Энциклопедия «Техника» (с иллюстрациями). Г (А. П. Горкин)

Г

ГÁВАНЬ, часть водного пространства, защищённая от ветра, ветровых волн, течения и ледохода, используемая для стоянки судов. Различают гавани морские, озёрные, речные и водохранилищные. Гавань может служить портом-убежищем, использоваться для выполнения ремонтных работ (ремонтная гавань) или для длительного отстоя судов в межнавигационный период (зимовочная гавань).

Как база пребывания судов определённого типа гавань может быть рыбной, военной, судов технического флота и др. В портах гаванью называют часть внутренней акватории порта, примыкающую к местам выполнения грузовых работ и отводимую для ожидания судами свободного места у пирса или у набережной и для выполнения маневровых операций с судами при их подготовке к погрузке-выгрузке и выводе из порта.

В зависимости от типа обрабатываемых в порту судов или рода груза портовая гавань может быть пассажирской, каботажной, лесной, угольной, нефтяной. Вследствие повышенной экологической и пожароопасности, токсичности и взрывоопасности нефтепродуктов, сжиженных газов и других жидких грузов акватория нефтегавани отделяется от остальной внутренней акватории разного рода ограждениями для устранения возможности распространения нефти в прилегающие зоны. При наличии течений нефтегавань располагают таким образом, чтобы разлившаяся нефть не поступила в основные районы порта, в прилегающие зоны отдыха, другие важные участки побережья и акватории. По названным причинам часто нефтегавань выносят за пределы акватории порта и создают изолированный порт-спутник. Примером современных нефтегаваней могут служить изолированная нефтегавань порта Марсель, расположенная в 30 км от основного порта, нефтегавань порта Дюнкерк, рассчитанная на заход танкеров дедвейтом 500 тыс. т и оборудованная системой заграждений, устраняющих опасность разлива нефти, и др.

Гавань в Барселоне, Испания

ГАГÁРИН Юрий Алексеевич (1934–1968), лётчик-космонавт СССР. Впервые в мире 12 апреля 1961 г. совершил орбитальный полёт вокруг Земли на космическом корабле «Восток» продолжительностью 1 ч 48 мин и успешно приземлился с использованием парашютной системы на территории Саратовской области. После полёта Гагарин непрерывно совершенствовал своё мастерство как лётчик-космонавт, а также участвовал в обучении и тренировке экипажей космонавтов, руководил полётами космических кораблей. Трагически погиб в авиационной катастрофе во время тренировочного полёта вместе с полковником В. С. Серёгиным. Похоронен на Красной площади, у Кремлёвской стены.

Ю.А. Гагарин

ГÁЕЧНЫЙ КЛЮЧ, ручной инструмент для завинчивания и отвинчивания болтов, винтов, гаек и других деталей. Состоит из зева или контурного выступа для захвата деталей и рукоятки. Бывают гаечные ключи простые одно – и двухсторонние, велосипедные, кольцевые, трубчатые, торцевые, разводные. Ключи гаечные разводные – незаменимый инструмент в каждом доме; вместе с трубными ключами их часто используют при сантехнических работах. Размеры зева простых, кольцевых и трубчатых гаечных ключей от 6 до 32 мм, торцевых – от 9 до 22 мм.

Разводной гаечный ключ

ГАЗГÓЛЬДЕР, стационарное стальное сооружение, предназначенное для приёма, хранения и подачи газа в распределительные газопроводы или в установки для его переработки. Используют также для смешения различных газов, измерения их количества. Бывают газгольдеры переменного объёма (не занятый газом объём заполняется водой) и постоянного объёма, сферические или цилиндрические. Газ в газгольдерах хранится под давлением до 1.8 МПа. Газгольдеры переменного объёма имеют вместимость до 100 тыс. мі, постоянного объёма – от 50—270 мі (сферические) до 300—4000 мі (цилиндрические). Газгольдеры постоянного объёма располагаются обычно на поверхности земли и соединяются между собой трубопроводами, образуя батареи ёмкостью 20–30 тыс. мі.

а)

б)

Газгольдеры высокого давления:

а – цилиндрический; б – шаровой

ГАЗЛИ́ФТ (эрлифт), устройство для подъёма из скважин жидкостей (нефти, воды, различных растворов) за счёт энергии газа или воздуха, подаваемых в скважину под давлением. Сжатый газ (или воздух) может подаваться в скважину компрессором или поступать из газоносного пласта высокого давления. В скважине газ смешивается с жидкостью, образуя газожидкостную эмульсию, которая по отдельной трубе поднимается на поверхность. Пузырьки газа (воздуха), поднимаясь вверх, расширяются и увеличивают скорость движения газожидкостной смеси. На поверхности смесь разделяется (сепарируется) на жидкую и газообразную фазы. Газлифтом можно подавать воду на высоту до 200 м, нефть – на 1000 м. Эрлифтные системы широко применяют при строительстве вертикального дренажа. Устаревшее название газлифта – мамут-насос.

ГАЗОБЕТÓН, то же, что пенобетон.

ГÁЗОВАЯ СВÁРКА, соединение деталей с нагревом (плавлением) мест сварки газовым пламенем, получаемым при сжигании различных горючих веществ в кислороде. Различают водородно-кислородную, бензино-кислородную, ацетилено-кислородную и другие виды сварки. Наибольшее промышленное применение получила ацетилено-кислородная сварка. В отличие от электрической дуги или других источников энергии, газовое пламя нагревает материал медленнее и более плавно. Это определяет целесообразность применения газовой сварки для соединения деталей из чугуна, инструментальных сталей, когда нужны подогрев или медленное охлаждение в процессе соединения металла. Для газовой сварки не требуется сложного оборудования (используются сварочные горелки и газ из баллона), поэтому этот способ сварки часто применяется при ремонтных работах. Разновидностью газовой сварки является газопрессовая сварка, производимая с осадкой (сдавливанием) после нагрева соединяемых частей – труб, рельсов и т. п.

Сварочная горелка для газовой сварки:

1 – кислород; 2 – горючий газ; 3 – регулятор подачи кислорода; 4 – регулятор подачи горючего газа

ГÁЗОВАЯ ТУРБИ́НА, турбина, в лопаточном аппарате которой энергия сжатого и нагретого газа (обычно продуктов сгорания топлива) преобразуется в механическую работу на валу. Нагревание сжатого газа может осуществляться в камере сгорания, ядерном реакторе и др.

Конструктивно газовая турбина представляет собой ряд последовательно расположенных неподвижных лопаточных венцов соплового аппарата и вращающихся венцов рабочего колеса. Поток газа, действуя на рабочие лопатки, создаёт крутящий момент на валу турбины. При этом абсолютная скорость газа уменьшается. Чем меньше эта скорость, тем большая часть энергии газа преобразуется в механическую работу на валу турбины. Сопловой аппарат в сочетании с рабочим колесом составляет ступень турбины. По направлению газового потока различают осевые (наиболее распространены) и радиальные турбины. В осевых турбинах поток движется вдоль оси турбины, в радиальных – перпендикулярно ей. Радиальные турбины могут быть центростремительными и центробежными.

Газовые турбины бывают одноступенчатые и многоступенчатые. Число ступеней определяется назначением турбины, её конструктивной схемой, мощностью, развиваемой одной ступенью, а также рабочим перепадом давления. Процесс преобразования энергии в многоступенчатой турбине состоит из ряда последовательных процессов в отдельных ступенях. По способу использования располагаемого теплоперепада различают активные турбины, в рабочем колесе которых происходит только поворот потока без изменения давления, и реактивные турбины, в которых давление уменьшается как в сопловых аппаратах, так и на рабочих лопатках. Рабочие лопатки воспринимают усилия, возникающие как вследствие изменения направления скорости газа, обтекающего их (активное действие потока), так и в результате ускорения потока газа при его относительном движении в межлопаточных каналах (реактивное действие потока). Практически все газовые турбины – многоступенчатые. Газовые турбины входят в состав газотурбинных двигателей (авиационных, автомобильных и др.).

Схема газотурбинного двигателя:

1 – воздух; 2 – диффузор; 3 – входной патрубок; 4 – теплообменник; 5 – сжатый и подогретый воздух; 6 – продукты сгорания; 7 – рабочие лопатки; 8 – направляющий сопловой аппарат; 9 – отводной патрубок газовой турбины; 10 – рабочее колесо газовой турбины; 11 – газовая турбина; 12 – вал; 13 – редуктор; 14 – выходной вал; 15 – форсунки; 16 – топливо; 17 – рабочее колесо компрессора; 18 – центробежный компрессор

ГÁЗОВЫЙ ДВИ́ГАТЕЛЬ, двигатель внутреннего сгорания, работающий на газообразном топливе (сжатый природный, генераторный, доменный и другие газы). Различают газовые двигатели с искровым зажиганием или с воспламенением смеси запальным жидким топливом (газодизель). В металлургической промышленности для привода воздуходувок используются газовые двигатели, работающие на доменном газе. В нефтяной и газовой промышленности для привода нефте – и газоперекачивающих установок используют газовые двигатели, работающие на природном газе. Газовые двигатели, работающие на сжиженном газе (газожидкостные двигатели), применяют в тех случаях, когда важно обеспечить безвредность и бездымность выхлопных газов, напр. при работе автомобилей, городских автобусов, автопогрузчиков и тягачей в складских и подземных помещениях и т. п. Преимущества газовых двигателей перед жидкотопливными: значительно меньший износ основных деталей благодаря более совершенному смесеобразованию и сгоранию; отсутствие в выхлопных газах вредных примесей; возможность применения более высокой степени сжатия, чем в двигателях, работающих на бензине. Наиболее распространены газовые двигатели, работающие по циклу дизеля.

ГАЗОРАЗРЯ́ДНЫЕ ИСТÓЧНИКИ СВÉТА, электровакуумные приборы, генерирующие оптическое излучение в результате электрического разряда в газах, парах вещества или их смесях. Газоразрядные источники света имеют оболочку из тугоплавкого стекла, кварцевого стекла, сапфира или другого прозрачного для света материала. В оболочку герметично впаяны металлические электроды, между которыми происходит электрический разряд. Оболочка наполнена обычно инертным газом (ксеноном, криптоном, аргоном, неоном), иногда с добавками металла (напр., ртути, натрия, калия) или другого вещества (напр., галогенидов натрия, таллия, индия), испаряющихся при возникновении разряда. В отличие от обычных ламп накаливания, газоразрядные лампы имеют широкий оптический диапазон (от долей до единиц микрона), излучение может генерироваться непрерывно во времени либо в виде отдельных световых вспышек длительностью от 0.1 мкс до 10 мс, повторяющихся с частотой до нескольких килогерц.

Практическое использование электрического разряда для освещения началось с изобретением в 1876 г. российским электротехником П. Н. Яблочковым дуговой угольной лампы (электрическая дуга горела между концами угольных электродов). К кон. 2000 г. создано большое число разнообразных газоразрядных источников света, различающихся составом газа (или паров), рабочим давлением, типом разряда (дуговой, тлеющий, импульсный, высокочастотный), материалом и формой оболочки. Преимущественное распространение получили импульсные лампы, дуговые лампы (ксеноновые, ртутные, натриевые), безэлектродные высокочастотные лампы.

Дуговые ксеноновые лампы трубчатой или шаровой формы выпускаются мощностью от 75 Вт до 50 кВт, имеют световую отдачу от 20 до 50 лм/Вт и спектр излучения, близкий к солнечному в видимой области. Применяются для освещения площадей, стадионов, карьеров и т. п., имитации солнечного излучения (напр., в теплицах), а также в светокопировальных, фотолитографических устройствах и кинопроекционных аппаратах.

Дуговые ртутные лампы имеют трубчатую или шаровую форму, мощность 100—1000 Вт, световую отдачу 45–55 лм/Вт, повышенную (по сравнению с ксеноновыми лампами) долю излучения в ультрафиолетовой области спектра. Применяются в медицинских и сельскохозяйственных приборах и устройствах, в светокопировальных аппаратах и фотолитографии. Натриевые лампы бывают с низким и высоким давлением газа в колбе. Лампы низкого давления (до 2·103 Па) выпускаются мощностью 45—200 Вт при световой отдаче до 100 лм/Вт и более; излучают практически чисто-жёлтый свет, обеспечивая хорошую видимость при низких уровнях освещённости; срок службы 5–7 тыс. ч. Применяются для световой сигнализации. Лампы высокого давления (до 5·103 Па) имеют световую отдачу 75—140 лм/Вт, мощность 100—1000 Вт; дают золотисто-белый свет; срок службы 15–20 тыс. ч. Применяются в основном для освещения дорог, тоннелей, аэродромов и т. п.

Безэлектродные высокочастотные лампы выпускаются мощностью до 10 кВт; возбуждаются электромагнитным полем с частотой 5—27 МГц. Применяются в печах радиационного нагрева, сушильных камерах, фотолитографических установках и др.

Импульсные лампы с ксеноновым наполнением обеспечивают энергию разряда от единиц до десятков килоджоулей, среднюю мощность до нескольких киловатт и световую отдачу 15–60 лм/Вт. Применяются для накачки лазеров, в импульсных фотовспышках, а также для световой сигнализации, оптической локации и т. д.

ГАЗОРАЗРЯ́ДНЫЕ ПРИБÓРЫ (ионные приборы), электровакуумные приборы, действие которых основано на использовании явления газового разряда – совокупности электрических, оптических и тепловых явлений, сопровождающих прохождение электрического тока через инертные газы, водород или пары металла (ртути). Возникающие при этом электрические разряды сопровождаются излучением света (свечением), характерного для данного газа или пара спектрального состава.

Простейший газоразрядный прибор представляет собой диод (с накалённым или холодным катодом) со стеклянным или керамическим баллоном, заполненный разреженным газом или парами ртути. При подаче напряжения на электроды эмитируемые катодом электроны устремляются к аноду. Сталкиваясь с атомами (или молекулами) газа, заполняющего баллон, они отдают им свою энергию. При определённом значении напряжения энергия электронов оказывается достаточной для ионизации атомов газа. В результате между электродами возникает газовый разряд – дуговой, тлеющий, искровой или коронный. Свойства разряда зависят от давления газа, типа катода, конструкции прибора, силы пропускаемого тока.

Газовый разрядник

Газоразрядные приборы разделяются на приборы тлеющего разряда, дугового разряда, гл. обр. с накаливаемым катодом, искрового разряда, коронного разряда, газоразрядные источники света, газовые лазеры и т. д. Газоразрядные приборы тлеющего разряда (декатроны, тиратроны, цифровые индикаторные лампы, матричные индикаторные панели и др.) наполняются смесью инертных газов. Быстродействие таких приборов не превышает сотен микросекунд (рабочая частота – десятков килогерц). Используются для стабилизации напряжения, коммутации в слаботочных цепях, в качестве индикаторов и т. д. Газоразрядные приборы искрового разряда (искровые разрядники) построены на использовании кратковременного дугового или тлеющего разряда (электрической искры), возникающего в среде между однотипными ненакаленными электродами. Используются для защиты различных радиоустройств или линий связи от перенапряжений, вызванных, напр., грозовыми разрядами. В газоразрядных приборах коронного разряда (стабилитронах и др.) ионизация возникает лишь вблизи анода. Газоразрядные приборы несамостоятельного дугового разряда (газотроны, тиратроны, таситроны) наполняют инертными газами или водородом, имеют накаливаемый катод. В газоразрядных приборах самостоятельного дугового разряда применяется жидкометаллический катод (игнитроны, ртутные вентили, экситроны) или самокалящийся катод (аркотроны). Приборы дугового разряда имеют ограниченное применение (напр., в качестве коммутаторов тока в импульсных схемах, в качестве вентилей в выпрямителях). В значительной степени они вытеснены полупроводниковыми приборами. Широкое распространение получили газоразрядные источники света со строго определённым спектральным составом излучения. Они могут давать видимое или ультрафиолетовое излучение. Свечение газа тлеющего разряда используется в декатронах, цифровых индикаторных лампах и матричных индикаторных панелях. Газовые лазеры (атомарные, ионные, молекулярные) являются источниками когерентных электромагнитных колебаний светового диапазона.

