Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2003 № 01

Техническая характеристика:

Длина… 4750 мм

Ширина… 1940 мм

Высота… 1330 мм

Количество дверей… 2

Количество мест… 4

Двигатель… 5,3-литровый, 8-цилиндровый, с турбонаддувом

Мощность двигателя… 557 л.с.

Разгон до 100 км/ч… 4,6 с

Масса… 2050 кг

Зима всегда несет нам множество неприятностей. Холод, снег, лед… Он делает дороги скользкими, а реки непригодными для судоходства. На крышах образуется тяжелая наледь и опасные сосульки. Но нет худа без добра. Об этом и поговорим.

Прежде всего, лед — это вода. Представьте, что вам нужно доставить сотни тысяч тонн пресной воды за многие тысячи километров куда-нибудь, скажем, в Африку, где пресной воды катастрофически не хватает.

Как это сделать? Строить трубопровод? Использовать танкеры? Гораздо проще перевезти воду в виде льда. Ведь в арктических морях за тысячелетие выросло великое множество ледяных гор — айсбергов. Многие из них образуются за счет стоков прибрежных рек, и лед в них пресный. Так почему бы не взять айсберг на буксир и не доставить к берегам засушливых стран? Этот проект пока не осуществлен, но рано или поздно будет претворен в жизнь.

Раз уж заговорили о морях и океанах, можно вспомнить еще об одной профессии льда. Пробовали, наверное, прикоснуться на морозе к металлу языком или мокрыми руками? Может так прихватить, что не оторвешь! Это свойство льда используют специалисты при подъеме… затонувших судов.

Вместо того чтобы подводить под судно канаты, к нему опускают капсулу с морозильной установкой. Вода вокруг капсулы замерзает, и корпус судна оказывается в полном смысле слова прикован к капсуле. Остается поднять его со дна (рис. 1).

Для катания по льду, напротив, его нужно растопить, иначе не сдвинешься с места. Делают это лезвия коньков — остроумного, но не простого средства передвижения. Вот как они «работают».

Лезвия коньков имеют небольшую площадь опоры, всего 10–12 см 2, и потому давление, которое они оказывают на лед, достигает 10 атм (106 Па).

Часто полагают, что под действием давления лед тает, образуется пленка воды, по которой и скользят коньки. Эта точка зрения ошибочна. Под действием такого давления температура замерзания воды в самом деле понижается, но лишь на сотые доли градуса. Для образования водяной пленки этого недостаточно. Но она все-таки возникает, как только конек приходит в движение. Причиной тому сосредоточенное на очень малой площади лезвия выделение тепла за счет трения конька о лед. На образовавшемся слое воды толщиною в сотые доли миллиметра конек как бы всплывает, а коэффициент трения снижается до 0,003 — коэффициент трения хорошего подшипника качения!

Жители Севера умеют быстро складывать из снежных кирпичей хижины-иглу. Когда хижина готова, в ней зажигают свечу, и стенки ее покрываются тонкой корочкой льда. В таком снежно-ледяном доме достаточно тепло, чтобы переждать самую сильную пургу. (Разумеется, для этого нужно иметь не нашу одежду, а такую, как у народов Севера.) А русские цари иногда устраивали праздники в ледяных домах (рис. 2).

Рис. 2. Если полить на морозе водой простыню, ее можно превратить в ледяной купол.

Но вернемся к технике. Специалисты знают, как трудно шлифовать оптическое стекло. Если вращать шлифовальный круг с большой скоростью, стекло в отдельных местах перегревается, расширяется и трескается. Нужно либо снижать скорость обработки, либо охлаждать инструмент водой. А это не так просто: при больших скоростях вращения центробежная сила выбрасывает жидкость, и стекло фактически шлифует сухой камень.

В конце 60-х годов прошлого века в нашей стране было предложено и внедрено оригинальное решение. В воду добавили мельчайший наждачный порошок, а потом заморозили в форме (рис. 3).

Рис. 3. Обработка стеклянной линзы ледяным шлифовальным кругом.

Получился высокоскоростной шлифовальный круг, который ни при каких обстоятельствах не может перегреть стекло. Ведь при его работе в месте нагрева выделяется вода. При непрерывной работе ледяной шлифовальный круг служит один-два часа. Ровно столько же, сколько обычный скоростной наждак.

Удивительно, но лед нашел применение и в литейном деле, где существует важная проблема. Литейную форму часто делают из земли, добавляя в нее связующие вещества. Смесь, казалось бы, недорогая, но готовят ее сотнями тысяч тонн в год. Поэтому малейшее удешевление ее состава может принести ощутимую экономию. И вот двадцать лет назад американцы додумались делать формы из влажной, а затем сильно промороженной земли. Ее прочности хватает лишь на то, чтобы залитый металл успел затвердеть. После этого она постепенно оттаивает и превращается в кучу земли, из которой легко вынуть изделие. Это очень важно, поскольку обычно форму для этого нужно разнимать или разбивать, а затем выбрасывать. Здесь же одну и ту же землю можно использовать неограниченное количество раз.

Иногда требуется аккуратно, без складок, изогнуть тонкую трубку. Чтобы на ней не образовались складки, иногда рекомендуют налить в нее свинец или насыпать песок. Если трубка длинная, сделать это не просто. Но есть хорошее решение. Трубку заливают водой, затыкают пробками и выставляют на мороз. Когда вода замерзнет, трубку можно гнуть как угодно — складок не будет!

Способность воды расширяться при замерзании, создавая очень высокое давление, известна всем. И это тоже может быть полезно. Например, при производстве бойлеров.

Бойлер, напомним, это широкая труба, внутри которой расположен пучок тонких трубочек. По ним течет водопроводная вода, а горячая вода омывает их снаружи. Каждая тонкая трубка надежно закреплена в своем гнезде. Эту очень точную и трудоемкую работу выполняют, подавая в них воздух под высоким давлением либо при помощи специального (рис. 4) инструмента.

Рис. 4. Устройство бойлера.

Но есть более простой способ. Все трубки закрывают специальными заглушками, наполняют водой и выставляют на мороз. Вода замерзает, и лед равномерно расширяет все трубки, намертво закрепляя их в своих гнездах.