Энциклопедия «Техника» (с иллюстрациями)

БАРЖА, плоскодонное, преимущественно несамоходное грузовое судно с упрощёнными обводами корпуса. Иногда баржами называют также тихоходные грузовые суда с упрощёнными обводами.

Баржа

Баржи подразделяются на две категории: сухогрузные и наливные. Сухогрузные баржи делят на трюмные, баржи-площадки и специализированные. У трюмных барж грузоподъёмностью от 400 т полностью открытые трюмы, двойные борта и двойное дно. Трюмные баржи меньшей грузоподъёмности обычно имеют одинарные борта и днище. Трюмные баржи, перевозящие грузы, боящиеся подмочки, сверху закрываются сдвижными люковыми крышками. Баржи-площадки предназначены для перевозки грузов на палубе. К специализированным баржам относятся баржи-гаражи для перевозки тракторов и автомобилей, зерновозы, саморазгружающиеся баржи для перевозки цемента и т. д. Наливные баржи перевозят жидкие продукты (гл. обр. нефтепродукты) непосредственно в трюмах или в специальных встроенных ёмкостях. При перевозке вязких продуктов они оборудуются системами подогрева. Сухогрузные баржи имеют грузоподъёмность от 100 до 4000 т, наливные – до 11 000 т. Баржи эксплуатируются в основном на внутренних водных путях (реки, озёра, водохранилища), реже – в морских условиях (внутренние или прибрежные моря, проливы). На внутренних водных путях из барж формируются буксируемые или толкаемые составы, включающие в себя от одной до нескольких десятков барж. Несамоходные морские баржи эксплуатируются в специально спроектированных составах из судна-толкача и одной баржи. Кормовая часть такой баржи имеет вырез для входа носовой части судна-толкача. Оба судна оборудуются гидравлическим сцепом. Баржа и буксир оборудуются также буксирным устройством для возможности вождения баржи на буксире.

БАРК, парусное морское грузовое судно дальнего плавания с 3–5 мачтами; все мачты, кроме кормовой, несут прямые паруса, кормовая – косые.

Барк «Крузенштерн»

БАРКЕНТИ?НА, парусное грузовое судно с 3–6 мачтами и косыми парусами на всех мачтах, кроме носовой, имеющей прямые паруса.

БАРОГРАФ, прибор для автоматической непрерывной записи изменений атмосферного давления. Наиболее распространён анероидный барограф, состоящий из нескольких соединённых вместе гофрированных коробок (из которых выкачан воздух), деформирующихся под действием атмосферного давления, передаточного механизма, барабана с часовым механизмом и корпуса. Запись выполняется пером на диаграммной бумажной ленте, укреплённой на барабане. По времени полного оборота барабана барографы делятся на суточные и недельные.

Барограф:

1 – анероидные коробки; 2 – перо; 3 – барабан с бумажной лентой, приводимый в движение часовым механизмом

БАРОМЕТР, прибор для измерения атмосферного давления. Наиболее распространены жидкостные (ртутные) барометры, деформационные барометры – анероиды и гипсотермометры. В ртутном барометре атмосферное давление измеряется по высоте столба ртути в запаянной сверху трубке, опущенной открытым концом в сосуд с ртутью. Изобрёл ртутный барометр в 1644 г. итальянский математик и физик Э. Торричелли, он же впервые с помощью своего барометра измерил атмосферное давление. Ртутные барометры – наиболее точные приборы, ими оборудованы метеорологические станции, и по ним проверяется работа других видов барометров – анероида и гипсотермометра.

Ртутные барометры:

а – чашечный; б – сифонный; в – сифонно-чашечный

В анероиде атмосферное давление измеряется по величине деформации упругой металлической коробки, из которой откачан воздух; при изменениях давления коробка сжимается или расширяется, а связанная с ней стрелка перемещается по шкале, указывая давление. Анероиды изготовляют разных типов, в т. ч. бытовые для наблюдения за изменением атмосферного давления при комнатной температуре. Гипсотермометр – прибор для определения атмосферного давления по температуре кипения воды, зависящей от давления (с понижением атмосферного давления температура кипения воды понижается). Гипсотермометр состоит из кипятильника и точного ртутного термометра.