ГАЗОРАСПРЕДЕЛИ́ТЕЛЬНАЯ СТÁНЦИЯ, комплекс установок и оборудования, предназначенных для регулирования давления газа (до уровня, безопасного для потребления) и распределения его по объектам (потребителям). По назначению различают газораспределительные станции, сооружаемые обычно на конечных пунктах магистральных газопроводов; промысловые, которые служат для обработки газа на промыслах, а также для снабжения близлежащих к промыслу населённых пунктов; контрольно-распределительные и газорегуляторные. Управление работой газораспределительных станций, как правило, автоматизировано. В комплекс установок станции входят блоки очистки газа, устройства, предотвращающие появление влаги, аппаратура автоматического измерения расхода и регулирования давления газа, защиты от недопустимого повышения давления. На газораспределительных станциях проводится также одоризация газа, т. е. вводятся добавки сильно пахнущих веществ для облегчения определения утечек газа.

ГАЗОТРÓН, двухэлектродный газоразрядный прибор с несамостоятельным дуговым или тлеющим разрядом, наполненный инертным газом, парами ртути или водородом. Используется гл. обр. в качестве вентиля в высоковольтных выпрямителях.

ГАЗОТУРБИ́ННАЯ ЭЛЕКТРОСТÁНЦИЯ, тепловая электростанция, в которой для привода электрического генератора применяется газовая турбина. Используются в качестве основного источника электроэнергии на местах новых разработок месторождений полезных ископаемых, особенно нефтяных месторождений, где газотурбинные электростанции могут работать на природном газе. Особенно эффективна работа газотурбинных электростанций для покрытия пиковых нагрузок (напр., вечерних, когда одновременно включаются освещение и бытовые электроприборы), что обеспечивается малым временем запуска газовых турбин.

ГАЗОТУРБОВÓЗ, локомотив, на котором в качестве первичного двигателя используется газотурбинная установка. В силовую схему установки обычно входит газовая турбина с компрессором и камерой сгорания, электрический генератор (постоянного или переменного тока), тяговые электродвигатели (обычно по одному на каждую движущую ось локомотива). Такая силовая схема обеспечивает хорошее трогание локомотива с места и необходимые тяговые усилия при движении. Возможны и другие схемы, в т. ч. с дополнительными турбинами, механической и гидромеханической передачами. Впервые газотурбинная установка для создания тяги на локомотиве применена в США в 1948 г.; к 1970 г. в эксплуатации находилось ок. 50 газотурбовозов (для сравнения – в Великобритании, Швеции, Швейцарии и Чехословакии эксплуатировались лишь отдельные экземпляры). В России первые опытные газотурбовозы созданы в кон. 1950-х гг. С 1965 г. в эксплуатации находятся один грузовой и два пассажирских локомотива с газотурбинными двигателями. Расширение выпуска газотурбовозов сдерживается во всех странах гл. обр. из-за сравнительно низкого кпд (примерно в 2 раза меньше, чем у тепловоза).

ГАЗОХРАНИ́ЛИЩЕ, природная или создаваемая искусственно ёмкость, предназначенная для хранения больших объёмов газа и регулирования его подачи к местам потребления. Сооружается вблизи трасс магистральных трубопроводов и объектов газоснабжения. Различают наземные хранилища – газгольдеры (для хранения избыточного газа в период его минимального потребления, напр. в ночное время суток); подземные хранилища, в которых возможно накопление до сотен млн. мі газа и более, позволяющие регулировать сезонное поступление газа к потребителям. Для покрытия пиковых нагрузок сооружают изотермические хранилища сжиженного газа. Природные газохранилища создаются гл. обр. в истощённых газовых и нефтяных месторождениях, водоносных пластах или залежах негорючих газов. В систему инженерных сооружений таких газохранилищ входят скважины для закачки и отбора газа, компрессорные станции, сеть газопроводов, установки охлаждения, очистки, осушки газа (сепараторы, фильтры, адсорберы и т. п.). Первое в мире подземное газохранилище построено в 1915 г. в Канаде. Первое в России хранилище газа в промышленных масштабах сооружено в Гатчине в 1963 г.

ГÁЗЫ ПРИРÓДНЫЕ, совокупность газовых компонентов, встречающихся в различных состояниях: свободном (гл. обр. в атмосфере Земли, в пористых и трещиноватых горных породах), растворённом (в нефти, подземных водах) и твёрдом (в кристаллогидратах). По условиям распределения газов в природе различают: газы атмосферы – азот, кислород с примесями углекислого газа, водорода, озона, инертных газов и др.; газы осадочных пород (в нефти, каменном угле, смешанные, содержащие метан, водород, азот и др.); газы океанов и морей (биохимического и химического происхождения и др.); а также вулканические, космические, радиоактивные и др. По химическому составу выделяют три основные группы газов: углеводородные, углекислые, сероводородные. Особое свойство газов – большая способность к миграции, перемещению в свободном состоянии или растворёнными в воде, что обусловливает их лёгкое смешивание и широкое распространение в природе. Природные газы являются ценным сырьём для чёрной и цветной металлургии, химической промышленности (получение аммиака, спиртов, метана, пропана, ацетилена, этилена и т. п., для синтеза органических соединений в производстве каучука, пластмасс, резины, искусственного волокна и др.). Горючие газы, содержащие до 90 % углеводородов и обладающие высокой теплотой сгорания (до 32 МДж/мі), используются как высокоэффективные энергоносители для получения тепла.

ГАЛОГÉННАЯ ЛÁМПА НАКÁЛИВАНИЯ, лампа накаливания, наполненная газовой смесью, в состав которой, кроме инертного газа (напр., ксенона), входят галогены (обычно йод или бром). При одинаковых с обычной лампой накаливания мощности и сроке службы имеет меньшие размеры, большую световую отдачу, лучшую стабильность светового потока и длительный срок службы. Широко применяется для общего и специального освещения (в прожекторах, автомобильных и самолётных фарах, кинопроекторах, копировальных аппаратах и др.).

ГАЛЬВАНИ́ЧЕСКИЙ ЭЛЕМÉНТ, химический источник тока; устройство, вырабатывающее электрическую энергию в результате прямого преобразования химической энергии окислительно-восстановительных реакций. Первые гальванические элементы созданы в 19 в. (вольтов столб, 1800 г.; элемент Даниела – Якоби, 1836 г.; элемент Лекланше, 1865 г., и др.). До 60-х гг. 19 в. гальванические элементы были единственными источниками электрического тока для питания электрических приборов и для лабораторных исследований.

Основу гальванического элемента составляют два электрода (один – содержащий окислитель, другой – восстановитель), помещаемые в электролит. Между электродами в электролите устанавливается разность потенциалов – электродвижущая сила (ЭДС), соответствующая свободной энергии окислительно-восстановительной реакции. При замыкании внешней цепи между электродами восстановитель (напр., цинк) на отрицательном электроде окисляется, образующиеся свободные электроны переходят по внешней цепи (создавая разрядный ток) к положительному электроду (напр., меди, оксиду металла), где участвуют в реакции восстановления окислителя.

Различают гальванические элементы: одноразового использования (первичные элементы, или элементы), в которых вещества, образовавшиеся в процессе разряда, не могут быть превращены в исходные активные вещества; многоразового действия (аккумуляторы электрические), в которых такое превращение возможно; с непрерывной подачей реагентов к электродам (топливные элементы). Электродвижущая сила гальванических элементов от 1 до 1.6 В. Применяются в качестве источников электропитания незначительной мощности.

Зеркальный гальванометр

1 – осветитель; 2 – шкала; 3 – корпус гальванометра; 4 – зеркальце

ГАЛЬВАНОПЛÁСТИКА, см. в ст. Гальванотехника.

ГАЛЬВАНОСТÉГИЯ, см. в ст. Гальванотехника.

ГАЛЬВАНОТÉХНИКА, область прикладной электрохимии, охватывающая процессы электролитического осаждения металлов на поверхность металлических и неметаллических изделий. Гальванотехника включает гальваностегию (получение на поверхности изделий прочно связанных с ней тонких металлических покрытий) и гальванопластику (получение легко отделяемых, относительно толстых, точных копий с различных предметов, т. н. матриц). Открытие и техническая разработка гальванотехники принадлежат Б. С. Якоби, о чём он доложил 5 октября 1838 г. на заседании Петербургской академии наук.

Принцип гальванического процесса можно показать на конкретном примере (см. рис. на с. 89). Для серебрения латунной ложки её помещают в ванну с раствором соли серебра и подключают к отрицательному полюсу источника постоянного тока. В эту же ванну опускают серебряную пластину приблизительно такой же, как у ложки, площади и присоединяют её к положительному полюсу источника тока. При протекании тока через электролит положительные ионы серебра движутся к отрицательному полюсу, т. е. к латунной ложке, получают на её поверхности недостающие электроны и осаждаются уже в виде нейтральных атомов. Одновременно на катоде (серебряной пластине) новые атомы серебра превращаются в ионы и переходят в раствор.

Схема процесса гальванического серебрения

В гальванотехнических процессах особо важную роль играет анод, основное назначение которого – восполнять в электролите ионы, разряжающиеся на покрываемых изделиях. Анод не должен содержать примесей, отрицательно влияющих на внешний вид и структуру покрытий. Все процессы как гальванопластики, так и гальваностегии протекают в гальванических ваннах. Материалом ванны в зависимости от её размеров и степени агрессивности электролита могут служить: керамика, эмалированный чугун, футерованная свинцом сталь, органическое стекло и др. Ёмкость ванн колеблется от долей мі (для золочения) до 10 мі и более. Гальванической ванной называют также состав находящегося в ней электролита.

Гальваностегия применяется шире, чем гальванопластика. Её основное назначение – придать готовым изделиям или полуфабрикатам определённые свойства: повышенную коррозионную стойкость (достигается цинкованием, кадмированием, лужением, свинцеванием), износостойкость трущихся поверхностей (хромированием), декоративный вид (никелированием, хромированием, золочением, серебрением). По сравнению с применявшимися издавна методами нанесения покрытий (напр., погружением в расплавленный металл) гальваностегия имеет ряд преимуществ, особенно в тех случаях, когда можно ограничиться незначительной толщиной покрытия. Технологический прогресс в гальваностегии развивается по пути получения блестящих покрытий, не требующих дополнительной полировки; прогресс в области оборудования заключается в разработке и внедрении агрегатов для механической подготовки поверхности и нанесения покрытий, включая все вспомогательные операции, вплоть до нанесения покрытий на непрерывно движущуюся полосу с последующей штамповкой изделий (напр., автомобильные кузова, консервная тара и др.). Наиболее широко гальваностегию применяют в автомобиле – и судостроении, в авиационной, электронной, химической промышленности.

Гальванопластика отличается от гальваностегии гл. обр. методами подготовки поверхности предметов-матриц и большей толщиной слоя наращиваемого металла (в десятки и сотни раз). Матрицы могут быть металлическими и неметаллическими. Преимущество металлических матриц перед неметаллическими заключается в более лёгкой подготовке поверхности (чаще методом оксидирования) и возможности снятия большего числа копий. Наиболее распространена медная гальванопластика, меньше – железная и никелевая. Основная область применения гальванопластики – полиграфия.

ГАРАНТИ́ЙНЫЙ СРОК, 1) период времени, в течение которого покупатель может, установив скрытые недостатки продукции (товара), предъявить соответствующие претензии поставщику.

2) Период времени, в течение которого изготовитель обеспечивает стабильность качественных показателей изделия. Гарантийные сроки обычно исчисляются с момента передачи продукции (товара) изготовителем потребителю либо со дня розничной продажи изделия через торговую организацию. Правила обмена неисправных изделий (товаров) на исправные или возвращение их стоимости покупателю регламентируются законом Российской Федерации «О правах потребителей».

ГÁУБИЦА, артиллерийское орудие сухопутных войск, предназначенное как для навесной (гл. обр.), так и настильной стрельбы. В первом случае гаубица поражает цели, находящиеся в окопах и траншеях, на обратных скатах высот и т. п. при стрельбе с закрытой огневой позиции, во втором – видимые цели прямой наводкой. Появилась в Западной Европе в 15 в., в России – в сер. 16 в. Имеет более короткий, чем у пушки, ствол, угол возвышения его до 70° и переменный метательный заряд, позволяющий на небольшие дальности стрелять уменьшенным зарядом. Калибр современных гаубиц 105–203 мм, дальность стрельбы 15–25 км. Гаубицы могут быть буксируемыми (масса 1.5–7 т) и самоходными.

122-мм гаубица образца 1910 г.

ГÉЙГЕРА – МЮ́ЛЛЕРА СЧЁТЧИК, газоразрядный прибор для обнаружения ионизирующих излучений (a – и b-частиц, g-квантов, световых и рентгеновских квантов, частиц космического излучения и т. п.). Счётчик Гейгера – Мюллера представляет собой герметично запаянную стеклянную трубку, наполненную каким-либо газом под давлением 13–26 кПа. Внутри трубки находятся два электрода, к которым прикладывается напряжение в несколько сотен вольт. При попадании ионизирующей частицы в счётчик Гейгера – Мюллера возникает вспышка коронного разряда и во внешней цепи прибора появляется импульс тока, который усиливается и регистрируется счётчиком импульсов. Применялся в ядерной физике в 1920—40-х гг., ныне используется ограниченно, гл. обр. для регистрации радиационного излучения.

Схема устройства счётчика Гейгера – Мюллера:

1 – герметически запаянная стеклянная трубка; 2 – катод (тонкий слой меди на цилиндре из нержавеющей стали); 3 – вывод катода; 4 – анод (тонкая нить)

ГЕЙТС (gates) Уильям Генри iii (р. 1955), американский предприниматель и разработчик в области электронно-вычислительной техники. Уже в средней школе проявил незаурядные математические способности. Будучи учеником старших классов, создал свою первую компанию, занимавшуюся продажей устройств определения интенсивности дорожного движения. В основе устройства использовался микропроцессор 8008 фирмы «Интел». Программу для устройства написал сам Гейтс. В 1975 г., бросив Гарвардский университет, Гейтс совместно с П. Алленом основал компанию «Майкрософт» («Microsoft»). Первой задачей фирмы стало создание программ для первого коммерческого микрокомпьютера – «Altair». В 1980 г. «Майкрософт» разработала дисковую операционную систему MS-DOS (Microsoft Disk Operation System) для первого персонального компьютера фирмы «ИБМ» – IBM PC, ставшую к сер. 1980-х гг. основной операционной системой на американском рынке микрокомпьютеров. В 1990 г. компания представила операционную систему Windows-3.0, в которой команды с помощью клавиатуры компьютера были заменены на пиктограммы («иконки»), выбираемые с помощью «мыши», что значительно облегчило пользование компьютером. Затем фирмой «Майкрософт» были созданы усовершенствованные варианты операционных систем Windows-95, а далее приспособленных для работы с Интернетом Windows-98, Windows-2000, Windows XP. К кон. 1990-х гг. ок. 90 % всех персональных компьютеров в мире были оснащены программным обеспечением «Майкрософт». Автор книг «Дорога в будущее» (1995), «Бизнес со скоростью мысли» (2001).

