Сложный вопрос 1 страница

Быстрое развитие металлургии в XIX веке, обеспечившее появление широкого сортамента прокатной стали различного качества, позволило сравнительно легко решить вопрос о подборе прочного материала для постройки подводных лодок. Гораздо труднее было выбрать для них двигатели.

Особенностью подводных лодок, отличающей их от всех остальных классов военных кораблей, является способность плавать как на поверхности воды, подобно надводным кораблям, так и под водой. Следовательно, и силовая установка подводной лодки должна {53} быть приспособлена к действию в надводном и подводном положении.

Таким образом, создание подводного корабля находилось в прямой зависимости от возможности привести его в движение механическим двигателем как на воде, так и под водой. Это обстоятельство еще раз подтверждало справедливость замечания Маркса о том, что «отдельная машина остается карликовой машиной, пока она приводится в движение только человеком...»¹. Подводные лодки с ручным или ножным (педальным) приводным механизмом были лишь прототипом этого класса боевых кораблей, позволявшим экспериментально исследовать принципиальные возможности осуществления идеи подводного плавания. И только появление достаточно совершенного теплового и электрического двигателей дало возможность перейти от опытных карликовых моделей подводных лодок к подводным кораблям, которые впоследствии на базе развития точных наук и стремительного прогресса техники во всех отраслях промышленности в полной мере показали свои новые качества и завоевали право на равное, а затем и на первое место среди других классов боевых кораблей.

Проблема механического двигателя для подводного плавания оставалась нерешенной до конца прошлого столетия. Но уже тогда основоположник научного социализма Карл Маркс пророчески предсказывал, что успехи естествознания подготовляют новую революцию и что его величество пар, который в XVIII столетии перевернул все на свете вверх дном, сойдет со сцены и уступит свое место несравненно более сильному революционеру — электрической искре.

Гениальное предвидение Маркса сбылось. В конце XIX века электричество начинает вытеснять пар. На смену паровой машине пришел электродвигатель, способный преобразовывать электрическую энергию, подводящуюся к нему по проводам, в механическую энергию движения.

Однако практическое использование электромоторов для движения подводных лодок длительное время задерживалось из-за отсутствия мощного источника {54} электрической энергии. Изобретение в 1857 году аккумуляторов, способных накапливать электричество, а затем отдавать его обратно без существенных потерь, только наполовину решило проблему снабжения подводных судов электроэнергией. Аккумуляторы надо было предварительно заряжать на берегу от постороннего источника тока. Следовательно, пополнить запас электроэнергии, находясь в море, лодка не могла, и это резко ограничивало дальность ее плавания. Таким образом, применение электродвигателя при таких условиях также пока не удовлетворяло требованиям автономности¹ плавания, предъявляемым к боеспособной подводной лодке, и решало только одну сторону вопроса.

Русские изобретатели упорно работали над разрешением проблемы движения лодки под водой при помощи механической силы. Разрабатывались самые разнообразные проекты, в которых постепенно совершенствовался не только двигатель, но и конструкции различных элементов подводной лодки.

Интересной попыткой разрешить эту проблему были опыты генерал-майора О. Б. Герна, осуществившего оригинальный проект подводной лодки с паровой машиной.

В 1854 году Герн построил из дерева небольшую подводную лодку с ручным приводом гребного винта, вмещавшую команду из четырех человек. В следующем году изобретатель спустил на воду вторую лодку, более совершенной конструкции, однако ее качества не удовлетворяли требованиям, которые предъявлял к ней автор проекта. Обстоятельства вынудили Герна временно прекратить работу по проектированию подводных лодок. Только через восемь лет, в 1863 году, изобретатель смог снова вернуться к любимому занятию. Летом того же года третья подводная лодка, построенная Герном, испытывалась в Колпино.

