Страница:
АНÁЛОГО-ЦИФРОВÓЙ ПРЕОБРАЗОВÁТЕЛЬ (АЦП), устройство для автоматического преобразования аналогового (непрерывно изменяющегося во времени) сигнала в эквивалентный ему дискретный сигнал, выраженный в цифровом коде (обычно в двоичной системе счисления). Преобразование непрерывного сигнала (величины) в цифровой код состоит из двух последовательно выполняемых операций – квантования и кодирования. При квантовании непрерывно изменяющаяся величина преобразуется в последовательность её мгновенных значений, выделяемых, напр., через равные малые промежутки времени (шаг квантования). Полученные мгновенные значения в совокупности отображают исходную величину, причём тем точнее, чем меньше шаг квантования. Операция кодирования заключается в измерении мгновенных значений переменной величины и присвоении им (в соответствии с принятой шкалой оценок) цифрового кода. Напр., при измерении переменного напряжения цифровым вольтметром измеренное значение квантуется по уровню с установленным для данного прибора шагом квантования. Каждый шаг квантования условно приравнивается к целому числу, напр. к 1, пять шагов – к 5, сто шагов – к 100 и т. д. Если установить шаг квантования равным 0.1 В, то напряжению в 1 В будет соответствовать число 10.1, 5 В – 15, а 220 В – 2200; или в двоичном коде: 1В – 1010.1, 5 В – 1111.220 В – 11 011 100.
АНЕМÓМЕТР, прибор для измерения скорости ветра и газовых потоков по числу оборотов вращающейся вертушки. Основные виды анемометра: крыльчатый, применяемый в трубах и каналах вентиляционных систем для измерения скорости направленного потока воздуха; чашечный – для определения средней (за определённый промежуток времени) скорости ветра; манометрический – для определения мгновенной скорости ветра. Для непрерывной записи скорости ветра служат анемографы, для определения направления ветра (помимо его скорости) – анеморумбометры.
АНЕРÓИД, см. в ст. Барометр.
АНИМÁЦИЯ, создание на киноэкране или экране дисплея (либо телевизора) движущихся изображений неподвижных объектов (воображаемых или реальных). Анимация в кинематографии, иначе мультипликация, достигается покадровой съёмкой отдельных фаз движения рисованных или объёмных (кукольных, пластилиновых и т. п.) фигур и воспроизведением на киноэкране непрерывной последовательности полученных изображений, что создаёт у зрителей иллюзию движения этих фигур. Компьютерная анимация обеспечивается программными и аппаратными средствами, причём на экране дисплея могут отображаться как реально существующие объекты (различные предметы, чертежи, карты и т. п.), так и объекты, создаваемые на экране дисплея оператором с помощью клавиатуры и символов (образов), заложенных в программу. Компьютерные изображения могут быть плоскими (двухмерными) и объёмными (представленными как бы в трёхмерном пространстве), их можно поворачивать, рассматривать с разных сторон, ускорять, замедлять или менять направление движения, изменять размеры, окраску, положение в пространстве отдельных элементов изображаемых объектов и т. д. Компьютерная анимация используется при проектировании машин, зданий и сооружений, моделировании движений механизмов, исследовании потоков жидкостей и газов, оформлении печатной продукции и создании видеофильмов, при составлении карт с использованием аэрофотосъёмки, для показа динамики меняющихся процессов, напр. распространения лесных пожаров, наводнений.
ÁНКЕР, 1) крепёжная деталь, напоминающая по форме якорь. Представляет собой металлический, железобетонный, полимерный или деревянный стержень, закреплённый в скважине или отверстии. Анкер предназначен для повышения устойчивости массива горных пород в горных выработках и при проходке тоннелей (анкерная крепь), крепления подпорных стен и конструкций подземных сооружений. Впервые анкеры были применены в 1900 г. на угольных шахтах в Верхней Силезии. В подземном транспортном и гидротехническом строительстве анкеры служат для стабилизации грунта в процессе строительства и эксплуатации сооружения, для уменьшения бокового давления грунта на стеновые конструкции. Распространено применение анкеров в железобетонных конструкциях с предварительно напряжённой арматурой.
