Николай Мезенин - Занимательно о железе

• Название: Занимательно о железе
• Автор: Николай Мезенин
• Издательство: Металлургия
• Жанр: Научпоп
• Год: 1985

Словом «железо» обозначают всю совокупность черных металлов, изделия из чугуна и стали. В сплавах на основе железа сочетаются прочность, пластичность, способность превращаться в изделия любой формы и противостоять ударным нагрузкам, работать при очень низких и довольно высоких температурах.

Книга рассказывает о том главном, чем связаны все металлургические профессии — о железе, металле, который добывают и обрабатывают металлурги многих специальностей. Человеку, выбирающему металлургическую профессию, надо знать больше об истории металла, о том, что связано с его производством, обработкой и использованием.

Читатель встретит в книге любопытные сведения о свойствах железа и его сплавов, узнает биографии железных вещей, познакомится со старинными легендами о железе, с некоторыми новейшими профессиями, с ролью железа в научно-технической революции, заглянет в будущее металлургии.

Книга рассчитана на широкий круг читателей.

---

Одной из интересных достопримечательностей Берлина является вторая по высоте в Европе 365-метровая телевизионная вышка. Два скоростных лифта большой грузоподъемности доставляют любителей “заоблачных высот” в огромный шар из нержавеющей стали и стекла. На высоте 203 метра расположены смотровая площадка и вращающееся кафе на 200 мест. Общая масса всей башни 26 тысяч тонн. Только в одном шаре с площадкой и кафе 600 тонн стальных конструкций. Башня является уникальной лабораторией для испытаний конструкционных материалов. Многие компоненты этого строения сделаны из армированных пластмасс и стекловолокна. Как показывают исследования, проведенные учеными ГДР в 1983 году, за 14 лет эксплуатации башни пластиковые детали продемонстрировали удивительную прочность и практически не деформировались, несмотря на необычайно высокие нагрузки.

В Ленинграде возведена 315-метровая телебашня из металла. Основа башки — ствол, в центре которого два скоростных лифта. Но самое примечательное в этой башне то, что она в шесть раз легче Эйфелевой и втрое — токийской, хотя все они почти одной высоты. Достигнуто такое уменьшение массы благодаря использованию сварных конструкций и трубчатых элементов, а самое главное — особому строению ствола башни в виде решетчатой шестигранной пирамиды из стальных труб.

В 1967 году высотное первенство заняла необычной конструкции Останкинская игла, высота которой 533 метра, масса более 32 тысяч тонн.

Башня возведена на монолитном кольцевом железобетонном фундаменте, в котором создана система кольцевой напряженной арматуры. Она состоит из 104 пучков, в каждом пучке по 24 стальных проволоки диаметром 5 миллиметров. Каждый пучок натянут гидравлическим домкратом с силой 60 тонн.

Фундамент обеспечивает устойчивость башни на опрокидывание с шестикратным запасом.

Стальные мускулы 150 канатов толщиной 38 миллиметров каждый держат московскую телебашню с огромной силой. Основное назначение стальных канатов уменьшить деформацию от ветровых нагрузок и от одностороннего солнечного нагрева. Поэтому канаты расположены на расстоянии 50 миллиметров от внутренней поверхности ствола. Каждый канат — “коса”, сплетенная из 269 проволочек диаметром по 1,8 миллиметра. Разрывное усилие одного каната 120 тонн, а их 150 штук. Башню постоянно сжимает гигантское усилие.

На железобетонной части башни установлено несколько металлических антенн общей высотой 148 метров и массой более 300 тонн. Они выполнены в виде стальных труб. Для обслуживания антенн до высоты 470 метров используют специальный лифт. Чтобы осматривать и демонтировать вибраторы, периодически красить стальные конструкции антенн, имеются шесть площадок с перилами.

На высоте 337 метров находятся трехэтажный ресторан “Седьмое небо” и смотровая площадка. К услугам посетителей четыре скоростных лифта — за полторы минуты доставят они к смотровой площадке и к ресторану. Для лучшего обозрения ресторан вращается вокруг оси башни, делая за час один оборот.

Останкинский телецентр обеспечивает надежный прием в радиусе 120–130 километров. Авторами проекта и участниками строительства являются конструктор башни инженер Н.В. Никитин, архитекторы Д.И. Бурдин, М.А. Шкуд, инженер Л.Н. Щипакин. Они стали лауреатами Ленинской премии за 1970 год. Проектанты рассчитали надежность башни на 300 лет. Для гарантии ведется строжайший и постоянный контроль всех металлических конструкций, тросов, каждой стальной детали»

Ученые используют телебашню как высотную лабораторию» Чтобы попасть к ним, надо преодолеть сотни ступеней вертикальной лестницы от отметки 444 метра, куда вас доставит лифт со скоростью 7 метров в секунду. Лаборатория фиксирует температуру и влажность воздуха вокруг башни, скорость и направление ветра, атмосферное давление, структуру облачности, солнечную радиацию. За минувшие 15 лет в Останкинской башне произошло немало изменений. Начала работать новая лаборатория по наблюдению за состоянием воздушного бассейна Москвы. Центральная высотная гидрометеорологическая обсерватория получила новый вычислительный комплекс. За счет удлинения антенны башня поднялась еще на семь метров. Теперь общая ее высота 540 метров 74 сантиметра.

