Наука и технологии

 Материалы будущего

Издательство «Химия» 1985 г.

Один из признаков научно-технического прогресса состоит в том, что общественное производство все больше сближается с наукой. Этому способствует конструирование легких или облегченных изделий, начинающее образовывать отдельную отрасль технических наук. При разработке облегченных конструкций преследуется цель - путем фундаментальных исследований определить для проектировщиков, конструкторов и технологов способы оптимизации, принципы выбора материала, расчетных таблиц, программ для ЭВМ, способов изготовления и др. В течение нескольких десятилетий в развитии техники можно проследить результаты внедрения легких конструкций. Прежде чем подробнее остановиться на методах такого конструирования, поясним на некоторых примерах эффект, приносимый им, и причины этого.

Вы, наверное, заметили, что постоянно окружающие нас вещи становятся все легче и легче, то есть на их изготовление идет все меньше и меньше материала. Это относится как к домашней утвари, так и к мебели, холодильникам, телевизорам, радиоприемникам, автомобилям и жилым строениям. То же самое происходит с машинами, установками, приборами и элементами конструкций, применяемых в промышленности, сельском хозяйстве, транспорте и других отраслях.

Если первый газовый двигатель, показанный в 1867 г. на Всемирной выставке в Париже, при мощности в 1 лошадиную силу весил 500 кг, то сегодня в наших грузовиках применяются серийные двигатели, у которых на каждую лошадиную силу приходится 1-2 кг материала. И этот процесс еще не завершен. В газотурбинном приводе, к примеру, 1 лошадиной силе соответствует расход материала 0,1-0,3 кг.

В технике связи тенденция к уменьшению массы отчетливо сказывается во все меньших    объемах    типичных    деталей.

С 1920 г. до наших дней средний объем типичных деталей снизился более чем на четыре порядка. Как не вспомнить большие, тяжелые ламповые радиоприемники тридцатых годов. Сегодня приемник можно носить в кармане пиджака. Эти резкие перемены начались только после создания полупроводниковых материалов.

На  103 хорошо видно, как снижалась масса турбокомпрессоров в течение последних 70 лет. Подчеркнем, что это касается компрессоров с одинаковой производительностью и степенью сжатия.

Уменьшение эффективной массы электромоторов с начала нашего столетия показывает  104. Он одновременно демонстрирует влияние материала. Эта тенденция развивается, особенно благодаря улучшенным изоляционным и магнитным свойствам применяемых материалов.

Почти у каждого механизма можно обнаружить тенденцию к уменьшению эффективной массы, то есть массы, отнесенной к единице мощности (или производительности). Все это дает повод говорить об определенной закономерности в рамках всего технического прогресса.