Приобретенный опыт позволил теперь приступить к разработке проекта подводной лодки относительно крупных размеров водоизмещением около 25 тонн. {55} В 1864 году рабочие чертежи ее были готовы и на Александровском казенном заводе под наблюдением изобретателя начали постройку этого оригинального подводного судна. Три года продолжались работы, неоднократно Герн требовал переделки уже законченных деталей корпуса и внутреннего оборудования, добиваясь все более совершенного воплощения своей идеи.

Только в октябре 1867 года лодку Герна спустили на воду. Она представляла собой двухкорпусное стальное судно, в котором сигарообразные корпуса располагались в два яруса: вверху — больший, под ним — меньший.

Верхний корпус состоял из трех отсеков: носового — водолазного, среднего — для размещения навигационных приборов управления лодкой и кормового — машинного, в котором находилась энергетическая установка для движения лодки и ряд вспомогательных механизмов.

В нижнем корпусе была устроена балластная цистерна для приема забортной воды и камера для хранения запаса сжатого воздуха.

Энергетическая установка этой лодки состояла из небольшого парового котла своеобразного устройства и паровой двухцилиндровой машины мощностью 6 лошадиных сил для вращения гребного винта. В конструировании паросиловой установки по приглашению Герна принял участие известный русский инженер-теплотехник А. И. Шпаковский. Паровой котел был приспособлен как для угольного отопления, так и для сжигания в его топке в распыленном виде жидкого топлива — скипидара. Форсунку с устройством для пульверизации (распыления) жидкого топлива сконструировал Шпаковский.

В надводном положении лодки паровой котел работал так же, как на обычном пароходе, и горение угля в топке поддерживалось атмосферным воздухом. Когда же лодка погружалась, котел переводился на отопление скипидаром, горение которого обеспечивалось сжатым воздухом из запаса, заключенного в нижнем корпусе лодки. При этом продукты сгорания выводились за борт, оставляя за собой пенистый пузырчатый след. Добиваясь усовершенствования способа движения {56} своей лодки в подводном положении, Герн предложил сжигать в топках котла особую горючую смесь, не требующую в процессе горения доступа атмосферного воздуха. Эта смесь, названная изобретателем ракетным составом, содержала кислород, за счет которого и происходило окисление горючих компонентов. Герн предусмотрел также резервную возможность перевода паровой машины, установленной на лодке, на работу сжатым воздухом вместо пара. В этом случае паровая машина работала как пневматический двигатель и приводилась в движение сжатым воздухом из запасных резервуаров, установленных на лодке.

Для регулирования глубины погружения изобретатель кроме балластной цистерны применил горизонтальные рули — «крылья», к которым приспособил прибор собственной конструкции для автоматического поддержания лодки на заданной глубине. Принцип действия этого прибора был основан на изменении гидростатического давления воды на разных глубинах. При погружении лодки ниже заданного предела внешнее давление воды перемещало поршень прибора, который соответственно изменял угол наклона горизонтальных рулей и ставил их в положение «на всплытие». Наоборот, при всплытии лодки выше заданной глубины гидростатический прибор ставил рули в положение «на погружение». Это была первая попытка автоматически удерживать подводную лодку на заданном углублении.

Несколько лет Герн самостоятельно испытывал свою подводную лодку и устранял различные недостатки. Только в августе 1871 года он показал ее комиссии, назначенной Военным министерством. В присутствии членов этой комиссии было произведено сжигание брикетов горючего состава «сперва в жаровне на открытом воздухе, а потом под котлом... Сожигание состава в обоих случаях убедило комиссию, что горение его происходит действительно за счет собственного кислорода и что оно идет довольно равномерно, по крайней мере не производит вспышек, могущих повредить топку или котел»¹. Таким образом, возможность создания единого двигателя была практически {57} доказана опытами Герна. В протоколе отмечалось, что члены комиссии «не могли не признать как идеи общего устройства лодки, так и различных деталей ея весьма остроумными, показывающими полное знакомство изобретателя с предметом, разработку которого он взял на себя»¹.

