Сергей Суханов - Перелом. Часть 3 [СИ]

Но вообще пневматика долгое время рассматривалась как новое слово в технике - в 19м веке даже строились пневматические железные дороги и линии метро. Так ,в Англии в 30х-40х годах 19го века было построено несколько железных дорог с пневматическим приводом. Для этого вдоль полотна прокладывалась труба, в нее подавался сжатый воздух, который толкал поршень внутри трубы, и этот поршень через разрез в верхней части трубы толкал вагоны. Несмотря на проблемы с надежной изоляцией этого разреза, эксплуатировались дороги длиной длиной от двух до тридцати двух километров с одной и боле насосными станциями. Причем скорости передвижения были достаточно высокими - так, пятитонная тележка разгонялась до 72 километров в час - паровозам тогда такое и не снилось. На другой дороге - в Ирландии - состав массой 30 тонн двигался со скоростью 64 километра в час, причем в этой системе воздух не нагнетался за поршнем, а наоборот откачивался перед ним - привет Илону Маску с его Гиперлупом ! Американец Альфред Элай Бич - изобретатель и владелец журнала "Scientific American", даже построил прототип пневматического метро - линию длиной 95 метров, в которой вагоны передвигались силой сжатого воздуха, причем воздух как накачивался сзади вагона, так и откачивался спереди, как в пневмопочте - Бич строил в Нью-Йорке и системы пневмопочты, так что опыт был. За год на необычной новинке прокатилось четыреста тысяч человек, а для развития было собрано денег по подписке, почти достигнуты договоренности с городом о продолжении финансирования, но дальнейшему строительству помешал сначала биржевой крах 1873 года, а затем развитие электромоторов. В 1861 году свой "духоход" построил в России Степан Барановский - отец Владимира Барановского, разработчика артиллерийских скорострельных систем. Сжатый воздух для духохода хранился в 34 баллонах на прицепном вагоне и обеспечивал движение в течение двух-трех часов, причем сам двигатель был довольно компактным - всего два поршня диаметром 150 миллиметров и ходом 300 миллиметров. Помимо железных дорог сжатый воздух также пытались применять и для автомобилей, и для подводных лодок, и даже для самолетов - и везде он проиграл электричеству и ДВС, оставшись конкурентоспособным в системах пневмопочты - так, в 1934 году в Париже протяженность сети пневмопочты была 437 километров.

Конкурентоспособными пневматика оказалась и во всяческих приводах разнообразных устройств - помимо упоминавшихся отбойных молотков - в тормозах, турбобурах и много где еще. Применялась она и в промышленности. И этому было много причин. Пневмопривод был прост в изготовлении - ему не требовались цветные металлы как электродвигателям, сложные системы герметизации, как для гидропривода - утечки если и были, то существенно не влияли на работоспособность. Ресурс пневматических устройств также был выше гидравлических в два-четыре раза, а электрических - в десять-двадцать раз. Низкая масса исполнительных устройств обеспечивала самые высокие скорости среди всех видов привода - 15 и более метров в секунду для поступательного движения и до 100 000 оборотов в минуту для вращательного, ну а про массовую отдачу я писал ранее, когда рассказывал про ракеты - для электропивода она составляет 2-4 килограмма на киловатт мощности, для пневмопривода - 0,3-0,4 килограмма - в десять раз меньше, то есть они весят в десять раз меньше при той же мощности. Сжатый воздух можно было передавать на десятки километров при сравнительно небольших потерях. Так, в 1888 году в Париже была построена городская компрессорная станция мощностью насосов в 1500 кВт, а к 1891 году ее мощность составила уже 18 500 кВт - она передавала фабрикам и заводам энергию сжатого воздуха давлением шесть атмосфер по городской сети протяженностью 48 километров.

Конечно же, пневматика не была лишена недостатков. Так, для создания сжатого воздуха требовались компрессоры с фильтрами и охладителями воздуха, по цехам приходилось разводить трубы для передачи сжатого воздуха, применять устройства для сбора и отвода конденсата. Да и КПД исполнительных механизмов был не на высоте - если в ударном инструменте пневматика и электрика шли вровень, имея КПД порядка 30-40%, то во вращательном электрика вырывалась вперед - у нее было 60-70%, тогда как у пневматики - не более 35%.

Тем не менее, пневматика активно использовалась на предприятиях - в то время электродвигатели были сравнительно дефицитным изделием, поэтому пневмопривод использовался достаточно широко, тем более что он позволял экономить медь не только на электродвигателях, но и на проводке. Да и с электроэнергией дело обстояло не везде хорошо, а энергия сжатого воздуха образовывалась из механической энергии без электрогенераторов - снова экономия. Так, в нашем распоряжении было несколько десятков пневматических токарных и фрезерных станков - с приводом именно от пневматического, а не электрического двигателя ! А также многочисленные приспособления, работавшие от пневматики - прежде всего зажимы - токарные патроны и прочие. Многие, даже некрупные, предприятия имели свои компрессоры и сети сжатого воздуха. Поэтому неудивительно, что наши конструкторы постарались приспособить для своих нужд уже готовую инфраструктуру и конструкции пнемвопривода.

Причем сама инфраструктура оказалась не такой уж сложной - для технических устройств требуется давление всего от трех до восьми атмосфер. А сами компрессоры - достаточно компактные устройства. Например, компрессор с диаметром цилиндров 240 миллиметров и ходом поршня 160 миллиметров при 650 оборотах сжимает 6,5 кубометров воздуха в минуту до давления в 8 атмосфер, и для его привода достаточно двигательной установки мощностью 60 киловатт - 80 лошадиных сил. А уж что это будет за установка - неважно - это может быть и электродвигатель, и ДВС, и паровик - в этой "всеядности" и была подкупающая привлекательность этого источника энергии для станков.

Мы использовали разные варианты - где что найдут. Причем те компрессорные мощности, что стояли на местных предприятиях, мы существенно нарастили за счет неожиданного источника - отработавших свое двигателей танков, грузовиков и самолетов. Убрать топливную систему, систему зажигания - и пользуйся на здоровье. Скажем, если объем цилиндров танкового В-2 почти 40 литров, да если его еще немного расточить, то при ну пусть даже на двухста оборотах он сожмет 8 кубометров воздуха в минуту с давлением более десяти атмосфер. Нам-то столько не надо, поэтому мы еще больше растачивали цилиндры - им ведь теперь не требовалось выдерживать высокие давления, поставили другие кольца, под крышку поставили подкладку, чтобы нарастить внутренний объем цилиндров, увеличили просветы входных и выходных клапанов - в итоге объем двигателя, теперь уже компрессора, вырос на треть, а давление снизилось до приемлемых шести атмосфер, которые можно было безбоязненно выпускать в сети предприятий. И теперь на двухста оборотах он выдавал 16 кубометров воздуха в минуту, а если было нужно, то увеличением оборотов получали еще больше сжатого воздуха. Само собой, мы использовали двигатели, которые уж совсем не подходили для установки на технику - заваривали пробоины из расчета на более низкие давления в цилиндрах, а если для компрессоров использовались авиадвигатели, то там вообще могли отсутствовать какие-то цилиндры - все-равно остальные еще могли работать на сжатии воздуха. Так, у нас скопилось более сотни двигателей М-15 с бомбардировщиков ТБ-3, почти две сотни DB-601 с немецких бомбардировщиков и истребителей - а ведь советские двигатели изначально имели объем под пятьдесят литров, а немецкие - тридцать три литра, и мы его дополнительно увеличивали и таким образом получали компрессоры.