ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 08.11.2024
Просмотров: 64
Скачиваний: 1
Позже Васюренко изготовил шахматы еще меньших разме ров со столь же удивительным изяществом. Он поместил их в шкатулочку, изготовленную из косточки вишни.
А через полгода я сделал из перламутра и пластмассы шахматную доску с фигурками, расставленными так, что они изображали один из этюдов М. И. Чигорина. Доска с фигур ками разместилась в скорлупе просяного зернышка, укреплен ной на кончике иглы.
Через шесть лет бакинский мастер, зубной техник по про фессии, Акрем Гаджиев тоже изготовил шахматную компози цию. На мраморной подставке виден серебряный король, окру женный тремя золотыми пешками. На короне короля — две шахматные доски, одна размером в 1 квадратный миллиметр, другая побольше, с полным набором фигур, которые по разме рам близки к фигуркам, ранее изготовленным Сысолятиным и Васюренко. Кроме того, Гаджиеву удалось изготовить 8 золо тых пешек высотой 0,3 миллиметра каждая. Над композицией он работал три года.
Позже мне удалось изготовить шахматы намного меньших размеров. Вся доска с фигурами может поместиться на одной клетке любой из досок, ранее изготовленных другими микроми ниатюристами. Доска свободно могла бы разместиться на торце волоса. Фигурки изготовлены из золота. Их диаметр у основания —14 микрон, то есть 0,014 миллиметра. В современ ной технике объемные детали подобных размеров пока не изго тавливаются. Фигурки вытачивались при помощи стальных и рубиновых резцов. В маковом зернышке может поместиться свыше 100 тысяч подобных фигурок.
Несколько таких фигурок сделаны исключительно вручную, без часового станка. Для этого золотая микроскопически тон кая проволока разрезалась стальным резцом на кружочки и цилиндрики, из которых потом собирались фигурки. Такую про волоку разных диаметров легко изготовить, вытягивая ее на огне в стеклянных капиллярных трубочках. Потом стекло страв ливается плавиковой кислотой, а проволока остается. Золотые шарики безукоризненной формы можно получить, сжигая на
66
огне спиртовки мелкие золотые опилки. Такие шарики служили для изготовления верхних частей шахматных фигурок. Склеива лись фигурки эпоксидным лаком.
Сборку пришлось проводить с учетом пульса. Дело вот в чем. Если положить руку с резцом под объектив микроскопа и сосредоточиться, не затаивая дыхания, чтобы исчезли все посторонние колебания руки, резец будет ритмично колебаться в такт пульсу. Используя лишь часть этих колебаний (ибо по линейным размерам и они в данном случае слишком велики), можно передвигать и собирать детали. Движения руки от пульса надо использовать при самом затухании движения, осторожно, но без закрепощения, пододвигая тикающий резец или манипуляторную иголочку к детали.
Манипуляторы изготавливались из клеток бамбуковой дре весины, так как металлические и пластмассовые иголочки наводят электрические поля и микроскопические детали или прыгают в сторону от иголочки или, наоборот, прилипают к ней настолько сильно, что снять их без повреждения невозможно.
Собирая столь микроскопические детали, нельзя надевать на себя синтетическую одежду, так как она усиливает накопле ние электрических зарядов в теле и на предметах, к которым прикасаешься. Все предметы и инструменты на столе должны быть заземлены через столик. Подсветки закрываются тепло выми фильтрами. Нагрев окружающих деталей и предметного столика сопровождается возникновением движущихся на поверхности предметов микроэлектрических зарядов. И микро детали начинают прыгать при прикосновении к ним.
В последнее время, руководствуясь чисто техническим инте ресом, я изготовил несколько шахматных фигурок диаметром у основания 6 микрон (0,006 миллиметра) и высотой 8 микрон (0,008 миллиметра). Некоторые микроорганизмы крупнее, чем эти фигурки. Человек, не работающий с микровеличинами, даже не может представить себе подобных габаритов. На фото видна одна из таких фигурок, размещенная на торце обыкно венной швейной иглы. Фигурка настолько мала, что кончик иглы выглядит по сравнению с фигуркой как еле округлая сфера.