В сентябре—октябре 1871 года подводная лодка Герна должна была испытываться на Кронштадтском рейде. Однако из-за осенней непогоды и недостаточной опытности команды испытания перенесли на лето следующего года. Изобретатель хотел воспользоваться временем, оставшимся до испытаний, чтобы установить на лодке электродвигатель, но осуществить эту идею ему не пришлось. Один из крупных царских чиновников Военного министерства — граф Тотлебен решил судьбу проекта Герна резолюцией, в которой ограниченность и неверие в силы русского народа переплетались с преклонением перед прусской военщиной. Тотлебен писал: «Из результатов опытов, произведенных в течение многих лет, подводное плавание оказывается весьма затруднительным. В случае даже удачного разрешения вопроса относительно устройства всех сложных механизмов, всегда плавание это сопряжено будет с большой опасностью для людей и в зависимости от многих непредвиденных случайностей, так что едва ли удастся подготовить для достижения цели людей, которые могли бы действовать с надлежащей уверенностью и смелостью»². Дальше Тотлебен предлагал приспособить лодку «для плавания на поверхности по примеру подобных судов, устроенных в Пруссии».

Лодка Герна была вытащена на берег и заброшена. Оставили без внимания и предложение изобретателя о постройке опытных подводных лодок каждые два года «по вновь составленным чертежам, применив к ним все усовершенствования последнего времени»³.

Поиски рационального механического двигателя для подводных лодок продолжали занимать умы передовых русских инженеров и моряков. {58}

В 1879 году серб по происхождению Игнатий Степанович Костович представил в Морской ученый комитет проект своей подводной «Рыбы-лодки». Это судно водоизмещением около 200 тонн, вооруженное двенадцатью торпедами, как доказывал изобретатель, должно было обладать хорошей маневренностью и погружаться на глубину до 50 метров. Костович утверждал, что с помощью сконструированного им секретного двигателя лодка будет легко развивать надводную скорость около 20 узлов, а в подводном положении — не менее 12 узлов. Автор не приложил к проекту описания своего двигателя для «Рыбы-лодки» и заявил, что предъявит его чертежи с пояснительной запиской только после получения от правительства формальной гарантии, подтверждающей согласие на приобретение проекта лодки. Морское министерство не согласилось на эти условия и отказало Костовичу в субсидии на постройку его лодки. Впоследствии выяснилось, что изобретатель предполагал установить на ней бензиновый двигатель внутреннего сгорания мощностью 80 лошадиных сил, сконструированный им для дирижабля¹. По сравнению с паровой энергетической установкой, состоящей из котла для приготовления пара и паровой машины, двигатель внутреннего сгорания, в котором сгорание топлива происходит непосредственно в рабочих цилиндрах, является значительно более перспективным первичным двигателем для подводного корабля.

Быстрый технический прогресс этого рода двигателей и возникновение специальной отрасли промышленности, поставлявшей двигатели внутреннего сгорания на рынок, содействовало интенсивному развитию водного транспорта, а затем автомобилестроения и авиации. Усиленное строительство в России во второй половине XIX века железных дорог, рост грузооборота на реках и создание большого броненосного флота послужило сильнейшим толчком к развитию ряда отраслей отечественной промышленности. Значительная протяженность русских рек и наличие собственной нефти позволило на базе нефтяных двигателей {59} внутреннего сгорания создать мощный теплоходный флот, который в первом десятилетии XX века успешно конкурировал на Волге с паровыми судами.

Первоначально двигатели внутреннего сгорания могли работать только на легковоспламеняющихся сортах жидкого топлива (бензин, керосин и т. п.), опасных в пожарном отношении. В этих двигателях взрывчатая смесь паров топлива с воздухом, приготовленная в карбюраторе, поджигается в цилиндрах электрической искрой. Лишь в 1892 году немецкий инженер Рудольф Дизель запатентовал двигатель, в котором происходил процесс самовозгорания топлива в рабочих цилиндрах вследствие высокой температуры, развивающейся при сжатии в них горючей смеси¹. В качестве топлива Дизель предложил использовать угольную пыль. Однако угольная пыль оказалась непригодной для этой цели, так как давала большое количество золы, крайне загрязнявшей цилиндры. Только в 1895—1896 годах удалось построить двигатель, работавший на принципе воспламенения топлива, предложенном Дизелем, но не на угольной пыли, а на керосине. Безопасный в пожарном отношении двигатель, в котором вместо керосина использовалась сырая нефть, был создан в России.