У.Гейтс

ГЕЛИКÓПТЕР, принятое за рубежом название вертолёта.

ГЕЛИОКОНЦЕНТРÁТОР, устройство для повышения плотности (концентрации) принимаемой лучистой энергии Солнца. Состоит из системы отражателей: плоских или параболоидных (параболоцилиндрических) зеркал различных форм и размеров; реже используются прозрачные оптические фокусирующие линзы. Отражатели укрепляются на жёстком каркасе; сооружают также полужёсткие и надувные гелиоконцентраторы с покрытием из металлизированных плёнок. Гелиоконцентратор входит в состав различных гелиоустановок, в которых солнечная энергия преобразуется и используется в виде тепла или электроэнергии в солнечных печах, при гелиосварке, стерилизации, в ряде других технологических процессов, в сочетании с солнечным термоэлектрогенератором и т. п. Гелиоконцентратор может повышать плотность энергии солнечной радиации в несколько тысяч раз, доводя её до 35·103 кВт/мІ, что только в два раза меньше плотности лучистой энергии на поверхности Солнца (74·103 кВт/мІ). Для такой концентрации энергии строят гелиоустановки, зеркальная система которых (параболоидного и других типов) может иметь диаметр до 10 м.

ГЕЛИОУСТАНÓВКА, устройство, служащее для улавливания лучистой энергии Солнца и преобразования её в тепловую или электрическую, что позволяет использовать солнечную энергию в практических целях. Простейшей низкотемпературной гелиоустановкой является т. н. «горячий ящик», работающий при естественной плотности солнечной радиации, без её концентрации, который может выполнять функции сушилки, водо – и воздухонагревателя, простейшего опреснителя солёной воды и т. д. Более сложные установки имеют гелиоконцентраторы, они применяются обычно для получения высоких температур при гелиосварке, а также в различных производственных процессах: приготовления продуктов питания (солнечная кухня), стерилизации, нагрева воды и воздуха, опреснения морской воды в промышленных масштабах и т. п.

Гелиоустановка с параболоидным гелиоконцентратором

ГЕЛИОЭЛЕКТРИ́ЧЕСКАЯ СТÁНЦИЯ, см. Солнечная электростанция.

ГЕЛИОЭНЕРГÉТИКА, отрасль энергетики, в которой для получения электрической и тепловой энергии используется лучистая энергия Солнца. Энергия солнечного излучения относится к возобновляемым природным видам энергии наряду с гидравлической и геотермальной; её общее количество, получаемое поверхностью Земли за год, составляет ок. 1018 кВт·ч, что более чем в 20 000 раз превышает современный уровень мирового энергопотребления. Наиболее целесообразно и перспективно использование энергии Солнца для энергоснабжения потребителей, находящихся в южных труднодоступных, удалённых районах, не нуждающихся в больших мощностях (для водоснабжения пресной водой, получения бытового тепла и т. п.), а также в космосе. Лучистая энергия Солнца используется человечеством с древних времён (напр., сушка пищевых продуктов). Со временем был разработан ряд устройств для нагрева воды, обогрева теплиц и т. п. Затем появились различные установки для отопления и охлаждения зданий, опреснения солёной воды, энергообеспечения устройств систем связи, ирригации, космических аппаратов и т. д. К 2000 г. доля используемой солнечной энергии в общем объёме энергопотребления составила 2–3 %. Исследования в области использования солнечной энергии ведутся во многих странах мира, особенно в регионах с интенсивным солнечным излучением – в странах Средиземноморья, юга Европы, на Ближнем Востоке, в Африке, странах Средней Азии и др. Разработки проводятся на уровне национальных программ, что связано во многом с постепенным истощением традиционных источников энергии и повышением цен на органическое топливо. Строительство гелиоустановок обычно рассматривается как дополнение к традиционным источникам энергии. Недостатком всех гелиоустановок является зависимость их работы от состояния атмосферы, а также от сезонных и суточных колебаний солнечной радиации, что требует включения в их состав аккумулирующих устройств.

ГЕНЕРÁТОР ЭЛЕКТРИ́ЧЕСКИЙ, устройство, преобразующее механическую, тепловую, электромагнитную, световую и другие виды энергии в электрическую. К таким устройствам относятся турбо – и гидрогенераторы, термогенераторы, магнитогидродинамические генераторы, термоэмиссионные преобразователи, солнечные батареи, атомные и изотопные батареи. Все эти устройства считаются физическими источниками тока, в отличие от химических источников, вырабатывающих электрическую энергию в результате окислительно-восстановительных реакций (гальванические элементы, электрические аккумуляторы, топливные элементы).

ГЕНЕРÁТОР ЭЛЕКТРИ́ЧЕСКИХ КОЛЕБÁНИЙ, устройство для преобразования различных видов электрической энергии в энергию электрических (электромагнитных) колебаний. По форме электрических колебаний различают: генераторы синусоидальных (гармонических) колебаний, импульсные генераторы, генераторы колебаний специальной формы. Генерирование электрических колебаний осуществляется обычно путём преобразования энергии источников постоянного тока с помощью электронных приборов. В зависимости от типа применяемых приборов различают генераторы на электронных лампах, полупроводниковых приборах (транзисторные, диодные генераторы), магнетронных приборах (магнетроны, стабилитроны), газоразрядных приборах (тиратронные генераторы), а также квантовые генераторы (мазеры, лазеры).

Необходимыми элементами генераторов электрических колебаний являются: источник энергии, пассивные цепи, в которых возбуждаются и поддерживаются колебания, и активный элемент, в котором энергия источника питания преобразуется в энергию генерируемых колебаний. В качестве активных элементов часто используются электронные приборы в сочетании с цепями обратной связи.

Если подводимая в пассивные цепи энергия превосходит потери энергии в них, то любой возникший в них колебательный процесс будет нарастать. Если потери энергии превышают её поступление, то колебания затухают. Энергетическое равновесие, соответствующее стационарному режиму генераторов электрических колебаний, возможно лишь при наличии у элементов системы нелинейных свойств. Если цепи, в которых возбуждаются и поддерживаются электрические колебания, сами по себе обладают колебательными свойствами (такие, как колебательный контур или объёмный резонатор), то частота и форма генерируемых колебаний определяются частотой и формой собственных колебаний этих цепей. В зависимости от диапазона частот генерируемых колебаний различают генераторы очень низкой частоты (3—30 кГц), низкой частоты (30—300 кГц), высокой частоты (300 кГц —300 МГц) и т. д.

Применяются генераторы электрических колебаний в измерительной аппаратуре, передающих и приёмных радиовещательных, телевизионных, радиолокационных и других устройствах, промышленных установках индукционного нагрева, бытовых приборах и т. п.

ГЕОСТАЦИОНÁРНЫЙ ИСКУ́ССТВЕННЫЙ СПУ́ТНИК ЗЕМЛИ́, искусственный спутник Земли, постоянно находящийся над определённой точкой земного экватора. Имеет круговую орбиту, удалённую от поверхности Земли примерно на 36 000 км, и период обращения, равный звёздным суткам (23 ч 56 мин 4 с); движется в восточном направлении. При этих условиях спутник занимает постоянное положение относительно земной поверхности. С геостационарного спутника Земля видна под углом 17°, что позволяет видеть со спутника примерно 1/3 площади земной поверхности. Геостационарные спутники широко используются для ретрансляции радио – и телевизионных передач и радиосвязи между наземными станциями, расположенными за пределами прямой видимости друг друга. Они обеспечивают возможность ретрансляции сразу нескольких телевизионных программ и связи по нескольким тысячам телефонных каналов. Для связи через искусственный спутник используются диапазоны дециметровых и сантиметровых волн. Для энергоснабжения бортовой аппаратуры на спутнике установлены солнечные батареи (мощностью до 10 кВт). Первый геостационарный искусственный спутник земли «Синком-3» (США) выведен на орбиту в 1964 г.

ГЕОТЕРМÁЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОСТÁНЦИЯ, тепловая электростанция, использующая внутреннее тепло Земли для выработки электроэнергии и теплоснабжения. Практически единственными источниками геотермальной энергии являются парогидротермы (месторождения самоизливающейся паровоздушной смеси или пара) и гидротермы (месторождения самоизливающейся горячей воды), которые используются для получения как электрической энергии (при температуре пара или паровоздушной смеси более 150 °C), так и тепловой (при температуре 30—150 °C). Однако такие парогидротермальные месторождения расположены лишь в районах активной вулканической деятельности. На геотермальных электростанциях паровоздушная смесь из природного источника, выведенная на поверхность, как правило, по специально пробуренным скважинам, направляется в сепараторационные устройства, где пар отделяется от воды. Затем отсепарированный пар поступает в паровую турбину, а горячая вода (при температуре примерно 120 °C) используется для теплоснабжения и других целей. В некоторых случаях перед турбиной устанавливаются устройства, предварительно очищающие пар от агрессивных (сильно корродирующих) газов. В отличие от других тепловых электростанций, на геотермальных электростанциях нет котельного цеха, золоулавливателей и многих других устройств; практически геотермальная электростанция состоит лишь из машинного зала и помещения для электротехнических устройств. Себестоимость электроэнергии на таких электростанциях значительно ниже, чем на тепловых электростанциях.

Схематическое устройство геотермальной электростанции:

1 – вода; 2 – пар; 3 – насос; 4 – паровая турбина; 5 – электроэнергия; 6 – генератор

В России первая геотермальная электростанция (Паужетская, на юге Камчатки) мощностью 5 МВт введена в эксплуатацию в 1966 г. В последующие годы её мощность была увеличена до 11 МВт. За рубежом геотермальные электростанции построены (или сооружаются) в Италии (Тоскана, район Лардерелло), Новой Зеландии (зона Таупо), США (Калифорния – Долина Больших Гейзеров) и Японии.

В районе Рейкьявика (Исландия) геотермальные воды используются для теплофикации. Суммарная установленная мощность всех геотермальных электростанций мира в 1980 г. составляла 2.5 тыс. МВт, в 2000 г. – ок. 17 тыс. МВт. Геотермальные ресурсы планеты практически безграничны. Однако на современном этапе развития науки и техники их практическое использование проблематично.

ГЕРÓН АЛЕКСАНДРИ́ЙСКИЙ (ок. 1 в.), древнегреческий учёный, жил и работал в Александрии. Изобрёл ряд приборов и автоматических устройств, в частности прибор для измерения протяжённости дорог, действовавший по принципу современного таксометра, а также автомат для продажи «священной» воды, водяные часы и др.

ГЕТЕРОПЕРЕХÓДНЫЙ ПОЛУПРОВОДНИКÓВЫЙ ПРИБÓР, полупроводниковый прибор, содержащий один или несколько гетеропереходов – контактов между двумя разными по химическому составу или фазовому состоянию полупроводниками. Гетеропереходный полупроводниковый прибор может быть аналогом обычного полупроводникового прибора (напр., диода, транзистора) либо представлять собой оригинальное устройство (напр., гетеропереходный преобразователь инфракрасного излучения в видимое). Создана целая группа таких гетеропереходных приборов: инжекционные лазеры, различные виды диодов, источники света, фотоприёмники, фотоэлементы, датчики механических напряжений на основе пьезо – и сегнетоэлектриков, приборы с зарядовой связью.

Первый в мире гетероинжекционный лазер был создан коллективом учёных под руководством Ж. И. Алфёрова в 1968 г. В 1970 г. этот коллектив создал первый диод на гетеропереходе, а в 1971 г. – первый транзистор. Алфёров и Г. Крёмер (США) открыли и усовершенствовали скоростные опто – и микроэлектронные компоненты на базе многослойных полупроводников – гетероструктур. Созданные на их основе быстродействующие транзисторы широко применяются в мобильных телефонах и системах спутниковой связи. Разработанные по этой же технологии лазерные диоды передают информацию по оптоволоконным телефонным линиям и сетям Интернета. Они используются в проигрывателях компакт-дисков, устройствах для считывания товарных ярлыков со штрих-кодом в магазинах, лазерных указках и множестве других современных электронных приборов. В 2000 г. Ж. И. Алфёрову и Г. Крёмеру за создание гетеропереходных полупроводниковых приборов присуждена Нобелевская премия в области физики.

ГЕТИНÁКС, слоистый пластик на основе бумаги, пропитанной термореактивными синтетическими смолами, гл. обр. фенолоформальдегидными. Основу – бумагу из сульфитной и сульфатной целлюлозы или сульфатно-тряпичную бумагу, а также асбестовую, содержащую небелёную целлюлозу (асбогетинакс), или синтетическую бумагу (органогетинакс) – пропитывают раствором предварительно нагретой смолы, сушат, режут, прессуют при 150 °C и давлении 15 МПа. Выпускается в виде листов или цилиндрических заготовок по технологии изготовления композиционных материалов (напр., штампованием или намоткой). Отличается высокими механическими и электроизоляционными свойствами. Плотность 1200–1800 кг/мі, удельное электрическое сопротивление 1010 —1017 Ом·см; теплостойкость от 150 до 300 °C (для асбогетинакса). С поверхности покрывают медной фольгой, стеклянной, асбестовой или хлопчатобумажной тканью; иногда ткань или металлическую сетку используют в качестве внутреннего слоя, повышающего прочность изделия. Применяют в производстве электроизоляционных деталей для радиотелефонной и телевизионной аппаратуры, печатных схем, втулок, шестерёнок и др.; гетинакс с наружным декоративным слоем используют при облицовке мебели и интерьеров.

ГИ́БКА, получение из заготовок деталей изогнутой формы. Для этого применяют специальные машины. Одни из них предназначены для изготовления цилиндрических или конических открытых с концов барабанов (обечаек), которые затем используют при производстве бочек, вёдер, бункеров и других ёмкостей. Другие, более мощные, служат для гнутья трубных заготовок, получения кольцеобразных и дуговых элементов. Существуют машины для навивки пружин; свёртывания из листового материала труб большого диаметра. Мелкие изделия из проволоки или ленты (шплинты, скрепки и т. п.) изготовляют на гибочных автоматах. Гибку скоб, кронштейнов, гофрированных и других фигурных заготовок осуществляют в специальных прессах, называемых бульдозерами.

Гибочная машина (листогибочный кривошипный пресс)

ГИ́БКИЙ МАГНИ́ТНЫЙ ДИСК (флоппи-диск), носитель данных в виде тонкого, упругого пластмассового диска, покрытого с одной или обеих сторон слоем магнитного вещества; разновидность магнитного диска. Гибкие пластмассовые магнитные диски размещаются по одному в специальных жёстких кассетах; кассета с флоппи-диском называется дискетой. Ёмкость стандартной дискеты – 1.44 Мбайт.

ГИБРИ́ДНАЯ ИНТЕГРÁЛЬНАЯ СХÉМА, см. в ст. Интегральная схема.