2) Деталь часов, обеспечивающая равномерный ход часового механизма.
АНÓД, положительный электрод источника электрического тока, напр. положительный полюс гальванического элемента или электрического аккумулятора; электрод электронного прибора (ионного прибора), соединяемый с положительным полюсом источника электрического тока; положительный полюс электролитической ванны; положительный электрод электрической дуги. В электролитической ванне и электронных приборах анод соединяется с положительным полюсом источника электрического тока. В электронных лампах и газоразрядных приборах анод служит приёмником электронов; при этом ему придают форму, затрудняющую попадание первичных и вторичных электронов на другие электроды. В рентгеновских трубках анод выполняет функции мишени, при бомбардировке которой пучком ускоренных электронов возбуждается рентгеновское излучение. В электронно-лучевых приборах и электровакуумных СВЧ-приборах анод входит в состав электронно-оптической системы, с его помощью создаётся электрическое поле необходимой конфигурации, обеспечивающее получение электронного пучка.
АНОДИ́РОВАНИЕ, нанесение защитного покрытия на поверхность металлических изделий. Осуществляется в процессе электролиза, когда эти изделия являются анодом. Анодируют, как правило, алюминий и его сплавы, при этом образуются оксидные плёнки толщиной 5—25 мкм, которые хорошо защищают металлические изделия от коррозии, обладают электроизоляционными свойствами, а также служат основой для нанесения лакокрасочных покрытий. Анодирование часто используется и в декоративных целях.
АНÓСОВ Павел Петрович (1799–1851), российский металлург. В 1817—47 гг. работал на Златоустовских заводах, затем до 1851 г. – главный начальник Алтайских заводов. Всемирную известность приобрели его работы в области сталеплавильного производства: предложил новый метод получения литой стали; осуществил переплавку чугуна в сталь; разработал основы теории и техники выплавки легированной стали; первым в Европе раскрыл утерянный в Средние века секрет изготовления булатной стали. Автор книги «О булатах» (1841). Изобрёл золотопромывальную машину, установленную на Миасских приисках. Впервые применил (1831) микроскоп для исследования внутреннего строения стали, положив начало микроскопическому анализу металлов. Автор трудов по металлообработке и металловедению. По инициативе Аносова в 1840-х гг. предприняты успешные попытки производства литых стальных орудий, завершённые впоследствии П. М. Обуховым.
АНТÉННА, устройство для излучения и(или) приёма радиоволн. Передающая антенна преобразует электромагнитную энергию, генерируемую радиопередатчиком, в энергию излучаемых радиоволн. Свойство переменного электрического тока, протекающего по проводнику, создавать в окружающем пространстве электромагнитные волны установлено немецким физиком Г. Герцем в 1880-х гг.; он же создал (1888) первую передающую антенну – т. н. вибратор Герца – в виде медного стержня с металлическими шарами на концах, в разрыв посередине стержня подключался источник электромагнитных колебаний.
Приёмная антенна преобразует энергию радиоволн в электромагнитные колебания во входных цепях (контурах) радиоприёмника. Российский физик А. С. Попов во время опытов со своим радиоприёмником впервые использовал приёмную антенну – вертикальный металлический провод, нижний конец которого присоединялся к приёмнику, что заметно увеличивало расстояние уверенного приёма. Форма, размеры и конструкции антенн весьма разнообразны и зависят от длины излучаемых и принимаемых радиоволн и от назначения антенны. Применяются антенны в виде отрезка провода, комбинаций из таких отрезков, отражающих металлических зеркал, рупоров, спиралей и рамок из металлических проволок, полостей с металлическими стенками, в которых вырезаны щели (т. н. щелевые антенны) и др.