В 1898 году по проекту студента-технолога Г. В. Тринклера в Петербурге на Путиловском заводе (ныне завод имени С. М. Кирова) был построен двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия². Через год на петербургском заводе Л. Нобеля начались испытания сконструированного инженерами этого завода 20-сильного нефтяного двигателя. Новая машина оказалась весьма экономичной, работала на сырой нефти и потребляла топлива на одну единицу мощности меньше, чем керосиновые двигатели различных систем. {60}

Такой нефтяной двигатель с воспламенением от сжатия, по свидетельству современников, за границей называли тогда «русским» двигателем. Однако впоследствии, когда в Германии развернулось производство аналогичных двигателей по проекту Рудольфа Дизеля, нефтяные двигатели с воспламенением от сжатия получили нарицательное название дизелей. Отмечая постройку первого дизеля в России, ученый-теплотехник профессор Г. Ф. Депп в своем докладе на годичном собрании Общества технологов в Петербурге 26 апреля 1900 года сказал: «Русские инженеры показали свою техническую зрелость. Мы обеспечили двигателю Дизеля великое будущее».

Дизель, как первичный двигатель подводного корабля, обладает рядом крупных преимуществ по сравнению с паровой энергетической установкой. Он не требует тяжелых и громоздких котлов, пуск его в ход совершается в течение нескольких секунд, тогда как на разжигание котла и приготовление пара требуется довольно много времени. В цилиндрах двигателя внутреннего сгорания тепловая энергия сразу превращается в механическую, при этом с меньшими тепловыми потерями, следовательно, коэффициент полезного действия дизеля значительно выше, чем у паромашинной установки. Правда, двигатель внутреннего сгорания, как и паровая машина, не может без специального переоборудования обеспечить непосредственно движение лодки под водой, потому что для горения топлива в цилиндрах необходим кислород, содержащийся в атмосферном воздухе. Но зато он вполне пригоден для зарядки аккумуляторов, когда лодка находится в надводном положении. В этом случае двигатель не только приводит лодку в движение с помощью гребного винта, но и может вращать якоря электродвигателей, превращая их в электрогенераторы, являющиеся источниками тока для зарядки аккумуляторных батарей.

Относительно легкий вес на единицу мощности, компактность, небольшие размеры и экономичность в потреблении высококалорийного жидкого топлива, которое удобно размещается в цистернах подводной лодки, способствовали тому, что дизели быстро нашли применение на подводных кораблях. Таким образом, {61} энергетическая установка, состоящая из дизеля, электрогенератора и аккумуляторной батареи, в период господства теплосиловой и электроэнергетики сыграла решающую роль в развитии подводного плавания.

Хотя сочетание двигателя внутреннего сгорания с электромашиной и аккумулятором позволило создать энергетическую систему для подводного плавания, господство которой было бесспорным в течение полувека, техническая мысль искала новых, более совершенных источников энергии для этой цели. Изобретатели стремились прежде всего избавиться от необходимости иметь два рода двигателей и ставили себе задачу создать единый двигатель, позволяющий подводному судну ходить на поверхности воды и под водой.

В самом деле» при использовании двигателей внутреннего сгорания для надводного хода бездействуют главные электромоторы, которые подводная лодка в надводном положении вынуждена носить на борту вместе с аккумуляторными батареями как балласт. Наоборот, при движении лодки под водой работают главные электромоторы, а дизели превращаются на это время в балласт.

Единый двигатель, способный работать в обоих положениях подводной лодки, позволил бы более рационально использовать ее внутренние помещения и значительно упростил всю систему энергоснабжения подводного корабля.