ГИДРАВЛИ́ЧЕСКАЯ ТУРБИ́НА (гидротурбина), лопастный гидравлический двигатель, преобразующий механическую энергию потока воды в энергию вращающегося вала. Основным рабочим органом гидротурбины, на котором происходит преобразование энергии, является рабочее колесо.

По принципу действия гидротурбины делят на реактивные (напороструйные) и активные (свободноструйные). Вода к рабочему колесу поступает либо через сопла (в активных гидротурбинах), либо через направляющий аппарат (в реактивных гидротурбинах). Реактивные гидротурбины по направлению потока воды, падающего на лопасти рабочего колеса, подразделяются на осевые и радиально-осевые. Преимущественное применение получили радиально-осевые гидротурбины с изменяющимся углом поворота лопастей (т. н. поворотно-лопастные). Мощность, развиваемую реактивной гидротурбиной, можно регулировать путём изменения угла поворота лопастей рабочего колеса или лопаток направляющего аппарата (гидротурбины одинарного регулирования), либо тем и другим способом одновременно (гидротурбины двойного регулирования). Реактивные радиально-осевые гидротурбины применяют в основном при напорах до 500–600 м. Такие гидротурбины установлены на большинстве ГЭС России.

Схема реактивной гидравлической турбины:

а – рабочее колесо; б – направляющий аппарат

В активных гидротурбинах вода к рабочему колесу может подаваться через одно или несколько сопел либо сразу через все сопла (кольцевой струёй). Соответственно в первом случае работает только одна или несколько лопастей, а во втором – одновременно все лопасти рабочего колеса. Мощность активной гидротурбины регулируют либо за счёт изменения числа открытых сопел, т. е. числа работающих лопастей, либо за счёт изменения площади выходного сечения сопел (всех одновременно).

Схема активной гидравлической турбины:

а – рабочее колесо; б – сопла

Наиболее распространённой разновидностью активной гидротурбины является ковшовая турбина. Вода на лопасти (ковши) рабочего колеса попадает по касательной к окружности, проходящей через центры ковшей, и не непрерывно, а лишь при прохождении ими зоны действия напорной струи. Число ковшей выбирают минимальным (обычно 18–26) из расчёта непрерывности перехода струи с одной лопасти на другую (без проскока струи между ними). Активные гидротурбины применяют при напорах св. 500–600 м. Наибольший используемый ковшовыми гидротурбинами напор – ок. 1800 м на ГЭС Рейсек в Австрии.

Первая реактивная гидротурбина мощностью 6 л. с. была построена в 1827 г. французским инженером Б. Фурнероном. В 1855 г. американский инженер Дж. Френсис изобрёл радиально-осевое рабочее колесо с неповоротными лопастями, а в 1887 г. немецкий инженер Финк предложил направляющий аппарат с поворотными лопатками. Спустя два года американский инженер А. Пелтон получил патент на активную ковшовую гидротурбину. В 1920 г. австрийский инженер В. Каплан получил патент на поворотно-лопастную гидротурбину. К кон. 20 в. в России были созданы и успешно работали гидротурбины единичной мощностью 508 и 650 МВт (Красноярская и Саяно-Шушенская ГЭС) с расчётным напором 93 и 194 м, диаметром рабочего колеса 7.5 и 6.5 м соответственно, а в Японии – гидротурбины мощностью 600 МВт с диаметром рабочего колеса 9.7 м и напором 87 м (установлены на ГЭС Гранд-Кули-III в США).

Ковшовая турбина

ГИДРАВЛИ́ЧЕСКИЙ АККУМУЛЯ́ТОР, устройство для накопления энергии рабочей жидкости или газа, находящихся под давлением, с целью их последующего использования. Служит для выравнивания давления и расхода жидкости (газа) в гидравлических установках. Гидравлические аккумуляторы делятся на грузовые и воздушные, поршневые и беспоршневые. Гидравлические аккумуляторы применяют в системах с резко переменным расходом жидкости (газа). В периоды уменьшения потребления аккумулятор накапливает жидкость, поступающую от насосов, и отдаёт её в моменты наибольших расходов. Поршневой аккумулятор состоит из резервуара, обычно цилиндрической формы, со свободно перемещающимся внутри поршнем. В резервуар подаётся жидкость под давлением, которое удерживается постоянным благодаря внешнему воздействию на поршень груза или сжатого воздуха. В беспоршневых аккумуляторах давление поддерживается постоянным за счёт давления сжатого воздуха в пневмосети, соединённой с резервуаром аккумулятора. При этом давление воздуха равно давлению жидкости.

Гидравлические аккумуляторы:

а – груxзовый; б – баллонный;

1 – резервуар; 2 – поршень; 3 – груз; 4 – баллоны со сжатым воздухом

ГИДРАВЛИ́ЧЕСКИЙ ПРЕСС, пресс, приводимый в действие жидкостью, находящейся под высоким давлением. Гидравлический пресс был изобретён в 1795 г. Впервые применён для пакетирования сена, выдавливания виноградного сока, отжима масла. С сер. 19 в. широко применяется в металлообработке для ковки слитков, листовой штамповки, гибки и правки, объёмной штамповки, выдавливания труб и профилей, пакетирования и брикетирования отходов, прессования порошковых материалов, покрытия кабелей металлической оболочкой и др. Гидравлические прессы используются в производстве пластмассовых и резиновых изделий, древесно-стружечных плит, фанеры, текстолита. Они применяются при синтезе новых материалов (напр., искусственных алмазов). Действие гидравлического пресса основано на законе Паскаля. Усилие возникает на поршне рабочего цилиндра, в который под высоким давлением поступает жидкость (вода или масло). Поршень связан с рабочим инструментом. Гидравлический пресс может иметь привод от насоса или насосно-аккумуляторной станции. Давление рабочей жидкости для большинства гидравлических прессов составляет 20–32 Мн/мІ (200–320 кгс/смІ). Наиболее мощные гидравлические прессы развивают усилие 735 Мн (~ 75000 тс). Гидравлические прессы при работе не создают большого шума и сотрясений, неизбежных при работе молота.

ГИДРАВЛИ́ЧЕСКИЙ ТАРÁН, водоподъёмное устройство, в котором давление создаётся в результате гидравлического удара – резкого повышения давления в трубопроводе с движущейся жидкостью при внезапном уменьшении скорости потока (напр., при быстром перекрытии трубопровода). Высота подъёма воды может превышать 50 м. Применяют в сельском хозяйстве, строительстве и т. д. Гидравлический таран поднимает воду, используя избыточное давление, возникающее в результате периодических гидравлических ударов. Цикл действия гидравлического тарана начинается с т. н. разгона, когда разблокируется клапан 4 и вода из резервуара начинает сбрасываться, поднимая клапан. Затем его быстро закрывают, чем вызывается гидравлический удар. Резкое повышение давления открывает клапан 5, и вода поступает в верхний бак 1, при этом сжатый воздух в напорном колпаке 3 выравнивает подачу воды по трубопроводу. В конце второго периода давление снова уменьшается и клапан 5 закрывается, а клапан 4 открывается, что и обеспечивает повторение цикла в автоматическом режиме.

Гидравлический таран:

1 – верхний бак; 2,6 – трубопроводы; 3 – напорный колпак; 4,5 – клапаны; 7 – резервуар

ГИДРАВЛИ́ЧЕСКИЙ УСИЛИ́ТЕЛЬ, устройство для перемещения управляющих органов гидравлических исполнительных механизмов с одновременным усилением мощности управляющего воздействия. Гидравлический усилитель наряду с механическими, пневматическими и электрическими усилителями является одной из разновидностей усилителей – устройств, в которых осуществляется увеличение энергетических параметров сигнала (воздействия) за счёт использования энергии вспомогательного источника. Используются гидравлические усилители с дроссельным и со струйным управлением. Они состоят из управляющего устройства (напр., сопла с заслонками или золотниковой пары) и исполнительного устройства (напр., поршня исполнительного механизма или управляющего золотника). В гидравлическом усилителе рабочая жидкость из напорной магистрали поступает в систему управления через постоянные дроссели к переменным дросселям и рабочим камерам. Входной электрический сигнал через электромеханический преобразователь управляет положением заслонки. При её смещении изменяются соотношения проходных сечений рабочих окон гидравлического усилителя (зазоров между соплами и заслонкой), изменяются давления в рабочих камерах, что вызывает перемещение золотника. Усиление по мощности может быть достигнуто более чем в 100 000 раз. Гидравлические усилители применяют для управления рулями на самолётах, тяжёлых грузовиках, автобусах, промышленных роботах и др.

Схема гидравлического усилителя:

1 – управляющая заслонка; 2 – сопла; 3 – постоянные гидравлические дроссели; 4 – золотник гидравлического исполнительного механизма; 5 – центрирующие пружины; 6 – рабочие камеры; 7 – электромеханический преобразователь; РН – давление питания

ГИДРОАГРЕГÁТ, агрегат, состоящий из соединённых одним валом гидравлической турбины и электрического генератора (гидрогенератора). Различают горизонтальные осевые и вертикальные гидроагрегаты. К первым относятся прямоточные агрегаты (распространения не получили) и погружённые – капсульные и шахтные гидроагрегаты. У капсульных гидроагрегатов электрический генератор и гидротурбина размещаются внутри металлического кожуха-капсулы. Особое место занимают т. н. обратимые гидроагрегаты, состоящие из обратимой электромашины, которая может работать или как генератор, или как электродвигатель, и обратимой гидромашины (гидротурбины), которая в зависимости от направления вращения может работать как турбина или как насос. Они широко применяются на низконапорных ГЭС (с напором 15–20 м), а также на гидроаккумулирующих и приливных гидростанциях.

Гидроагрегат:

1 – гидравлическая турбина; 2 – гидрогенератор

ГИДРОАККУМУЛИ́РУЮЩАЯ ЭЛЕКТРОСТÁНЦИЯ (ГАЭС), гидроэлектрическая станция, способная накапливать запас воды в верхнем бассейне для дальнейшего его использования (гл. обр. выработки электроэнергии) по мере необходимости. Гидротехнические сооружения ГАЭС состоят, как правило, из двух бассейнов, расположенных в разных уровнях и соединённых трубопроводом. Верхний бассейн ГАЭС может быть искусственным или естественным (напр., озеро), нижним бассейном часто служит водоём, образовавшийся вследствие перекрытия реки плотиной. У нижнего конца трубопровода в здании ГАЭС устанавливают обычно обратимые гидроагрегаты. В режиме накопления они перекачивают воду из нижнего бассейна в верхний; в режиме генерирования электроэнергии они же работают как на обычных ГЭС, преобразуя энергию потока воды, свободно перетекающей из верхнего водоёма в нижний, в электрическую энергию. Время пуска и смены режимов работы гидроагрегатов составляет несколько минут, что предопределяет высокую эксплуатационную манёвренность ГАЭС. Способность ГАЭС потреблять избыточную электроэнергию в ночные часы и отдавать её в энергосистему в часы наибольшего потребления делает их действенным средством для выравнивания электроэнергетического потенциала энергосистемы, основу которой составляют крупные паротурбинные и атомные электростанции. Средний кпд ГАЭС с учётом потерь в электрических сетях составляет 66 %. Наиболее экономичны мощные ГАЭС с напором воды в несколько сотен метров, сооружённые на скальных основаниях вблизи центров потребления электроэнергии. Крупные ГАЭС построены за рубежом: Том-Сок (США) мощностью 350 МВт, напор 253 м (введена в 1963 г.); Вианден (Люксембург) – 900 МВт, напор 280 м (1964); Хоэнварте-II (Германия) – 320 МВт, напор 305 м (1965); Круахан (Великобритания) – 400 МВт, напор 440 м (1966) и др. Первая ГАЭС на территории бывшего СССР мощностью 225 МВт была сооружена под Киевом в 1972 г.; под Москвой построена Загорская ГАЭС мощностью 1600 МВт.

Схема гидроаккумулирующей электростанции:

1 – верхний аккумулирующий бассейн; 2 – здание электростанции; 3 – река; 4 – водовод; 5 – плотина

ГИДРОАЭРОДРÓМ, водный аэродром, часть водной поверхности у берега моря, озера, реки или водохранилища, предназначенная для взлёта и посадки гидросамолётов. На берегу располагаются аэровокзал, ангары, пункт управления полётами, причалы, пирсы, склады и пр. Водные аэродромы, как и обычные наземные, оборудованы радиолокационными станциями и другими радиотехническими устройствами, помогающими пилотам лучше ориентироваться при взлёте и посадке в условиях плохой видимости. Граница акватории гидроаэродрома обозначается специальными буями и бакенами с сигнальными огнями, светящими в ночное время суток и в сумерки. На время между полётами самолёты закрепляют у причалов или у причальных бочек, чтобы ветер не снёс их в открытое море. Характерная особенность гидроаэродрома – отсутствие взлётно-посадочной полосы. Для взлёта и посадки пилот всегда может выбрать оптимальное направление. Пассажиры либо поднимаются в гидросамолёт со специально оборудованного пирса, либо их подвозят на катере или лодке. Первые гидроаэродромы в России были построены в 1912—14 гг. в Севастополе (Украина), Ревеле (ныне Таллин, Эстония), Либаве (ныне Лиепая, Латвия).

ГИДРОГЕНЕРÁТОР, генератор электрического тока, приводимый в действие гидравлической турбиной; ротор генератора соединён непосредственно с валом рабочего колеса турбины. Гидрогенераторы подразделяют: по мощности – малой (до 50 МВт), средней (50—150 МВт) и большой (св. 150 МВт); по частоте вращения – тихоходные (до 100 об/мин) и быстроходные (св. 100 об/мин). Выходное напряжение генераторов отечественного производства от 8.8 до 18 кВ; кпд 96.3—98.8 %; мощность от нескольких десятков до нескольких сотен мегаватт. Тихоходные гидрогенераторы большой мощности обычно изготовляют с вертикальной осью вращения (за исключением капсульных гидроагрегатов), быстроходные – как с горизонтальной, так и с вертикальной осью. В России большинство быстроходных гидрогенераторов устанавливают с вертикальной осью вращения. Мощные гидрогенераторы имеют впечатляющие размеры и массу; напр., ротор гидрогенератора Братской ГЭС (225 МВт) имеет диаметр 10 м и массу 1450 т, а ротор гидрогенератора Красноярской ГЭС (508 МВт) имеет диаметр 16 м и массу 1640 т. Первые отечественные гидрогенераторы мощностью 7.25 МВт были установлены в кон. 1920-х гг. на Волховской ГЭС им. Ленина. В нач. 1930-х гг. на Днепровской ГЭС были смонтированы гидрогенераторы мощностью 65 МВт, в 1960—70-х гг. были созданы уникальные гидрогенераторы мощностью 225.508 и 650 МВт для Братской, Красноярской и Саяно-Шушенской ГЭС.

ГИДРОИЗÓЛ, см. в ст. Битумные материалы.