БАТАРЕЯ СОЛНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ, см. Солнечная батарея.

БАТИПЛАН, подводный буксируемый аппарат с пилотом. Глубина хода меняется с помощью горизонтальных рулей. См. Подводный аппарат.

БАТИСКАФ, самоходный глубоководный аппарат для океанографических исследований с экипажем. Состоит из корпуса-поплавка, заполненного более лёгким, чем вода, наполнителем (обычно бензином), и стального шара-гондолы, в котором размещается экипаж, аппаратура управления, измерительные и прочие приборы. Плавучесть батискафа регулируется сбрасыванием балласта и выпуском бензина. Движется батискаф с помощью гребных винтов с приводом от электродвигателя. Объём шара-гондолы 5–8 мi. Максимальная глубина погружения св. 10 км. Первый батискаф был построен и испытан швейцарским учёным О. Пиккаром в 1948 г. В январе 1960 г. Ж. Пиккар (сын О. Пиккара) и Д. Уолш на батискафе «Триест» достигли дна Марианского жёлоба в Тихом океане (ок. 11 000 м). См. Подводный аппарат.

БАТИСФЕРА, несамоходный глубоководный аппарат для океанографических исследований с экипажем, опускаемый на тросе. См. Подводный аппарат.

БАШНЯ, свободно стоящая высотная конструкция. Форма башни может быть призматической, цилиндрической, пирамидальной, конической и т. д. Первоначально башни строились для оборонных целей (сторожевые и крепостные башни) и для сигнализации (маяки). Из семи чудес света, названных древнегреческим историком Геродотом, два – это башни: Александрийский маяк и маяк на острове Родос, выполненный в виде статуи бога солнца Гелиоса. Большую роль в защите от нападений кочевников и пиратов играли сторожевые башни. Так, в средневековой Испании вдоль всего побережья, от Кадиса на Атлантике до Барселоны на Средиземноморье, были построены башни. В случае нападения сигнал об опасности с помощью факела и зеркал передавался от башни к башне, и о приближении врагов быстро становилось известно в каждом прибрежном селении. Строились башни, выполнявшие культовые (колокольни, минареты), гражданские (городские ратуши) и инженерные (водонапорные) функции. Благодаря выразительности и динамизму возвышающиеся над окружающим ландшафтом башни нередко становились опознавательным символом местности и даже своеобразной визитной карточкой городов. Таковы, напр., «падающая башня» в Пизе или Эйфелева башня в Париже. Самыми высокими башнями в мире являются телебашни в Торонто (550 м) и в Москве (540 м). Отличительной особенностью башни как высотного сооружения является преобладающее влияние на неё метеорологических факторов: ветровой нагрузки, температуры, обледенения. Устойчивость башни обеспечивается её собственной конструкцией, в отличие от мачты, удерживаемой в вертикальном положении специальными оттяжками.

1)

2)

3)

4)

5)

Наиболее известные башни теле– и радиоцентров крупных городов мира:

1 – Москва (башня Шухова), 148 м; 2 – Париж (Эйфелева башня), 312 м; 3 – Токио, 333 м; 4 – Москва (Останкино), 540 м; 5 – Торонто, 550 м

БЕЗОТКАЗНОСТЬ, см. в ст. Надёжность.

БЕЛЛ (bell) Александер Грейам (1847–1922), изобретатель телефона. Шотландец по происхождению. Жил и работал в США. Изучая акустику и физику речи, создал несколько приборов для демонстрации глухим артикуляции речи. В 1876 г. получил патент на телефон.

В последующие годы совместно с другими исследователями опубликовал ряд приоритетных работ в области записи и воспроизведения звука.

А.Белл

БЕНАРДОС Николай Николаевич (1842–1905), российский изобретатель электрической дуговой сварки. Предложил (1882) способ соединения и разъединения металлов непосредственным действием электрического тока, названный им электрогефестом, который сразу же нашёл применение как в России, так и за рубежом. Бенардосу также принадлежит приоритет в разработке ряда способов сварки косвенно действующей дугой, сварки в струе газа, дуговой резки как в обычных условиях, так и под водой, электрического способа покрытия больших металлических поверхностей слоем меди и др.

