| лемент; 3 - генератор волн; 4 - дополнительные ролики генератора.
В респонсине нет быстровращающнхся деталей, поэтому он не имеет себе равных по быстродействию среди всех известных силовых приводов, применяется в следящих системах и т. п. механизмах. Фрикционная В. п. имеет гладкие контактирующие поверхности гибкого и жёсткого элементов. Передаточное число фрикционных В. п. равно i= Pr/(Pж-Pr)
где Рr и Рж - периметры контактирующих поверхностей гибкого и жёсткого элементов. Фрикционные В. п. используются в качестве вариаторов (рис. 6).
В винтовой В. п. гибким элементом может служить полый винт (рис. 7) или тонкостенная гайка. Генератор волн располагается соответственно внутри или снаружи гибкого элемента. В зависимости от соотношения параметров резьб винта и гайки вращение генератора в винтовых В. п. преобразуется в поступательное или в винтовое движение выходного органа передачи. Винтовые В. п. применяются гл. обр. для передачи движения в герметизированное пространство и для очень медленных перемещений.
Рис. 7. Винтовая волновая передача: 1 - гибкий элемент (полый винт): 2 - жёсткий элемент (гайка); 3 - генератор волн.
Иногда к В. п. относят также волновые муфты, передающие вращение через цилиндрич. оболочку в герметизированное пространство, имеющие передаточное отношение 1.
В. п. применяются в различных отраслях техники: в приводах грузоподъёмных машин, конвейеров, различных станков, в авиационной и космич. технике, в точных приборах, исполнительных механизмах систем с дистанционным и автоматич. управлением, в приводах остронаправленных радарных антенн систем наблюдения за космич. объектами и т. п. Гсрмстич. В. п. передают вращение в герметизированные полости с химич. агрессивной и радиоактивной средой, в полости с высоким давлением и глубоким вакуумом, а также являются приводами герметич. вентилей. Напр., в американской космич. ракете "Кентавр" (60-е гг. 20 в.) герметич. В. п. использована в механизме вентиля системы жидкого кислорода, что исключило утечку кислорода и повысило взрыво- и пожаробезопасность.
Лит.: Цейтлин Н. И., Цукерман Э. М.. Волновые передачи, "Вопросы ракетной техники", 1965, № 8; "Экспресс - информация. Серия детали машин", 1968, № 11; Гинзбург Е. Г., Волновые зубчатые передачи, М., 1969. Ю. Б. Синкевич.
ВОЛНОВАЯ ФУНКЦИЯ в квантовой механик е, величина, полностью описывающая состояние микрообъекта (напр., электрона, протона, атома, молекулы) и вообще любой квантовой системы (напр., кристалла).
Описание состояния микрообъекта с помощью В. ф. имеет статистический, т. с. вероятностный характер: квадрат абсолютного значения (модуля) В. ф. указывает значение вероятностей тех величин, от к-рых зависит В. ф. Напр., если задана зависимость В. ф. частицы от координат х, у, z и времени t, то квадрат модуля этой В. ф. определяет вероятность обнаружить частицу в момент t в точке с координатами х, у, z. Поскольку вероятность состояния определяется квадратом В. ф., её называют также амплитудой вероятности.
В. ф. одновременно отражает и наличие волпоиых свойств у микрообъектов. Так, для свободной частицы с заданным импульсом р и энергией Е, к-рой сопоставляется волна де Бройля с частотой v=Е/h и длиной волны X = h/р (где h - постоянная Планка), В. ф. должна быть периодична в пространстве и времени с соответствующей величиной Л. и периодом Т = 1/v.
Для В. ф. справедлив суперпозиции принцип: если система может находиться в различных состояниях с В. ф. ф1, ф2--, то возможно и состояние с В. ф., равной сумме (и вообще любой линейной комбинации) этих В. ф. Сложение В. ф. (амплитуд вероятностей), а не вероятностей (квадратов В. ф.) принципиально отличает квантовую теорию от любой классической статистич. теории (в к-рой справедлива теорема сложения вероятностей).
