• Что такое фактурная штукатурка
• Выбираем сухие строительные смеси
• Преимущества напряженного железобетона
• Что влияет на выбор кровельного материала
• В чем преимущество пробковых полов

Фиг. 1.

4) проектирования и составления сметы на осушительные работы. Полевые работы при изысканиях на осушение состоят из 1) рекогносцировочного осмотра местности, -* 2) обследования и ~] изыскания на водо-. приемнике, 3) съемки, нивелировки и зондировки территорий осушительн. работ,4) экономико-хозяйственного и статистич. обследования, 5) разбивки магистральных каналов и составления рабочего плана.

Рекогносцировочный осмотр местности имеет своей целью определить причины заболачивания, а также возможности осушения. При исследовании водоприемников, рек,озер и других протоков выясняют гидро-метрич. данные (см. Гидрометрия) и возможность подпора. Топографические, нивелировочные и зондировочные работы имеют целью получение плана осушаемой местности с границами и горизонталями ее поверхности и подстилаюшего грунта. При нивелировке болот пикеты обычно забивают по ходовым линиям через каждые 50-100 м, отмечая точки на местности кольями (пикетами). Направление ходовых линий для нивелировки и зондировки берут в зависимости от типа болот. Фиг. 1 и 2 представляют начертание ходовых линий для сфагнового болота, фиг. 3 и 4-для низинного болота, фиг. 5-при наличии подпорных сооружений, фиг. 6- для ключевого болота, фиг. 7-для болота с выходом к реке, наконец фиг. 8-для бо-тота, осушаемого вертикальным дренажем. Зондировку производят металлическим зондом. Форма наконечника и общий вид зонда показаны на фиг. 9. Кроме зондировки путем буровых скважин выясняют геологич. строение. Точность нивелировки принимают для магистральных ходовых линий с ошибкой (невязкой). Д = 0,006 }/2-Ь -Н0,0006Ь;для боковых ходов: Д = 0,011/2+ +0,001 L, где L - число пройденных км. Магистральные ходы на каждых 500 га закрепляются временными или постоянными реперами (см.). Экономико-хозяйственное и статйстйч. обследование имеют целью собрать сведения 1) о степени обеспеченности

Фяг. 3.

кормами, 2) о характере существующих и целесообразн. приемов использования осушаемых угодий, 3) о теперешней и будущей доходности хозяйства на осушенном болоТ. Э. 7П. XV.

те. Рабочий план, составленный в результате изысканий включает 1) направление ходовых линий с указанием №№ пикетов и отметок поверхности дна болота, 2) контуры рек, озер и отметки горизонтов воды в них, 3) пункты, где установлены постоянные и временные репера, 4) горизонтали поверхности через 0,2 jh, а на болотах с глубиной торфа более 2 м-горизонтали минерального дна, 5) горизонтали дна открытых водоемов, 6) горизонта.чи (гидроизогипсы) уровня воды в почве.

Для. определения метода О., стоимости и рентабельности осушительных мелиорации составляется проект, охватьшаюпщй следу-юпще данные: 1) ре-

Фиг. 5.

Фиг. 6.

льеф местности с горизонталями через 0,2- 0,5 м, 2) рельеф дна болота, 3) рельеф поверхности подземньгх вод, 4) геоботаническая карта осушаемой площади, 5) данные физико-химических свойств торфов и грунта, 6) карта водосборов с указанием экспликации сел .-хоз. угодий, 7) отметки бытового, меженнего и паводкового горизонтов, 8) гид-рологич. данные, 9) метеорологич. данные, 10) гидрогеологич. данные, 11) статистико-экономич. данные, 12) существуюпще на осушаемом болоте канавы, шлюзы, мосты и пр.

Законченный проект имеет 1) план с горизонталями поверхности дна болота и подземных вод, 2) профили каналов и водоприемников, 3) данные водомерных постов на водоприемнике, 4) ведомости с подсчетом земляных работ, 5) выкопировку водосборной площади осушительной системы с карты наиболее крупного масштаба, 6) поперечные профили водопррхемников, 7) чер-теяш всех сооружений, 8) ведомости единичных цен на рабочую силу и материалы, 9) смету на все работы, 10) пояснительную записку к проекту.

Выбор метода О. зависит от 1> экономических и с.-х. условий, 2) степени влажности заболоченной почвы,3)рельефаповерхно-сти болота, 4) величины площади водосбора, ее орографии и распаханности, 5) водопроницаемости почв и г рунтов, 6) наличия

на месте работ раз- / ного рода материалов, 7) качества воды, заболачивающей пойму, 8) высоты бытового горизонта в водоприемнике.

При составлении проектов осушительных систем обычно руководствуются следующими нормами. При О. торфяных болот открыло

Фиг, 7,

Фиг. 8.