Н.Н. Бенардос

БЕНТОНИ?ТОВЫЙ РАСТВОР, специальный глинистый раствор (суспензия), который широко используется в тоннельном строительстве для крепления стен выработок. Представляет собой коллоидный раствор с удельным весом 10.5—12 кН/мi. Бентонитовый раствор обладает интересными свойствами. Находясь в жидком состоянии (золь), он с течением времени загустевает (переходит в гель), а при механическом воздействии вновь переходит в золь. Обладая низкой вязкостью и высокой глинизирующей способностью, бентонитовая суспензия проникает в грунт, образуя на поверхности стен тонкую (0.5—30 мм), но достаточно плотную и прочную плёнку, удерживающую от обрушения вертикальные откосы траншей с нагрузкой на поверхности. Свойства глинистого раствора не изменяются на всех стадиях строительных работ; он не ухудшает сцепления арматуры с бетоном, не смешивается с бетонной смесью, что позволяет вести бетонирование подводным способом. В закреплённые глинистым раствором траншеи опускают арматурные каркасы и бетонируют конструкции стен непосредственно в грунтовой опалубке, вытесняя бентонитовый раствор бетонной смесью (технология «стена в грунте»). Используется также при щитовой проходке для крепления выработки в головной части щита.

БЕРЕГОУКРЕПИ?ТЕЛЬНЫЕ СООРУЖЕНИЯ, сооружения, служащие для защиты берегов водоёмов (рек, морей, водохранилищ, каналов и др.) от разрушающего воздействия волн, течений, напора воды, льда и других природных факторов. Берегоукрепительные сооружения строятся для предупреждения разрушений (размывов) берегов и затоплений населённых пунктов, промышленных объектов, дорог, мостов, линий связи, ценных лесных и сельскохозяйственных угодий, культурных и исторических памятников и т. п., а в курортных зонах используются для сохранения, создания и расширения пляжей. Основное требование к возводимым берегоукрепительным сооружениям – эффективность работы, надёжность и долговечность. При их создании желательно максимально использовать местные строительные материалы. По характеру взаимодействия с водным потоком берегоукрепительные сооружения делятся на активные и пассивные. Активные сооружения используют энергию потока на работу по намыву и сохранению береговых наносов. К таким сооружениям на морях относятся наносозадерживающие буны и волноломы, на реках – поперечные полузапруды, регулирующие дамбы, струенаправляющие щиты. Пассивные берегоукрепительные сооружения противостоят водному потоку (на морях – волноотбойные стены, наброска из крупных блоков и фигурных массивов; на реках – каменная наброска, тюфяки, габионы, бетонные и железобетонные плиты). Выбор вариантов комплекса берегоукрепительных сооружений и их типов зависит от рельефа берега, его гидрогеологического режима и геологического строения.

БЕССЕМЕР (bessemer) Генри (1813–1898), английский изобретатель. Имел св. 100 патентов на изобретения в различных областях техники. Занимаясь в 1854 г. проблемой улучшения тяжёлого артиллерийского снаряда, пришёл к выводу о необходимости более совершенного способа получения литой стали для орудийных стволов. В 1856 г. Бессемер запатентовал конвертер для передела жидкого чугуна в сталь без подвода теплоты – продувкой воздухом. Такая технология получила название бессемеровского процесса. В 1860 г. изобрёл вращающийся конвертер с подачей воздуха через днище и цапфы. Выдвинул идею бесслитковой прокатки стали.

БЕССТЫКОВОЙ ПУТЬ, железнодорожный путь, содержащий вместо коротких стандартных рельсов длиной 12.5 м сваренные рельсовые плети длиной 150–950 м. Плети чередуются с т. н. уравнительными пролётами длиной по 50–70 м (2–4 пары стандартных рельсов). Длину плети выбирают такой, чтобы силы, возникающие в ней при максимальных колебаниях температуры, были не в состоянии преодолеть силы сопротивления продольному сдвигу по всей длине плети. Бесстыковой путь обладает рядом преимуществ перед обычным звеньевым: увеличивается надёжность работы пути и рельсовых цепей автоблокировки, а следовательно, повышается безопасность движения поездов, снижается уровень шума от стука колёс на стыках и уменьшается амплитуда колебаний вагонов; увеличиваются сроки службы элементов пути. Начиная с 1960-х гг. бесстыковой путь широко применяется на железных дорогах большинства стран. В России бесстыковой путь был предложен в 1930 г. инженерами М. С. Боченковым и К. Н. Мищенко.

