Загадочные миллиметры ртутного столба

• Станок, который нужен всем…
• И по воде, и по суше
• Рационализация. Настольный зонтик
• Лучи и геометрия.
• Чтобы быстро потушить

«Зачем нужен этот десятитонный гибрид пылесоса и асфальтового катка!! Да он, как кожуру апельсина, сдерет любое дорожное покрытие!»

«Конечно, предложение смелое оригинальное. Но только надо еще проверить — стоит ли игра свеч».

«Поразительно: идея проста как дважды два, а почему-то в голову никому не приходила!»

Все эти три фразы — об одной и той же машине Сказаны они специалистами Поэтому легко догадаться: речь идет об изобретении настолько необычном, что оно поначалу ставило в тупик даже людей знающих В таких случаях всегда важно и интересно выпытать v изобретателей — что же помогло рождению необыкновенного замысла. как пришло счастливое решение… Увы, далеко не всегда сам изобретатель здесь способен помочь, и даже психолог, изучающий его творчество, зачастую бессилен проникнуть в тайное тайн. Зато, задумываясь над фактами и ходом событий, можно подметить те важные моменты отношения к работе, те черты характера, без которых по-настоящему крупного изобретения не сделаешь.

Пусть это соображение имеет в виду читатель. А теперь раскажем по порядку о том, как ленинградские изобретатели создали удивительную машину для строительства дорог.

Могучие мельницы, где дробят щебенку, многочисленные Зункера, элеваторы, мешалки, де готовят смесь щебня, песка вязкого битума, жаркие печи, которых эту смесь прогрева- от,— все это непростое хозяйство асфальтобетонного завода хорошо было знакомо Александру Андреевичу Шестопалову по совсем еще недавней студенческой практике. Но теперь он молодой сотрудник кафедры дорожных и строительных машин Ленинградского политехнического института. Ему предложили подумать над прибором, который помог бы надежно и быстро контролировать качество дорожного покрытия, и он рассудил так. для начала повнимательнее приглядеться к заводской технологии, к труду дорожных рабочих, поговорить с ними — ведь чак раз для облегчения их труда предстоит поломать голову..

Хорошая дорога — значит резво, без поломок бегут по ней автомобили, в срок доставляют людей и грузы, не устают в пути водители и пассажиры… А почему, собственно, не всегда получается дорога такой, какой ее задумывали? Причин может быть немало. Строительство дорог — это целая наука с тысячелетней историей, в которой сплавлены знания многих других научных дисциплин — от геологии до химии, и только непосвященному может показаться, будто дело это нехитрое и скорое.

Знакомая картина: по только что уложенной, еще дымящейся и мягкой асфальтобетонной смеси ездят взад-вперед дорожные катки. Сколько раз надо проехать по одному месту — десять, двадцать, сто?.. Без тонких физико-химических исследований точно на этот вопрос не ответить. Но, допустим, особо большой точности не нужно. На практике обычно дорогу считают готовой, когда самый тяжелый каток — а работают здесь обязательно еще средний и легкий — не оставляет на ней следа.

Это далеко не всегда надежно свидетельствует, что дорожное покрытие укатано с требуемой плотностью. Смесь может просто затвердеть при остывании, и тогда каток — даже самый тяжелый — уже ничего с ней не сделает. Неплотный, пористый асфальт через месяц- другой, а то и раньше даст трещины, расползется.

Для оперативного, точного измерения плотности дорожного покрытия надо было вооружить рабочих надежным прибором.

..Насколько помогло посещение завода осилить задачу, напрямую оценить невозможно

.

Во всяком случае, уходил Александр Андреевич оттуда, никакого определенного решения еще не имея. Но, кроме технического, получил молодой специалист на заводе еще и немалый психологический заряд для работы. Особенно помог этому следующий эпизод.

В испытательной лаборатории завода Шестопалов поинтересовался, каким хотели бы видеть новый прибор те, кому с ним придется работать. И девушки- лаборантки, недавние выпускницы ПТУ, живо и своеобразно сформулировали главные требования: «Чтоб быстродействие — как у лакмусовой бумажки. Еще, конечно, легкий, компактный — чтобы, выезжая на объект, прибор можно было положить даже в сумочку…»

Хотя и не без шутки, но «портрет» прибора вышел дельный. А в задорном тоне чувствовался своеобразный вызов молодому специалисту — неужели, мол, не сможете придумать такой простой вещи в наш-то космический век?