ГИДРОИЗОЛЯ́ЦИЯ, защита строительных конструкций, зданий и сооружений от проникновения воды (антифильтрационная), а также материалов конструкций от вредного воздействия воды или какой-либо агрессивной жидкости. Для гидроизоляции применяют асфальтовые материалы (битумные и асфальтовые мастики, гидроизол и т. д.), минеральные (цементное покрытие, силикатные краски и т. д.), металлические (листы из латуни, меди, свинца, нержавеющей стали; их используют в наиболее ответственных случаях – в резервуарах, плотинах и т. д.) и пластмассы. Полимерные материалы в качестве гидроизоляционных получают преимущественное применение. Среди них различные лаки и краски, полимеррастворы и полимербетоны, полимерные плёнки для оклеечной гидроизоляции, герметики и стеклопластики. Изоляция элементов строительных конструкций от воды достигается разными способами. Напр., детали сооружений могут быть защищены оклеечной, обмазочной или окрасочной гидроизоляцией в зависимости от их расположения (в сооружении) и материала, из которого они изготовлены. Для изделий из пористых материалов (свай, труб, фундаментных блоков из известняка и туфа) используют гидроизоляцию пропиточную. Бывает и инъекционная гидроизоляция, когда вяжущий материал нагнетают в швы или трещины строительных конструкций.

ГИДРОЛОКÁТОР, гидроакустический прибор для обнаружения объектов в водной среде (подводных аппаратов, рыбных скоплений, затонувших судов) и определения их координат, для записи рельефа морского дна, дистанционного исследования состава донных слоёв грунта и т. д.

Первый гидролокатор был построен во Франции в 1918 г. Главными элементами гидролокатора являются гидроакустический излучатель, генерирующий звуковой импульс, и гидроакустический приёмник – гидрофон, принимающий отражённый эхосигнал. Принцип работы гидролокатора основан на измерении времени, в течение которого звуковой импульс проходит от излучателя до исследуемого объекта, а его отражённый эхосигнал возвращается после встречи импульса с исследуемым объектом. По известному времени прохождения акустического импульса от излучателя до объекта и эхосигнала от объекта до приёмника – гидрофона и скорости распространения звука в воде можно определить расстояние до объекта. Метод определения расстояния между объектами в воде по времени прохождения звукового импульса применяется в разнообразных акустических приборах, в частности в эхолотах – приборах для определения глубин.

В зависимости от назначения гидролокаторы имеют разнообразные конструктивные исполнения. Напр., для дистанционного зондирования состава верхнего слоя грунта применяются системы, главными элементами которых являются гидроакустические антенны, импульсный генератор и самописец для построения графика изменения размеров зёрен грунта. Для сейсмического зондирования применяются излучающая антенна, состоящая из «воздушных пушек» и буксируемая в толще воды, и принимающая антенна в виде шланга большой длины (до 10 км) с размещёнными в нём акустическими приёмниками. Гидролокатор обзора дна представляет собой буксируемые со скоростью до 8 узлов (14.8 км/ч) системы с регистрацией данных о рельефе дна на самописце. Гидролокатор бокового обзора морского дна обеспечивает измерение характеристик придонного слоя на глубинах до 30 м. Гидроакустические навигационные системы для определения координат судна содержат цифровой гидролокатор и маяк-ответчик и обеспечивают навигационную безопасность судов, определяют характеристики морского дна, измеряют координаты подводного оборудования, обеспечивают ориентацию водолазов и т. д.

Принцип работы гидролокатора:

1 – излучатель; 2 – приёмник; 3 – объект

Гидролокаторы для поиска и определения координат рыбных скоплений (рыболокаторы), устанавливаемые на добывающих судах, а также используемые при любительской ловле, представляют собой компактные приборы с видео – и цифровой информацией о местах расположения и размерах рыбных скоплений.

Рыболокатор

ГИДРОМЕТАЛЛУ́РГИ́Я, область металлургии, в которой извлечение металлов из руд, концентратов, техногенного сырья проводят при помощи водных растворов химических реагентов при температуре ниже 300 °C.

К гидрометаллургическим процессам относят выщелачивание, экстракцию, сорбцию, электролиз водных растворов. Выщелачивание – перевод металла или его соединения из сырья в водный раствор. Различают простое выщелачивание (растворение) или выщелачивание с химической реакцией, при котором происходит изменение химического состояния исходного вещества. При температуре выше 100 °C для выщелачивания используют автоклавы – герметичные аппараты, работающие при повышенных температурах и давлениях. Напр., автоклавное выщелачивание применяют при переработке урановых, алюминиевых, вольфрамовых руд и концентратов.

В результате выщелачивания образуется пульпа, продукты фильтрации которой – раствор и кек (твёрдый остаток). Экстракция, сорбция, электролиз – эти процессы используются для извлечения металлов из водных растворов, разделения компонентов растворов, концентрирования, очистки от примесей. Экстракция – перевод вещества из водного раствора в органическую фазу, не смешивающуюся с водной фазой (раствором). Сорбция – процесс извлечения веществ из раствора при помощи твёрдых ионообменных смол – ионитов. Электролиз – процесс осаждения металла из водного раствора на катоде под действием электрического тока (напр., так получают медь, никель, кобальт). Для ряда металлов электролиз проводят в расплаве солей (пирометаллургический процесс). Гидрометаллургия широко применяется в производстве более 70 цветных металлов, однако при этом пиро – и гидрометаллургические процессы совмещаются (производство алюминия, вольфрама, золота, урана, бериллия, редкоземельных и других металлов).

ГИДРОМОНИТÓР, устройство для создания мощных направленных водяных струй с целью разрушения и смыва горных пород и т. п. Используется при разработке россыпей, месторождений угля, песка, гравия и т. п., для намывки грунта при сооружении дамб, плотин. Энергию воды используют также для прокладки каналов, траншей, при создании оросительных систем, для очистки поверхностей зданий и т. п. Основной рабочий орган гидромонитора – насадка на водоподающем стволе, формирующая струю воды. Ствол может поворачиваться, изменяя направление полёта струи, управление стволом осуществляется вручную либо с пульта дистанционно. Вода в гидромонитор подаётся по трубопроводу от насосной станции, давление струи на выходе из насадки 1—35 МПа. Использование энергии водной направленной струи для разработки золотоносных и оловянных россыпей известно со 2-го тысячелетия. В России гидродобычу золота из золотосодержащих песков впервые осуществили на Урале в 1830 г.

Гидромонитор с дистанционным управлением

ГИДРОПРИ́ВОД МАШИ́Н (гидропривод, объёмный гидропривод), совокупность источника энергии и устройств с одним или несколькими объёмными гидравлическими двигателями для приведения в движение механизмов и машин с помощью жидкости под давлением.

В качестве источника энергии могут использоваться электрический или тепловой двигатель, жидкость под давлением и др. В зависимости от вида гидропередачи, т. е. устройства, транспортирующего и преобразующего энергию, различают гидростатический (объёмный) и гидродинамический приводы.

Объёмный гидропривод позволяет с высокой точностью поддерживать или изменять скорость машины при произвольной нагрузке, осуществлять слежение – точно воспроизводить заданные режимы вращательного или возвратно-поступательного движения, усиливая одновременно управляющее воздействие. Наиболее широко объёмный гидропривод применяется в металлорежущих станках, прессах, в системах управления летательных аппаратов, судов, тяжёлых автомобилей, в системах автоматического управления и регулирования тепловых двигателей, гидротурбин. Объёмный гидропривод используется иногда в качестве главных приводов транспортных установок на автомобилях, кранах. Наиболее часто в качестве гидравлического двигателя в объёмном гидроприводе применяются гидроцилиндры со штоком, обеспечивающим возвратно-поступательное прямолинейное движение.

Динамический гидропривод позволяет осуществлять только вращательное движение. В приводах этого вида частота вращения ведущего вала автоматически меняется с изменением нагрузки, что делает их особо пригодными для транспортных средств: скорость экипажа автоматически меняется в зависимости от сопротивления движению. На судах динамический гидропривод используют для привода винтов. Находят применение динамические гидроприводы и в стационарных установках: для привода питательных насосов ТЭЦ, шахтных подъёмных машин, вентиляторов и т. д.

Гидропривод – один из основных современных видов привода (наряду с электрическим и пневматическим), обеспечивающий работу самых различных машин. Гидравлический привод, в котором рабочим телом служит несжимаемая жидкость – минеральное масло, обеспечивает высокую плавность и равномерность хода, точность остановки выходного звена (напр., штока гидроцилиндра), большие рабочие усилия (до сотен тонн). В этих случаях рационально его применение. Однако гидропривод имеет целый ряд недостатков: трудность снабжения рабочим телом – минеральным маслом, опасность его утечки через уплотнения и т. д. Поэтому во многих случаях (напр., для обеспечения небольших усилий) рационально применять более простой в эксплуатации пневмопривод, рабочим телом для которого служит воздух из атмосферы, сжатый в компрессоре.

ГИДРОСАМОЛЁТ, самолёт, способный взлетать с воды и садиться на воду, а также маневрировать на воде. Конструкция и основные аэродинамические характеристики у гидросамолёта такие же, как и у сухопутных самолётов. Но, кроме того, он должен обладать плавучестью, непотопляемостью, остойчивостью на воде, т. е. качествами, характерными для судов. Гидросамолёты обычно имеют верхнее расположение крыла. Двигатели, как правило, устанавливают над крылом, чтобы их не заливало водой при взлёте и посадке. У большинства гидросамолётов фюзеляж своими обводами напоминает лодку. Такие самолёты и называются летающими лодками. Взлетая, они, как лодки, скользят по воде, пока не наберут необходимую для взлёта скорость. Чтобы летающая лодка на плаву не касалась крылом воды, устанавливают подкрыльные поддерживающие поплавки либо прикрепляют по бокам фюзеляжа обтекаемые герметичные баки, т. н. жабры. Другой распространённый тип гидросамолёта – поплавковый. Он практически ничем не отличается от сухопутных самолётов, только вместо колёсных шасси у него под фюзеляжем установлены поплавки.

Гидросамолёт Бе-12П-200

В России первый гидросамолёт (поплавкового типа) был создан в 1911 г. инженером Я. М. Гаккелем. В 1913—15 гг. под руководством авиаконструктора Д. П. Григоровича построены первые летающие лодки (М-1, М-4, М-9). Позднее над созданием гидросамолётов работали авиаконструкторы А. Н. Туполев, Г. М. Бериев, И. В. Четвериков и др. За рубежом гидросамолёты строят во Франции, США, Великобритании, Германии, Италии, Японии. Гидросамолёты широко используются для перевозки пассажиров и грузов в районах, изобилующих акваториями, для разведки рыбы, спасательных работ на море, тушения лесных пожаров и в других целях.

ГИДРОТÉХНИКА, отрасль науки и техники, занимающаяся изучением водных ресурсов, их использованием для различных хозяйственных целей и борьбой с вредным действием вод при помощи инженерных гидротехнических сооружений. Гидротехника имеет следующие основные направления (в зависимости от обслуживаемой отрасли водного хозяйства): использование водной энергии (гидроэнергетика); обеспечение судоходства и лесосплава по водным путям; орошение, обводнение и осушение сельскохозяйственных земель; водоснабжение населения, транспортных и промышленных предприятий; отведение с благоустроенных территорий избыточных, сточных и загрязнённых вод; обеспечение необходимых условий для рыбного хозяйства (пропуск рыбы через гидротехнические сооружения, создание водоёмов для нереста рыбы, её искусственного разведения и др.); защита населённых пунктов, промышленных объектов, линий транспорта, связи, различных сооружений от вредного действия водной стихии.

Гидротехника – одна из древнейших отраслей науки и техники. Ещё в Древнем Египте строились каналы для орошения земель в долине реки Нил; в Вавилоне существовали города с водопроводами и артезианскими колодцами; известны гидротехнические сооружения Древнего Хорезма (7–6 вв. до н. э.). В период расцвета Древней Греции и Рима гидротехника получила большое развитие: построен водопровод Аппия, осуществлена канализация в Риме, были попытки осушения Понтийских болот. В Средние века в западноевропейских странах строились малые гидротехнические сооружения – водяные мельницы, системы водоснабжения городов, замков и т. п. В 18 – нач. 19 в. были построены судоходные каналы во Франции, Англии и в других странах, развивалось портовое строительство (лондонские и ливерпульские доки, волноломы в Шербуре и Генуе и др.). В России в 17–18 вв. было создано более 200 заводских плотин и гидроустановок на Урале, Алтае и в других местах. В нач. 19 в. изобретение паровой машины и появление железных дорог в западноевропейских странах ослабили интерес к гидравлическим установкам и водному транспорту. Однако во 2-й пол. 19 в. в связи с ростом промышленности, сельского хозяйства и развитием крупных городов, нуждавшихся в водоснабжении, наблюдается новый подъём гидротехнического строительства: реконструируются старые и строятся новые водные пути, осуществляются в больших масштабах ирригационные и осушительные работы, появляются гидроэлектрические установки современного типа. Огромное развитие гидротехника в России получила с 20—30-х гг. 20 в. Крупное гидротехническое строительство потребовало разработки новых, не применявшихся ранее в России типов гидротехнических сооружений, а также решения проблем, вытекавших из особенностей природных условий страны. Степень использования водных ресурсов в России непрерывно возрастает, что приводит к расширению областей применения гидротехники.

ГИДРОТЕХНИ́ЧЕСКИЙ ЗАТВÓР, подвижная конструкция для полного или частичного закрывания водопропускного отверстия гидротехнического сооружения (водосливной плотины, шлюза, трубопровода, рыбохода, гидротехнического тоннеля и т. п.). Служит для регулирования уровня и расхода воды, пропуска плавающих тел (судов, леса, льда, наносов и пр.) в различных условиях работы гидротехнического сооружения. В состав гидравлического затвора входят: подвижная конструкция, опорные части (неподвижные конструкции, заделанные в тело сооружения) и уплотнения, обеспечивающие водонепроницаемость по контакту между подвижной конструкцией и кладкой сооружения. Затворы открываются и закрываются стационарными или подвижными механизмами (лебёдки, краны, гидравлические подъёмники и т. п.), под воздействием давления воды (вододействующие гидравлические затворы); при малых водопропускных отверстиях – вручную. Часто для открывания и закрывания гидравлических затворов применяют дистанционное и автоматическое управление. Гидротехнические затворы различают: по расположению в сооружении – поверхностные (на гребне водослива) и глубинные (ниже уровня верхнего бьефа); по назначению – основные (рабочие), ремонтные, аварийные, строительные, запасные; по материалам – металлические (стальные), деревянные, железобетонные, пластмассовые, комбинированные.

ГИДРОТЕХНИ́ЧЕСКИЙ ТОННÉЛЬ, подземный водовод замкнутого поперечного сечения с напорным или безнапорным движением воды, устроенный в земной коре без вскрытия лежащей над ним массы грунта. Гидротехнические тоннели сооружаются в случае глубокого заложения водовода, когда открытая выемка грунта экономически нецелесообразна или когда трасса открытого водовода проходит по крутым оползневым склонам или густонаселённой застроенной территории. По основному водохозяйственному назначению различают гидротехнические тоннели: энергетические, ирригационные, судоходные, лесосплавные, водосбросные, водопроводные, строительные (для временного отвода речной воды при строительстве гидроузла) и комбинированные (удовлетворяющие различным водохозяйственным целям).

ГИДРОТУРБИ́НА, см. Гидравлическая турбина.