тыми канавами берут глубину осушителей 0,75-0,80jh; глубину канав более высокого порядка (боковьгх 2-го и 1-го порядка и магистральных) получают прибавлением по 0,15-0,10 м к глубине канав предыдушего порядка. Характер работы по О. определяется целью осушения и свойствами почв. 1) Для отвода поверхностных вод в целях создания доступности заболоченных лесов и лугов для эксплоатации-ограничиваются расчисткой и углублением существуюпщх водотоков. 2) Для О. болота с последуюш;ей вырубкой кустарника, срезкой кочек и т. п. в целях улучшения условий эксплоатации болота в естественном состоянии производят расчистку и углубление V существующих водотоков и создают Фиг. 9. искусственные пониженные места поверхности. 3) При принятой средней длине осушителей в 200 м расстояние между боковьши канавами 2-го порядка назначают: при одностороннем впуске осушителей 225 м и при двустороннем - 450 м. 4) Для О. угодий в целях создания на них многолетнего культурного луга (вспашка, внесение удобрений, искусственный посев трав и т. п.) расстояние между осушителями берут от 100- до 200-кратной глубины осушителей. 5) Для осушения угодий в целях эксплоатации под полевые и огородные культуры-расстояние между осушителями должно равняться от 50- до 100-кратной глубины осушителя. Продольные уклоны для магистральных канав и для канав 1-го и 2-го порядка по возможности делают равными естественному уклону местности и при скоростях течения воды: в руслах с песчаным грунтом не выше 0,91 mjck, плотным песком 1,06 лг/ск, с глинистым дном 1,22 mjck ив торфяном грунте 1,00 mjck. Для избежания возможности заиления и зарастания канав избегают скоростей, меньших 0,5 ж/ск. Откосы в торфяном грунте берут от l.l до 1:1; в глинистом от 1:1 до IV2:1 и песчаном от IV2:1 до 2:1 .Ширина магистральных и боковых канав по дну определяется согласно гидравлическим расчетам при условии отвода через них паводковьгх вод.

Для проверочньгх подсчетов норму стока (см. Гидромодуль) определяют по ф-ле:

0,15рв

где р-средняя интенсивность осадков; а- коэф. стока; х-показатель корня, изменяющийся от 2 до 6; со-площадь водосбора. Независимо от реперов ширину канав по низу назначают: для осушительных-не менее 0,20-0,25 м, для боковых 2-го порядка- 0,30 м, для боковых 1-го порядка-0,40 м и магистральных-0,50 м. Гидравлический расчет канав при осушаемой под луговые, полевые и огородные культуры местности производят в предположении работы канала полным сечением, производя проверку на средние летние воды с тем, чтобы горизонт воды в канале не достигал 0,4 л* от поверхности зем-ии.

При осушении почв дренажем на торфяных болотах допускают фашинный, жердя-

ной, япщчный (Бутца) и гончарный дренажи, а на минеральньгх почвах-дренаж из гончарных труб. Применение деревянных дренажей на минеральных почвах, особенно в условиях перемежающегося стока воды из них, следует считать нерациональным. При выборе направления дрен рекомендуется руководствоваться направлением гидро-изогипс, располагая осушительные дрены параллельно гидроизогипсам, а коллекторы перпендикулярно к ним. Расстояние между осушительньши дренами определяют гра-фич. методом Блаута на основании данных механич. анализа почв. Закладку осушительных дрен производят на глубине залегания водоносных горизонтов и ниже глубины* промерзания. Минимальная допустимая глубина заложения 0,8-1,0 м. Модуль внутреннего стока принимают от 0,3 до 1,5 л/cw о 1 га, в зависимости от характера грунта и степени водоносности.

Для отрывки осушительныхканалов пользуются тремя способами: ручным, машинным и смешанным (машинно-ручным) способом. Работу ручным способом ведут с устьевой части магистрального канала или в некоторых случаях с расчисткой водоприемника ниже устья магистрального канала. Для облегчения работы, если местность допускает устраивают выше по течению временную' запруду и отрывку ведут под ее прикрытием, периодически спуская накопившуюся перед запрудой воду или -направляя ее в обход, места работ. Работу по отрывке канала ведут уступами, т. е. когда ниншяя группа рабочих отрыла канал на полную глубину, выше ее стоящая группа отрывает на половину глубины, а еще-выше только на одну четверть глубины. Вынутая из каналов земля складьшается по обе стороны в кавальеры, в к-рых в пониженных местах рельефа прокапываются воронки (канавки), служащие для отвода скапливающейся за кавальерами воды. Воронки делают длиной 5- 10 м, глубиной у бровки канала 0,5 м, шириной по дну 0,3 Л1 с уклоном Vio и откосами 1/21. Если кавальеры складьгоаются с низовой стороны канала, то воронки в них не делаются. Отрывку каналов ведут обьгаными лопатами, из которых наиболее распространенные так наз. рыдлевки ; при работах в рыхлом грунте железные лопаты заменяют деревянными с железным наконечником. Отрывку открытых каналов и регулирование водоприемников машинным способом производят при помопщ экскаваторов (см.), землечерпалок и землесосов. Достоинства машинного способа работы по сравнению с ручным следующие: 1) машина работает при глубокой воде, человек же может работать только при небольшой глубине; 2) применение человеческого труда сопряжено с некоторой опасностью для здоровья человека; 3) машина может работать до глубокой осени,человек же-очень короткий промежуток лета; 4) при работе машиной не испытывается недостатка рабочих рук. К недостаткам мапшнной работы относятся: 1) машина работает плохо при наличии топляков, завалов и пр.; 2) машина не всегда проходит под мостами и другими искусственными соорулениями; 3) стоимость еди-

новременных затрат на машину весьма высока, и кроме того требуются весьма большие затраты на перевозку; 4) требуются дополнительные работы вручную; 5) машиной

невозможна отрывка каналов шириной менее 5 м. Смешанный машинно-ручной способ применяется при наличии свободно! рабочей силы и необходимости проведения сети мелких каналов.