БЕТОН, искусственный камень, получаемый в результате твердения рационально подобранной смеси вяжущего вещества, воды и заполнителей (песка и щебня или гравия). При правильном соотношении составляющих вяжущее вещество заполняет все промежутки между отдельными песчинками, а цементно-песчаный раствор – между зёрнами щебня или гравия. Тогда бетон получается достаточно крепким, а сооружение – прочным. В качестве вяжущего материала применяются цемент, известковые вяжущие в сочетании с силикатными компонентами (силикатный бетон), гипс (гипсобетон), органические материалы (асфальтобетон, полимербетон). В зависимости от наибольшей крупности применяемых заполнителей бетоны подразделяются на мелкозернистые (размер щебня или гравия до 10 мм) и крупнозернистые (до 150 мм). Для достижения высокой прочности бетона необходимо такое уплотнение укладываемой массы, чтобы внутри не было воздушных пузырьков и пустот. Раньше уложенный на стройке бетон колотили вручную трамбовками, топтали ногами, «штыковали» тонкими железными прутьями. Ныне бетон уплотняют вибраторами. Забота о бетоне также предполагает обеспечение оптимальных условий для твердения цемента: влажной среды и положительной температуры. Поэтому летом бетон закрывают от лучей яркого солнца и время от времени поливают водой, а зимой пропускают через него электрический ток или обогревают горячим паром, чтобы не замёрз.

БИМЕТАЛЛ, материал, состоящий из двух прочно соединённых разнородных по своим свойствам металлов или сплавов (напр., сталь и алюминий, титан и молибден). Биметалл применяют для экономии дефицитных и дорогостоящих материалов или для получения материалов с новым набором свойств, исходя из характеристик компонентов. Биметалл получают одновременной горячей прокаткой или прессованием двух металлов или сплавов, заливкой легкоплавкого металла на тугоплавкий или погружением последнего в расплав легкоплавкого металла, гальваническим способом или наплавкой легкоплавкого компонента при использовании электрического или плазменного нагрева. Биметаллические пластинки широко применяют в электротехнической промышленности, когда при пропускании через них электрического тока пластинки заметно нагреваются и из-за разности коэффициентов термического расширения двух металлов изгибаются, что приводит к замыканию или размыканию электрических контактов.

БИНОКЛЬ, оптический прибор для наблюдения удалённых предметов двумя глазами (произошло от латинского bini – пара и oculus – глаз). По существу состоит из двух параллельных зрительных труб, соединённых вместе. Различают два типа биноклей. Небольшие бинокли, с 2.5—4-кратным увеличением, изготовляются на основе зрительных труб Галилея; дают прямое изображение рассматриваемых предметов, хорошо передают освещённость наблюдаемого изображения. Наиболее распространены т. н. призменные бинокли, у которых между объективом и окуляром помещают оборачивающую систему призм. Это позволило уменьшить общую длину прибора по сравнению с длиной зрительных труб, обладающих таким же увеличением. По увеличению (кратности) различают бинокли малого увеличения (2—4-кратные, напр. театральные), среднего (5—8-кратные, т. н. полевые) и большого (10—22-кратные, морские). Существуют также бинокли с переменной кратностью увеличения (7—12). Получение резкого изображения (фокусировка) в биноклях обеспечивается за счёт перемещения окуляров относительно объективов зрительных труб. Фокусировка окуляров может быть раздельной для получения оптимальной резкости изображения для каждого глаза либо совмещённой, когда оба окуляра перемещаются синхронно на одинаковое расстояние. Все современные бинокли имеют просветлённые объективы с высоким коэффициентом пропускания света (до 0.9), что позволяет вести наблюдения даже в сумерках.

