ЗНАК ВОПРОСА 2002 № 02 - Валерий Иванович Гуляев

Чаще начали использовать ультразвук в строительстве и на производстве. Так, например, его начали применять для погружения свай и шпунтов. Испытания показали, что ультразвуковым вибропогружателем можно забивать сваи почти в два раза быстрее, чем паровым молотом. При этом установлено, что колебания грунта в районе забивания сваи значительно меньше, чем при использовании других сваезабивочных средств.

Ультразвук в 10 раз повышает производительность изготовления эмалей. Простота конструкции и высокая производительность ультразвуковой установки выгодно отличают ее от обычных устройств. Кроме того, она позволяет получать красители необычайно высокого качества. Ультразвуком можно разжижать лаки, что позволяет сэкономить 50–70 % растворителя. Кроме того, лак после обработки ультразвуком высыхает на поверхности изделий значительно быстрее.

На текстильных предприятиях используют ультразвук для приготовления шлихты. Ультразвуковая установка позволяет приготовить шлихту значительно быстрее и при более низкой температуре, в результате чего сокращается потребление пара, экономится крахмал и химические расщепители. Кроме того, эта шлихта обладает хорошей клейкостью, устойчива в работе и при длительном хранении, улучшает качество основ и снижает обрывность их на ткацких станках.

Ультразвук помогает также работникам бумажного производства. Благоприятное воздействие ультразвуковых колебаний на волокнистую массу дало толчок новому направлению в конструировании размалывающей аппаратуры — созданию ультразвукового центробежно-пульсационного аппарата. Волокнистая рафинерная масса, обработанная в нем, может быть использована в технологическом потоке для выработки бумаги. Внедрение аппарата на целлюлозно-бумажном комбинате дает большой экономический эффект.

Английские полиграфисты использовали ультразвук для очистки бумажных отходов от типографской краски и остатков покрытий из пластмасс, каучука, металлов. После того как крупные куски инородных материалов отсортируются, измельченная бумажная макулатура уносится водой в трубу, где находится ультразвуковой вибратор. Под воздействием ультразвука неволокнистые включения легко отделяются и ослабевают связи между волокнами. В результате образуется волокнистая масса, которая направляется в технологический поток для выработки бумаги.

Ценное предложение по применению ультразвука в полиграфии сделали санкт-петербургские изобретатели. Скорость обычного письма на машинке равна 180–200 знаков в минуту. Машинка, которую создали в Санкт-Петербурге, не имеет клавишей. «Пером» по бумаге водит ультразвук. Чернила «вскипают» под действием высокочастотных колебаний. Чернильное облачко с большой скоростью пролетает через вертящуюся решетку — трафарет, где каждая капелька получает индивидуальный заряд и в зависимости от него ложится строго на предназначенное ей место на бегущей бумажной ленте. Так образуются буквы, цифры, слова. Этим способом можно за одну секунду отпечатать газетную полосу, печатать рисунки на тканях, размножать самые сложные чертежи и карты.

В прошлом веке карандаш считался важным изобретением. В XX в. появилась сначала автоматическая (перьевая), затем шариковая ручка. Сравнительно недавно американская фирма «Ультраюник индустри» создала авторучку, которая «пишет» ультразвуком. В корпусе ручки вместо стержня встроен маленький генератор ультразвуковых колебаний. Пером, как и в обычной шариковой ручке, служит шарик, который под воздействием ультразвука вибрирует, смещая волокна бумаги. При движении ручки на листе появляется «вечная» линия, которая никогда не выцветает. Ее можно уничтожить только вместе с бумагой, на которой она написана. Ультразвуковая ручка пока используется в различных самопишущих устройствах и приборах. Не исключена возможность, что со временем она найдет широкое применение в быту.

Заманчивы результаты исследований по использованию ультразвука в области фотографии. Исходной точкой этих исследований являлись следующие наблюдения. Неэкспонированный фотоматериал, помещенный в воду и подвергнутый облучению ультразвуком, после проявления становился черным. При этом почернение увеличивалось, если «озвучивание» производилось в проявителе. Вероятно, можно будет ускорить проявление экспонированного фотослоя и интенсифицировать процесс его фиксирования.