67
Перламутровая шахматная доска, размещен ная в скорлупе проса — просторное поле для шахматной баталии. Вверху—головка спич
ки. Увеличено в 100 раз.
Фигурка в 3 миллиона раз меньше макового зерна. На 1 милли метре длины можно выставить в ряд 166 таких пешек. Простой расчет показывает, что из 1 грамма золота могло бы получиться по одной фигурке почти для всех жителей нашей страны. Совре менная техника пока не в силах изготовить подобные объемные детали ни серийно, ни поштучно.
Фигурки вытачивались стальными и рубиновыми резцами собственного изготовления. Резцы на станочке подводились вручную, без суппорта. Рубин затачивался на быстровраща-
68
Самое маленькое на Земле изделие — шахматная фигурка, размещенная на острие швейной иглы. Кончик иглы выглядит как едва округлая сфера. Фигурка по объему более чем в 3 миллиона раз меньше макового зерна. Увеличено по площади в
10 000 раз.
ющемся кожаном диске, смазанном масляной краской (окисью хрома). Диаметр диска — 10 сантиметров, скорость вращения 10 000 оборотов в минуту.
Практически из всех материалов, встречающихся в быту, вручную лишь при помощи микроскопа можно изготавливать фантастически малые детали и изделия, приближаясь к тому пределу, когда изготовление еще более мелких деталей стано вится невозможным из-за физико-механических и химических свойств самих материалов. Изготовленная деталь или погибает на глазах из-за окисления, или же ее невозможно перенести даже с места на место, не повредив, так как она уже не имеет никакой жесткости и размазывается, словно маргарин. При микровеличинах размазываются все существующие в быту металлы. И даже стекло по твердости напоминает воск.
69
ЭЛЕКТРОМОТОР-ПЫЛИНКА
В наше время серийное производство полупроводниковых микросхем стало реальностью. Метод напыления различных материалов в вакууме позволяет создавать на маленьких пло щадях сложные радиоэлектронные схемы, состоящие из боль шого количества элементов.
Методом напыления, как и методом вытравливания, можно также изготавливать и очень маленькие детали различного назначения при условии, что они имеют плоскостной характер. Так изготавливаются, например, микрошаблоны, применяемые при производстве тех же микросхем и оптических приборов.
Но изготовление микроскопических объемных деталей с ровными стенками по краям или с разными пазами, отверсти ями ит. д. в технике принципиально еще не решено. Много лет над этой проблемой работает ряд научно-исследовательских институтов, предприятий, фирм и у нас и за границей. Но достиг нутые успехи весьма скромны.
Поэтому когда в 50-х годах японец Мацуи Мисиема создал действующий электромоторчик величиной немного меньше наперстка, об этом писали почти все японские газеты.
• Предприимчивые американцы не оставили без внимания успех японского инженера. И вскоре космический корабль «Джемини-3» был оснащен его микромоторчиками. С той поры доля микротехнических изделий в проектах американских спут ников и космических кораблей начала стремительно возрас тать. Биение сердца, пульс, частота дыхания членов экипажа «Апоплон-9» регистрировались аппаратом, созданным Мацуи Мисиема. Размеры аппарата были очень изящны — 1 санти метр в диаметре, 3 сантиметра в длину. Вскоре в самой Японии Мацуи Мисиема избирается вице-президентом фирмы «Сан микро пресижн компани». Так микроминиатюра любительского характера превратилась в засекреченный промышленный биз нес, поставленный на широкую ногу.
Небезосновательным было удивление электротехников и специалистов, когда немецкий инженер Капенк «сжал» раз
70
меры своего действующего электромоторчика постоянного тока до размеров горошины. Несмотря на карликовый размер, моторчик имел якорь с обмотками и коллектором, статор, щет ки, подшипники и т. д., как в настоящем моторе.
После этого один за другим микромоторчики еще меньших размеров начали появляться в Англии, Франции, СССР, США...
Это способствовало появлению многих уникальных микроми ниатюрных приборов самого различного назначения.
Авторами первых микроскопических действующих электро моторчиков в СССР были Михаил Григорьевич Маслюк, Але ксандр Матвеевич Сысолятин, Николай Иванович Доцковский, Микромоторчик Маслюка был меньше всех своих собратьев, ранее изготовленных у нас и за границей. Он имел объем 40 кубических миллиметров. За его изготовление автор был награ жден Большой серебряной медалью ВДНХ.
