от жесткости опоры. На этой основе уже создан новый отбойный
молоток,который в два раза легче серийного и обладает большой
производительностью.Теоретически доказана возможность и целе-
сообразность бурения на глубинах до 100 м без погружения бу-
рильной машины в скважину.
А.с..447496: Наддолотный утяжелитель,состоящий из несо-
единенных между собой свободно установленных на буриль-
ной колонне грузовых трубчатых элементов, отличающихся
тем,что с целью усиления ударных нагрузок на доло-
то,каждый вышележащий грузовой трубчатый элемент имеет
большую массу по сравнению с нижележащими.
2.3. Эффект радиационного распухания металла.
Как бы не пытались исправить деформированную деталь,
она все равно вспомнит свойдефект,частично востановит прежнюю
покоробленность.Виной тому внутреннее напряжение в материа-
лах. Они существуют всегда.Отжиг ликвидирует их в металлах,
но при остывании, которое идет не равномерно,внутренние нап-
ряжения хотя и ослабленные,появляются вновь.С помощью холод-
ной правки идеально выгладить стальное изделие невозможно.
Здесь на помощь может прийти радиоактивное излучение.
При облучении нейтроны врываются в недра металла и,
сталкиваясь с ядрами ионов (или атомов) выбивают их из узлов
кристалической решотки.Те,в свою очередь,ударяясь о другие
ионы, либо остаются на месте,либо оставляют эти места свобод-
ными. Большая же часть ионов внедряется в междоузлия.Обраба-
тываемая часть изделия при этом увеличивает свой объем.
Так вот, если изогнутую деталь подвергнуть радиоактив-
ному облучению с выгнутой стороны, то внедрившиеся частицы,
расталкивая ионы и атомы кристаллической решотки, начнут раз-
гибать деталь. Изменения кривизны можно контролировать обыч-
ным измерительным прибором,следить за ней постоянно во время
правки и закончить процесс точно на "нуле". Причем править
можно в сборе, на готовой машине.
Действие радиации легко расчитать. Известно,что макси-
мальное изменение объема стали при нейтронном облучении сос-
тавляет 0,3% . Например,если подвергнуть облучению только
средний участок стальной детали длиной 1000мм и высотой 50мм
,то устраняется прогиб в 2,5мм.
Не металические и композиционные материалы при облуче-
нии изменяют свой объем еще сильней.Например,пластмассы - до
24% .
С помощью радиации мы не просто выпрямляем деталь, а
перераспределяем внутренние напряжения до нового равновесного
состояния массой внедрившихся частиц. Поэтому изделие самоп-
роизвольно уже не разогнется. Этот способ защищен авторским
свидетельством . 395147 (см.18.5.1)
2.4. С п л а в ы с п а м я т ь ю .
Некоторые сплавы металлов: титан-никель,золото-кадмий,
медь-алюминий обладают "эффектом памяти". Если из такого
сплава изготовить деталь,а затем ее деформировать,то после
нагрева до определенной температуры деталь востанавливает в
точности свою первоначальную форму. Из всех известных сейчас
науке сплавов "с памятью" наиболее уникальны по спектру
свойств сплавы из титана и никеля: сплавы ТН (за рубежом они
известны под названием нитинол). Сплавы ТН развивают большие
усилия при восстановлении своей формы.
Этим воспользовались в Институте металлургии им.
А.А.Бойкова. После того, как нитинолу дадут "запомнить" слеж-
ную форму, изделие вновь превращается в плоский лист. На его
поверхность наносят обычными приемами - с помощью проката,
напыления, сварки взрывом или как-либо иначе слой любого дру-
гого металла или сплава.
Такой металлический слоеный пирог после нагревания
вновь превращается в деталь сложной конфигурации. Таким спо-
собом можно, в принципе создавать многослойные изделия любой
формы, которые обычными приемами сделать никак нельзя. ТН
сплавы легко обрабатываются, из них изготавливают всевозмож-
ные изделия: листки, прутки, поковки. Кроме того, эти сплавы
сравнительно экономичны, коррозионностойки, хорошо гасят виб-
рации. Из нитинола американцы сделали антенны для спутников.