Интересный опыт в этом направлении провел С. К. Джевецкий. По его проекту в 1908 году на Петербургском металлическом заводе за счет общественных средств, собранных Комитетом по сбору пожертвований на усиление флота, была построена экспериментальная подводная лодка «Почтовый» с подводным водоизмещением 146 тонн при длине 36 метров и ширине около трех метров.

На «Почтовом» были установлены два двигателя внутреннего сгорания мощностью по 130 лошадиных сил каждый. При работе обоих двигателей скорость лодки в надводном положении достигала 11,5 узла. В подводном положении для движения «Почтового» использовался лишь один двигатель, сообщавший ей скорость 6,2 узла. {62}

Когда лодка находилась на поверхности, атмосферный воздух, необходимый для работы двигателей, засасывался непосредственно из машинного отсека, а продукты сгорания топлива удалялись из рабочих цилиндров за борт через обычную выхлопную трубу. Под водой воздух для двигателя поступал из воздушной батареи, составленной из 50 баллонов общей емкостью 12 кубических метров, в которых воздух был сжат до 200 атмосфер. Этого запаса воздуха хватало на пять часов работы одного двигателя. Продукты сгорания топлива в этом случае отводились в особый герметически закрытый отсек—глушитель, откуда они непрерывно откачивались газовым насосом за борт через отводную трубу, проложенную вдоль киля под днищем «Почтового».

В этой трубе было просверлено большое количество мелких отверстий, через которые газообразные продукты сгорания топлива тонкими струйками уходили в воду. Но как ни малы были струйки, они оставляли за лодкой белый пузырчатый след. Этот след и резкий звук, возникавший при работе двигателя под водой, демаскировали лодку. Кроме того, внутренние помещения «Почтового» были загромождены различными механизмами и устройствами, что ухудшало бытовые условия личного состава и сводило на нет преимущества единого двигателя.

Ликвидировать эти дефекты было далеко не просто. На работы по усовершенствованию подводной лодки требовались значительные средства, однако Морское министерство не сочло возможным предоставить их. В результате «Почтовый» в 1913 году был сдан на слом.

Между тем этот оригинальный подводный корабль показал, что идея решения проблемы единого двигателя технически вполне осуществима и является крупным шагом вперед по сравнению с предшествующими проектами Н. Спиридонова, И. Ф. Александровского, О. Б. Герна и других. В дальнейшем многие изобретатели стремились создать такой двигатель для подводного корабля. Некоторые из них, так же как и Джевецкий, пытались использовать для этой цели двигатели внутреннего сгорания; одни применяли для сжигания топлива различные окислители (чистый кислород, {63} перекись водорода и другие химические соединения), другие конструировали новые двигатели, способные работать по замкнутому циклу.

Наиболее активно велись опытные работы по единому двигателю в Германии. В 1935 году там проводились опыты по эксплуатация двигателей внутреннего сгорания на гремучем газе, состоявшем из смеси кислорода и водорода. Запасы этих газов хранились на подводной лодке раздельно, в стальных баллонах под большим давлением. Образовывавшийся при сгорании в цилиндрах двигателя гремучего газа водяной пар использовался для отопления помещений подводной лодки, а затем выпускался за борт. По проникшим в печать сведениям¹, запасы кислорода и водорода должны были возобновляться посредством электролиза морской воды в надводном положении лодки за счет электроэнергии, вырабатываемой при работе дизелей на обычном нефтяном топливе.

В 1937 году немецкий инженер Рудольф Эррен разработал проект другого водородного двигателя для подводной лодки². Этот двигатель должен был работать по замкнутому циклу на водородно-кислороднои смеси. Для более спокойного сгорания ее в рабочих цилиндрах в камеру сжатия одновременно с гремучим газом предполагалось вводить некоторое количество водяного пара, а при всплытии на поверхность, то ость при свободном доступе к двигателю атмосферного воздуха, переводить его на обычный режим работы на жидком топливе.