Но любознательность, пытливость, а также запросы тех ники требовали создания еще более мелких действующих моторчиков.
И вот в мире появляется очередной микромоторчик, по раз мерам еще меньший, чем предыдущие. Его габариты: 2,2x2,0x1,5 миллиметра. Якорь весил 0,0047 грамма и имел 50 витков проволоки, в 4 раза тоньше человеческого волоса. Мощ ность мотора — 0,00002 лошадиной силы. Как и обычные эле ктромоторы, он имел статор, якорь, щетки, обмотки, коллектор и т. д.
Интересна история создания этого электромотора. Ученые Лейденского университета разработали уникальный медицин ский зонд, напоминающий таблетку, прикрепленную к концу капроновой нити. Зонд предназначался для определения кислотности желудочного сока. Но для зонда нужен был микро моторчик. Ток предполагалось передавать по проводу внутри капроновой нити. Помочь ученым взялся голландский инженер из Антверпена Йозеф д-Эйнс. Как и все создатели микромотор чиков, он сам сделал необходимые электротехнические расче ты, изготовил детали. Но когда взялся за самые мелкие дета ли — подшипники, оказалось, что эта задача ему не под силу.
71
Голландец обратился за помощью к швейцарским часовщикам и через некоторое время получил рубиновые подшипнички. Мотор был создан, а вместе с ним и новый медицинский прибор.
Казалось, это граница, создание более мелких действу ющих моторчиков невозможно. Но эту границу опять-таки пре одолели трудолюбивые японцы. Несколько лет спустя на про мышленной выставке в Москве одна из японских фирм демон стрировала ручные часы миниатюрных размеров. Часы не нуждались в заводе, стрелки их вращались при помощи микро моторчика, получавшего энергию от радиоволн, излучаемых специальной установкой этой же фирмы. Микроприемник часов был настроен на частоту этих волн. Демонстрировался и другой микромоторчик размером в половину макового зернышка. Пресса называла его «двигателем на грани фантастики». Этот моторчик вместе с микробатарейкой вводился в кровеносную систему подопытных животных и был частью микроприбора медицинского назначения.
Прошел год, второй, третий...
Сообщения об изготовлении еще более миниатюрных дви гателей нигде не появлялись. «Дышать» на достигнутой япон цами высоте мастерам, очевидно, было тяжеловато.
Зная о размерах микромоторчиков, изготовленных у нас и за рубежом, я тоже взялся за создание микромоторчика. Кста ти, для выполнения этой задачи я уже имел определенные пред посылки. Еще в школе увлекался постройкой ветроэлектродвигателей. На мачте, возвышающейся над селом, много лет рабо тала моя ветроэлектростанция. Она все время совершенство валась. Начав с тихоходных многолопастных двигателей, посте пенно перешел к двухлопастным, диаметром 1—1,5 метра, кото рые даже при небольшом ветре вращали автомобильные гене раторы с теми же скоростями, на каких они работали в автома шинах. Огромные скорости развивали двухлопастные ветро двигатели диаметром 1 метр с постепенным уменьшением ширины лопастей и их углов наклона от центра винта к краям с таким расчетом, чтобы соотношение между самым большим и самым малым углом и между самой большой и самой малой
72
Микроэлектромотор постоянного тока в сравнении с маковым зерном. Увеличено в 700 раз
шириной лопасти в среднем равнялось 1:5. Максимальная ширина лопасти у основания равнялась 10—12 сантиметрам, а угол наклона — 10—12°. Построенные по такому принципу ветродвигатели при сильном ветре легко развивают скорость до 10 000 оборотов в минуту. Во время сильных ветров даже проваренные в олифе лопасти стирались о воздух и требовали своевременной подправки.
Изучал, переделывал, испытывал буквально все виды гене раторов, выпускаемых нашей промышленностью для автома шин, тракторов, комбайнов, мотоциклов. Наш дом был един ственным в то время в селе, где можно было увидеть электриче ский свет. Генераторы переменного тока, якоря которых пред ставляли многополюсные постоянные магниты, переделывал в генераторы постоянного тока при помощи сложных коллекто ров собственной конструкции. Ветроэлектродвигатели заря жали аккумуляторы, энергия которых использовалась потом для освещения, литаниярадиоприемников, моторов и т. д.