В момент запуска антенна свернута, занимает очень мало места.
В космосе же нагретая солнечными лучами, она принимает слож-
нейшие формы, приданные ей еще на Земле.
При соединении полых деталей с каркасом заклепки из
сплава ТН существенно упростят дело. Вставили заклепку "с па-
мятью", нагрели ее, она "вспомнила", что уже была некогда
расплющена, и приняла свою первоначальную форму. Сплавы "с
памятью" открывают новые возможности в деле непосредственного
преобразования тепловой энергии в механическую. Нагретую
ТН-проволочку свернули в спираль. Охладили, подвесили гирь-
купружинка растянулась. Если теперь через проволочку пропус-
тить электрический ток, пружинка нагреется и восстановит свою
форму - гирька поползет вверх, выключаем ток - гирька вновь
спускается и т.д. По сути дела - это искуственный мускул. На
этом принципе можно делать двигатели нового типа, использую-
щие даровую энергию Солнца.
Перспективы для сплавов "с памятью" самые заманчивые:
тут и тепловая автоматика, быстродействующие датчики, термо-
упругие элементы, реле, приборы контроля, тепловые домкраты,
напряженный железобетон и многое другое.
Л И Т Е Р А Т У Р А
- - - - - - - - - -
К 2.1.1. М.И.Каганов, В.Д.Нацик, Электроны тормозят дислока-
цию "Природа", 1976, н'5, стр.23-24: н'6, стр.131-139.
К 2.1.2. В.И.Спицын, О.А.Троицкий, Электропластическая дефор-
мация металлов, "Природа", 1977.
К 2.1.3. Ю.Осипьян, И.Савченко, "Письма в ЖЭТФ, вып.7, н'4.
К 2.1.4. С.И.Ратнер, Ю.С.Данилов, Изменение пределов пропор-
циональности и текущести при повторном нагружении,
"Заводская лаборатория", 1950, н'4.
Ф.Ходж Теория идеально пластических тел, М.. "ИЛ", 1956
К 2.4. И.И.Карнилов и др., Никелид титана и другие сплавы с
эффектом "памяти", "Наука", 1977.
3.1. Тепловое расширение вещества.
Все вещества (газы, жидкости, твердые тела) имеют атом-
но-молекулярную структуру. Атом, равно как и молекулы, во
всем диапозоне температур находятся в непрерывном хаотическом
движении, причем, чем выше температура обьема вещества, тем
выше скорость перемещения отдельных атомов и молекул внутри
этого обьема (в газах и жидкостях) или их колебания - в крис-
таллических решетках твердых тел. Поэтому с ростом температу-
ры увеличивается среднее расстояние между атомами и молекула-
ми, в результате чего газы, жидкости и твердые тела
расширяются - при условии, что внешнее давление остается пос-
тоянным. Коэффиценты расширения различных газов близки между
собой (около 0,0037 град в степени "-1"; для жидкостей они
могут различаться на порядок (ртуть - 0,00018 град в степени
"-1", глицерин - 0,0005 град в степени "-1", ацетон - 0,0014
град в степени "-1", эфир - 0,007 град в степени "-1"). Вели-
чина теплового расширения твердых тел определяется их строе-
нием. Структуры с плотной упаковкой (алмаз, платина, отдель-
ные металлические сплавы) мало чувствительны к температуре,
рыхлая, неплотная упаковка вещества способствует сильному
расширению твердых тел (аллюминий, полиэтилен).
3.1.1. При температурном расширении или сжатии твердых
тел развиваются огромные силы; это можно использовать в соот-
ветствующих технологических процессах.