Для систем из многих одинаковых микрочастиц существенны свойства симметрии волновых функции, определяющие статистику всего ансамбля частиц.
Подробнее см. Квантовая механика и Статистическая физика (раздел Квантовая статистика). В. И. Григорьев.
ВОЛНОВОД, канал, имеющий резкие границы, по к-рому распространяются волны. Для звуковых волн - труба, стержень или струна (см. Волновод акустический). Для электромагнитных волн сверхвысоких частот - металлич. трубы различных сечений или диэлектрич. стержни (см. Радиоволновод). Для света - цилиндрич. и конич. трубки (см. Светопровод). Для сейсмических волн- слои в верхней мантии Земли.
ВОЛНОВОД АКУСТИЧЕСКИЙ, канал, по к-рому передаётся акустическая энергия (звука). В. а.- это каналы с резкими границами в виде стенок, свойства к-рых резко отличаются от свойств внутренней и наружной сред (трубы водопровода, вентиляционные ходы и т.п.), или каналы, возникающие за счёт резкой разницы свойств самих внешней и внутренней сред (стержни, струны и т. п.); во всех этих случаях поток энергии во внешнюю среду, как правило, незначителен и им можно пренебречь.
В. а. возникают также в сплошных неоднородных средах, когда резких границ не существует, а имеет место плавный переход между свойствами среды внутри и вне канала. Такие В. а. наблюдаются в атмосфере и океане в виде слоев, отличающихся внутри и снаружи по температуре. В этих случаях поток энергии через "стенки" заметен, но всё же мал, так что основная часть энергии распространяется вдоль В. а. (см. Гидроакустика).
Примером В. а. с резкими границами служат трубы с совершенно жёсткими стенками, через к-рые акустич. энергия вовсе не проникает. Если размеры сечения трубы малы по сравнению с длиной звуковой волны, распространяющейся в В. а. (переговорные трубы на судах), то распространение звука в трубе можно представить в виде одномерной плоской волны. Когда размеры сечения трубы сравнимы или значительно больше длины волны, явление более сложно. В случае податливых стенок (воздуховод в виде резиновой трубки или водовод), хотя и имеется сток энергии через границы, в общем характер распространения волн остаётся сходным с предыдущим. В В. а., представляющих упругую твёрдую среду, явления осложняются наличием двух видов волн: сжатия и сдвига. В атмосфере и океане большую роль играют В. а., в к-рых распространение звука во многом аналогично распространению электромагнитных волн в атм. радиоволноводах. Влияние поверхности и дна моря в ряде случаев приводит к тому, что море можно рассматривать как В. а. В океане и атмосфере из-за изменения темп-ры и плотности воды (в океане и море с глубиной) и воздуха (в атмосфере с высотой) образуются естественные В. а. Звуковые колебания могут распространяться в таких каналах на расстояния порядка сотен и тысяч км. В частности, наличием глубоководного канала объясняется сверхдальнее распространение звука в океане.
Лит.: Б р е х о в с к и х Л. М., Волны в слоистых средах. М., 1957, гл. 5, 6; е г о ж е, Распространение звуковых и инфразвуковых волн в природных волноводах на большие расстояния, "Успехи физических наук", 1960, т. 70, в. 2. с. 351-60. Л. М. Лямшев.
ВОЛНОВОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ в акустике, в газообразной или жидкой среде - отношение звукового давления р в бегущей плоской волне к скорости v колебания частиц среды. В. с. характеризует степень жёсткости среды (т. е. способность среды сопротивляться образованию деформаций) в режиме бегущей волны. В. с. не зависит от фор-мы волны и выражается формулой: р/v; = рс, где р - плотность среды, с - скорость звука. В. с. представляет собой импеданс акустический среды для плоских волн. Термин "В. с." введён по аналогии с В. с. в теории электрич. линий; при этом давление соответствует напряжению, а скорость смещения частиц - электрическому току.