Как бы правильно и удачно ни была спроектирована и выполнена осушительная система, она требует периодич. ремонта. Порча каналов происходит от природных условий и от искусственных причин. Ремонт каналов различают беглый, производяпщй-ся через 3-4 года, и ремонт капитальный- через 5-8 лет после того, как каналы да-

Плетеиь из хвороста

JO-.Плетень из

I хвороста

ли полную осадку, а последующий ремонт производится через 15 лет.

Для правильной, регулярной и длительной службы осушительная система снабжается сооружениями: шлюзами (см.), перепадами (см.), мостами, переездами и дорогами. Шлюз ы Строятся на каналах для регулирования стекающей с болота воды и для задержания воды во время сухого лета, чтобы не переосушить болото и сделать его в пожарном отношении безопасньш. При больших уклонах во избежание размьгеа дна и откосов канала делают перепады. Типы деревянных перепадов указаны на фиг. 10 и 11. Мосты делаются обычно деревянные, балочной системы на свайном основании (см. Мосты). Переходы устраиваются исключительно для пешеходного движения. Один из чаще встречающихся типов переходов представлен на фиг. 12. Береговые лежни берут длиною 2 ж и основывают обыкновенно на сваях, загнанных на глубину примерно в 2 ж. Ширину настила делают равным 1 ж; размер бревен для настила согласуется с пролетом. Перила имеют обыкновенную высоту в 1ж. Болотные дороги бывают трех типов: 1) легкий поле-

Фиг. 12.

вой-временного пользования (сеновозные дороги), 2) средний тип б. или м. постоянной полевой дороги (местные дороги) и 3) тяжелый тип дороги (транзитного пользования).

К спепиальньш способам осушения относят 1)нагорные канавы, 2)кальматаж, 3)об-валование, 4) правильное регулирование стока, 5) О. плавней, 6) О. лесов, 7) О. торфоразработок и 8) О. населенных мест. Нагорные канавы делаются по периферии болота и служат для перехватьшания вод, стекаю-пщх с водосборной площади. Перехватьгоая воды водосборной площади, они естественно уменьшают расход воды в главном водоприемнике, рас- ...................,............................

секающем боло- ~ ~- -.......................... .,

то, отчего последний м. б, сделан или отрегулиро-, ван при меньшем поперечном сечении. Расположение нагорных канав указано на фиг. 13-14. К достоинствам способа нагорных канав относят следующие: 1) возможность уменьшения поперечного сечения основного водоприемника; 2) наиболее удобное детальное О. поймы, прилегающей к обеим сторонам нагорной канавы; 3) использование нагорных канав при наличии в них постоянного и обильного течения как источника водоснабжения или водных путей. К недостаткам нужно отнести то, что 1) нагорная канава подвергается заилению и засорению осадками впадающих в нее ручьев и речек с более сильным падением, 2) нагорная канава не обладает устойчивыми откосами, так как пролегает по местам с наибольшим количеством выклиниваюпщх-

Фиг. 13.

.: ,i ,iii,!!,U;,illUU.

Фиг. 14.

ся подземных вод; 3) исполнение нагорных канав допустимо только с устьевой части, в то время как регулирование гла- j вного водоприем- пика может быть только частями.

К а л ь м а таж заключаетсявтом, что, пропуская из какого-либо водоприемника воду со взмученньвш и взвешенными в ней наносами на пониженное место поймы, производят осаждение этих наносов и т. о. повышают затопляемую водой поверхность и вьшодят ее из сферы затопления и заболачивания. В элементарном случае площадь, подлежащая кальматажу, состоит из ряда бассейнов или лиманов; разность уровней воды в двух смежных лиманах равна 0,10-0,15 ж (фиг. 15). Выпуск воды из одного лимана в другой производят при посредстве водосливов. В СССР кальматаж возможен по рекам, берупщм начало в горах и имеющим в низовьях плавни: Рион, Кубань. Параллельно с кальматажем возникает однако необходимость следующих

Фиг. 15.

.мероприятий: 1) образование дополнительного русла для сброса паводков, 2) сброс избытка воды в соседние бассейны, 3) отвод воды

на друг, кальмати-руемую площадку; 4) образование водохранилищ, а также регулирование сброса водыизнего. О. при помощи обвалования сводится к устройству заградительных валов, которые предохраняют пониженные места от затопления при разливе рек (см. Обвалование). К недостаткам О. при помощи обвалования относятся следующие: 1) во время паводков объем воды в реке увеличивает опасность прорыва дамб; 2) взвешенный в воде материал, представляюпий прекрасное естественное удобрение, остается за пределами обвалованной площади; 3) с обвалованной территории затруднен выпуск воды, а следовательно рациональное устройство осушительной системы; 4) вследствие отложения на

дно реки наносов (кальматаж дна) пропускная способность понижается, и река в качестве осушителя уменьшает свое действие. Метод регулирования стока основан на принципе ускорения отвода верховой воды, для чего осушители тра-сируют параллельно горизонталям, а боковые канавы и магистрали- по линии наибольшего падения. Основные типы расположения каналов осушительной системыв зависимости от горизонта л ей местности указаны на фиг. 16-20. Регулирования стока устраивают только на таких болотах или заливаемых поймах, которые и пользуются под луга и сенокосы и не боятся периодич. затопления. Обводнение, регулирования стока и кальматаж применимы совокупно при осушении плавней, т. е. пойм,.часто затопляемых речной водой. Осушение болот при торфоразработках элеваторным способом производят по следующей схеме. Трасируют магистральный или валовой канал по наиболее глубокому месту минерального дна болота и по кратчайшему расстоянию к водоприемнику (дно канала совпадает с дном торфяной залежи). Перпендикулярно к магистральному каналу проводят (или, вернее, получают из карьера) т. н. карьерные к а и ал ы длиной ок. 100 - 200 м; полоса между карьерными каналами шириной около 220 м служит для стилки и сушки торфа. Полоса между карьерными каналами осушается каналами глубиной 1 м и шириной в 0,4 Л1 (откосы

Фиг. 16.

