Тайна невидимых шедевров: читать книгу онлайн полностью и бесплатно

Список станков-гигантов можно было бы продолжить. К циклопам современного индустриального мира относится и плавучий подъемный кран «Витязь», способный поднимать в зависимости от длины вылета стрелы грузы массой 1000 и 1600 тонн (это целый поезд из 25 груженых вагонов). Объединение "Белорусский автомобильный завод" (Жодино) выпускает самосвал-гигант. При собственной массе 155 тонн он поднимает 180 тонн сыпучих материалов. Диаметр колес самосвала... 3 метра. Мировой рекорд поставил широкофюзеляжный самолет «Руслан», поднявший на высоту 10 570 метров груз массой более 170 тонн.

* * *

Мы преклоняемся перед человеческим умом, породившим такие промышленные исполины. Гиганты индустрии обусловлены, как правило, производственной необходимостью. Однако иногда гигантизм становится уродливым явлением. Так, кондитер Жозе Решеж из португальского города Лоуле «соорудил» торт высотой 14 и диаметром 9 метров. Масса его достигала 7 тонн. Для изготовления торта потребовалось 2 тонны сахара, 12 тысяч яиц и тонна муки. Внутри торта была проведена свадебная церемония. На здании швейцарской фирмы «Свотч» в Мадриде соорудили рекламные часы, расстегнутый браслет которых вытянулся на 162 метра. Диаметр циферблата часов 20 метров, длина минутной стрелки 7 метров, секундной — 5,6. В парке отдыха «Страна грез» в западногерманском городе Боттропе установлена гигантская действующая модель человеческого сердца. Высота модели... 12 метров. В нее можно войти и наблюдать работу мышц и клапанов, совершить «экскурсию» по сосудам, желудочкам и предсердиям...

Современная индустрия шагает не только дорогой гигантов. У нее есть и иные пути, без которых немыслим научно-технический прогресс. Это пути создания мелких и мельчайших изделий. Современное производство имеет дело с сотнями миллионов таких изделий.

В 1986 году в СССР было изготовлено около полутора миллиардов шарикоподшипников. Среди них есть гиганты. Так, подшипник марки 13589/1600 имеет наружный диаметр более 2 метров, масса его 2 тонны. А у его антипода — шарикоподшипника марки 6-80034, предназначенного для точных приборов, диаметр внутреннего кольца не превышает 4 миллиметров. Масса его всего 0,0024 грамма (один грамм — масса 420 подшипников). Но есть еще меньшие шарикоподшипники. У подшипника марки 3040 диаметр внутреннего кольца 0,81 миллиметра, ширина его 1,7 миллиметра (меньше толщины спички), а масса 0,0001 грамма. Однако рекордсменом является самый миниатюрный в мире шарикоподшипник с внутренним диаметром кольца 0,6 миллиметра и наружным диаметром 2 миллиметра. Масса этого изделия... 0,00016 грамма (на 1 килограмм приходится 6,3 миллиона шарикоподшипников!). Изготавливает эти крохи 4-й Государственный подшипниковый завод. Человеческая рука не прикасается к их деталям (кольцам, шарикам, сепараторам), все делают станки-автоматы и роботы.

Чтобы описать подобные творения рук человеческих, понадобилась бы книга во много раз толще этой. Поэтому ограничимся лишь некоторыми примерами современной миниатюрной промышленной продукции.

Прежде всего о часах. В 1986 году наши заводы выпустили почти 70 миллионов часов, в том числе миниатюрных. Механизмы миниатюрных часиков смонтированы на основании не больше ногтя мизинца. В небольшом корпусе расположены 16 различных триб (зубчатых колесиков) — мал мала меньше, 18 рубиновых камней-опор, похожих на алые капельки, пружинки, оси, стрелочки и другие детали. Все они скреплены мельчайшими винтиками и гаечками. Детали должны быть долговечными, так как хорошие часы рассчитаны на 20-25 лет работы без серьезного ремонта.