С развитием радио и телевидения растет число высотных “рекордсменов”. Самые высокие радиомачты мира: мачта в Фараго (США, 628 метров), мачта радиоцентра в Константынове (ПНР, 646 метров). Польская стальная антенная мачта состоит из 86 звеньев общей массой 420 тонн. Звенья сделаны из стальных труб сечением 245 и 133 миллиметров с переменной толщиной стенок. Мачта опирается в одной точке на изолятор внушительных размеров и удерживается несколькими ярусами стальных оттяжек. Внутри мачты — лестницы и грузопассажирский лифт.

Специалисты работают над проектом 1000-метровой метеорологической стальной мачты. При создании проекта уникальной башни был решен ряд проблем. Созданы, например, новые марки стали повышенной прочности и атмосферостойкие. Металл обладает ценным свойством: на его поверхности под влиянием влаги и воздуха образуется особая пленка, которая защитит мачту от коррозии.

Особое внимание уделяется поиску конструктивной формы ствола стальной иглы. Устойчивость ее будет обеспечена с помощью вантовой системы в виде стальных тросов-оттяжек. Диаметр ствола у основания 10 метров, у вершины 7 метров, масса конструкции около 8 тысяч тонн, она легче Эйфелевой башни, которая в три раза ниже. Не забыта и эстетическая сторона: конструкция на вид будет легка, изящна, красива.

Стальные острова

В морском дне геологами найдены запасы нефти. Ее добывают в Мексиканском заливе и Карибском море, у берегов Южной Америки и около Аляски. Но там вышки стоят на берегу и лишь наклонные скважины берут нефть из-под дна морского. В Советском Союзе нефтяные промыслы появились прямо в море. Это известные всему миру Нефтяные Камни на Каспийском море.

В июне 1985 года отмечалось 35-летие основания Нефтяных Камней. Когда сюда прибыли первые разведчики, здесь были лишь черные скалы и остатки разбившихся кораблей. Сейчас Нефтяные Камни огромное индустриальное предприятие, расположенное на эстакадах длиной свыше 300 километров и на отдельных искусственных островах. Здесь имеются спортивные площадки, Дом культуры, магазин, школа, многоэтажный каменный жилой дом.

Морские промыслы пополняются новой металлической техникой. Сначала на Каспии действовала плавучая буровая установка Хазар, состоящая из понтона со стальными опорами, которые при транспортировке поднимаются над водой, а при монтаже опускаются на дно. Каждая из четырех опор весит 625 тонн. Потом появилась плавучая буровая установка Бакы с 54-метровой вышкой на ее палубе для подъема и опускания бурильных труб. В 1981 году вышла на испытание плавучая буровая установка Шельф-1. Она смонтирована на двух понтонах. Эта установка дает возможность бурить скважины глубиной до 6 тысяч метров при толщине воды до 200 метров.

Постоянный рост нефтяной индустрии морей отмечается за последнее время во всем мире. Ученые предполагают, что около 40% неразведанных мировых запасов нефти находятся на дне морей и океанов. Уже 45 стран мира проводят работы в открытом море, используя более 250 морских буровых установок. На морские месторождения приходится около 25% мировой добычи нефти.

Для освоения перспективных месторождений разрабатывают совершенно новые сооружения. Так, специалисты английской фирмы “Шелл” считают, что на глубинах до 300 метров удобно применять обычные платформы с опорой на дно. А на глубинах 300–460 метров лучшие перспективы у платформ башенного типа — их разрабатывает фирма “Эксон”. Несущую конструкцию будут удерживать в вертикальном положении 20 стальных оттяжек диаметром 13 сантиметров. В основании башни с поверхности будут забиты в дно 8 стальных свай, отдельные секции которых свариваются на дне моря.

Но для глубин более 600–750 метров подобные платформы непригодны. Как быть на более глубоководных участках? И тут предлагают свое довольно дерзкое решение конструкторы. Полагают, что наиболее целесообразно будет использовать подводные сооружения с системами добычи нефти, управляемые дистанционно — с поверхности моря. На мелководных участках проходят проверку около сотни подводных систем добычи нефти. Одна из них испытывалась на глубине 610 метров и, как считают, применима для глубин до 1525 метров, которые, видимо, являются предельными для бурения нефти. Буровые уходят в глубину.

Освоение океана является новой перспективной областью применения стали. Значительные количества ее будут использовать на морских промыслах нефти и природного газа; для добычи ископаемых со дна океана; в создании рыболовных хозяйств; для строительства опреснительных установок и электростанций, использующих энергию океана; строительства различных плавучих сооружений, причалов, подводных туннелей, объектов морского туризма, а также для изготовления судов и оборудования. Океан становится новым рынком стали.