НАСКОЛЬКО БЫВАЮТ МАШИНЫ МАЛЫ?

В фантастическом фильме "Внутренний космос" рассказывалось о микроскопических устройствах, способных передвигаться по кровеносным сосудам человека. Зачем это может понадобиться в реальности, гадать не приходится — к примеру, такие микромеханизмы могли бы освобождать наши вены и артерии от опасных накоплений, примерно так, как прочищают трубы от отложений на их стенках. Но возможно ли это?

Уже не одно столетие люди пытались изобрести автономно действующие машины, похожие на животных, скажем, механическую лошадь. Иногда получались удачные модели, но миниатюрностью они не отличались, уж очень много приспособлений требовалось поместить в малый объем.

Сегодня, благодаря прогрессу микроэлектроники, созданы целые "зоопарки" мини-роботов — искусственные птицы, муравьи, бабочки. И не только для забавы: маленькие шагающие "существа" позволяют сымитировать работу аппаратов, предназначенных для перемещения по поверхности других планет. Летающие рукотворные создания помогают лучше понять, за счет чего поднимаются в воздух реальные лернатые и насекомые.

При разработке мини-роботов было сделано множество изобретений, например, микродвигатель размером с толщину человеческого волоса! Микроскопические датчики, поставляющие информацию о различных характеристиках работающих приборов, уже сейчас могут быть использованы для эффективного управления ими, например, в автомобилях.

Крохотные механизмы передвигают алюминиевые зеркальца такой величины, что на одном квадратном сантиметре их размещается около пятисот тысяч! Эти элементики цифрового светопроцессора дают изображение несравнимо лучшее, чем в телевизорах с обычной трубкой.

Видимо, в самом скором будущем нас ожидает нашествие всевозможных машинок размером меньше пылинки. Как мало будут они похожи на своих гигантов-предшественников, насколько "умнее", удобнее, производительнее, экономнее! Что ж, наверное, не так долго ждать и появления такого микроустройства, как неразличимый глазом робот — чистильщик наших внутренних органов.

Вот так сменяют друг друга поколения машин.

Невероятно, но очевидно

• Освоить каменные орудия наших далеких предков вынудило изменение климата — например, в Африке он стал значительно суше около 2,5 миллиона лет назад. Пришлось переходить от растительной к животной пище, а человек был плохо оснащен для охоты: у него были небольшие клыки и отсутствовали когти.

• С помощью нового радиоактивного метода ученые могут точно определить возраст камней, из которых делали первые орудия, скажем, топоры. Исследуя один из них, установили, что камню триста сорок миллионов лет. А потребовались для этого лишь миллиграммы вещества.

• Возможно, впервые винты для дерева (шурупы) стали использовать еще в Древнем Риме. Изготавливали их из бронзы или серебра, а резьбу иногда заменяли проволокой, накрученной на стержень и припаянной к нему. С исчезновением Римской империи изобретение было утрачено.

• Болты и гайки с винтовой нарезкой появились лишь в середине XV века. Тогда их производили вручную, и каждую гайку можно было навинтить только на один, соответствующий именно ей болт.

• Чтобы винты и шурупы закручивались быстрее и крепче, реже ломались и дольше служили, совсем недавно было предложено делать выемку на их головке треугольной формы — как показано на рисунке. Естественно, если изобретение получит поддержку и поступит в серийное производство, то и отвертки придется делать под новые винты. Вопрос в том, откажутся ли в мире от того, к чему давно привыкли?

• Идею о полной взаимозаменяемости частей в машинах наглядно доказал в 1801 году изобретатель хлопкоочистительной машины Э. Уитни. Для этого он разложил на столе несколько кучек однородных деталей мушкетов. Беря наугад по одной детали из каждой кучки, Уитни на глазах изумленных зрителей быстро собрал готовый мушкет и тут же успешно продемонстрировал его работоспособность.

• В средние века на Ближнем Востоке использовались не только известные, созданные ранее технологии, но были изобретены и такие важные механизмы, как всасывающий насос, ветряная мельница и кривошип. Это предвосхищало многое из того, что гораздо позже открыли европейские инженеры.

• Под заявку на простейший паровой насос англичанин Севери умудрился получить патент на "движущую силу огня". Из-за этого многие годы изобретатели тепловых двигателей шли к нему на поклон. Если предложенная ими сумма устраивала Севери, он благосклонно разрешал использовать в машине огонь, если нет — обращался в суд.