В часах имеется узел, именуемый балансом. Это колесико со спиральной пружинкой-волоском. Баланс совершает 120 полных знакопеременных качаний в минуту. При каждом качании слышен легкий щелчок — всем известное «тиканье». Сколько качаний совершит баланс за 25-летний срок службы часов? Около полутора миллиардов! Это значит, полтора миллиарда раз волосок должен свернуться и столько же раз распрямиться, не потеряв своей упругости. Ось баланса качается между двумя рубиновыми опорами, в которых вышлифованы точные луночки.

Для часов и многих других приборов нужны миниатюрные стрелочки, легкие, как пушинка (например, масса 3 тысяч часовых стрелок для миниатюрных женских часов не превышает 1 грамма). Стрелочки насаживают на стальную ось диаметром 0,08 миллиметра.

Изготовить сотни и тысячи совершенно одинаковых, стандартных деталей, для которых даже грамм и миллиметр — огромные величины, можно только на особо точных, так называемых прецизионных станках- автоматах. Они стоят на столиках, и похожи скорее на игрушки, но это настоящие станки.

Войдем в механический цех часового завода (без белоснежного халата в него не впускают!). На столике стоит токарный автомат. Самая толстая ось, которую можно на нем обточить, имеет диаметр 4 миллиметра. Из-под алмазного резца вьется тонкая спиралька едва видимой стружки.

Неподалеку работает станочек, на котором высверливают лунки и отверстия в рубиновых камнях. Кончик тончайшей иглы смазан смесью оливкового масла с мелким алмазным порошком. Сверло совершает до 30 тысяч оборотов в минуту. Готовые камни непрерывно падают в бункер.

На подставках-столиках зубофрезерные автоматы нарезают трибы разных размеров и типов. Диаметр самого маленького колесика 1,5 миллиметра, самого большого — 9. В приемнике-бункере быстро растет горка сверкающих латунных трибов.

Рядом по-комариному звенит сверлильный станочек, одновременно просверливающий в основании 52 тончайших отверстия. Размеры станка: длина — 25, ширина — 3 и высота 30 сантиметров. Он легко поместится в коробке от полуботинок.

Чуть подальше тоненьким дискантом поет резьбонарезной станок-малютка. Самый толстый винт, который он нарезает, имеет диаметр 1 миллиметр, самый тонкий — впятеро тоньше.

В углу неслышно работает еще один станок-кроха. Габариты его 40×40×40 сантиметров. Он навивает пружинки-волоски для баланса. На наших глазах тоненькая синяя полосочка стали, чуть шурша, превращается в спиральку. Три тысячи готовых изделий в час — такова производительность этой чудо-малютки.

Но, пожалуй, рекордсменом среди станков-малюток является пресс для штамповки стрелочек. Два таких пресса свободно разместятся в кармане. Пресс штампует стрелочки длиной 3-10 миллиметров и пробивает в них посадочные отверстия.

Министаночки, как и маленькие дети, легко «простужаются». Небольшого дуновения ветерка достаточно, чтобы станочек разладился, перестал работать или начал выпускать брак, — так чувствителен он к малейшему изменению микроклимата. Поэтому самые хрупкие из станочков изолированы от внешнего мира в специальных боксах.

Теперь расскажем о той области промышленного производства, для которой самой характерной чертой является стремительное уменьшение размеров деталей и изделий. Н. С. Лесков метко окрестил «сориночкой» невидимую стальную блоху, подкованную тульским Левшой. Современная микроминиатюризация давно перешагнула «сориночный» уровень.

Род людской есть непрерывная смена поколений. Подобное происходит и в индустриальной сфере: одно поколение машин, приборов, механизмов, аппаратов приходит на смену другому, принося с собой новое качество. Однако, если человечеству для смены поколений требуются десятилетия, то срок смены машин неизмеримо короче, особенно в эпоху научно-технической революции. Иными словами, в технике процесс старения идет гораздо стремительнее, а зачастую лавинообразно.