В Англии на заводе Бирдмора проводились аналогичные опыты. Разнородные виды топлива, на которых должен был работать дизель в надводном и подводном положении лодки, значительное изменение условий сгорания топлива в цилиндрах двигателя при работе на гремучей смеси, сопровождаемого резким повышением температуры, явились теми трудностями, которые не позволили английским инженерам решить эту сложную задачу.

Только накануне второй мировой войны немецкому инженеру Вальтеру удалось добиться некоторых успехов. {64} Его опытная установка состояла из турбины, работавшей парогазовой смесью, которая образовывалась при разложении перекиси водорода на кислород и воду. Реакция эта сопровождается значительным выделением тепла, вследствие чего вода обращается в пар, а смесь паров воды и освободившегося кислорода нагревается до 450 градусов и соответственно расширяется. Из камеры, где происходит реакция, парокислородная

Схема парогазовой турбинной установки 1 — трехкомпонентный насос; 2 — четырехкомпонентный регулятор; 3 — трех-компонентный переключатель; 4 — разобщительный клапан; 5 — дросселирующий клапан; 6 — камера разложения; 7 — камера горения; 5 — фильтр; 9 — турбина; 10 — электродвигатель; 11 — редуктор; 12 — гребной винт; 13 — конденсатор; 14 — газоотделительный клапан; 15 — конденсатный бачок; 16 — отвод избыточной воды; 17— проточный холодильник

смесь под большим давлением направляется на лопатки турбины и приводит во вращение ее ротор.

Как и двигатель «Почтового», турбинная установка Вальтера оставляла за лодкой заметный пузырчатый след. Чтобы избежать этого, изобретатель решил использовать кислород, содержащийся в парокислородной смеси, для сжигания жидкого топлива, которое впрыскивалось в камеру в мелко распыленном состоянии. В результате температура рабочей смеси, состоявшей теперь из газообразных продуктов сгорания топлива и паров воды, еще больше повышалась, давление в камере возрастало и турбина развивала большую мощность. За борт в этом случае отводилась отработавшая в турбине газовая смесь из углекислоты и паров воды. Так как углекислый газ хорошо растворяется в воде, а водяные пары легко конденсируются, лодка движется под водой без пузырчатого следа. {65}

Усовершенствованная турбинная установка Вальтера испытывалась в Киле в 19 36 году. Позднее в Германии было начато серийное строительство экспериментальных подводных лодок с таким парогазовым двигателем. Постройка некоторых из них была завершена во время второй мировой войны.

Хотя парогазовая турбина позволяет получить повышенную скорость под водой, устанавливать только одну ее на подводной лодке нельзя: такая турбина не обеспечивает продолжительности плавания вследствие большого расхода окислителя, запас которого ограничен емкостью цистерн.

Уже в послевоенные годы английское адмиралтейство построило (в основном из деталей, захваченных у немцев) две опытные подводные лодки с установками Вальтера — «Эксплорер» и «Экскалибер». На этих лодках кроме дизелей и электродвигателей с аккумуляторными батареями поставлены ускорительные турбины, которые используются для повышения скорости лодки под водой в течение короткого промежутка времени.

Изобретение парогазовой турбины не обеспечило полностью решения проблемы создания единого двигателя. Старая теплоэнергетика даже в период своего технического расцвета столкнулась с препятствиями, преодолеть которые оказалось под силу только атомной энергетике.

Открытие управляемой ядерной реакции позволило превратить подводную лодку, являющуюся, по существу, надводным судном, погружающимся на определенное время под воду, в действительно подводный корабль, способный постоянно находиться под водой и всплывающий на поверхность лишь для пополнения боеприпасов и других видов снабжения.

Таким образом, современная наука и техника нашли путь к созданию единого двигателя для подводной лодки. Рассмотрим принцип действия этого двигателя, вспомнив предварительно некоторые положения из физики.