Фиг. 1

зависят от свойств торфа) и проведенными параллельно магистральному каналу. Полосы между метровыми каналами осушаются кроме того 2--3 так наз. нартовыми каналами, глубиной 0,7 м, шириной по дну 0,2 м, с вертикальными откосам^!. При разработках гидроторфа осушительные работы производят обычным способом. Поля сушки пересекают сетью магистральных (валовых) каналов через 200-250 .и. Средняя глубина валовых каналов 1,75 ж, ширина но дну 0,35 и ширина по верху 2,0 ж. Картовые каналы для осушения гидромассы прово-1.> дятся параллель- \ но между собой и перпендикулярно к валовым кана-.лам через 25-30 м. Средняя глубина картовьгх ка- Фиг. 18. налов 1 м, ширина

по дну 0,2 Л1 и ширина по верху 1 м. Для предупреждения проникновения гидромассы каналы снабжают валами (картовые - высотой 0,35 м, валовые-0,50 м).

Осушки лесных площадей производятся таким же путем, как и других заболоченных угодий, но только здесь расстояния между осушителями берутся в 2-4 раза больши-

Фиг. 19.

ми. Магистральным каналам дают направления магнитного меридиана или же нанравление, близкое к углу в 90° к меридиану. Глубина осушителей берется 0,70-0,80 ж.

При проекти-\ \ \ . ровании маги-

стральных каналов необходимо иметь в виду использо-. ванне их для ,/ водных путей, а полосы вдоль них-длясухо-путньгх щутей (см. Лесосплав и Лесосплавные пути).

При О. населенных мест

применяют г.о. способы обвалования и регулирования стока. Открытые каналы (коллекторы) проводят только в малонаселенных и малоскученных кварталах, временно рас-

Фиг. 20.

полагая их по возможности вне площади застройки. Детальное оеущение почвы и грунтов производят путем закладки дренажа.

Стоимость О. болот с последующим с.-х. использованием зависит от многих факторов, из к-рых главнейшими являются: 1) состояние поверхности болота, его облесенность и степень пнистости; 2) наличие водоприемника и его состояние; 3) степень интенсивности осушки; 4) стоимость регулирования водоприемника (колеблется на 1 км от 1 ООО до 10 000 руб.); 5) стоимость устройства дорог и искусственных сооружений и их ремонта; 6) эксплоатационные расходы при культуре растений на осушенной площади, слагающиеся из стоимости обработки семян и удобрений; 7) стоимость производства изысканий и составления проекта; 8) ежегодные отчисления на погашение капитала, вложенного в мелиорацию, и уплату % по ссуде на проведение мелиорации. Рентабельность мелиорации по проф. Костякову в среднем составляет для Полесья-19,7%, для Сев.-зап. области-11,9%, для Сев. области- 7,1%, Украины-26,5%, быв. Центрально-промышленной области-12,6%.

JJum.: Костяков А. Н., Основы мелиорации, М., 1927; е г о зк е, Перспективы мелиорации в СССР, М., 1925; Дубах А. и С п а р р о Р., Осушение болот открытыми канавами, 2 изд., М.-Л., 1929; С п а р р о Р., Инструкция для производства изысканий и составления проектов в целях осушения болот и заболоченных земель открытыми канавами, М., 1928; БрудастовА. Д., Осушение болот и регулирование водоприемников, М., 1928; Kruger Е., KulturtechnlscherWasserbau, Handb. fur Bauingenieure, hrsg. V. R. Otzen, Т. 3, B.7,B., 1921. A. Капавугин.

ОСУШЕННОЕ ДУТЬЕ, дутье, лишенное путем охлаждения значительного количества атмосферной влаги. О. д. впервые было применено 29 августа 1904 г. в доменной печи Изабелла (у Питтсбурга) по инициативе Д. Гели (James Gay ley), патентовавшего О. д. для доменньгх печей и конвертеров. Сообщение Д. Гели в 1904 г. о полученных им удивительных, не находивших себе до того объяснения, результатах (сокращение расхода кокса с 0,958 до 0,771 на единицу вьшлавленного чугуна и увеличение суточной выплавки с 364 до 457 т при понижении влаги в дутье с 13 до 4 г/м^) вызвало сенсацию в кругах металлургов и породило обширную литературу, в к-рой молено найти II статьи, отрицавшие как самую возможность работы доменной печи с расходом кокса 0,771 (по недостатку будто бы тепла), так и расчеты теплового баланса печи Изабелла, указываюпще большой избыток тепла после покрытия всех статей расхода; расчеты эти однако основаны на невозможном составе газа, данном Д. Гели (16% COg при 19,9% СО). Специальная комиссия Общества Франклина, присудившая Д. Гели золотую медаль, устанавливает как факт твердо доказанный сокращение расхода кокса от осушения дутья в 15%; на некоторых американских и европейских з-дах, перешедших на работу на осушенном дутье, это сокращение оказывалось меньшим,-часто не более 10%, увеличение же суточной производительности наблюдалось самое разнообразное: и меньше 10% и значительно больше, например до 30%. Последнее до настоящего времени сообщение о результатах примене-