Ярче всего быстротечность проявилась в электронике. Развитие ее идет небывалыми темпами. В наши дни электроника буквально пронизывает все сферы научной и технической деятельности человека!

Наступление эры электроники было предсказано великим Лениным. Еще в 1908 году в своем гениальном труде «Материализм и эмпириокритицизм» В. И. Ленин написал пророческие слова: «Электрон так же неисчерпаем, как и атом...» Сегодняшняя электроника полностью подтвердила это великое предвидение Ильича. Невиданные успехи физики твердого тела привели к созданию сначала полупроводниковых материалов, а затем электронных приборов (диодов, транзисторов, мультивибраторов и др.). При весьма незначительных размерах многие из этих приборов обладают очень высокой производительностью.

Люди старшего поколения безусловно помнят ламповые радиоприемники ЦРЛ-10, СИ-235 и другие. Это были настоящие шкафы! Их отделывали ценными породами дерева. Багрово светились многочисленные электронные лампы. Ящики этих аппаратов были заполнены полупудовыми трансформаторами, громоздкими дросселями и конденсаторами, всевозможными катушками самоиндукции, разноцветными проводами соединительных схем.

Сегодня есть радиоприемники, легко умещающиеся в футлярчике величиной со спичечный коробок. Нет в них ни радиоламп, ни паутины проводов, ни громоздких диффузоров. За какие-нибудь 20-30 лет в результате миниатюризации размеры, например, транзисторов, уменьшились в десятки раз, конденсаторов, особенно пленочных, — в 70 раз (при увеличении удельной емкости в 300 раз). Применение вместо прежних соединительных проводов так называемых печатных плат, изготовляемых типографским способом, а также полупроводниковых приборов привело к микроминиатюризации электронной аппаратуры. Появилась возможность еще больше уплотнить ее содержимое.

Степень уплотнения микроэлементов электронной аппаратуры растет с головокружительной быстротой. Так, если в 1972 году в одной конструктивной единице было 1000 микроэлементов, то в 1986-м — сотни тысяч, а в сверхбольших интегральных схемах на кремниевой пластиночке площадью в 1 квадратный сантиметр размещаются миллионы отдельных функционально независимых микроэлектронных приборов. Радиоаппаратура, основанная на интегральных микросхемах, характеризуется компактностью, легкостью, большой мощностью и высокой надежностью.

Замысловатый, причудливо запутанный лабиринт нынешней микроэлектронной схемы рисует на плате не человеческая рука — это ей уже не под силу, а пучок электронов, ионов или луч лазера. Более того, расчет этого суперлабиринта выполняет миниЭВМ. Так электроника наших дней сама себя формирует и конструирует.

Итак, в мире микроизделий происходит закономерный процесс: концентрация мощности при одновременном резком снижении массо-габаритных характеристик и колоссальном росте производительности.

Что же таится за ошеломляющими успехами микроэлектроники?

Без нее не было бы космической и вычислительной техники. Известно, что для приборов, запускаемых в космос, решающее значение имеет не только надежность, но также масса и размер. И не будь столь велики успехи микроэлектроники, полеты искусственных спутников Земли и космических кораблей еще долгое время оставались бы уделом фантастики.

Без микроэлектроники невозможно существование современных ЭВМ. За последние 3 десятилетия сменилось 5 поколений ЭВМ. 25 декабря 1951 года в Институте электротехники Академии наук УССР была включена в сеть первая отечественная ЭВМ, созданная под руководством академика С. А. Лебедева. В ней было 18 тысяч вакуумных радиоламп, масса машины достигала почти 30 тонн. Что она выполняла? Арифметические действия над 5-6-значными числами со скоростью 50 операций в секунду. Даже при таком скромном быстродействии машина считала в полторы тысячи раз быстрее человека.