Конструкция антенны и её размеры определяются назначением антенны и длиной излучаемых и принимаемых радиоволн. Одной из важнейших характеристик антенны является её диаграмма направленности. Она показывает, в каком направлении передающая антенна излучает максимум энергии или с какого направления принимаемые радиоволны создают максимальную ЭДС на входе приёмника. Диаграмма направленности определяется конструкцией антенны и имеет разный вид у антенн различного назначения. Напр., телевизионные передающие антенны имеют круговую диаграмму направленности, а антенна радиолокационной станции – в виде узкого лепестка луча. Антенна радиовещательного приёмника должна одинаково хорошо принимать радиоволны с любой стороны, а антенна телевизора должна быть всегда строго направлена на передающий телецентр. Дальность приёма радиоволн во многом зависит от высоты расположения антенны: чем выше антенна, тем увереннее приём. Поскольку приёмные антенны поднять высоко бывает просто невозможно (напр., антенны автомобильного, карманного приёмника, телевизора на даче), стремятся поднять повыше передающие антенны. Очень часто передающие антенны размещают на вершинах специальных башен и вышек, на крышах высотных домов и даже на искусственных спутниках Земли.
АНТИКОРРОЗИÓННАЯ ЗАЩИ́ТА металлов, комплекс средств защиты металлов и сплавов, металлических изделий и сооружений от коррозии. Антикоррозионная защита предусматривается на всех стадиях производства и эксплуатации металлических изделий – от проектирования объекта и выплавки металла до транспортировки, хранения готовых изделий, монтажа металлических сооружений и их эксплуатации. Коррозия металлов приводит не только к безвозвратным их потерям, но и к преждевременному выходу из строя дорогостоящих и ответственных изделий и сооружений, к нарушению технологических процессов и простоям оборудования. Коррозия бывает весьма разнообразной, но возникает она чаще всего на поверхности металлических изделий и постепенно проникает внутрь. Нет ни одного металла, который обладал бы абсолютной коррозионной стойкостью. Можно говорить лишь о стойкости при данных условиях окружающей среды.
Необходимость защиты металлов от коррозии возникла вместе с появлением первых изделий из меди и железа. Для защиты меди ещё в древние времена применялось горячее лужение, растительные масла, коррозионностойкие сплавы (оловянная бронза, латунь), для защиты железных и стальных изделий – полирование, воронение, лужение. В нач. 19 в. был открыт электрохимический метод защиты от коррозии с помощью протекторов. Наиболее интенсивно антикоррозионная защита развивается начиная с 20 в. в связи с широким использованием нержавеющих сталей, новых коррозионностойких сплавов, полимерных покрытий и др.
Методы катодной защиты труб от коррозии:
По механизму действия все методы защиты от коррозии можно разделить на основные группы: электрохимические, оказывающие влияние на потенциал металла; механические, изолирующие металл от воздействия окружающей среды путём нанесения защитной плёнки и покрытий. Простейшим средством защиты от коррозии служат лакокрасочные покрытия. Они защищают поверхность металлических изделий от непосредственного контакта с окружающей средой и другими металлами. Главный недостаток такого способа заключается в том, что слой краски постепенно нарушается, и его необходимо периодически восстанавливать. Во 2-й пол. 20 в. стали применять покрытия из сложных неорганических соединений (фторидов, фосфатов, хроматов и пр.). К неорганическим покрытиям, получаемым горячим способом, относится эмалирование, широко распространённое в бытовой технике и для защиты металлов от газовой коррозии при высоких температурах. Большие возможности нанесения металлических покрытий даёт гальванотехника. Однако наиболее эффективным способом антикоррозионной защиты является легирование металлов. Легированием достигается перевод металла из активного состояния в пассивное, при этом образуется пассивная плёнка с высокими защитными свойствами. Напр., легирование железа хромом позволило перевести железо в устойчивое пассивное состояние и создать целый класс сплавов, называемых нержавеющими сталями. Дополнительное легирование нержавеющих сталей молибденом устраняет их склонность к точечной коррозии под воздействием морской воды. Для предотвращения коррозии морских судов, подземных и гидротехнических сооружений, а также химической аппаратуры, работающей с агрессивными электропроводными средами, применяют электрохимические методы защиты.