Александр Андреевич вызов принял. Надо было изучить все, что уже придумано, сделано в этой области. Шестопалов засел в патентной библиотеке. И тут ему по-настоящему повезло. Точнее будет сказать, повезло делу. Известно, что изобретению часто способствует благоприятное стечение обстоятельств. В данном случае оно явилось в лице хорошего знакомого, эксперта одного из ленинградских патентных учреждений Эрнста Ивановича Деникина. Коллеги, специалисты, все, кому приходилось сталкиваться с ним по работе, говорят в один голос: редкий талант технического мышления, генератор самых парадоксальных идей. В этом нам еще предстоит убедиться. Но поначалу помощь Эрнста Ивановича была сугубо профессиональная — он помог Шестопалову подобрать патентную литературу по теме.

Каких только устройств для контроля качества дорожного покрытия не придумывали: механические, где плотность асфальта определяли, вдавливая в него шарик стандартного размера, акустические, ультразвуковые, действующие наподобие локатора, радиоизотопные!.. Но одни устройства не давали должной точности, другие, обладая замечательной чувствительностью, вырастали в целую лабораторию, возить которую затруднительно, да и разместить ее в тесноте улиц непросто.

Шестопалов сразу для себя решил: опираться надо на какой-то очень простой физический принцип. Мысль его работала примерно в таком русле: надо искать аналогии, похожие условия, складывающиеся в других областях. Скажем, обычная почва тоже пористая среда.

Ее рыхлят для лучшего доступа воздуха. От степени пористости зависит ее способность впитывать влагу… Тогда, быть может, попробовать под напором пропускать через асфальт воздух или воду? А по тому, насколько это окажется трудно, какое сопротивление создаст асфальт для такой прокачки, можно в итоге судить и о степени пористости асфальта, о его качестве… Да, но как подобраться с водой или воздухом под полотно дороги? Может, испытывать контрольные образцы? Нет, это потеря времени, материала — в общем, невыгодно.

Дни и недели для Александра Андреевича потекли в особом однообразии. Он думал и рисовал свои мысли. Число таких мыслей-эскизов перевалило за десяток, второй, третий… Так продолжалось до тех пор, пока,

как выразился Шестопалов, карандаш… сам собой не нарисовал готовое решение задачи.

Каким же увидел прибор автор? Нечто вроде резиновой тарелки, перевернутой вверх дном. (Для наглядности можно вспомнить резиновую часть того нехитрого устройства, с помощью которого прокачивают воду в засорившейся раковине или ванне.) В дно такой тарелки сверху вмонтирован ручной насос с обратным клапаном, а потому во время работы насоса воздух откачивается из-под тарелки и она плотно присасывается к асфальту. В корпус прибора встроен простейший вакуумметр, который показывает достигнутую степень разрежения. Попасть в полость присоски воздух может, только пройдя сквозь одежду дороги, пробившись по лабиринтам пор в асфальтобетоне. Работнику надо лишь заметить время, какое ушло на то, чтобы разрежение под присоской-тарелкой уменьшилось до определенного уровня. Затем он по тарировочным кривым легко найдет значение плотности асфальтобетона в данном замере.

Александр Андреевич поделился своим замыслом с приятелем-экспертом и вскоре уже принимал от него поздравления с красивой и оригинальной находкой. (Забегая вперед, скажем, что прибор этот был удостоен медали ВДНХ. И всем пожеланиям, услышанным в заводской лаборатории, отвечал полностью. Не случайно им уже вооружились дорожно- строительные предприятия Ленинграда, Риги, Перми, Иркутска.)

Одна оригинальная идея инициирует другую… Всем, кто интересуется наукой и техникой, знаком такой ход вещей. Так было и на этот раз: идея вакуумной присоски стала своеобразным детонатором.

Прошло всего несколько дней со дня счастливой находки. Эрнст Иванович Деникин разыскал на институтской кафедре Шестопалова и положил перед ним простенький на первый взгляд рисунок. На нем схематично был изображен обыкновенный дорожный каток. Кабина, два вальца… Только дот снизу, под днищем, были какие-то две совершенно лишние линии.

А это еще зачем? Что это у него под брюхом? — спросил в недоумении Александр Андреевич.

Неужели не узнал?! Да это же твоя присоска, — только побольше…

Больше Шестопалову ничего не надо было объяснять. «Вот это идея!» Каток, который можно утяжелить, не прибавив ни единого грамма металла!.. Но насколько? Тут же прикинули на бумаге. Силу, с какой атмосфера будет дополнительно прижимать каток, легко найти по школьным формулам. Величина ее равна произведению площади присоски на разность давлений — атмосферного и того, что под присоской. Иными словами, чем больше площадь вакуумной камеры и степень разрежения в ней, тем «тяжелее» станет каток. Элементарный подсчет говорил: имея вакуумную камеру-присоску диаметром в полтора-два метра, пятитонный каток можно превратить в десятитонный!.. И это

Испытания, исследования, строительство дороги — все шло одновременно.