ния О. д. (1927 г. завод Уишо в Шотландии) отмечает сбережение горючего на 5,2% (среднее за 4 месяца) и увеличение выплавки чугуна на 15%. Подобные результаты побудили некоторые заводы отказаться от О. д., так как выгоды от него не окупали издержек по содержанию соответствующей установки. В первоначальной установке Д. Гели осушение дутья производилось охлаждением его в камерах с железными трубками, в которых циркулировал соляной раствор, охлажденный испарением аммиака до темп-ры ниже 0; на трубках оседал слой льда и, понятно, действие камер было не непрерьшное (необходимо оттаивание льда и перевод дутья в другую камеру). Это увеличивало стоимость установки и ее содержания.

В 109 г. было предложено осушение дутья производить при помощи хлористого кальция; способ (Daubine und Ray) был испытан в 1ермании, но оставлен. Наконец в последнее время было осуществлено осушение дутья гелем кремнезема. В высушенном состоянии это вещество обладает огромной поглотительной поверхностью (высокая пористость и чрезвычайно мелкие размеры пор); поглотивши воды до 20% своего веса, гель легко теряет ее при нагревании (до 340°) и снова делается активным осушителем. Осушка дутья производится в аппарате, представляющем башню с ситами, на которых насыпан кусковой гель в количестве 32 кг на 1 м^/мин дутья. Перевод, или активизация, геля делается через IV2 часа работы продувкой его горячим газом. Эта сравнительно простая установка осложняется наличием фильтров, через к-рые проходит как дутье, так и газ, служащий д-тя осушения геля. Газ, проходя через фильтр, освобождается от пыли, к-рая могла бы за-саривать мелкие поры осушителя. Расходы по содержанию установки с гелем значительно ниже, чем при других способах охлаждения дутья.

Объяснение причин сбережения горючего от осушения дутья, данное в свое время Д. Гели, остается единственно верным и в настоящее время. Обычно доменные техники работают с некоторым избытком горючего, чтобы гарантировать себя от пстучения неудовлетворяющего условиям поставки чугуна (низкого содержания кремния, высокого-серы) при охлаждении горна, что может произойти и от повышения влажности дутья. Подавая в печь постоянное количество дутья в единицу^ времени при постоянной температуре его и влажности, можно устанавливать совершенно ровный ход печи, что позволяет работать с наименьпшм для данного сорта чугуна расходом горючего. Сообщенные Д. Гели данные о составе чугуна, полученного на О. д., действительно свидетельствуют о постоянстве содержания в нем кремния и серы за длительный промежуток времени.

О. д. теперь нельзя считать одним из величайших изобретений последнего времени, как казалось прежде, но оно несомненно (по свидетельству всех работавших с ним) облех^ает управление доменной печью, дает более однородный продукт. Применяется оно в данное вре.мя всего на несколь-

ких заводах, но новейшая установка для осушения с помощью геля повидимому окупается даже небольшими сбережениями топлива (5%), которое идет на выплавку чугуна.

Лит.: Павлов М. А., Металлургия железа в периодич. литературе 1905 г., Известия Политехнич. института , СПБ, 1906, стр. 527-544; О а у 1 е у J., Application of Dry Blast to the Manufacture of Iron, Journ. of the Iron a. Steel Instit. , L., 1904, 2, p. 274; 1905, p. 256; 1909, 2, p. 150; Ehrenworth J., The Economy of Dry Bla.st, ibid., 1919, 1, p. 118; Lewis E., The Use of Silica Gel.as a Mediuni for Drying Blast, ibid., 1927, 2, p. 43. M, Павлов.

ОСЦИЛЛОГРАФ, В общем смысле слова прибор для записи различных колебаний (механич., акустич., электрич. и пр.). Практически О. в большинстве случаев называют приборы для записи электромагнитных колебаний. Применяется при исследовании электрич. явлений преимущертвенно неперио-дич. характера, а также периодич. явлений высокой частоты; в радиотехнике-также в качестве ваттметров и измерителей сдвига фаз (по снятым осциллограммам). Современные О. могут быть разделены на 4 класса: 1) электромагнитные (петлевые, релю струнные); 2) электростатические; 3) электронные: а) с холодным катодом, б) с горячим катодом, в) с тлеющим разрядом; 4) клайдо-нографы.