АНТÓНОВ Олег Константинович (1906–1984), авиаконструктор, один из основателей планеризма в СССР, академик АН СССР и АН УССР. Под руководством Антонова создана серия известных пассажирских самолётов: Ан-2, Ан-8, Ан-10, Ан-12, Ан-14, Ан-22 («Антей»), Ан-124 («Руслан») и др. Каждый из самолётов серии «Ан» являлся значительным событием в отечественном и мировом самолётостроении. Так, с постройкой Ан-8 была решена сложная задача воздушного десантирования крупногабаритной техники, в т. ч. военной. На Ан-22 только в 1967 г. установлено 15 мировых рекордов грузоподъёмности (от 35 до 100 т). Ан-124 способен поднимать до 150 т полезного груза.
АППАРÁТ, 1) прибор, устройство, приспособление, предназначенное для выполнения определённой работы и применяемое в различных областях техники (напр., телефонный аппарат, космический летательный аппарат), в медицине (аппарат искусственного дыхания, рентгеновский аппарат) и др.
2) Термин «аппарат» используют также при описании методов и способов исследований (напр., математический аппарат).
АРЕÓМЕТР, прибор для измерения плотности жидкостей и твёрдых тел, а также массовой или объёмной концентрации раствора. Действие ареометра основано на законе Архимеда. Различают ареометры постоянной массы (денсиметры) и постоянного объёма, которые применяются реже, но могут использоваться для определения плотности твёрдых тел.
АРИФМÉТИКО-ЛОГИ́ЧЕСКОЕ УСТРÓЙСТВО (АЛУ), часть процессора компьютера, в которой непосредственно выполняются арифметические и логические операции над числами, обычно выраженными в двоичном коде. Состоит из двоичных сумматоров, регистров для кратковременного хранения чисел и устройства управления. Основными параметрами являются разрядность (32–64 разряда в современных компьютерах) и быстродействие (время выполнения одной элементарной операции, напр. сложения). Строится с помощью логических элементов – электронных устройств, выполняющих простейшие логические операции над входными сигналами в соответствии с правилами алгебры логики.
АРИФМÓМЕТР, настольная механическая вычислительная машина с ручным приводом для выполнения сложения, вычитания, умножения и деления. Машина для арифметических вычислений изобретена французским математиком и философом Б. Паскалем в 1641 г. Однако первую практическую машину, выполнявшую четыре арифметических действия, построил в 1790 г. немецкий часовой мастер Ган. В 1890 г. петербургский механик В. Т. Однер создал свою конструкцию арифмометра, послужившую прототипом последующих моделей арифмометров. С развитием вычислительной техники арифмометры в 1970-х гг. были вытеснены электронными микрокалькуляторами.
ÁРКА, криволинейная конструкция, переброшенная через проём в стене или через пространство между двумя опорами – столбами, колоннами, пилонами и т. д. Арочные своды из кирпича начали возводить ещё шумеры и египтяне в 3-м тыс. до н. э. Столь раннее их появление объясняется отсутствием в странах Древнего Востока дерева, пригодного для удлинённых балочных перекрытий. Предполагают, что первые каменные арки применялись при строительстве крыш и проёмов ворот. Широкое распространение арочные конструкции получили в Древнем Риме (в акведуках, триумфальных арках и т. п.). Арка долгое время была единственным способом преодоления сравнительно больших пролётов, поэтому все древние каменные мосты – арочные (см. Строительные конструкции). В современном строительстве металлические и железобетонные арки применяют в качестве несущей конструкции покрытий зданий, пролётных строений мостов, виадуков и т. д.
ÁРМСТРОНГ (armstrong) Нил (р. 1930), американский астронавт, первый человек, ступивший на Луну.
