Концепции современного естествознания

Раздел: Учебники

Промышленные предприятия, выпуская ту или иную продукцию, потребляют большое количество природных ресурсов и энергии. В этой связи к современным предприятиям предъявляются требования не только производить высококачественную продукцию, но и экономно расходовать природные ресурсы, сберегать энергию и тем самым сохранять окружающую среду. Техническое оборудование любого промышленного предприятия устаревает. Новые технологии требуют кардинального обновления устаревшего оборудования, т. е. модернизации технической базы промышленности в целом.

Современная промышленность включает множество отраслей, связанных с производством разнообразных материалов, автомобильной и авиационной техники, технических средств связи, станков, инструментов и многого другого. Промышленных отраслей много, и каждая из них имеет свою специфику. Поэтому практически невозможно охарактеризовать техническое обновление каждой из них, что гораздо проще сделать на примере одной из них – важнейшей отрасли – автомобилестроении.

Автомобильная промышленность в XX в. выросла в гигантскую отрасль. Только за последние 50 лет мировой автопарк увеличился более чем в 12 раз и превысил 630 млн машин. Особенно бурно этот процесс развивался в Европе, где за полвека произошел примерно 30-кратный скачок – с 7 до 230 млн автомобилей. Их производство в 1995г. составило: в США– 12 млн, в Японии – 10,2 млн, в Германии – 4,7 млн, во Франции– 3,5 млн, в Великобритании– 1,8 млн, в Италии– 1,7 млн автомобилей. Всего же в мире с конвейеров автозаводов ежегодно сходит более 40 млн машин. В таких странах, как Канада, Германия, Италия, Франция, Япония, Великобритания на 1000 жителей приходится 500–700 автомобилей, в США – около 800, в России – менее 150. По некоторым прогнозам, рост мирового автомобильного парка будет продолжаться и в первой четверти XXI в.

Примерно до 60-х годов во всем мире производились автомобили без надлежащего учета экономичности. Топливо было недорогим и, следовательно, не было стимулов его экономии. В середине 60-х годов на мировом рынке появилась продукция фирмы «Фольксваген», поставлявшая ежегодно более полумиллиона небольших экономичных автомобилей. В следующее десятилетие началось вторжение на мировой рынок автомобилей, изготовленных в Японии. В результате сбора проектной, технологической и инженерной информации японские фирмы создали высокоавтоматизированную и эффективную автомобильную промышленность, способную выпускать самые экономичные и дешевые автомобили в мире.

Предпринимаемые меры по сохранению окружающей среды включают требования экономного расхода топлива и строгие ограничения на загрязнение воздуха отработанными газами. Экономия топлива и достижение безвредного выхлопа требуют решить целый комплекса задач: повышение эффективности сгорания топлива, модернизация двигателя и других узлов автомобиля, использование очищенного от вредных примесей топлива, уменьшение массы автомобиля, антикоррозийная обработка деталей и узлов автомобиля, совершенствование трансмиссионной системы, каталитическое обезвреживание выхлопных газов и др. Повышение эффективности сгорания топлива обеспечивает, например, электронное управление всех стадий процесса сжигания смеси в рабочей камере. А для такого управления нужны современные микропроцессорные устройства, производство которых основано на микроэлектронной технологии, во многом определяющей уровень развития различных отраслей промышленности.

Все крупные автомобильные компании, особенно в последние годы, занимаются разработкой новых двигателей с наиболее полным сгоранием топлива. Результаты таких разработок налицо: современные автомобили ведущих фирм Европы и США выбрасывают в атмосферу в 10–15 раз меньше вредных веществ, чем автомобили 80-х годов. Этому в значительной степени способствовали такие нововведения, как многоклапанные системы газораспределения, впрыск топлива вместо карбюраторного смесеобразования, электронное зажигание и др. При пуске холодного двигателя в современных карбюраторах используются автоматы пуска и прогрева.

Большое внимание уделяется подбору обедненных регулировок дозирующих систем карбюратора. На двигателях с впрыском топлива появились электронные системы коррекции состава горючей смеси в зависимости от температуры, климатических и других условий. Система термостатирования воздуха, поддерживающая его температуру на входе в двигатель, создает оптимальные условия для приготовления горючей смеси. Система зажигания с высокой энергией разряда свечи повышает надежность воспламенения смеси, особенно на режимах холостого хода. Для уменьшения выброса оксидов азота используется циркуляция – перепуск части отработавших газов из выпускного трубопровода во впускной – при этом понижается температура сгорания и их образуется, значительно меньше. Рециркуляция применяется не только на двигателях с искровым зажиганием, но и на дизелях. Перспективны в этом плане и системы электронного регулирования, оптимизирующие работу двигателя на всех режимах. Кроме того, автомобильные заводы планомерно ужесточают технологические допуски и повышают точность изготовления приборов питания и зажигания, впускной и выпускной систем, деталей кривошипного механизма и газораспределения. Благодаря таким усовершенствованиям загрязнение атмосферного воздуха заметно уменьшается. И все же полностью удалить токсичные вещества из отработавших газов не удается.

Больше 20 лет назад возникла идея поглощения вредных веществ в выпускной системе автомобиля, т. е. до выброса их в атмосферу. На пути отработавших газов стали устанавливать каталитические нейтрализаторы – специальные устройства, в несколько раз уменьшающие токсичность выхлопных газов. Проходя через нейтрализатор, несгоревшие углеводороды окисляются до нетоксичных оксидов, а оксиды азота восстанавливаются до азота и кислорода.

Многочисленные полимерные материалы, алюминиевые и высокопрочные стальные и другие сплавы способствуют уменьшению массы автомобиля. Изготовление крупных деталей из полимерных материалов методом литья под давлением, применение композиционных материалов с волокнистой структурой для ведущего вала, керамический блок цилиндров и т. п. – все это коренным образом изменяет не только технологию изготовления автомобиля, но и его конструкцию и внешний вид. Только впитав важнейшие достижения современного естествознания, и прежде всего новейших технологий, выпускаемый автомобиль будет наносить минимальный вред окружающей среде, станет экономичным и комфортабельным и, следовательно, конкурентоспособным. Такие качества может обеспечить в современных условиях только модернизация технической базы автомобильной промышленности.

Модернизация технической базы – необходимое условие для успешного развития промышленных предприятий, производящих не только автомобили, но и самолеты, аудио- и видеотехнику, персональные компьютеры и другие виды продукции.