О. электромагнитный. Предложенная Блон-делемв 1893 г. И идея и теория электромаг-нитн. осциллографа заключается в следующем. Между двумя полюсами электромагнита постоянного тока (фиг. 1) натянута в виде петли тонкая проволока, к к-рой прикреплено маленькое зеркальце L (размером около 1 мж). Зеркало сбоку освещается сильным источником света, обыкновенно вольтовой дугой D (луч а) и отражает от своей поверхности световой пучок Ъ, к-рый падает на экран Е. Если через петлю (шлейф) начать пропускать какой-либо ток, то в силу взаимодействия между магнитным полем и проводником, несущим ток, произойдет поворот шлейфа на некоторый угол, а вместе с ним повернется и зеркальце. Благодаря этому световой луч а будет падать на зеркало под другим углом, и следовательно отраженный пучок также изменит свое направление; т. о. световое пятно, зайчик , переместится на экране в нек-рую другую точку. Если ток, протекающий через шлейф, будет бес-прерьюно меняться, совершая напр. периодич. колебания, то в беспрерывном колебательном движении будет находиться и зеркало. Это означает, что на экране будет получаться нек-рая освещенная полоска. Для того чтобы воспроизвести на экране закон изменения тока в шлейфе, необходимо сообщить самому экрану нек-рое движение в направлении, перпендикулярном к перемещению по нему светового зайчика. В результате этих двух двииений на экране получится нек-рая кривая, повторяющая кривую изменения силы тока в шлейфе.

Фиг. 1.

Принцип Блонделя выражен в различных конструкциях: одной из лучших является аппарат, построенный фирмой Сименс и Гальске в Германии. На фиг. 2 изображена принципиальная схема такого электромагнитного О. Он имеет 3 шлейфа, т. е. может быть применен для одновременного фотографирования трех явлений. Свет дуговой лампы 1 падает сначала на собирательную линзу 5, перед которой находятся 3 вертикальные щели. Параллельные пучки света, проходянще через эти вырезы, падают на

Фиг. 2.

зеркала 2, далее на зеркальца 3, шлейф^>1 4. Отсюда, благодаря отражению зеркал 7 и 8, через линзу 9 падают на специальный экран. Этот экран А, а также сидящий на одном валу с ним барабан В могут приво- -диться в равномерное вращение от моторчика. Если зеркала 7 откинуть, то лучи будут проходить через линзу 6 и падать на барабан В, на который надевается светочувствительная бумага для возможности фотографирования явлений. В конструкциях Сименса распространены 3-й 6-шлейфовые О.; общий вид последнего (переносная модель) дан на фиг. 3.

Основными данными, определяющими работу О., являются его чувствительность и собственное число колебаний шлейфа. Чувствительность характеризуется величиной

Фиг. 3.

тока, протекающего через шлейф, при к-ром зайчик на экране смещается на 1 мм. Ниже в таблице приводятся некоторые величины чувствительности ра.зличных шлейфов. Чем меньше период собственных колебаний шлейфа, тем точнее воспроизводит он кривую и тем легче следует за изменениями осцил-

лографируемого тока. Нередко погружают колеблющуюся часть щлейфа в трубку и заливают маслом; при этом увеличиваются 1) момент инерции шлейфа, а вместе с тем и продолжительность колебания, и 2) приблизительно на 30% отброс зеркальца на шкалу вследствие преломления световых лучей в масле. Чем сильнее натянут шлейф тем большей частотой собственных колебаний он обладает и тем меньшей чувствительностью. Вообще частоту собственных колебаний шлейфа возможно повысить до 10 000 - 12 000 пер/ск. и редко -до 20 000 лер/ск. Однако уверенная работа О. достигается при записи колебаний, с частотами, не выше: а) 10 ООО пер/ск. для шлейфов без масла, б) 6 000 пер/ск. для шлейфов, погруженных в масло [2].

С т р' у н н ы й электромагнитный О. (с железной плоской ленточкой), предложенный Блонделем, по существу своего действия не отличается значительно от только что omicannoro петлевого О.

При помощи электромагнитных О. производятся изучения самых разнообразных явлений, протекающих в электрич. цепях. Сюда относятся: исследование форм кривых токов и эдс разнообразных генераторов, исследование различных реле, измерительных инструментов, машин и проч. О. применяется и в медицине-например д-тя записи эдс, даваемых сердцем (так наз. электрокар д и о г р а ф), Осциллографировать можно вообще всякие колебания и движения, которые м. б. переведены в колебания электрич. тока (например запись звука при помощи микрофона, преобразующего звуковые колебания в электрические). Однако диапазон колебаний, к-рые м. б. воспроизве-.дены электромагнитным О., ограничивается наличием у шлейфа некоторой массы с присущей ей инерцией. При записи колебаний с числом периодов большим числа периодов собственного колебания шлейфа, наступают резонансные явления, и воспроизводимая кривая не повторяет вида изучаемого коле--бания. Поэтому максимальная изучаемая частота для элистромагнитного О. выражается числом порядка десяти тысяч периодов в ск.(см.таблицу) []. Обьшновенпо скорость

Величины чувствительности различных шлейфов.

Тип шлейфа

Ток в шлейфе *

Собств. число пер/ск. шлейфа

3 10-3 А 5 10-8 А 7 10-5 А

6 ООО 12 ООО 2 000

* При от1лонении зайчика на барабане на 1 мм.

движения светочувствительной бумаги ко- леблется в пределах 0,3-6 м/ск. Ваттметрич. измерительные шлейфы [*], позволяющие делать запись кривых мощности, еще не получили конструктивного оформления, до-гпускающего их практич. применение.

Электростатические О. .-(менее употребительные, чем электродинамические) используют переменное действие электростатически заряженных тел одно на другое. Действие их понятно из фиг. 4, где а-

пластина с окошком для пропуска света, b-металлич. нити, изолированные друг от друга и заряаеенные, с-зеркальце, d - прулданящее закрепление, е-вспомогательная батарея, /-постоянный параллельный конденсатор, д-переменный параллельный конденсатор, h-делитель напряжения. Употребление их рационально там, где имеется уже высокое напряжение и где измерительный прибор не должен вызьшать расхода энергии. При напряжении вспомогательной батареи е в 400 V, переменное напряжение ~ 2 ООО V дает на расстоянии 1 ж от зеркальца кривую с отклонениями порядка 3 см.