почти задаром. Ведь работать, давить, создавать буквально из ничего дополнительные тонны будет воздух, наша привычная земная атмосфера, те самые 760 мм ртутного столба, что все мы называем нормальным атмосферным давлением.

Умение заново открыть в привычном, обыденном новые, неведомые возможности — это, наверное, одна из главнейших черт изобретателя. А когда это качество себя проявляет, тогда и оказывается, например, что не все еще инженерами разгадано в этих нормальных миллиметрах ртутного столба, что подойди к ним с умом, и перетянут они многие тонны тяжелой стали.

«Как покажет себя новая машина!» Только натурные испытания ответили на этот вопрос.

Изобретатели, не откладывая дела в долгий ящик, решили в первом приближении продумать и основные детали конструкции необычного катка. (Потом инженеры образно, но и не без резона назовут его катком «на безвоздушной подушке».) Вакуумную камеру- присоску в принципе можно расположить под днищем машины — между вальцами, а можно и вынести ее вперед или назад, тогда каток будет напоминать своеобразный буксир. Материал для нее, понятно, должен быть эластичным — чтобы плотно прилегал к дороге, износостойким — ведь камере придется во время движения катка скользить своими кромками по дорожному полотну, преодолевая силы трения.

Какой материал, какое конструктивное решение лучше —

Одна из первых конструкций: «присоска» сделана из покрышки тракторного колеса.

тут слово за расчетами, экспериментами с моделями и образцами. Но и без опытно- конструкторских работ и уточняющих расчетов выгода новой конструкции просматривалась даже невооруженным глазом. К примеру, мы уже говорили, что катки обычно работают тройками — легкий, средний и тяжелый. А каток с вакуумной камерой справится с той же работой в одиночку! Скажем, не включена вакуумная камера — он легкий, создали вакуум не самой высокой степени разрежения, как говорится, вполсилы,— получили средний каток… В результате экономия времени, металла, горючего…

Пришло время начинать конкретные конструкторские и инженерные проработки. Для этого требовались материалы, оборудование, средства, время.

В один, как принято говорить в таких случаях, прекрасный день ленинградцы увидели на одной из улиц города необыкновенный каток. Первые же испытания опровергли практически все опасения: каток дорогу вовсе не портил, а делал то, что ему положено,— уплотнял, выглаживал. Миллиметры ртутного столба, образно говоря, превращались в километры новых дорог.

Испытания шли своим чередом. На очереди было своеобразное соревнование — новый каток решили сопоставить по качеству работы с традиционным. Эту дуэль проводили так. Вначале участок дороги укатывает обычная машина. При этом замечают количество проходов и замеряют плотность асфальтобетона вакуумным прибором Шестопалова. Затем то же самое повторяют с новым катком. Еще одно главное, контрольное условие соревнования: вес вакуумного с учетом «утяжеления» не должен превышать вес обычного катка.

На первый взгляд в таком соревновании результат должен быть заранее известен — ничья. Ведь все уравнено, скомпенсировано.

Никакого равенства в результатах работы не было и в помине! Вакуумному катку для создания асфальта с эталонной плотностью требовалось почти в полтора раза меньше проходов. Провели вторую серию испытаний, третью… Результат тот же. Почему?

А так ли важен ответ? Ведь и так все здорово, лучше и желать нельзя… Вероятно, настоящий изобретатель отличается еще и тем, что подобных вопросов для него не существует.

Александр Андреевич промучился над объяснением причины «побед» своего катка не меньше, чем над самой конструкцией машины. Ездил на карьер, где добывают щебень, на завод, где получают асфальтобетонную смесь, вместе со своими сотрудниками придумывал различные испытательные установки и стенды… Выяснилось совершенно удивительное: вакуум, создаваемый новой машиной, залечивал микродефекты щебня, делал его прочнее!

Щебень дробят в карьере, потом в особых мельницах, дальше, проходя печи сушки и прогревания, он получает своего рода тепловые удары. Конечно, все эти нагрузки не проходят бесследно, каждый кусок щебенки покрывается сетью мельчайших трещинок. Сверху они залеплены вязким битумом. Но внутри куска остаются микропустоты. Вакуумная камера катка отсасывает воздух из этих микрополостей, а затем на место воздуха тотчас устремляется битум. Так происходит залечивание, уплотнение каждого кусочка щебенки. Само воздействие на асфальтобетонную смесь дополнилось принципиально новым эффектом!

На этом мы расстанемся с изобретателями — героями этой истории. Но работа их продолжается, на очереди широкое внедрение новых машин.

«Поразительно: идея проста как дважды два, а почему-то в голову никому не приходила!» Сколько еще раз будет звучать подобная фраза в рассказах о пытливых, упорных, знающих людях!

А. СПИРИДОНОВ Рисунки Г. ЗАСЛАВСКОЙ

ЮТ №4 1984 год |