Театральный бинокль

Бинокль ночного видения

БИОЛОГИ?ЧЕСКАЯ ЗАЩИ?ТА от ионизирующих излучений, возникающих в ядерном реакторе, изолирует его и предотвращает (или снижает) проникновение излучений наружу за пределы защитной оболочки. При этом защита от заряженных частиц не представляет затруднений, т. к. их пробег во всех материалах весьма мал; проблема связана с предотвращением воздействия нейтронного и гамма-излучений. Для защиты от них применяют конструкции из поглощающих материалов, выполненные в виде экранов, стенок и герметичных куполов, воздвигаемых над реактором или вокруг иного источника радиоактивного излучения. В качестве защитных материалов для ослабления нейтронного излучения используют воду, бетон; для защиты от гамма-излучений – сталь, свинец, бор, кадмий. Для защиты обслуживающего персонала ядерных объектов применяют также индивидуальные средства: защитные комбинезоны, пневмокостюмы, респираторы, специальные ботинки, перчатки и т. п. Все виды защиты призваны снижать интенсивность проникающего излучения до уровня, безопасного для человека, животных и окружающей среды. Помимо технических средств, для биологической защиты организма от действия ионизирующих излучений применяют химические средства, которые вводят в организм до или во время действия излучения. С их помощью повышается сопротивляемость организма к действию радиации.

БИОМЕТАЛЛУРГИ?Я, область металлургии, в которой для извлечения металлов из руд, концентратов, горных пород и растворов используют микроорганизмы или их метаболиты (продукты обмена в живых клетках). Биометаллургия используется на практике для выщелачивания меди, урана и других металлов из «бедных» руд, переработка которых традиционными методами крайне нерентабельна – себестоимость меди, получаемой с помощью микроорганизмов, в 1.5–2 раза ниже, чем при использовании традиционных технологий. Эффективно применение биометаллургии для выщелачивания металлов при переработке мышьяковистых медно-цинковых концентратов, которые практически невозможно переработать по стандартной технологии. В основном это достигается окислением микроорганизмами необходимых металлов для перевода их в растворимые соединения. Биометаллургические процессы используются и при обогащении, в т. ч. и подземном, горных пород, сульфидизации окисленных руд, биосорбции металлов из растворов, в т. ч. из морских вод. Применение биометаллургии позволяет существенно снизить сырьевые ресурсы за счёт использования «бедных» руд, обеспечить более полное извлечение всех ценных компонентов из сырья без создания сложных горно-добывающих комплексов. Биометаллургические процессы легко автоматизируются, обеспечивают высокую производительность труда и решают важные проблемы охраны окружающей среды. Биометаллургические технологии не имеют вредных выбросов, что резко снижает или исключает возможность загрязнения окружающей среды.

БИОУПРАВЛЕНИЕ, система управления приборами, механизмами и устройствами, в которой в качестве управляющих сигналов используются различные проявления жизнедеятельности организма. Для биоуправления могут служить биоэлектрические потенциалы, генерируемые различными тканями организма человека, механические и акустические явления, сопровождающие работу сердечно-сосудистой системы и дыхания, колебания температуры тела и др. Наиболее распространены системы биоэлектрического управления. В этих системах биопотенциалы, генерируемые скелетными мышцами, сердцем, головным мозгом, нервами после усиления и соответствующей обработки выполняют роль командных, управляющих сигналов. На этом принципе основана, напр., работа активных протезов. Для управления ими используются биопотенциалы частично ампутированных, парализованных или полностью сохранённых мышц. Электронные стимуляторы, в отличие от биоуправления, вырабатывают электрические или акустические сигналы. Они применяются для дозированного воздействия электрическим током или звуковыми колебаниями на биологически возбудимые органы и ткани. Наиболее широко распространены портативные электронные кардиостимуляторы, используемые при нарушениях ритма сокращений сердечной мышцы. Они вживляются под кожу в грудную клетку, имеют батарейное питание и способны работать годами. Существуют и виброакустические стимуляторы, которые, влияя на биологически активные точки организма, оказывают на него лечебное воздействие. Они представляют собой генераторы электрических колебаний, звуковой частоты, которые преобразуются виброфонами в звуковые колебания, подводимые к определённым точкам тела для возбуждения противодействия болезни.