• За три года до получения Дж. Уаттом патента на свою паровую машину в России по проекту теплотехника И. И. Ползунова была построена подобная установка. Но изобретатель не дожил до ее испытаний, и после непродолжительной работы паровая машина была разрушена.

• Первая фабрика, изготовлявшая стационарные паровые машины, открылась в 1773 году в Бирмингеме (Англия). Машины проектировались тогда по заказам, и работавшему там Дж. Уатту приходилось более десяти лет самому тщательно выполнять их чертежи, пользуясь услугами лишь одного помощника. Так было заложено подлинное искусство инженера-конструктора.

• Паровые машины нашли свое применение прежде всего на таких массовых производствах, как ткацкие фабрики, решительно вытеснив оттуда водяное колесо. Текстильная промышленность с тех пор сделала огромный шаг вперед и сейчас требует разработки более производительных машин. Масштабы ее таковы, что общий вес ежегодно выпускаемых в мире тканей равен весу производимых за то же время автомобилей.

• Леонардо да Винчи еще пятьсот лет назад описал устройство, весьма напоминающее газовую турбину. В дымоходе размещалась вертушка с лопастями, вращаемая дымом от огня, над которым укрепляли вертел с окороком. Движение вертушки с помощью валиков и колес передавалось на вертел, благодаря чему окорок поворачивался к огню то одним, то другим боком и поджаривался, не подгорая.

• Роликовые подшипники из дерева использовались, по свидетельству древнеримского инженера Витрувия, еще в осадных орудиях Александра Македонского. Сегодня же сверхминиатюрные подшипники содержат шарики, целая тысяча которых весит всего лишь один грамм. Шарики так легки, что удерживаются на поверхности воды, а в наперстке их может уместиться десять тысяч!

• Изобретатель вычислительных машин англичанин Ч. Бэббидж, сделавший ряд выдающихся изобретений в области машиностроения и сам, кстати, прекрасно работавший нескольких станках, как-то написал: "Неплохо определить человека как животное, делающее инструменты".

• Многие "земные" инструменты не годятся для работы в космосе. Чтобы космонавтам было не только удобно, но и безопасно трудиться, например, при ремонте станции или проведении регламентных работ, была изобретена целая серия особенных инструментов. Помимо известной отвертки, которой можно закручивать винты одной рукой, это и молоток, не отскакивающий при ударе.

• Три года понадобилось изобретателям, чтобы изготовить робота-пчелу. Тело ее сделано из бронзы, крылья вырезаны из бритвенных лезвий и вращаются на алмазных подшипниках. Искусственная пчела взмахивает крылышками 250 раз в минуту, выписывает восьмерки на стенке улья и даже разбрызгивает подсахаренную воду изо рта. Нужна она для изучения поведения насекомых, и надо сказать, что некоторые настоящие пчелы признали ее за "свою".

• Роботов, контактирующих с людьми, стараются сделать более "коммуникабельными". Для этого, например, японские конструкторы решили научить роботов улыбаться. В дальнейшем планируется обучить их фиксировать, анализировать выражение лица собеседника и реагировать, изображая на своем "лице" радость, грусть, гнев, испуг, ненависть и удивление.

• Чтобы робот-манипулятор мог успешно работать на производстве, его "обучают". На рисунке изображено, как механическая рука учится самостоятельно находить "бублики", захватывать их, надевать на стержень и контролировать правильность выполнения всех операций.

• Методами микромеханики предполагается создать прибор, очень нужный для экологических измерений. Размером всего лишь с наручные часы, он сможет предоставлять информацию одновременно об атмосферном давлении, температуре, влажности, географических координатах и наличии загрязняющих газов.

Вернуться в раздел: Энциклопедия Науки и техники

Обсудить эту статью на нашем форуме >>>

§ ЭНЦИКЛОПЕДИЯ - НАУЧНЫЕ ОТКРЫТИЯ, ИЗОБРЕТЕНИЯ, ДОСТИЖЕНИЯ

Ключевые слова этой страницы: энциклопедия, научные, открытия, изобретения, достижения.

Скачать zip-архив: Энциклопедия - Научные открытия, изобретения, достижения - zip. Скачать mp3: Энциклопедия - Научные открытия, изобретения, достижения - mp3.