Техника - молодёжи 1960-11, страница 29

ГАЗОВЫЕ И

ЖИДКОСТНЫЕ УСИЛИТЕЛИ

К. ГЛАДКОВ, инженер

Трудно переоценить роль, которую сыграло изобретение электронной усилительной лампы е бурном раэеитии современной радиоэлектроники и многих других областей науки. В течение ряда десятилетий доведенная до предельного совершенства электронная лампа — будь то простейший выпрямительный диод или сложнейшая телевизионная трубка — была и душой и телом всех научных и технических достижений нашего века. Достоинства ее долгое время были столь велики, а недостатки по сравнению с ними так ничтожны, что не нужно было и мечтать о чем-то лучшем.

Но... любая совершенная вещь со временем устаревает, а затем становится даже тормозом технического развития. Это произошло и с электронной пампой. Для многих новых областей техники она оказалась сложной, хрупкой, недолговечной, а следовательно, недостаточно надежной.

Мечтой ученых стали такие электронные приборы, в которых на было бы слабых мест электронных ламп: нитей накала, сеток, вообще каких-либо электродов — всего, что могло бы перегореть, оборваться, сместиться, сломаться, разбиться.

Инженеры стали мечтать о том, чтобы нужные им физические процессы проходили в твердом теле — сплошном куске металла или пластмассы.

И это удалось с большим или меньшим успехом осуществить в полупроводниковых приборах: диодах, триодах. Однако путь их совершенствования оказался намного более долгим и менее ярким, чем это было в своа время с электронной лампой. Но в принципе у полупроводниковых приборов самые блестящие перспективы. Но это в будущем, и даже не очень отдаленном.

Ряд областей техники требует простого надежного усилителя, не имеющего подвижных частей, идеально прочного, где нечему ломаться и изнашиваться, где нечего заменять, — усилителя, за которым не надо следить, о котором ие нужно беспокоиться в процессе эксплуатации; усилителя, который не эаеисел бы от температурных условий, от тропической влажности или сухости пустыни.

Такой усилитель оказалось возможным создать. Его можно одинаково

успешно применять и в пекле реактивной струи и а стуже жидкого кислорода. Он не требует никаких электрических соединений, не представляет пожарной опасности, не боится действия радиоактивных излучений и не подвержен помехам со стороны работающих радиостанций.

Речь идет о так называемых газовых и жидкостных усилителях. Не о тех жидкостных усилителях, которые широко применяются а различных гидравлических или пневматических устройствах и а которых имеются различные движущиеся части: клапаны, поршни, диафрагмы, струйные трубки — переключатели и т. д. Новый усилитель основан на совершенно новой идее, которая носит название принципа управления инерциальным обменом.

Что это такое? Представьте себе мощную струю воды, вырывающуюся иэ сопла пожарного рукава. Сбоку на эту струю под некоторым углом направлена другая струя воды из тонкого садового шланга. И мощная струя отклонится в сторону. Давление и угол, под которым малая струя воздействует на большую, определяют степень отклонения в сторону в несколько раз более мощной струи. Это воздействие похожа на роль сетки в обыкновенной электронной лампе — триоде.

Усилитель вообще — это прибор, который использует малое количество энергии для управления большим ее количеством. Электронная усилительная лампа не создает электрической энергии, но позволяет чрезвычайно малому току управлять большим током.

Простейший газовый или чисто жидкостный усилитель представляет собой коробку или полость в твердом теле с тремя входными и двумя выходными отверстиями. На дне ее в центре — входное отверстие, в которое входит мощная струя газа или жидкости. Выходит струя через одно иэ верхних отверстий. Несколько выше входного отверстия главной струи под прямыми углами к ней располагаются два меньших отверстия — для управляющих струй. Если включить левую из них, то мощная струя отклонится вправо. Правая управляющая струя отклонит главную струю влево. Вместо коробки, труб можно использовать сплошные пластические массы, металлы с проделанными в них отверстиями для струй. Их можно изготовлять штампованными, литыми и, наконец, самое главное — их можно изготовлять любой величины: от огромных блоков до самых крошечных размеров.

В современной радиоэлектронике огромную, решающую роль играет так называемая обратная саяэь — основа автоматизации любых процессов. Ее действие заключается в том, что часть энергии, поступающей к двигателю или прибору, возвращается к источнику, который создает этот поток энергии, чем многократно усиливает его.

Наиболее простым случаем обратной связи является взаимодействие системы отопления и термостата. Печь непрерывно посылает тепло, согревающее какое-либо помещение. Термостат непрерывно посылает сигналы обратно

1ИХ0АИ01 ОТИКТИЕ мощной СТГУИ

Условная схема чисто жидкостного (струйногоJ усилителя бел движущихся частей.

ноднм .отккш мощной СТГУИ

а систему отопления о процессе нагрева помещения. Для этого используется часть энергии поступающего в него тепла. При помощи какого-либо устройства тепло превращается в электрическую энергию, соответствующую количеству затраченной на нагревание помещения работы, и эта энергия, поступая обратно к системе отопления, воздействует на другое устройство, управляющее процессом горения или нагрева — направляя его в ту или иную сторону. Но этот процесс обратной связи можно осуществлять и без необходимости превращения части энергии тепла е электрическую, а затем обратно в тепловую или механическую.

Обратная связь не обязательно должна ассоциироваться с понятием «электрическая». Термостат завтрашнего дня может быть газовым усилителем, в котором часть газа или жидкости (теплого воздуха или воды) из нагреваемого помещения возврещается обратно для управления струей газа или жидкости, создающей тепло. Описанное выше устройство с отверстиями в металле для управления потоком геэа или воды намного проще любого вида усилителя, термостата, контрольного устройства, электронного или электрического. Отверстия в жидкостном усилителе не обязательно должны быть маленькими. Представьте себе, что через них проходят струм таких аещесте, как распыленный уголь, зерно. Тогда становится возможным автоматическое управление их самоподачей, самопогруэкой, дозировкой, мелкой расфасовкой. Используя жидкостный усилитель с обратной связью, можно, например, автоматически закрывать речные шлюзы, используя вместо электрической энергии работу потока самой реки!

Несмотря на то, что газовый или жидкостный усилитель может иметь буквально микроскопические размеры, он, естественно, работает медленнее, чем электрический, но намного быстрее, чем механический: вплоть до звуковых частот. Но и в этих условиях перед ним открываются поистине неисчерпаемые области применения.

25