Длительное время атом считался неизменной элементарной частицей простого вещества. Это представление и послужило причиной появления самого термина «атом», что в переводе с греческого означает {66} «неделимый». Существование атомов — наименьших частиц химических элементов, сохраняющих все физические и химические свойства, присущие данному элементу, — было научно доказано еще в конце XIX века. Уже тогда было определено, что диаметр атома в среднем равен примерно одной десятимиллионной части миллиметра. Таким образом, в отрезке длиной один метр можно уложить в один ряд более 10 миллиардов атомов.

Современная наука отвергла теорию неделимости атома. Она доказала, что атомы не расщепляются и не разлагаются на более мелкие частицы только при обычных химических реакциях; при определенных же условиях может произойти разрушение атома. Появилось новое учение о строении атома, выдающиеся заслуги в создании которого принадлежат Беккерелю, Резерфорду, Содди, Бору, двум поколениям семейства Кюри, Иваненко, Тамму, Гану, Штрасману, Френкелю, Курчатову, Ландау и многим другим ученым. В 20-х годах нашего века удалось расщепить почти все считавшиеся раньше неделимыми элементы, а к началу 40-х годов было научно обосновано и экспериментально подтверждено, что расщепление атома сопровождается выделением огромной энергии.

Строение атома строго индивидуально для каждого химического элемента. В общем случае атом можно рассматривать как миниатюрную космическую систему, состоящую из центрального ядра, обладающего положительным электрическим зарядом, и движущихся вокруг него отрицательно заряженных электронов. Таким образом, по современным представлениям, атом является сложной материальной системой, связанной особыми внутриатомными силами. Так как атом вещества электрически нейтрален, сумма положительных зарядов ядра и отрицательных зарядов электронов должна быть равна нулю.

Величина атомного ядра по сравнению с размерами самого атома настолько мала, что если представить себе атом в виде шара диаметром 100 метров, то ядро в нем будет похоже на горошину. Электроны гораздо меньше ядра, так как на их долю приходится незначительная часть всей массы атома.

Число движущихся вокруг ядра электронов строго {67} соответствует величине заряда ядра, который и определяет химические свойства элемента. Порядковый номер элемента в периодической системе Д. И. Менделеева, или, иначе говоря, его атомный номер, равен числу электронов, вращающихся вокруг ядра. Атомы некоторых веществ могут терять электроны самопроизвольно, что бывает крайне редко, либо искусственным путем. В этих случаях нарушается электрическая нейтральность атома и изменяется структура самого атомного ядра, состоящего, по общепризнанной ныне теории советского физика Д. Д. Иваненко, из протонов и нейтронов. Общее число последних в атомном ядре равно атомному весу элемента, а число протонов, так же как и число электронов в атоме, равно атомному номеру элемента в периодической системе Менделеева.

Основные запасы атомной энергии сконцентрированы в атомном ядре. Часть этой энергии выделяется во время ядерной реакции, когда меняется структура атомного ядра и происходит процесс превращения одного вещества в другое. Ядерная реакция может быть вызвана путем «бомбардировки» атомного ядра нейтронами, обладающими большой скоростью движения (десятки тысяч километров в секунду — так называемые быстрые нейтроны, 2—2,5 километра в секунду — медленные нейтроны). Искусственно можно добиться также ядерной цепной реакции, то есть последовательного дробления все большего количества атомных ядер. При такой реакции, возможной, кстати, только при наличии достаточного количества расщепляющегося вещества (это количество его называется «критической массой»), разрушение каждого ядра сопровождается образованием свободных нейтронов, дробящих очередные ядра. Ядерные цепные реакции сопровождаются выделением огромного количества энергии — атомной энергии, которую можно использовать для выполнения той или иной работы. О величине этой энергии можно судить по следующему примеру. Если использовать только 25 процентов энергии, выделяющейся при расщеплении одного грамма урана, то и в этом случае двигатель мощностью в 250 киловатт будет непрерывно работать в течение шести часов. Чтобы данный двигатель действовал без остановки в течение {68} месяца, потребуется расщепить всего лишь около 30 граммов урана.

Дата добавления: 2015-06-27