0. электронный (катодный) с холодным катодом. Осциллографирование колебаний большей периодичности производится электронным О. Принцип электрон-

Фиг. 4.

Фиг. 5.

ного О., предложенный впервые Ф. Брауном, заключается в следующем [*]. Электронный луч подвергается отклонениям по двум взаимно перпендикулярным направ.чениям, одно из которых дается изучаемым колебанием, а другое производится искусственно и играет роль временной развертки; полученная в результате этих отклонений кривая фиксируется на фотографич. пластинке или на флуоресцирующем экране. В отличие от шлейфового О., электронный О. имеет пишушцй орган с исчезающе малой инерцией, благодаря чему им легко записываются чрезвычайно быстрые колебания. Отклонение катодного луча м. б. произведено магнитным или электрич. полем. Первое производится соленоидальными катушками, второе конденсатораьш. На фиг. 5 изображена принципиальная схема катодного О. Между двумя электродами К и А, находящимися в вакууме (степень разрежения около 0,005 мм Hg), при приложении к ним постоянного тока с напряжением в несколько десятков тысяч V, образуется пучок летящих из катода по направлению анода электронов, т. н. к а т о д н ы й луч. Последний проходит между двумя парами параллельных пластинок, образуюпдах 2 небольших конденсатора, установленньЕх на нек-ром расстоянии друг от друга взаимно перпендикулярно. Одна пара пластинок О.И. (отклоняющие пластины) присоединена к изучаемому напряжению, другая параВ.П. (вре-

менные пластины) присоединена к нек-рому нанряжению, меняющемуся по известному закону,-например увеличиваясь пропорционально времени. Катодный луч, проходя между пластинами, испытьгоает отклонения от своего первоначального направления, притягиваясь к положительно заряженной пластине, тем значительнее, чем больше ее потенциал; при этом катодный луч будет

Фиг. 6.

Фиг. 7.

получать смещения во взаимно перпендикулярных направлениях; т. о. он будет чертить некоторую кривую на экране Е. Если предположить, что напряж;ение на пластинах О.п. изменяется по нек-рой синусоидальной кривой, а в то же время на пластинах временного отклонения (В.И.) напряжение нарастает от нуля до нек-рого значения пропорционально времени, то луч, перемещаясь по флуоресцирующему экрану или по фотографич. пластинке, воспроизведет на них соответствующее синусоидальное колебание. Величина отклонений луча зависит от геометрич. соотношений их расположения и от напряжения, при котором возникает электронный луч. Она определяется по ф-ле [®]:

где Д, d, I-величины, указанные на фиг. 5; -отношение заряда электрона к его массе, Е-сила электрич. поля между пластинами, h-величина отклонения катодного луча на экране, с-скорость полета электрона, вьфажаемая через напряжение F, при к-ром получен катодный луч ф-лой

с = 5,95 VVa 107 см/с%. (2)

Из ф-л 1 и 2 вытекает, что при прочих равных условиях отклонение обратно нропор-ционально напряжению F. В среднем чувствительность отклонения луча выражается порядком десятков V на мм.

В действительности, конструкция катодного'О. значительно сложнее схематически изображенной на фиг. 3. Для получения возможности записывать весьма большие частоты порядка сотен млн. нер/ск. или единичные явления, длянщеся стомиллионные и даже миллиардные доли ск., необходимо-создать весьма интенсивный электронный пучок, а это требует целого ряда добавочных устройств [,,9]. На фиг. 6 дан поперечный разрез катодного О. Дюфура, послужившего прототипом для многих других фирм; с помощью его фотографировались колебания с частотой до 22-10 пер/ск. На фиг. 6; В- бронзовая камера (снабжена снимающейся крышкой), D-катодная трубка, F-поверхность катода, F-диафрагма, В - наблюдательное окошечко, XhZ-отклоняющие катушки (вместо конденсаторов), М-приключение молекулярного насоса, и. Стенольнинов.

О. электронный с горячим катодом ро,11,12-] Значительный шаг вперед в развитии О.электронного сделан Венельтом в 1905 году, предлолшвшим пользоваться не газовым разрядом для получения пртока свободных электронов, а термоэлектронами, испускаемыми накаленным катодом. Использование накаленного катода позволяло значительно уменьшить напряжение ускоряющего движения электронов поля (порядка сотен V); поэтому [см. ф-лы (1) и (2)] его чувствительность значительно больше, чему О. с холодным катодом. Среди ряда конструкций таких О. рассмотрим тип з-да Светлана ВЭО [13] (обпщй вид на фиг. 7), где о - цоколь, b-две пары отклоняющих пластин конденсаторов, с- стеклянная капсюля. Внутренняя поверхность дна d покрьгга тон- . КИМ слоем препарата сернистого кадмия (преимущественно в О. для визуального наблюдения) или кремнекислого цинка (гл. образом в О. для фотографирования), даюшцх яркую флуоресценцию при ударе электронов.

Фиг. 8.

Фиг. 9.