Например, это свойство использовано в электрическом
домкрате для растяжения арматуры при изготовлении нап-
ряженного железобетона. Принцип действия очень прост: к
растягиваемой арматуре прикрепляют стержень из металла
с подходящим коэффициентом термического расширения. За-
тем его нагревают, током от сварочного трансформатора,
после чего стержень жестко закрепляют и убирают нагрев.
В результате охлаждения и сокращения линейных размеров
стержня развивается тянущее усилие порядка сотен тонн,
которое растягивает холодную арматуру до необходимой
величины.
Так как в этом домкрате работают молекулярные силы, он
практически не может сломаться.
3.1.2. С помощью теплового расширения жидкости можно
создать необходимые гидростатические давления.
А.с. н' 471140: Устройство для волочения металлов со
смазкой под давлением, содержащее установленные в кор-
пусе рабочую и уплотнительную волоки, образующие между
собой и корпусом камеру (в которой находится смазка).
Ред.(и средства для создания высокого давления, ОТЛИЧА-
ЮЩИЕСЯ тем, что с целью упрощения конструкции и повыше-
ния производительности средство для создания в камере
высокого давления выполнено ввиде нагревательного эле-
мента, расположенного внутри камеры.
3.1.3. Тепловое расширение может просто решить техни-
ческие задачи, которые обыными средствами расширяются с боль-
шим трудом. Напрмер, для того чтобы ступица прочно охватывала
вал, первую перед напрессовкой нагревают. После охлаждения
надетой на вал ступицы силы термического сжатия делают этот
узел практически монолитным. Но как после этого разобрать
данное соединение? Механически - почти не возможно без риска
испортить деталь. Но достаточно сделать вал из металла коэф-
фицентом термического или, если это невозможно, ввести в соп-
рягаемое пространство прокладку из металла с меньшим термо-
расширением, как техническое противоречие исчезает.
Общеизыестные биметаллические пластинки - соединенные
каким-либо способом две металлические полоски с различным
терморасширением - являются отличным преобразователем тепло-
вой энергии в механическую.
А.с. н 175190: Устройство для учета колличества наливов
металла в изложницу, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что с
целью автоматизации процесса учета,оно выполнено ввиде
корпуса,прикрепленного,к изложнице,в полости,которого
расположено счетное устройство, состоящее из трубки с
шариками и биметаллической пластинки, на конце которой
укреплен отсекатель,пропускающий при нагреве пластинки
шарик,падающий в накопительную емкость.
Использование эффекта различного расширения у различных
металлов позволило создать т е п л о в о й д и о д .
А.с 518614: Тепловой диод,содержащий входной и выходной
теплопроводы,имеющие узел теплового контакта о т л и ч
а ю щ и й с я тем,что с целью упрощения конструкции,
узел теплового контакта выполнен по типу "вилка-розет-
ка" и вилка выполнена в теле входного, а розетка в теле
выходного теплопроводов.
2.Диод по пункту 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что
входной теплопровод выполнен из материала с высоким ко-
эффициентом линейного удлинения,например меди, а выход-
ной - из материала с малым коэффициентом линейного уд-
линения,например,инвара.
3.1.4. Тепловое расширение,как процесс обратимый и лег-
ко управляемый,применяется при проведении весьма филигранных
работ, таких,как микроперемещение объектов,например,в поле
зрения микроскопа или измерения с помощью тепловых электроиз-
мерительных приборов.
Патент США 3569707 Устройство для измерения импульсного
излучения при помощи теплодатчиков.Энергия,поглащаемая
материалом,на который воздействует импульсное ядерное
излучение,измеряется путем детектирования теплового
расширения этого материала тензодатчиками.
3.2. Фазовые переходы.Агрегатные состояния веществ.
При фазовых переходах первого рода скачком изменяются
плотность веществ и энергия тела; очевидно,при фазовых пере-
ходах первого рода в с е г д а выделяется или поглощается ко-
нечное количество тепловой энергии. При фазовых переходах