ГИДРОУ́ЗЕЛ, группа гидротехнических сооружений, объединённых по расположению и условиям их совместной работы. Подразделяются на энергетические, водно-транспортные, водозаборные и др. Чаще всего бывают комплексные, одновременно выполняющие несколько водохозяйственных функций. Гидроузлы делятся на низконапорные, у которых разность уровней воды верхнего и нижнего бьефов (напор) не превышает 10 м, устраиваемые на равнинных реках, преимущественно в пределах их русла, и используемые гл. обр. в транспортных или энергетических целях; средненапорные (с напором 10–40 м) на равнинных или предгорных участках рек, предназначенные гл. обр. для транспортно-энергетических, а также ирригационных целей (создаваемый ими подпор приводит к затоплению поймы реки в верхнем бьефе, образуя водохранилище, используемое для суточного и сезонного регулирования стока реки, осветления воды, борьбы с наводнениями и т. п.); высоконапорные (с напором более 40 м), гл. обр. на реках в горных районах, служащие обычно для комплексных целей – энергетики, транспорта, ирригации и др.

ГИДРОЭЛЕКТРИ́ЧЕСКАЯ СТÁНЦИЯ (гидроэлектростанция, ГЭС), комплекс гидротехнических сооружений и энергетического оборудования, обеспечивающий преобразование энергии водного потока в электрическую энергию. Для этого поперёк русла реки сооружают плотину, чтобы накопить воду в водохранилище и сконцентрировать перепад уровня воды на сравнительно небольшом участке (по ширине плотины). Как правило, непосредственно к плотине примыкает здание ГЭС, в котором располагается основное оборудование – гидроагрегаты (в машинном зале) и устройства автоматического контроля и управления работой ГЭС. Подвод воды к гидравлическим турбинам осуществляется по напорным водоводам. Вращение рабочего колеса гидротурбины под напором падающей воды передаётся на вал гидрогенератора, вырабатывающего электрический ток. На открытой площадке рядом со зданием ГЭС или в отдельном здании обычно сооружают повышающую трансформаторную подстанцию ГЭС с распределительными устройствами.

По способу использования водных ресурсов ГЭС обычно подразделяют на русловые, приплотинные, деривационные (с подводом воды к ГЭС по специальным сооружениям), смешанные, гидроаккумулирующие и приливные. По установленной мощности различают ГЭС мощные (св. 250 МВт), средние и малые (до 5 МВт). Мощность ГЭС зависит от напора (разности уровней воды верхнего и нижнего бьефов), расхода воды через гидротурбины и кпд гидроагрегатов. По максимально используемому напору ГЭС условно делят на высоконапорные (св. 60 м), средненапорные (25–60 м) и низконапорные (3—25 м). Практически на равнинных реках с помощью плотин можно создать напор до 100 м, в горных условиях он может достигать 300 м и более. Поэтому на равнинных реках мощность станции определяется гл. обр. величиной расхода воды, а в горных условиях, где расход воды значительно меньше, величиной напора. Из-за сезонных колебаний уровней воды в водоёмах, необходимости пропуска, напр., паводковых вод, непостоянства нагрузки энергосистемы и других причин напор и расход воды и, как следствие, мощность ГЭС непостоянны. Различают годичный, недельный и суточный циклы работы ГЭС. Кпд ГЭС достигает 90–93 %, по этому показателю они являются самыми экономичными электростанциями (кпд тепловых электростанций не превышает 40 %). Себестоимость вырабатываемой ГЭС электроэнергии, а также эксплуатационные расходы в 5–6 раз ниже, чем на тепловых и атомных электростанциях; гидроэлектростанции не требуют топлива, обладают высокой надёжностью и мобильностью в части изменения мощности и являются исключительно дешёвым и манёвренным источником электроэнергии.

Схема устройства гидроэлектростанции:

1 – водохранилище; 2 – затвор; 3 – трансформаторная подстанция с распределительным устройством; 4 – гидрогенератор; 5 – гидравлическая турбина

Первые гидроэлектрические установки мощностью в несколько сотен ватт были сооружены в 1876—81 гг. в Штангассе и Лауфене (Германия) и в Грейсайде (Англия). Затем были введены в эксплуатацию ГЭС в Швейцарии (1892), Швеции (1893), США (1896 г., на Ниагарском водопаде), Франции (1901) и т. д. В России первая промышленная ГЭС мощностью 300 кВт была построена в 1895—96 гг. в Санкт-Петербурге на р. Охта. В период с 1905 по 1917 г. вступили в строй: крупнейшая для своего времени Гиндукушская ГЭС мощностью 1.35 МВт (1909), Саткинская, Сестрорецкая и другие ГЭС небольшой мощности. В 20—30-х гг. 20 в. в СССР по плану ГОЭЛРО были построены первые крупные ГЭС: Волховская (мощностью 58 МВт) и Земо-Овчальская (36.8 МВт), а также Днепровская, Нижне-Свирская и др. В 50—70-х гг. в России были созданы крупнейшие уникальные ГЭС на Волге (Горьковская – мощностью 1000 МВт, Куйбышевская – 2300 МВт, Саратовская – 1360 МВт, Волгоградская – 2540 МВт и др.), Ангаре (Братская – 4500 МВт, Усть-Илимская – 3840 МВт и др.), Енисее (Красноярская – 6000 МВт, Саяно-Шушенская – 6400 МВт) и др.

ГИДРОЭНЕРГÉТИКА, одна из отраслей энергетики, относящаяся к использованию водных ресурсов, гл. обр. в целях получения электрической энергии. Развитие гидроэнергетики связано со строительством гидроузлов, которые обычно создаются не только для электроэнергетики, но и в интересах водного транспорта, рыбного хозяйства, ирригации, водоснабжения и т. п. Рациональное использование гидроэнергетических ресурсов позволяет решать многие проблемы, связанные с орошением безводных сельскохозяйственных земель, судоходством на реках, обеспечением дешёвой электроэнергией энергоёмких производств, электрификацией железных дорог и т. п. Гидроэнергетика обеспечивает выработку недорогой электроэнергии наиболее экологически чистым способом. К достоинствам гидроэнергетики относятся: постоянная естественная возобновляемость гидроэнергетических ресурсов; низкая себестоимость электроэнергии; экономия трудовых затрат при эксплуатации; высокая манёвренность гидроэнергетического оборудования (обеспечение быстрого изменения режимов работы); комплексное использование водных ресурсов; положительное влияние на индустриальное развитие малоосвоенных регионов и др. Недостатки гидроэнергетики: большая продолжительность строительства гидроэлектростанций; значительные удельные капиталовложения (на 1 кВт установленной мощности); зависимость выработки электроэнергии от водных режимов.

Энергия водного потока привлекала своей доступностью людей с древних времён, история её применения насчитывает более 2 тыс. лет. Для её использования строили водяные колёса, которые приводили в движение, напр., мельничные жернова. До изобретения паровой машины энергия воды вообще была основной движущей силой в приводах станков, молотов, воздуходувок и т. п. Гидроэнергетика сыграла решающую роль в развитии мануфактуры в 17 в.

К нач. 18 в. в России было построено более 3 тыс. промышленных предприятий, на которых работали установки с приводом от водяного колеса (напр., на р. Кораблиха на Алтае, где перемещение гружёных вагонеток осуществлялось с помощью такой установки, сооружённой в 1765 г. мастером К. Д. Фроловым). Самые мощные водяные колёса были установлены на р. Нарова в кон. 18 в.; они имели диаметр 9.5 м, ширину 7.5 м и при напоре 5 м развивали мощность 500 л.с. В 1-й пол. 19 в. была изобретена гидравлическая турбина, открывшая новые возможности использования гидроресурсов. Важнейшим направлением гидроэнергетики стало строительство гидроэлектрических станций для преобразования гидроэнергии в электрическую.

На территории России протяжённость рек составляет примерно 3.5 млн. км; их технически пригодная к использованию энергия (экономический потенциал) приблизительно равна 600 млрд. кВт·ч. Установленная мощность всех гидроэлектростанций России к нач. 21 в. достигла 44 000 МВт; вырабатываемая ими электроэнергия 160 млрд. кВт·ч. Таким образом, экономический потенциал гидроресурсов России используется на 26 %, что лишь немногим меньше мирового уровня (33 %).

ГИПСОКАРТÓН (сухая штукатурка), листовой отделочный материал, изготовленный из водного раствора гипса, армированный растительным волокном и облицованный с обеих сторон картоном. Листы гипсокартона применяются для внутренней облицовки стен, потолков, устройства лёгких внутренних перегородок (в помещениях с нормальной влажностью воздуха, т. к. гипсокартон разрушается под воздействием влаги), в декоративных и звукопоглощающих изделиях. Листы сухой штукатурки не горят, легко режутся и пробиваются гвоздями. К кирпичным, бетонным и каменным поверхностям их приклеивают с помощью специальных мастик.

ГИРÓБУС (жиробус), транспортное средство на колёсном ходу, движущееся за счёт кинетической энергии вращающегося с большой скоростью маховика (см. Инерционный двигатель). Маховик раскручивается до максимальной частоты вращения (на зарядной станции), после чего его подключают к электрогенератору, и запасённая механическая энергия преобразуется в электрическую для питания тяговых электродвигателей. Кинетической энергии маховика хватает для преодоления 5—10 км. Опытные пассажирские электрогиробусы применялись на некоторых линиях Бельгии и Швейцарии в 1950-х гг. Гиробус используется в основном как транспорт, пригодный для обслуживания пожаро – и взрывоопасных объектов.

ГИРОКÓМПАС, 1) навигационный гироскопический прибор для определения курса летательного аппарата, судна, иных движущихся объектов, а также нахождения азимута (пеленга) ориентируемого направления. Принцип действия гирокомпаса основан на использовании свойства гироскопа и суточного вращения Земли; его идея была предложена французским учёным Ж. Фуко. Гирокомпас, в отличие от обычного магнитного компаса, показывает направление географического (а не магнитного) меридиана, и на его показания существенно меньше влияют перемещающиеся металлические массы (железо, сталь) и электромагнитные поля, а точность в условиях маневрирования и колебаний движущегося объекта значительно выше.

2) Гирокомпас маркшейдерский – гироскопический прибор для определения дирекционных углов при ориентировании подземных маркшейдерских сетей и съёмок при маркшейдерско-геофизических работах на поверхности.

ГИРОСКÓП, быстровращающееся симметричное твёрдое тело (ротор), ось вращения (ось симметрии) которого может изменять своё направление в пространстве. Ротор устанавливают в рамках (кольцах) карданова подвеса (см. рис.), позволяющего оси ротора занимать любое положение в пространстве. Такой гироскоп имеет три степени свободы: он может совершать независимые повороты вокруг осей АВ, DЕ и GK, пересекающихся в центре подвеса О. Если центр тяжести гироскопа совпадает с центром О, то гироскоп называется уравновешенным. Такой гироскоп обладает двумя основными свойствами. Первое свойство гироскопа состоит в том, что его ось стремится устойчиво сохранять в пространстве приданное ей первоначальное направление. Если, напр., эта ось вначале направлена на какую-либо звезду, то при любых перемещениях основания прибора и случайных толчках она будет продолжать указывать на эту звезду, меняя свою ориентацию относительно земных осей. Впервые это свойство гироскопа использовал французский физик Ж. Фуко для экспериментального доказательства вращения Земли вокруг её оси (1852).

Гироскоп в кардановом подвесе

Второе свойство гироскопа: если на ось (или рамку) гироскопа начинает действовать сила, стремящаяся привести ось во вращение, то возникает прецессия (движение) гироскопа с постоянной угловой скоростью в направлении, перпендикулярном этой силе. В момент прекращения действия силы мгновенно прекращается прецессия гироскопа.

На основе гироскопа создаются приборы для автоматического управления движением самолётов, ракет, морских судов и т. д., прибор, определяющий направление географического меридиана (гирокомпас), прибор для определения направления истинной вертикали (гировертикаль) и др.

ГЛИССÁДА, прямолинейная траектория движения самолёта, планёра при заходе на посадку. Снижение по глиссаде под углом 0.046—0.087 рад (2.64—5.0 град.) к горизонтальной плоскости обеспечивает самолёту плавное, скользящее приземление и существенно уменьшает динамическую нагрузку на шасси в момент касания взлётной полосы. Это особенно важно для больших пассажирских авиалайнеров и тяжёлых транспортных самолётов. На аэродромах глиссада задаётся при помощи двух радиомаяков – глиссадного и курсового, которые посылают в направлении заходящего на посадку самолёта радиолучи, обозначающие границы глиссады в наклонно-горизонтальной и вертикальной плоскостях. Самолёт начинает снижаться по глиссаде с высоты 200–400 м, высота глиссады над торцом взлётно-посадочной полосы 15 м. При отклонении траектории снижения самолёта от глиссады больше допустимого пилот обязан прекратить снижение и набрать высоту для повторного захода на посадку.

ГЛУБÓКАЯ ПЕЧÁТЬ, способ получения полиграфического изображения на бумаге (или ином материале) с использованием печатных форм, на которых печатающие элементы углублены по отношению к пробельным (непечатающим) элементам. Глубина печатающих элементов на форме различается соответственно насыщенности оттенков воспроизводимого изображения. На бумаге такая форма оставляет оттиск, на котором слои краски имеют разную толщину, что создаёт тончайшие градации и переходы тонов. Формы для глубокой печати изготовляют фотомеханическим способом. В результате получают форму с выпуклым рельефом изображения, полностью воспроизводящим градацию тонов. На поверхность формы в печатной машине наносится жидкая краска, которая заполняет углубления; излишки краски с пробельных участков удаляются специальным устройством – ракелем. Глубокая печать применяется обычно для печатания иллюстрированных журналов, фотоальбомов, портретов и т. п.

Схема формы и оттиска глубокой печати:

1 – форма (а – непечатающие участки, б – углублённые печатающие участки формы); 2 – форма с краской; 3 – форма с очищенными пробельными участками, краска осталась в углублённых участках (в); 4 – бумага с оттиском краски

ГЛУБÓКОЕ ОХЛАЖДÉНИЕ в технике, охлаждение вещества для получения и практического применения температур, лежащих ниже 170 К (–103 °C). Основное назначение глубокого охлаждения – сжижение газов и разделение газовых смесей. Разделение газовых смесей на составляющие основано на разнице их температур кипения. Напр., при охлаждении воздуха кислород переходит в жидкую фазу (сжижается) при 90 К (–183 °C – его температура кипения), а азот – при 77 К (–196 °C). Одним из основных способов достижения температур, при которых газ переходит в жидкую фазу, является дросселирование, т. е. пропускание сжатого газа через дроссель – сужение трубопровода, кран, вентиль или иное препятствие на пути газового потока. При дросселировании давление и температура газа изменяются (эффект Джоуля – Томсона); напр., для углекислого газа при перепаде давления на дросселе на 1 атм. температура газа падает на 1.25 °C.

Жидкие газы находят широкое применение в технике, науке, медицине. Напр., жидкие кислород и водород используются в качестве окислителя и топлива в ракетной технике; жидкие гелий, водород, неон, азот используются для охлаждения лазеров, чувствительных полупроводниковых приборов, антенн радиотелескопов, сверхпроводящих линий связи и электропередачи; жидкий азот широко применяют для консервации и длительного хранения крови, костного мозга, кровеносных сосудов и пр. Охлаждение обмоток электрических машин, трансформаторов, магнитов позволяет в 5–6 раз уменьшить массу и габаритные размеры этих устройств. Использование соленоидов, сделанных из материалов, сопротивление которых при криогенных температурах падает до нуля (сверхпроводников), позволяет создавать сверхсильные магнитные поля, необходимые для многих физических экспериментов.

