Покоренная плазма

Фотовспышка, превращающая на мгновение ночь в день, стала верным спутником не только фотографов-профессионалов, но и фотолюбителей. Ее сравнительно легко сделать самому, если есть импульсная лампа-подкова и накопительный конденсатор.

Способность плазмы быстро создавать яркий поток света нашла широкое применение в науке и технике.

Во многих физических лабораториях есть сложные приборы для наблюдения за полетом космических и других заряженных частиц. По имени изобретателя их называют камерами Вильсона. Камера заполняется парами воды. Когда в камеру влетает заряженная частица, она на своем пути ионизирует молекулы газа. На «родившихся» ионах собираются мельчайшие капельки тумана. Как лыжник, скатившийся с горы, оставляет за собой след, так и заряженная частица обнаруживается по хвосту из мельчайших капелек тумана. Ученые знают, что если в камеру Вильсона влетит электрон, то он оставит за собой очень тонкий след. За протоном — ядром атома водорода — хвост из частиц тумана будет потолще, за альфа-частицами — еще толще. Самые заметные следы оставляют осколки атомных ядер.

Каждая камера Вильсона снабжена автоматическим фотоаппаратом, который добросовестно фиксирует следы заряженных частиц. Но любой фотоаппарат слеп, если объект съемки не освещен. Как освещается внутренность камеры Вильсона?

В момент съемки в импульсной лампе проскакивает искра, которая на мгновение делает видимыми дорожки из паров воды, созданные заряженными частицами.

Многие знают, что для составления карт сейчас широко пользуются аэрофотосъемкой. Это — фотографирование местности с самолета. Лучше всего такую работу делать в яркий солнечный день. Но как же быть тем, кто работает в Заполярье, где ночь длится несколько месяцев? Сидеть и ждать у моря погоды? Нет! — говорит плазма. Она и здесь готова помочь.

Самолет, производящий съемку, снабжен мощными импульсными лампами. Летит такой самолет, и экипажу нет заботы о погоде или времени суток. Импульсные лампы не подведут, они то и дело посылают на землю мощные потоки света. Вспышка — кадр, вторая вспышка — новый кадр.

Можно еще долго рассказывать о применении плазменных источников света, заменяющих солнце на короткие промежутки времени. Одни из них помогают изучать движущиеся части машин и механизмов, другие служат для измерения расстояний на земной поверхности, третьи позволяют сфотографировать такие «неуловимые» моменты, как, например, попадание пули в цель.

Где бы ни применялась плазма — источник света, везде она проявляет себя с самой лучшей стороны.

Глава VI

Электрический гефест сегодня

Приглядитесь к предметам, которые окружают вас. Обратите внимание на то, как соединены между собой металлические детали этих предметов.

Вот железная кружка. Ее ручка прочно держится сбоку, хотя и сделана она из отдельного куска железа. Рядом — чайник. Его части тоже «склеены» друг с другом. На стене дома укреплена пожарная лестница. Ее детали прочно соединены между собой. Можно не сомневаться: лестница выдержит хоть целое отделение пожарников!

Вы, очевидно, догадались, какой «портной» так прочно «сшивает» металлические детали: электросварка.

А что такое электросварка? Это электрическая дуга, плазма. Вы уже знаете, как была открыта дуга и какую помощь на первых порах она оказывала людям. Посмотрим, как жаркое пламя дуги работает в наши дни.

Никогда прежде не требовалось столько сварочных работ, как в наше время. XXI съезд КПСС, принявший семилетний план развития народного хозяйства СССР, потребовал еще шире применять сварные конструкции, заменять ими клепаные и другие соединения. Это указание успешно выполняется.

В распоряжении людей имеется целое семейство сварочных машин. Одни из них по устройству просты, напоминают «Электрогефест» Бенардоса, другие — очень сложные, работающие с точностью часового механизма.

Мы — в цехе большого машиностроительного завода. Здесь трудится несколько умных машин — сварочных автоматов.

На длинном столе аккуратно уложены детали, которые нужно сварить. Над ними ползет сварочный автомат, напоминающий большую электродрель. Там, где ложится шов сварки, бушует яркое пламя дуги. В это пламя непрерывно сыплется порошок — флюс, он улучшает качество шва, делает его прочным. Специальное устройство автоматически «кормит» дугу проволокой-электродом, который, расплавляясь, соединяет детали.

Автомат обладает безошибочным «зрением». Он сам определяет плохо проваренные листы и немедленно реагирует на это. Как это ему удается?

Проволока-электрод поступает к месту, где образовалась дуга, с постоянной скоростью. Сам же автомат может двигаться то быстрей, то медленней. Предположим, автомат забежал вперед, а шов еще не готов. Пламя дуги растянулось, оно стало длиннее. Раз так, значит, и напряжение на дуге увеличилось. Мотор, который катит автомат вдоль шва, тотчас среагирует на это увеличение напряжения. Он уменьшит свои обороты, затормозит автомат. Когда же шов заполнится расплавленным металлом, дуга укоротится, и мотор снова начнет работать быстрее.

Автоматы-сварщики сейчас применяются всюду — при сварке корпусов морских и речных судов, металлических каркасов высотных зданий, огромных цистерн, толстых труб, балок и т. д. Чтобы угнаться за одним таким автоматом, нужно поставить не менее десяти квалифицированных сварщиков!

Электрической дуге стало тесно на земле, и она спустилась в подводное царство. Здесь ей сразу нашлась уйма дел.

Получил корабль пробоину — сварщик-подводник вмиг приварит заплату. Ремонт производится прямо в порту, корабль не нужно буксировать в док и ставить на длительный ремонт.

Много хлопот раньше доставлял ремонт портовых сооружений, разъедаемых морской водой. И эту работу с успехом выполнят сварщики-подводники.

Главная заслуга в «водворении» плазмы под воду принадлежит профессору К. К. Хренову. Много часов провел он под водой, прежде чем удалось справиться с капризами плазмы. Профессор Хренов создал особую тугоплавкую обмазку для электродов. В пламени плазмы она плавится позднее, чем металл электрода. Благодаря этому на конце электрода всегда имеется капля обмазки, на которой повисает газовый пузырь. Внутри этого пузыря плазма чувствует себя как дома и успешно справляется с любой работой, которую ей предлагают. И хотя вокруг пузыря бурлит вода, дуга в нем горит устойчиво.

Здесь мы рассмотрели примеры «портновских» способностей дуги. Но хороший портной должен и умело кроить. Плазма великолепно справляется и с такой работой.

Вам, очевидно, приходилось видеть, как действует сварщик, если нужно, например, отрезать кусок железной трубы. Он увеличивает напряжение, создающее дугу, и мощным пламенем дуги расплавляет металл. Проходит минута-другая, и конец трубы отваливается. Это непроизводительный способ резки! Слишком много тратится электроэнергии, и к тому же разрез получается неровным.

На предприятиях, где разрезать металлические листы и трубы приходится часто, резку делают иначе. Электрической дуге дают помощника — кислород. Он подается по шлангу и обрушивается на раскаленный докрасна металл. Что происходит при этом? Железо, сталь, например, начинают гореть, окисляться.

А окислы — вещь непрочная. Толстая труба или лист железа разваливаются на две части.

Может быть, ни к чему мудрить с плазмой, когда можно разрезать металлы пламенем газовой горелки? К тому же имеются целые наборы газовых резаков!

Верно. Газовая резка металлов широко применяется в наши дни. Но она хороша для резки железа, стали, марганца. Электрическая же дуга одинаково хорошо режет и сталь, и чугун, и цветные металлы.

Перед плазмой сдается любой металл.