73
Поэтому, занявшись созданием микроэлектромоторчика, я лишь с более тонкими требованиями вновь возвращался к тому, что мне было известно раньше.
Сначала удалось изготовить действующий электромоторчик в 4 раза меньше макового зерна. Вы его видите на фото. Он имеет предельно простую и легко понятную для специалиста конструкцию. Моторчик работал от одноэлементной батарейки для карманного фонаря. Позже уменьшил размеры сначала до ‘/6, а потом до % кубического миллиметра. Эти агрегаты уже были намного меньше всех своих предшественников.
Через некоторое время я получил письмо с фотографией и описанием нового микродвигателя, который почти равнялся по величине моему последнему. Его автором был американский инженер Мак-Леллан. Почти одновременно такой же двигатель изготовил Маслюк —наш жмеринский «Левша».
Я уменьшил размеры моторчика еще в 2 раза. Теперь он был в 16—18 раз меньше макового зернышка. Некоторые детали его настолько малы, что не падали с перевернутого листа бумаги. Моторчик от начала до конца изготовлен вручную.
Впервые этот микромоторчик в числе других работ экспони ровался на Всемирной выставке «ЭКСПО-67» в Монреале. Сре ди технических новинок, представленных 62 странами—уча стницами выставки, моторчик оказался самым маленьким дей ствующим агрегатом. Лишь за три дня экспонирования он вы держал около 40 тысяч включений. Посетители, стоявшие в очереди к экспонатам-миниатюрам, многократно включали и выключали моторчик, передавая выключатель из рук в руки.
Как-то во время выставки ко мне подошли три американ ских инженера и довольно серьезно заявили, что моторчик, по их мнению, — бутафория. И что показываемый экспонат, рас сматриваемый под микроскопом, — это лишь статичная метал лическая точка, а сам моторчик, якобы наблюдаемый, спрятан в тубусе микроскопа, и что он намного больших размеров. Так как моторчик был закреплен в наглухо заклеенном плексигласо вом коробе, у меня не было способа доказать обратное. Тогда я взялся обеими руками за тубус микроскопа, вклеенный в
74
стенку короба, и стал шатать его в разные стороны, предложив при этом смотреть сомневающимся в окуляр. Работающий эле ктромотор «бегал» по полю, так как находился за пределами микроскопа. Окруженные разноязычной толпой инженеры вежливо извинились.
На выставках моих работ в Киеве и Харькове, Москве, Праге и Будапеште моторчик легко и безболезненно перенес еще более миллиона включений (зрители подсчитывались при помощи фотореле). До сих пор моторчик работает безотказно. Такая надежность его при микроразмерах объясняется отсут ствием вибраций и центробежных сил при столь ничтожных массах, практически почти равных летающим в воздухе пылин кам.
Для изделий подобных величин нужны материалы с отлич ными электротехническими свойствами. Детали не должны оки сляться на воздухе. Эти два требования являются главными при изготовлении микромоторчиков. Если, например, микроскопи ческое окисление для обычных двигателей особенной угрозы не представляет, то для микромоторчика оно губительно. Мы, например, не замечаем разницы в ежедневной работе даже такого маленького коллекторного двигателя, который применя ется, скажем, в электробритве «Харьков». А слой окиси, образующийся на коллекторе микродвигателя, наоборот, равен слою изоляционного лака. Поэтому микроколлектор должен изготавливаться из золота или платины.
Общим препятствием при изготовлении миниатюрных моторчиков является и то, что многие расчеты по известным формулам сделать практически невозможно, так как электро технические свойства материалов при микровеличинах стано вятся слишком относитерьными и непостоянными, зависящими от большого количества различных факторов, которые в «боль шой» электротехнике могут вообще не учитываться. Взять, к примеру, ось. Понятно, что в микромоторчике она должна быть очень тонкой. Но при толщине, равной нескольким микронам, все металлы делаются гибкими как леска. Значит, ось следует вытачивать из очень прочной стали. Но почти все твердые зака-
75