ГÓДДАРД (goddard) Роберт (1882–1945), американский учёный в области ракетной техники. Впервые в мире произвёл запуск ракеты с жидкостным двигателем (1926). Ракета взлетела на 12.5 м и упала в 56 м от места старта; время полёта – 2.5 с. Деятельность Годдарда в области разработки и испытания ряда экспериментальных ракет и жидкостных двигателей для них способствовала развитию космонавтики 20 в. Помимо конструирования ракет, Годдард занимался исследованиями, связанными с использованием электромагнитной энергии в наземном транспорте, и др. На свои изобретения при жизни получил 83 патента; после его смерти на основании архивных материалов был зарегистрирован ещё 131 патент.

Р. Годдард

ГОЛОВНЫ́Е ТЕЛЕФÓНЫ (наушники), электроакустические приборы для индивидуального прослушивания как стереофонических, так и монофонических звуковых программ от магнитофонов, радиоприёмников, телевизоров. Состоят из двух телефонов (правого и левого), которые удерживаются на голове слушателя при помощи гибкой пластины (держателя) или вставляются непосредственно в ушные раковины. По принципу действия телефоны подобны громкоговорителям. Но в их работе есть существенное различие. Головные телефоны возбуждают упругие колебания воздуха (звук) внутри небольшого объёма ушной раковины. В этих условиях для достижения желаемой громкости звучания достаточна мощность 0.001—0.1 Вт. Чтобы обеспечить такую же громкость звучания в помещении посредством обычных громкоговорителей, требуется мощность в 100—1000 раз большая. Эта особенность телефонов позволяет создавать приборы с полосой воспроизводимых частот 20–20 000 Гц, т. е. обладающие такими же акустическими характеристиками, как самые высококачественные акустические системы. Кроме того, головные телефоны полностью исключают влияние акустических свойств помещения на слышимость воспроизводимых звуков. Высокое качество звучания телефонов вполне компенсирует некоторый дискомфорт, обусловленный наличием наушников на голове слушателя.

Плеер с головными телефонами

ГОНДÓЛА, 1) венецианская одновёсельная плоскодонная лодка с несимметричным поперечным сечением, поднятыми украшенными оконечностями; иногда на них устанавливают каюты.

2) Обтекатель для размещения движителя, двигателя, шасси и прочих устройств на судах, самолётах и вертолётах.

3) Кабина аэростата или стратостата.

Гондола

ГОРН, печь для нагрева заготовок, выплавки и переплавки металлов, а также обжига керамических изделий (посуды, художественных и декоративных украшений). Горном называют также нижнюю часть доменной печи. Гончарные горны были известны в Древнем Египте, Двуречье уже в 3-м тыс. до н. э. Найденные на территории России печи такого типа, использовавшиеся для плавления железной руды, относятся к 1-му тыс. до н. э. В них непосредственно из руды получали тестообразное железо (т. н. сыродутное). Такой горн выглядел как очаг, обложенный (теперь сказали бы – футерованный) огнеупорной глиной. Для поддержания тяги в нижней части горна устраивалось открытое отверстие (фурма). Способ выплавки металла в горнах просуществовал до нач. 20 в. В горнах можно было и нагревать металл перед ковкой или закалкой. Конструкция горнов совершенствовалась со временем, приобретая черты промышленной печи. Однако широкого распространения в металлургии горны не получили и ныне ограниченно применяются лишь в литейных цехах для плавки цветных металлов и сплавов, в кузницах, ремонтных мастерских, а также для получения свинца из рудных концентратов.

Плавильная печь с передним горном.

Гравюра из книги Г. Агриколы «О горном деле и металлургии» (1557)

ГÓРНЫЙ КОМБÁЙН, комбинированная машина, выполняющая комплекс операций начиная с отделения от массива полезного ископаемого или породы и кончая погрузкой их в транспортные средства. Различают проходческие комбайны, предназначенные для разрушения горных пород, образования выработок (тоннелей); добычные комбайны, которые используются для отделения полезного ископаемого от массива с одновременным навалом на конвейер; стволопроходческие комбайны для разработки вертикальных стволов и горизонтальных тоннелей. Применяют проходческие комбайны избирательного и сплошного разрушения. Комбайны избирательного разрушения, оснащённые стреловидным исполнительным органом со сменной фрезерной коронкой, образуют выработки сечением 20–45 мІ, обеспечивают проходку до 1500 м в месяц. Комбайн сплошного разрушения наиболее часто применяется при проходке тоннелей в крепких горных породах, имеет исполнительный орган роторного типа с буровой коронкой, снабжённой выгребными ковшами. Комбайн осуществляет одновременное разрушение породы по всему периметру забоя и загрузку в транспортные средства. Добычные комбайны используются гл. обр. в угольных шахтах в длинных забоях (лавах) и коротких (камерах) на горизонтальных и наклонных выработках. Исполнительными органами служат буровые коронки и буровые устройства, работающие одновременно с погрузочными конвейерами. Стволопроходческий комбайн снабжён двухдисковым исполнительным органом (эжекторным или элеваторным) для подъёма на поверхность породы из забоя и перегрузки её в приёмный бункер. Управление горным комбайном автоматизировано на всех операциях; осуществляется с помощью переносного пульта.

Проходческий горный комбайн

ГРАДИ́РНЯ, сооружение для охлаждения воды атмосферным воздухом. Применяется гл. обр. в системах циркуляционного (оборотного) водоснабжения тепловых электростанций и промышленных предприятий для понижения температуры воды, отводящей тепло от теплообменных аппаратов, компрессоров, тепловых конденсаторов и т. п. Охлаждение происходит в основном за счёт испарения части воды под действием потока воздуха (испарение 1 % воды понижает её температуру примерно на 6 °C). Воздушный поток создаётся вентилятором либо образуется вследствие естественной тяги, возникающей в высокой башне (см. рис.). Охлаждаемая вода разбрызгивается в потоке воздуха и под действием силы тяжести стекает в резервуар охлаждённой.

Схема башенной градирни:

1 – ороситель; 2 – водораспределитель; 3 – резервуар (бассейн); 4 – подвод горячей воды; 5 – отвод охлаждённой воды; 6 – подача воздуха

ГРАДОСТРОИ́ТЕЛЬСТВО, теория и практика планировки и застройки городов; область архитектуры, комплексно решающая функционально-практические (строительно-технические, санитарно-гигиенические) и эстетические (архитектурно-художественные) задачи.

Попытки упорядочить города и поселения предпринимались ещё в сер. 3-го тыс. до н. э. В Древнем Египте и Двуречье города разбивали на геометрически правильные квадраты, выделяли главную улицу (для ритуальных процессий), создавали простые системы водопровода и канализации. В 5 в. до н. э. древнегреческий архитектор Гипподам из Милета разработал принципы регулярной городской планировки (разбивка города прямоугольной сетью улиц, комплексная застройка жилых кварталов равновеликими домами и т. д.). Эта градостроительная система называется гипподамовой (древние города Милет и Пирей). Она стала господствующей при планировке городов Древнего Рима (Помпеи, Остия и др.). В средневековых городах, опоясанных мощными крепостными стенами, преобладающей стала естественная радиально-кольцевая (реже веерная) структура, когда вокруг замка, собора или торговой площади стихийно создавалась сеть кривых и узких улочек, а на месте прежних тесных для растущего города стен образовывались кольцевые улицы. В русских городах роль такого центра играли древние кремли (детинцы). Со временем средневековые города становились тесными, узкие улочки расширялись, прокладывались проспекты, создавались городские ансамбли вокруг больших парадных площадей. Однако многие европейские города сохранили свою радиально-кольцевую структуру (Москва, Париж и др.). Начиная с 18 в. новые города Европы и Америки строили преимущественно с прямоугольной планировкой.

В сложившихся городах градостроительство решает две на первый взгляд взаимоисключающие задачи: сохранение исторического облика города и его модернизация, без которой просто невозможно функционирование больших городов. Имеется в виду не только модернизация жилого фонда, водопроводных и канализационных сетей, но и строительство в условиях сложившейся застройки новых культурно-зрелищных и торговых сооружений, транспортных развязок, подземных автостоянок. Очень важно создание и плотное следование единой градостроительной концепции, потому что строительство неуместного для данных построек здания или инженерного сооружения может разрушить существующий городской ландшафт. По этой причине новое строительство в центрах городов всё чаще уходит под землю, создание подземных сооружений не разрушает облик древнего города. Бурный рост населения городов ставит проблему выбора площадок для нового жилищного строительства. Создаются спальные районы, которые связываются с центром города транспортными артериями, строятся города-спутники, пригородные коттеджные посёлки и таун-хаусы. В процессе развития цивилизации человек противопоставил природе город как форму пространственной организации общества. Но оказалось, что комфортно себя человек ощущает в городском ландшафте, сходном с природным. Мы теряемся на слишком широких улицах и бескрайних площадях; новые безликие районы, где не нашлось места небольшим, камерным площадям, тоже ощущаются неудобными для жизни. Современный город часто подавляет человека высотными зданиями, большими скоростями, скученностью населения. Поэтому основная задача современного градостроительства – создание гармоничной городской среды, удобной для жизни человека.

Вид на площадь Святого Петра в Риме, Италия

ГРАММОФÓН, аппарат для воспроизведения звука с граммофонной пластинки. Записанный на грампластинке звук воспроизводится с помощью механического звукоснимателя – иглы и мембраны. Колебания иглы, возникающие при её движении по звуковой канавке вращающейся грампластинки, передаются мембране, которая преобразует их в упругие колебания воздуха – звук, усиливаемый рупором. Граммофон имел пружинный привод, который заводился вращением ручки. Изобретён в 1888 г. немецким инженером Э. Берлинером, создавшим первую в мире граммофонную пластинку – цинковый диск, покрытый тонким слоем воска. В нач. 20 в. появился портативный вариант граммофона – патефон, ставший особенно популярным в 30—40-х гг. 20 в.; в 50-х гг. вытеснен более совершенным электрофоном (электропроигрывателем).

Граммофон

ГРАММОФÓННАЯ ПЛАСТИ́НКА (грампластинка), пластмассовый диск, на поверхности которого расположена спиральная канавка (дорожка) с записью звука, воспроизводимого с помощью граммофона, патефона, электрофона (электропроигрывателя). Воспроизведение звука осуществляется с помощью звукоснимателя, превращающего механические колебания иглы, движущейся по звуковой канавке грампластинки, в электрические колебания звуковой частоты, которые после усиления преобразуются громкоговорителем в звук. Частота вращения грампластинки со временем изменялась – от 90—100 об/мин до 78.45 и 33 1/3 об/мин. Первая граммофонная пластинка изготовлена немецким инженером Э. Берлинером в 1888 г. До 1903 г. выпускались только односторонние граммофонные пластинки. Первые грампластинки делали из целлулоида, эбонита, шеллачных смол; они легко бились и не обеспечивали высокого качества звука. Современные грампластинки изготовляют из синтетического материала; они не бьются, воспроизводят полосу частот 20–20 000 Гц, практически не вносят искажений. Выпускаются с монофоническими и стереофоническими записями.

ГРАНÁТА, 1) боеприпас для поражения живой силы и техники противника в ближнем бою. Различают гранаты ручные (ручного метания) и гранатомётные (выстреливаются из гранатомёта). Как оружие пехоты ручные гранаты стали применяться с 17 в. Первоначально для их метания подбирались физически сильные солдаты – гренадеры. Современные ручные гранаты являются оружием каждого пехотинца, т. к. их масса вполне приемлема для броска. По назначению гранаты подразделяются на: противопехотные наступательные и оборонительные (соответственно РГН и РГО – масса 310 и 530 г, дальность броска 50 и 40 м, радиус разлёта убойных осколков 25 и 200 м); противотанковые (РКГ-3 – масса 1070 г, дальность броска 20 м, бронепробиваемость 200 мм); специальные (зажигательные, дымовые, сигнальные и др.). Гранатомётные гранаты могут быть: активными, т. е. выстреливаться из гранатомёта с помощью метательного порохового заряда; реактивными, имеющими в корпусе реактивный двигатель; активно-реактивными. Деление по назначению аналогично ручным гранатам.

Ручная противотанковая граната в разрезе

2) Устаревшее название артиллерийского разрывного снаряда массой до 1 пуда (16.38 кг); снаряд большей массы назывался бомбой.

ГРАНАТОМЁТ, оружие ближнего боя, стреляющее гранатами. По калибру (мощность боеприпасов) гранатомёты близки к артиллерийским орудиям, а по размерам, массе и способам применения – к стрелковому оружию. Подразделяются на: ручные – для стрельбы с плеча, рук или сошки (калибр 30—100 мм, масса до 8 кг, дальность стрельбы до 500 м); станковые – размещаются на пехотных станках и специальных установках боевых машин, вертолётов, кораблей (калибр 30–90 мм, масса до 30 кг, дальность стрельбы до 2000 м; могут быть автоматическими); винтовочные (ружейные) – надеваются на ствол либо закрепляются под стволом винтовки или автомата; граната выстреливается с помощью холостого или боевого патрона (калибр 40 мм, масса 1–2 кг, дальность стрельбы до 400 м). Бронепробиваемость противотанковой гранаты 350–650 мм, темп стрельбы автоматического гранатомёта – до 400 выстрелов в минуту. Винтовочные гранатомёты стали широко применяться с 1-й мировой войны (русская 16-линейная ружейная мортирка), ручные – со 2-й мировой войны (американская базука, немецкий фаустпатрон), станковые – в послевоенное время.

Ручной гранатомёт РПГ-7 с гранатой

ГРАФОПОСТРОИ́ТЕЛЬ, то же, что плоттер.

ГРАФОПРОÉКТОР (кодоскоп), аппарат для показа на проекционном экране увеличенных (в 10–20 раз) изображений с прозрачного или непрозрачного листового оригинала (напр., фотоплёнки или листа бумаги). Размеры проецируемого поля (у отечественных графопроекторов до 350 5 350 мм) позволяют наносить изображение на плёнку (бумагу) с помощью, напр., шариковой ручки или фломастера, в т. ч. непосредственно во время проецирования. Графопроекторами пользуются лекторы, преподаватели, докладчики на научных конференциях. Устанавливают графопроектор вблизи экрана, его конструкция и оптическая схема позволяют докладчику (преподавателю, лектору) во время демонстрации стоять лицом к аудитории и не отвлекаться для наблюдения за изображением на экране у себя за спиной.

Оптическая схема зеркального графопроектора:

1 – асферическая линза; 2 – источник света; 3 – сферический зеркальный отражатель; 4 – поворотное зеркало; 5 – проекционный объектив; 6 – экран; 7 – проецируемый оригинал; 8 – конденсор

ГРЕБНЫ́Е СУДÁ, суда, приводимые в движение с помощью вёсел. Первыми простейшими средствами, использованными первобытным человеком для передвижения по воде, был плот, связанный из брёвен, позднее – чёлн, выжженный или выдолбленный из ствола дерева. Первые лодки, построенные в Древнем Египте (5300–5000 гг. до н. э.), были сделаны из папируса, позднее – из дерева (3200–2200 гг. до н. э.). Гребцы на папирусных лодках вооружались гребковыми вёслами, лодки управлялись одним или несколькими большими вёслами – рулями. Финикийцы в 1200—700 гг. до н. э. строили прочные деревянные суда, имевшие киль со шпангоутами и два ряда вёсел, расположенных друг над другом. Во времена Древней Греции появились гребные военные суда – биремы и триремы (триеры) с гребцами, расположенными в два или три ряда с каждого борта. Длина трирем достигала 40 м, ширина – 6 м при вместимости до 200 человек. Военный флот Рима состоял из галер (пентер), триер и либурн. Римские галеры имели длину 70 м при ширине корпуса 8 м, на них размещалось до 300 гребцов и до 100 вооружённых воинов.