В. с.- важнейшая характеристика среды, определяющая условия отражения и преломления волн на её границе.При нормальном падении плоской волны на плоскую границу раздела двух сред коэфф. отражения определяется только отношением В. с. этих сред; если В. с. сред равны, то волна проходит границу без отражения. Понятием В. с. можно пользоваться и для твёрдого тела (для продольных и поперечных упругих волн в неограниченном твёрдом теле и для продольных воли в стержне), определяя В. с. как отношение соответствующего механич. напряжения, взятого с обратным знаком, к скорости частиц среды. К. А. Наугольных.
ВОЛНОВОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ в гидроаэромеханике. 1) В. с. в газовой динамике, дополнительное аэродинамическое сопротивление, возникающее, когда скорость газа относительно тела превышает скорость распространения в газе слабых (звуковых) возмущений (т. с. при сверхзвуковом течении). В. с. является результатом затрат энергии на образование ударных волн. В. с. в несколько раз превышает сопротивление, связанное с трением и образованием вихрей. Коэфф. В. с. резко увеличивается при приближении скорости тела v к скорости звука с в среде, иначе говоря, при приближении М-числа М = v/c к единице. Сила В. с. зависит от формы тела, угла атаки и числа М.
2) В. с. в тяжёлой жидкости, одна из составляющих сил сопротивления жидкости движению тел. В. с. возникает при движении тела вблизи свободной поверхности тяжёлой жидкости или поверхности раздела жидкостей с различной плотностью. В. с. обусловлено образованием на поверхности жидкости волн, создаваемых движущимся телом, к-рое при этом совершает работу по преодолению реакции жидкости; эта реакция и представляет собой силу В. с. Величина В. с. зависит от формы тела, глубины его погружения под свободную поверхность, скорости движения, а также от глубины и ширины фарватера, где происходит движение. Волнообразованис при движении_тела зависит от Фруда числа Fr = v корень gl (v - скорость постулат, движения тела, l - его длина, g - ускорение силы тяжести), к-рое является критерием подобия при моделировании движений и В. с. геометрически подобных тел. Если, для тела (судна) и его модели числа Fr равны, то получается геометрич. подобие картин волнообразования и равенство безразмерных коэфф. их В. с. Для определения В. с. в обоих случаях пользуются как теоретическими, так и экспериментальными методами.
ВОЛНОВОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ передающих электрич. линий, отношение напряжения к току в любой точке линии, по к-рой распространяются электромагнитные волны. В. с. представляет собой сопротивление, к-рое оказывает линия бегущей волне напряжения. В бесконечно длинной линии или линии конечной длины, но нагруженной на сопротивление, равное В. с., не происходит отражения электромагнитных волн и образования стоячих волн. В этом случае линия передаёт в нагрузку практически всю энергию от генератора (без потерь). В. с. равно: pВ=корень L/C где L и С - индуктивность и ёмкость единицы длины линии.
Лит. см. при ст. Длинные линии.
0526.htm
ВОЛОКНА ХИМИЧЕСКИЕ, волокна, получаемые из органич. природных и синтетич. полимеров. В зависимости от вида исходного сырья В. х. подразделяются на синтетические (из синтетич. полимеров) и искусственные (из природных полимеров). Иногда к В. х. относят также волокна, получаемые из неорганич. соединений (стеклянные, металлические, базальтовые, кварцевые). В. х. выпускают в пром-сти в виде: 1) моноволокна (одиночное волокно большой длины); 2) штапельного волокна (короткие отрезки тонких волокон); 3) филаментных нитей (пучок, состоящий из большого числа тонких и очень длинных волокон, соединённых посредством крутки). Филаментные нити в зависимости от назначения разделяются на текстильные и технические, или кордные нити (более толстые нити повышенной прочности и крутки).