В 1969 г. на космическом корабле «Аполлон-11» астронавты Н. Армстронг (командир корабля), Э. Олдрин (пилот лунной кабины) и М. Коллинз выполнили первый в истории человечества полёт на Луну. Лунная кабина с Армстронгом и Олдрином 20 июля 1969 г. совершила посадку в Море Спокойствия. 21 июля в 2 ч 56 мин (по Гринвичу) Армстронг ступил на поверхность Луны, вслед за ним на лунную поверхность вышел Олдрин. В космических скафандрах с автономной системой жизнеобеспечения они пробыли вне лунной кабины 2 ч 36 мин. По завершении программы полёта 24 июля благополучно вернулись на Землю.
АРТЕЗИÁНСКИЕ ВÓДЫ, напорные подземные воды, заключённые в водоносных пластах Земли (между водоупорными слоями). Получили название от имени французской провинции Артуа, где издавна использовались для полива. Обычно артезианские воды встречаются в виде бассейнов в межгорных впадинах, прогибах, сдвигах подземных пластов на глубине более 10–12 м. При избыточном давлении артезианские воды, если они не эксплуатируются, проявляются в виде выбросов, фонтанов. При разработке месторождений полезных ископаемых требуется специальная защита от возможного проникновения артезианской воды в шахты, выработки и т. д.
АРТИЛЛÉРИЯ, совокупность огнестрельного оружия (калибра от 20 мм и более) и технических средств, обеспечивающих его применение. В качестве огнестрельного оружия применяются артиллерийские орудия различных типов, а обеспечивающих средств – средства управления огнём, артиллерийской разведки, баллистического, метеорологического и топогеодезического обеспечения. В широком смысле к артиллерии относят также воинские формирования (артиллерийские дивизии, бригады, полки, дивизионы и батареи), основным вооружением которых является крупнокалиберное оружие. Артиллерия пришла на смену метательным машинам (баллистам, катапультам и др.) в кон. 13 – нач. 14 в. На Руси летописное подтверждение применения артиллерийских орудий (пушек, пищалей, тюфяков, армат) начинается с 1382 г. Первые орудия были весьма примитивны и маломощны, недостаточно прочные стволы, изготовленные из свёрнутых и сваренных кузнечным способом железных полос и заделанные с одного конца, закреплялись в деревянной колоде. Зарядом служил дымный порох (смесь селитры, угля и серы), снарядами – камни или куски железа. Заряжали орудия с дула, заряд поджигали тлеющим фитилём через запальное отверстие в стенке ствола. В 15 в. появились прочные литые бронзовые стволы и литые чугунные снаряды (ядра), что позволило артиллерии стать массовым и достаточно мощным по тем временам оружием. Однако, оставаясь по-прежнему гладкоствольной, дульнозарядной и со сферическим снарядом, артиллерия к сер. 19 в. исчерпала свои возможности в развитии. Появление во 2-й пол. 19 в. орудий с нарезными стволами, которые заряжались продолговатыми снарядами с казённой части, позволило увеличить дальность стрельбы с 2–4 до 10–30 км, скорострельность с 1–2 до 4–6 выстрелов в минуту. В несколько раз повысились точность стрельбы и поражающая мощь снарядов. Вместо большого многообразия орудий, иногда отличавшихся только названием, определились 3 основных типа: пушка, гаубица и мортира. Значительное развитие артиллерия получила в 20 в. Появился новый тип орудий – миномёт, заменивший со временем мортиру, а также новые разновидности пушки: зенитная, авиационная, танковая, противотанковая. Многие орудия стали полуавтоматическими и автоматическими. Наряду с буксируемой артиллерией была создана артиллерия самоходная.