Греческие бирема и трирема

В северных морях и у восточных славян в течение многих веков использовались ладьи. Они достигали 30–40 м в длину и имели до 60 вёсел с каждого борта. Венецианская галера имела длину 40–50 м, ширину корпуса ок. 5 м, высоту борта 1.8 м. По бортам галеры располагалось по 26–30 гребцов, каждый со своим веслом. Крупные галеры оснащались парусами, а вёсла использовались как вспомогательные движители. Гребные суда сыграли большую роль в истории российского флота. На гребных судах, построенных Петром I на подмосковных и воронежских верфях, была одержана Азовская победа 1696 г. Позднее с учётом венецианского опыта в России был создан крупнейший в Европе галерный флот. С кон. 18 в. строительство гребных судов военного назначения прекратилось.

Палубное боевое судно Киевской Руси

Многочисленную группу гребных судов ныне составляют малые суда, которые используются для перевозки людей и грузов, в качестве спасательных средств, в спортивных целях, для отдыха и туризма. К ним относятся разнообразные лодки, различающиеся мореходными качествами, размерами, конструкцией, типом гребных вёсел, способом гребли.

Большая группа судовых лодок имеет общее название – шлюпки. Для работы в море используют самые крупные 14—22-вёсельные беспалубные высокобортные шлюпки – баркасы (полубаркасы). Распространены шлюпки среднего размера, используемые для перевозки грузов, – ялы, широкие, короткие шлюпки с 2–8 вёслами. Самой маленькой шлюпкой является тузик (туз), на два посадочных места. К быстроходным шлюпкам относят вельбот – лодку с относительно большим удлинением корпуса и острыми носом и кормой игичку – лёгкую, узкую, обычно шестивёсельную лодку для распашной гребли. Спасательные шлюпки вмещают от 10 до 150 человек. Для обеспечения плавучести в случае попадания в них воды спасательные шлюпки снабжают встроенными в корпус воздушными ящиками. Спасательные шлюпки имеют разную длину: на малых судах – не меньше 4.9 м, на больших – не менее 7.3 м.

Помимо шлюпок, существует множество менее мореходных, обычно плоскодонных лодок различного назначения. Среди них широко известная одновёсельная венецианская гондола и разнообразные лодки без названия – цельные, надувные или разборные. К спортивным гребным лодкам относят лодки с уключинами – академические суда, лодки без уключин – байдарки и каноэ, а также спортивные лодки для народной гребли. Академические суда берут начало от гички, байдарки – от лодки хозяйственного назначения эскимосов и исландцев (байдарка-каяк), каноэ – от лодок североамериканских индейцев (каноэ-пирога).

Байдарки делятся на гоночные – одноместные, двухместные и четырёхместные; туристические – одноместные и двухместные; слаломные – одноместная. Для посадки гребца в палубе байдарки делается вырез с деревянным бортиком – кокпитом. В кормовой части байдарки устанавливается рулевое управление. Для водного слалома применяют байдарки, обладающие высокой манёвренностью и остойчивостью. Вёсла байдарок двухлопастные, лопасти развёрнуты под углом 90° одна относительно другой.

Каноэ делятся на гоночные – на одно, два и десять посадочных мест, каноэ для слалома – на одно и два места – и каноэ для скоростного спуска – на одно и два места. Корпус состоит из выклеенной обшивки, киля и привальных брусьев. На дне устанавливают полик с упорами для ног. Рулевого устройства у каноэ нет. Гоночные каноэ беспалубные, слаломные имеют палубу и кокпит, как у байдарки. Для опорной ноги имеется подушка из водонепроницаемого брезента. На каноэ применяется однолопастное весло, подбираемое индивидуально.

К спортивным лодкам для народной гребли относятся шлюпки-одиночки, шлюпки-двойки, ялы (двух-, четырёх – и шестивёсельные), тузики (тузы) и вельботы (одиннадцати – и шестивёсельные). При спортивной гребле используются лишь четырёх – и шестивёсельные ялы со специальными распашными академическими вёслами.

Шестивесельный ял

ГРÉЙФЕР, 1) грузозахватное приспособление в виде ковша, имеющего поворотные челюсти для захвата грузов. Служит рабочим органом погрузчиков, грузоподъёмных кранов, экскаваторов, талей и других подъёмных машин. Применяется для перегрузки и транспортирования на небольшие расстояния различных грузов. Для сыпучих грузов (песка, гравия, щебня) используют двухчелюстные грейферы, челюсти которых снабжены зубьями для подгребания и забора материалов. Штучные грузы (гл. обр. лесоматериалы) захватывают и перемещают грейферами, имеющими специальные когти. Применение грейферов позволяет полностью автоматизировать операции погрузки и выгрузки грузов.

Грейфер

2) Звено грейферного механизма киносъёмочного или кинопроекционного аппаратов, обеспечивающее скачкообразное движение киноплёнки в фильмовом канале.

ГРИЛЬ электрический, жарочный шкаф для приготовления мясных и рыбных блюд с нагревом инфракрасным излучением (от электронагревательного элемента). Мясо или тушку птицы насаживают на вертел и закрепляют на нём с помощью зажимов. При медленном вращении вертела с помощью электродвигателя происходит равномерное обжаривание мяса или тушки птицы со всех сторон. Для жарки котлет, рыбы и приготовления гренок используются решётки, устанавливаемые на различном расстоянии от нагревательных элементов. Электрические грили снабжаются подсветкой, регуляторами мощности или температуры и таймерами или программаторами для задания продолжительности тепловой обработки того или иного блюда.

ГРОЗОЗАЩИ́ТНЫЙ ТРОС, дополнительный заземлённый провод в воздушной линии электропередачи, служащий для защиты основных проводов от прямых ударов молнии. Грозозащитный трос подвешивают над токонесущими проводами и надёжно заземляют у каждой опоры. Обычно грозозащитный трос делают из стальных оцинкованных проволок; сечение его от 50 до 70 ммІ.

В линиях электропередачи на металлических опорах с напряжением 110 кВ и выше грозозащитный трос подвешивают обычно по всей длине линии; на линиях более низкого напряжения – только на подходах к электрическим станциям и подстанциям.

ГРОМКОГОВОРИ́ТЕЛЬ, устройство для преобразования электрических колебаний звуковой частоты в звуковые. Используется в радиоприёмниках, электрофонах, магнитофонах, музыкальных центрах, акустических системах для громкого воспроизведения речи и музыки. По способу преобразования делятся на громкоговорители электродинамические, электростатические и др. Наиболее распространены электродинамические громкоговорители (динамики), основанные на взаимодействии магнитного поля постоянного магнита с током в подвижной катушке, в которую подаются электрические колебания звуковой частоты. Катушка и жёстко соединённый с ней диффузор образуют подвижную систему громкоговорителя. Механические колебания катушки и соответственно диффузора сопровождаются излучением звуковых волн либо непосредственно, либо через рупор.

Схема электродинамического громкоговорителя прямого излучения:

1 – магнит; 2 – подвижная система (диффузор); 3 – звуковая катушка; 4 – центрирующая шайба

В обиходе громкоговорителем часто называют также приёмник абонентской сети проводного вещания для приёма одной или трёх программ. В 1930—50-х гг. такие громкоговорители называли тарелками из-за их большого диффузора.

Громкоговоритель

ГРОМООТВÓД, широко распространённое неправильное название молниеотвода.

ГРÓХОТ, устройство или машина для механического разделения (сортировки) сыпучих материалов по крупности кусков (зёрен). Один из основных видов технологического оборудования дробильно-сортировочных заводов и обогатительных фабрик. В качестве рабочих органов используют сита, колосники, решётки и т. п. с отверстиями, через которые просыпаются куски материала. Рабочий орган может быть неподвижным либо совершать колебательные движения (вибрационный грохот) или вращаться (барабанный), может располагаться горизонтально или наклонно. Отверстия (ячейки) грохота имеют различные размеры в зависимости от исходного материала. При сортировке (грохочении) материал, двигаясь по ситу (колосникам, решётке), расслаивается; чем крупнее частицы, тем выше слой, в котором они собираются. Частицы, размер которых в поперечнике меньше размера отверстия сита, достигнув его поверхности, проваливаются (просеиваются) через отверстия, а крупные частицы скатываются по ситу. Наиболее эффективны грохоты с колеблющимися инерционными или вибрационными рабочими органами. Грохоты применяются в горно-добывающей промышленности для сортировки угля, руд, щебня и других сыпучих материалов, а также с целью обезвоживания полезных ископаемых на обогатительных фабриках. С помощью грохотов разделяют по крупности семена, зёрна, клубни, плоды и т. п.

ГРУЗОВÓЙ АВТОМОБИ́ЛЬ, автомобиль для перевозки различных грузов или установленного на нём оборудования. Классификация грузовых автомобилей характеризуется их грузоподъёмностью, типом кузова, компоновкой и назначением. По грузоподъёмности грузовые автомобили различают особо малой (до 1 т), малой (1–2 т), средней (2–5 т), большой (5—20 т) и особо большой грузоподъёмности (св. 20 т). Наибольшая грузоподъёмность у карьерных самосвалов: серийно выпускаются машины грузоподъёмностью 200 т, а экспериментальные образцы имеют и более значительные показатели. Из кузовов наиболее распространены платформы с открывающимися бортами. Часто применяются специализированные кузова: самосвальный, цистерна, фургон, изотермический кузов, контейнеровоз, цементовоз и т. п. К грузовым автомобилям с установленным оборудованием относятся пожарные машины, передвижные электростанции, автокраны, бетономешалки и т. п.

Различия схем компоновки грузовых автомобилей заключаются в основном во взаимном расположении кабины и двигателя. Традиционная схема с расположением кабины позади двигателя – капотная – обеспечивает оптимальное распределение веса по осям автомобиля, доступность двигателя и удобный вход в кабину. Однако такой автомобиль имеет сравнительно большую длину и ограниченный передний обзор. Схема с кабиной, частично надвинутой на двигатель, существенно улучшает передний обзор, но уменьшает ширину дверного проёма и внутренний объём кабины. Автомобиль с кабиной, расположенной над двигателем, имеет наименьшую длину и хорошую манёвренность. Но это преимущество в сочетании с хорошим обзором достигается немалой ценой. Кожух двигателя, торчащий в центре кабины, ограничивает её внутренний объём и не позволяет разместить трёхместное сиденье. Водитель, сидящий на колесе, испытывает большую вибрацию и тряску. Требуются специальные устройства, компенсирующие этот вредный фактор. Доступ к двигателю совсем неудобен, приходится делать кабину откидывающейся вперёд, что усложняет её конструкцию. Вход в кабину расположен слишком высоко. Компоновочная схема с кабиной впереди двигателя даёт возможность вернуться к плоскому полу кабины и трёхместному сиденью, да и входить в кабину удобнее.

Компоновка грузовых автомобилей:

а – капотная; б – кабина частично надвинута на двигатель; в – кабина над двигателем; г – кабина перед двигателем

По назначению грузовики делятся на универсальные (общего назначения) с кузовом в виде платформы с открывающимися бортами и специализированные. Как правило, на грузовых автомобилях малой и средней грузоподъёмности устанавливают бензиновые двигатели внутреннего сгорания, на большегрузных автомобилях – дизельные. Трансмиссия грузовых автомобилей может быть механической, автоматической, электромеханической. В ходовой части всё большее распространение получают автоматизированное рулевое и тормозное управление, совершенные системы подрессоривания с пневматическими и гидропневматическими регулируемыми упругими элементами, модифицирующиеся схемы компоновки (напр., у порожнего трёхосного автомобиля приподнимается задняя ось, и он превращается в двухосный). Широко применяется также вторичное подрессоривание, при котором кабина, а зачастую и сиденье водителя устанавливаются на собственных упругих элементах, что обеспечивает необходимые комфортные условия на рабочем месте. Кабины тягачей, предназначенных для дальних перевозок, оборудуются спальными местами, установками микроклимата, навигационными системами.

ГРУЗОЗАХВÁТНОЕ ПРИСПОСОБЛÉНИЕ, устройство или механизм для захвата и перемещения грузов; навешивается на рабочий орган грузоподъёмной машины. Различают грузозахватные приспособления для штучных грузов – чалочные стропы, скобы, траверсы, клещи; для насыпных – грейферы, ковши, кюбели; для наливных – бадьи, специальные ёмкости. Разновидностью грузозахватных приспособлений являются подъёмные электромагниты, вакуумные грузозахваты. К грузозахватным приспособлениям относятся также автостропы.

ГРУЗОПОДЪЁМНЫЙ КРАН, машина прерывного (цикличного) действия, предназначенная для подъёма и перемещения груза на небольшое расстояние. Несущая конструкция крана – башня, ферма, мачта, мост или стрела; главные подъёмные механизмы – лебёдка илиталь. Груз захватывается и переносится крюком, грейфером, электромагнитом либо загружается в ковш, кюбель, бадью и т. п. Выбор грузозахватных приспособлений зависит от вида груза – штучный, сыпучий, кусковой, жидкий. Для крепления грузозахватных приспособлений и грузов используют канаты, цепи, стропы. Грузоподъёмные краны могут быть стационарные (мостовые, портальные, кран-балки и др.) и передвижные (на автомобильном и тракторном ходу – самоходные, на рельсовом ходу – железнодорожные и катучие, а также плавучие). Энергоснабжение крана обеспечивают силовая установка и электрооборудование. Первые грузоподъёмные краны имели ручной привод; в 30-е гг. 19 в. был применён механический привод. В 1847 г. в Великобритании построен паровой кран. Двигатель внутреннего сгорания впервые использовали на кране в 1895 г.; почти одновременно в США и Германии в 1880—85 гг. начали выпускать краны с электроприводом. Грузоподъёмные краны широко применяются на складах, контейнерных площадках, в цехах промышленных предприятий, в портах, на электростанциях, при аварийно-спасательных работах и т. д.

Грузоподъёмный кран

ГУ́ТЕНБЕРГ (gutenberg) Иоганн (ок. 1400–1468), немецкий изобретатель книгопечатания. Разработал новый способ печатания книг, заменив деревянные доски, на которых прежде гравировали целые страницы рукописи, печатными формами, состоявшими, подобно мозаике, из отдельных одинаковых по форме кубиков – литер с рельефным изображением букв. Сконструировал приспособление для массового изготовления литер и пресс для получения оттисков с печатной формы, разработал состав сплава для литер и рецепт типографской краски. Первой книгой, отпечатанной в Майнце новым способом (сер. 1450-х гг.), стала т. н. 42-строчная Библия, повторявшая рисунком шрифта готические средневековые рукописные книги, но превосходившая их качеством печати. Это издание Библии признано шедевром раннего книгопечатания.

И. Гутенберг