В Англии с помощью специальной фотоаппаратуры стали наблюдать за процессом прохождения ультразвуковых волн в стальных трубах при их испытании, видеть дефекты и фотографировать их. В такой аппаратуре использован эффект световых полос. Испытуемый материал облучают ультразвуком и одновременно освещают параллельным пучком света, который фокусируют на небольшой непрозрачный диск. Всякие изменения плотности материала из-за звуковой вибрации или воздействия потока воздуха приводят к дифракции некоторого количества лучей света после прохождения его по периферии непрозрачного диска. Лучи, претерпевшие дифракцию, фокусируются на линзу, и в окуляре образуется изображение, которое можно рассматривать или фотографировать. Этот же способ позволяет исследовать воздушные потоки, обтекающие крыло самолета в аэродинамической трубе.

Французская фирма «Поляроид» сконструировала фотоаппарат, в котором обеспечивается автоматическая фокусировка на объект съемки в течение нескольких миллисекунд при любом уровне освещенности. Принцип действия его основан на отражении ультразвуковых колебаний от объекта съемки, т. е. используется тот же принцип, что и для измерения дальности в гидролокационных станциях. В фотоаппарате имеется электростатический датчик, представляющий собой металлическую пластинку с пластмассовой диафрагмой, покрытой тонкой пленкой золота. Этот датчик излучает ультразвуковые импульсы частотой 50–60 кГц. При нажатии на спуск фотоаппарата включается кварцевый синхронизатор, который производит периодический запуск накопителя или счетчика и электростатического датчика. Выключение синхронизатора происходит при. поступлении отраженных импульсов датчика. Отраженные импульсы, воспринимаемые тем же электростатическим датчиком, проходят через частотный фильтр, усиливаются и останавливают счетчик, который вырабатывает соответствующий сигнал управления электродвигателем вращения объекта фотоаппарата. В результате объектив из положения «бесконечность» фокусируется на дальность до объекта съемки, определяемого сигналом счетчика. После этого автоматически измеряется уровень освещенности и производится съемка с необходимым временем выдержки. Весь процесс съемки занимает одну десятую секунды.

А вот ультразвук в роли спидометра, или, точнее, лага. Как известно, спидометр определяет скорость автомобиля, мотоцикла и других наземных транспортных средств, а лаг — скорость кораблей в море. Истинную скорость корабля определить нелегко, так как влияют побочные факторы — течение и ветер, вызывающие снос и дрейф корабля. Ультразвуковой метод помог преодолеть эти факторы. Сущность его заключается в том, что скорость определяется по данным двух эхолотов, преобразователи которых установлены в носовой и кормовой частях корпуса корабля. Запись эхо-сигналов, отраженных от дна и принимаемых двумя звукоприемниками, производится на бумажной ленте. Анализ записи позволяет установить запаздывание во времени сигналов, принятых кормовым эхолотом, относительно сигналов, принятых носовым прибором и отраженных одними и теми же неровностями морского дна. Так как расстояние между двумя эхолотами постоянно известно, то определение скорости корабля не вызывает затруднения.

Долгое время не удавалось точно измерить скорость легкого дуновения ветра. Обычные измерители скорости — анемометры — останавливаются, едва скорость ветра уменьшается до 0,5–1 м/с. Этого недостатка лишен ультразвуковой анемометр, созданный в нашей стране. По нему с одинаковым успехом можно определять как скорость урагана, так и скорость самого слабого ветра.

Регулирование городского транспорта на перекрестках — серьезная проблема в крупных городах. Появление новейшей электронной техники позволило в какой-то степени более целесообразно регулировать потоки автомобилей в нужном направлении. Но для того, чтобы выбрать оптимальный вариант, нужно иметь данные о числе автомобилей, скопившихся на той или