Все орудия, за исключением миномёта, имеют единую конструктивную схему и состоят из ствола с затвором и лафета. В стволе размещается снаряд с метательным зарядом (в гильзе или картузе), который при выстреле воспламеняется, а образовавшиеся пороховые газы (с давлением до 500 МПа) выталкивают снаряд из ствола со скоростью 400—1700 м/с. Лафет орудия служит для размещения и наведения ствола и принимает на себя силу отдачи при выстреле; в буксируемых орудиях выполняет ещё и роль повозки. Ствол с лафетом соединяется посредством специального устройства – противооткатного, которое обеспечивает неподвижность лафета при выстреле (откатывается только ствол, который под действием этих устройств возвращается в исходное положение). В современной артиллерии многие проблемы решаются не за счёт повышения мощности и калибра орудий, что неизбежно приводит к увеличению их массы, а путём совершенствования снарядов. Так, напр., повышение дальности стрельбы достигается применением в снарядах ракетного ускорителя (активно-реактивные снаряды), а точности – системы управления (корректируемые снаряды). Эффективность снарядов увеличивается при снаряжении их неуправляемыми или самонаводящимися на цель (самоприцеливающимися) боевыми элементами (кассетные снаряды). В некоторых государствах для артиллерии созданы химические и ядерные снаряды. Усовершенствуются и обеспечивающие средства за счёт применения ЭВМ, оптико-электронных приборов, радиолокаторов, вертолётов-корректировщиков. Поэтому, несмотря на появление управляемого ракетного оружия, артиллерия не потеряла своего значения.
АСБÉСТ, собирательное название группы тонковолокнистых (до 0.5 мкм) минералов класса гидросиликатов, которые образовались из изверженных пород под действием термальных вод. Они обладают высокой жаропрочностью (температура плавления ок. 1500 °C), поэтому ещё в древности получили название «асбест», от древнегреческого asbestos – неугасимый, неразрушимый. В Средней Азии асбест называли фитильным камнем и использовали в светильниках в роли «вечного» фитиля. Не зная точного происхождения волокон, в Средние века думали, напр., что асбест – это шерсть саламандры или перья птицы Феникс. Волокна пряли, это нашло отражение в народном названии асбеста – «горный лён». Из асбеста делали скатерти, которые вместо стирки помещали для очистки в горячую печь. В 17–19 вв. из асбеста, добываемого в Италии, изготавливали бумагу, пригодную для письма, делали кошельки и плели кружева. В 1885 г. в России, недалеко от Екатеринбурга, было открыто Баженовское асбестовое месторождение – крупнейшее в мире и по сей день. Крупные месторождения асбеста находятся также в Канаде и ЮАР. В строительстве асбест начал применяться с кон. 19 в. в смеси с цементом. Волокна асбеста по прочности на растяжение превосходят стальную проволоку, обладают высокой адсорбционной способностью (поэтому хорошо сцепляются с цементом), стойки к кислотам и щелочам, обладают хорошими тепло – и электроизоляционными свойствами. Всё это делает асбест широко распространённым в строительстве материалом. См. Асбестоцементные конструкции и изделия.
АСБЕСТОЦЕМÉНТНЫЕ КОНСТРУ́КЦИИ И ИЗДÉЛИЯ, изготовлены из асбестоцемента – строительного материала, состоящего из водной смеси цемента и асбеста. Асбестоцемент применяется в строительстве с кон. 19 в. Из него изготовляли блоки и плиты, которые легко разрезались пилой, обрабатывались топором, в них можно было забивать гвозди, они не боялись огня и обладали электроизоляционными свойствами. Но из-за большого расхода асбеста эти изделия были экономически невыгодны. Более рентабельным оказалось предложенное в 1900 г. чехом Л. Гатчиком производство тонких листов из смеси асбеста с цементом с использованием картоноделательных машин. Производство асбестоцементных изделий к кон. 20 в. стало крупной отраслью индустрии. Это более 3 тыс. наименований в самых разных отраслях техники (строительство, ракетостроение, противопожарная техника и т. д.). На основе асбестоцемента изготовляется много видов кровельного материала, дренажные и канализационные трубы, негорючие ткани и т. д. Эти изделия долговечны, водонепроницаемы, огнестойки, морозостойки, не подвержены химическому воздействию. Наиболее распространены асбестоцементные конструкции в строительстве, напр. для покрытия зданий (каркасные конструкции), создания внутренних перегородок, облицовки лифтовых шахт и т. п. Большинство промышленных материалов на основе асбеста не имеют альтернативы.