Историческая справка. Возможность получения В. х. из различных веществ (клей, смолы) предсказывалась ещё в 17 и 18 вв., но только в 1853 англичанин Аудемарс впервые предложил формовать бесконечные тонкие нити из раствора нитроцеллюлозы в смеси спирта с эфиром, а в 1891 франц. инж. И. де Шардонне впервые организовал выпуск подобных нитей в производств, масштабе. С этого времени началось быстрое развитие произ-ва химич. волокон. В 1896 освоено производство медноаммиачного волокна из растворов целлюлозы в смеси водного аммиака и гидроокиси меди. В 1893 англичанами Кроссом, Бивеном и Бидлом предложен способ получения вискозных волокон из водно-щелочных растворов ксантогената целлюлозы, осуществлённый в пром. масштабе в 1905. В 1918-20 разработан способ произ-ва ацетатного волокна из раствора частично смыленной ацетилцеллюлозы в ацетоне, а в 1935 организовано произ-во белковых волокон из молочного казеина. Произ-во синтетич. волокон началось с выпуска в 1932 поливинилхлоридного волокна (Германия). В 1940 в пром. масштабе выпущено наиболее известное синтетич. волокно - полиамидное (США). Произ-во в пром. масштабе полиэфирных, полиакрилонитрильных и полиолефиновых синтетич. волокон осуществлено в 1954-60.
Свойства. Волокна химические часто обладают высокой разрывной прочностью [до 1200 Мн/мг (120 кгсГмм2)], значит, разрывным удлинением, хорошей формоустойчивостью, несминаемостью, высокой устойчивостью к многократным и знакопеременным нагружениям, стойкостью к действиям света, влаги, плесени, бактерий, хемо- и термостойкостью. Физико-механич. и физико-химич. свойства В. х. можно изменять в процессах формования, вытягивания, отделки и тепловой обработки, а также путём модификации как исходного сырья (полимера), так и самого волокна. Это позволяет создавать даже из одного исходного волокнообразующего полимера В. х., обладающие разнообразными текст, и др. свойствами (табл.). В. х. можно использовать в смесях с природными волокнами при изготовлении новых ассортиментов текст, изделий, значительно улучшая качество и внеш. вид последних.
Производство. Для произ-ва В. х. из большого числа существующих полимеров применяют лишь те, к-рые состоят из гибких и длинных макромолекул, линейных или слаборазветвлённых, имеют достаточно высокую молекулярную массу и обладают способностью плавиться без разложения или растворяться в доступных растворителях. Такие полимеры принято наз. волокнообразующими. Процесс складывается из след, операций: 1) приготовления прядильных растворов или расплавов; 2) формования волокна; 3) отделки сформованного волокна.
Приготовление прядильных растворов (расплавов) начинают с перевода исходного полимера в вязкотекучее состояние (раствор или расплав). Затем раствор (расплав) очищают от механич. примесей и пузырьков воздуха и вводят в него различные добавки для термо- или светостабилизации волокон, их матировки и т. п. Подготовленный т. о. раствор или расплав подаётся на прядильную машину для формования волокон.
Формование волокон заключается в продавливании прядильного раствора (расплава) через мелкие отверстия фильеры в среду, вызывающую затвердевание полимера в виде тонких волокон. В зависимости от назначения и толщины формуемого волокна количество отверстий в фильере и их диаметр могут быть различными. При формовании В. х. из расплава полимера (напр., полиамидных волокон) средой, вызывающей затвердевание полимера, служит холодный воздух. Если формование проводят из раствора полимера в летучем растворителе (напр., для ацетатных волокон), такой средой является горячий воздух, в к-ром растворитель испаряется (т. н. "сухой" способ формования). При формовании волокна из раствора полимера в нелетучем растворителе (напр., вискозного волокна) нити затвердева |