БИПЛАН, самолёт с двумя крыльями, расположенными один над другим. Бипланы были, по существу, единственным типом самолёта до нач. 1930-х гг. Это первый самолёт братьев Райт (США, 1903 г.), «Илья Муромец», построенный под руководством И. И. Сикорского (Россия, 1913 г.), По-2 (У-2) авиаконструктора Н. Н. Поликарпова (Россия, 1928 г.) и многие другие. Большинство бипланов имели ферменную конструкцию фюзеляжа и крыльев и обшивку из ткани или фанеры. По сравнению с монопланами они были более маневренны (особенно на виражах), имели меньшие взлётные и посадочные скорости, что позволяло им свободно взлетать и садиться практически с любых аэродромов. В 1920—30-х гг. на бипланах было установлено несколько рекордов высоты, в т. ч. российским лётчиком В. К. Коккинаки в 1935 г. на истребителе И-15 – 14 575 м. С нач. 1940-х гг. бипланы почти повсеместно вытеснены монопланами. Одна из последних и наиболее удачных конструкций биплана – цельнометаллический многоцелевой самолёт Ан-2, созданный в 1947 г. в конструкторском бюро О. К. Антонова, выпускавшийся более 40 лет.

Биплан У-2

БИТ, единица количества информации, которая содержится в сообщении типа «да» – «нет». Бит в вычислительной технике – двоичная цифра, двоичный разряд, принимающий только два значения – 0 или 1. Одним битом можно выразить только два числа – 0 и 1. Двухбитовых комбинаций может быть четыре (2 во 2-й степени) – «00» – 0, «01» – 1, «10» – 2 и «11» – 3, трёхбитовых – восемь и т. д. В восьми битах «умещается» 256 (2 в 8-й степени) целых чисел. Восьмибитовое число – байт служит единицей измерения компьютерной информации.

БИ?ТУМНЫЕ МАТЕРИАЛЫ, материалы, изготовленные на основе битумов (преимущественно нефтяных) с минеральными добавками. Использование битума в качестве вяжущего придаёт этой группе материалов свойства водонепроницаемости, стойкости против воздействия кислот, щелочей, агрессивных жидкостей и газов, способность быстро приобретать пластичность при нагревании и увеличивать вязкость при остывании. К битумным материалам относятся кровельные и гидроизоляционные материалы, битумные мастики и эмульсии, асфальтобетоны и литой асфальт. Кровельные и гидроизоляционные битумные материалы бывают двух видов. Первые приготовляются пропиткой специального картона нефтяными битумами с последующим покрытием более тугоплавким составом. К ним относятся толь, рубероид, пергамин, гидроизол (на основе асбестового картона), кровельные рулонные стеклоткань и стекловойлок (на стеклооснове), ондулин. Материалы второго типа называются безосновными: они получаются путём прокатки термомеханически обработанных смесей битума с наполнителями и добавками в полотнища заданной толщины. К ним относятся изол (резинобитумный материал, изготавливается из материалов, содержащих каучук; благодаря эластичности широко применяется для оклеечной гидроизоляции), бризол (получается смешением битума с дроблёной резиной и асбестовым волокном; применяется для антикоррозийной защиты), пароизол (герметизирующий материал) и др. Битумные мастики и эмульсии применяются в обмазочной гидроизоляции, для приклейки штучных и рулонных кровельных и гидроизоляционных материалов, для заполнения деформационных швов и т. д. См. Асфальтобетон.

БЛОКИНГ-ГЕНЕРАТОР, однотранзисторный (или одноламповый) генератор электрических импульсов малой длительности (порядка 1 мкс), периодически повторяющихся через сравнительно большие промежутки времени. Малая длительность импульса достигается за счёт сильной трансформаторной обратной связи, вызывающей лавинное нарастание и такое же лавинное уменьшение силы тока через транзистор (лампу). Блокинг-генератор отличает лёгкая синхронизация и стабилизация колебаний; возможность получения большой мощности в импульсе при малой средней мощности. Блокинг-генераторы применяют в импульсной технике для получения мощных импульсов малой длительности, в радиолокационных развёртывающих устройствах, в системах кадровой и строчной развёртки в телевизорах, в делителях частоты и др.

а)

б)