привилегированных загородных районах или на курортах.
ВИНТÓВКА, индивидуальное стрелковое оружие с длинным стволом для поражения цели на расстоянии до 2 км. Термин связан с появлением в России в сер. 19 в. ружей, стволы которых имели внутри винтовую нарезку, обеспечивавшую вращение пули для повышения её устойчивости в полёте. Наиболее примечательная русская магазинная 7.62-мм винтовка образца 1891 г. оружейника С. И. Мосина, более 60 лет состоявшая на вооружении русской, а затем и советской армии, имела массу со штыком 4.5 кг, длину без штыка 1300 мм, неотъёмный магазин на 5 патронов. Вариант винтовки с укороченным стволом назывался карабином (длина 1016 мм). С распространением во 2-й пол. 20 в. автоматов винтовки сохранились только как снайперское и спортивное оружие.
ВИНТОКРЫ́Л, летательный аппарат, в котором сочетаются конструктивные элементы самолёта и вертолёта. Подобно самолёту, винтокрыл имеет фюзеляж, крыло, хвостовое оперение и движитель – воздушный винт (пропеллер) или реактивный двигатель для горизонтального полёта; сходство с вертолётом ему придают несущие винты над фюзеляжем или на концах крыльев. Винтокрыл взлетает и садится, как вертолёт, с помощью несущих винтов, а разгоняется с помощью как несущих винтов, так и самолётных движителей. Достигнув скорости полёта, при которой начинают эффективно действовать аэродинамические рули, винтокрыл продолжает полёт, используя подъёмную силу крыльев, как обычный самолёт.
Винтокрылы появились в кон. 50-х гг. 20 в. практически одновременно в Великобритании, СССР, США. Разработчики винтокрылов стремились в одном летательном аппарате соединить свойства самолётов (высокая скорость, большая грузоподъёмность, дальность полёта) и вертолётов (возможность взлёта и посадки с места, без разбега). Многие проекты были успешно реализованы уже в кон. 70-х гг. Наибольшая скорость полёта, 486 км/ч, достигнута экспериментальным винтокрылом ХН-51А фирмы «Локхид» (США). В СССР в 1960 г. построен экспериментальный винтокрыл Ка-22 (конструкции Н. И. Камова), на котором в 1961 г. было установлено 8 мировых рекордов, в т. ч. скорости по прямой – 356 км/ч и поднятия груза 16 485 кг на высоту 2588 м. Однако по мере совершенствования вертолётов и в связи с созданием самолётов вертикального взлёта и посадки интерес к винтокрылым аппаратам резко упал, и их строительство практически прекратилось.
ВИРТУÁЛЬНАЯ РЕÁЛЬНОСТЬ, имитация окружающей действительности (зрительных образов, звука, объёма сконструированных объектов) с помощью специальных компьютерных средств. Если стереофотография и стереокино делают изображение объёмным, а голограмма позволяет осмотреть изображение с разных сторон, то виртуальная реальность позволяет с помощью специальной экипировки оказаться внутри виртуального (мнимого, кажущегося) мира. В составе экипировки для погружения в виртуальный мир используются специальные шлем, силовой жилет, перчатки и сапоги. Виртуальный шлем снабжён дисплеями для каждого глаза, наушниками и датчиками, дающими информацию о положении головы. Силовой жилет, перчатки и сапоги также снабжены специальными датчиками, имитирующими иллюзию взаимодействия с предметами в виртуальном пространстве. Надев такой «костюм», наблюдатель попадает в виртуальный мир, напр. на дно океана или на поверхность Марса. При этом можно поворачивать голову, оглядываться, ходить, дотрагиваться рукой или ногой до предметов, поднимать их, ощущать их тяжесть и температуру. То есть созданный компьютером виртуальный мир способен обманывать органы чувств наблюдателя.
Погрузиться в виртуальную реальность можно также с помощью виртуальной комнаты, где пол, стены и потолок снабжены экранами, на которые проецируются изображения. Моделируются движения и звуки (напр., автомобиля, самолёта, поезда или космического корабля). Всё это важно для создания специальных тренажёров для пилотов, космонавтов, водителей автомобилей, операторов ядерных реакторов. Созданы также агрегаты, действующие на вестибулярный аппарат человека. Примером могут служить вращающиеся кабины для тренировки космонавтов. Именно необходимость создания таких тренажёров, приближающих обстановку к реальной, и вызвала к жизни создание систем виртуальной реальности.
ВИСЯ́ЧИЕ КОНСТРУ́КЦИИ, строительные конструкции, в которых все основные несущие элементы (тросы, кабели, цепи, мембраны) работают на растяжение. Эта особенность висячих конструкций позволяет в полной мере использовать свойства строительных материалов, выдерживающих значительные растягивающие усилия (цепи, стальные проволоки, капроновые нити) и получать лёгкие (с небольшим собственным весом) конструкции. Применяются в мостах (такие мосты называются висячими), канатных дорогах и т. п.
Висячие конструкции – древнейший тип строительных конструкций. Ещё 2000 лет назад китайцы подвешивали мосты с довольно большим пролётом на цепях из кованого железа. Один из них, мост в провинции Сычуань, имеет длину 101 м. К достоинствам висячих конструкций относятся простота монтажа, экономичность и архитектурная выразительность. Недостатками являются большая нагрузка на опоры и изменяемость под действием внешних сил (ветра, температуры и т. д.). Штормовые порывы бокового ветра могут приводить к катастрофам, как это было в 1940 г. при крушении висячего Тэкомского моста (США). Особенностью висячих мостов является то, что несущие тросы, на которых держится вся конструкция, перекинутые через опоры(пилоны), закрепляются на берегах. Вся конструкция держится на этих дугообразно провисающих между опорами тросах. При движении автомобилей по мосту тросы изменяют свою геометрическую форму, что вызывает прогибы и колебания пролётного строения. Поэтому всё большее распространение получает геометрически неизменяемый тип висячей конструкции – вантовая конструкция.