имеющих скорость [см. ф-лу (2)] не ниже 80 V. В узкой части сосуда впаяна под цоколем стеклянная ножка (фиг. 8). Главной частью ножки является маленькая стеклянная капсюля N, в верхний конец которой впаяна платиновая трубочка А, открытая с обеих сторон. Конец трубки А является анодом О. Катодом С слунсит маленькая спираль из Pt-Ir проволоки, покрьггой слоями Ва и Sr. Две пары пластинок отклоняюпщх конденсаторов PiPj и Р2Р2 имеют: по одной пластинке, соединенной с анодом А через

50 40

30 20

зажимной хомут Е и по одной-имеющей изолированный отдельный вывод в ножку прибора; всего в цоколе пять выводов: два от катодной спирали-¥F, один от продольного конденсатора-X,. один от поперечного-Y и один общий-АХИ для анода и обоих конденсаторов. Для большей ясности на фиг. 9 приведена схема соединений внутренних частей трубки вместе со схемой питания прибора. Фокусировка (управление шириной) катодного пучка может Производиться как изменением тока, накаливающего спираль (и следовательно изменением магнитного поля), так и специальной (к прибору не прилагаемой) катушкой ( фокусирующей )-помещаемой вокруг шейки О., сужающей поток электронор. При диаметре канала анода в 1 жм получается резко очерченное све-

тящееся пятно диамет-

0 по200300400500ттооуа, ром ОТ 0,5 ДО 1 мм. Для фд, JQ питания О. применяют-

ся два источника напряжения постоянного тока: а) для цепи накала катода-аккумулятор 4-6 V, б) 250- 400 V-аккумуляторы, гальванические элементы И.ТИ машина постоянного тока-для ускоряющего поля. Кроме того в анодную цепь О. включается балластное сопротивление Z порядка 5 ООО й для предупреждения возникновения дугового разряда между катодом и анодом при перекале катода. Из ур-ия (1), выражая скорость с через величину ускоряющего по.тя и принимая во

внимание, что 4 шь = еУа,

(при обозначениях по фиг. 5). Величина отклонения луча изменяется пропорционально измеряемому напряжению (приложенному к пластинам конденсатора). На фиг. 10 даны экспериментальные кривые, указьшаю-щие величину h (в мм) в зависимости от действующего значения Е (в V) на пластинках блингней к аноду пары конденсаторных пластин,-для двух значений ускоряющих напряженностей V. Чувствите.тьность О. с нагретым катодом колеблется в пределах 0,025-0,1 c.m/V, т. е. нaпpян^:eниe в 1 V на пластинах отклоняющего конденсатора дает отклонение от 0,025 до 0,1 см-в зависимости от конструкции осци.11лографа; осциллограф реагиует на процессы, длящиеся от 10-е до ск. .

Фигуры, п о л у ч а eSi ы е в электронных О. Первоначальное применение прототипа электронного О.-трубки Брауна-измерение амплитуд напряжения или, силы тока легко осуществляется с помощью описанных типов электронных О. путем использования какой-либо одной пары конденсаторных пластин, с последовательным приложением к ней исследуемого напряжения и известного измерения отклонений (по той или другой оси координат). Если же пучок электронов подвергается воздействию эдс от двух пар конденсаторов

(расположенных перпендику.тярно), то в зависимости от соотношения амплитуд, фаз и частот управляюпщх напряжений получаются на экране электронного О. разнообразные фигуры. На фиг. 11 изображены последние, при предположении равенства амплитуд и частот для различных фазовых соотношений: а-равенство фаз (нак.дон линии зависит от соотношения ампли-т^д); б-45°, сдвиг фаз; в-90°, сдвиг фаз (если амплитуды- неравны, получается тоже э.71липс, но с осями, совпадающими с координатными); г-135°, сдвиг фаз; d- 180°, сдвиг фаз. В общем случае, если двиясение электронного пучка обусловливается двумя воздействиями, имеющими лишь общую частоту, т. е. если ж=а-со8 at и у=Ъ co%{(ot + (p), уравнение кривой, получающейся на экране:

х- , у- 2хи

Если две частоты не точно равны, то путь, описьтаемый пучком фд, электронов, представляется как бы больпшм семейством концентрических эллипсов, вписанных в один и тот же прямоугольник; можно рассматривать орби-ту как вписанный эллипс, вращающийся равномерно со скоростью, равной разности частот. Если частоты находятся в сравнительно простых соотношениях, (напр. 2:1, 3:2, 4:3, 3:1 и т. д.), то псчучаются сравнительно простые и легко распознаваемые фигуры Лиссажу; пользуясь этим, можно измерять частоту исследуемых колебаний, давая одной паре пластин О. потенциал вполне определенной частоты [ ].

Для развертки по времени получаемых фигур (т. е. превращения irx из полярньгх координат в ортогональную систему, причем по оси абсцисс д. б. время) предложено много способов, ни один из к-рых не яв.ля-ется вполне удовлетворительным. В качестве примера приводится только диск, при-

меняемьхй фирмой

WesternElectricCo. [ ].Исследуемое напряжение подводится к пластинам

1>.1 1чФ.....1 0.-А-,(фигЛ2);

в пластины Bl, Фиг. включены к клем-

мам сопротивления R\ N-неоновая лампа, паратлельно к-рой расположен переменный конденсатор С. При питании этой цепи батареей В наступает известный колебательный разряд. Неоновая лампа яяже определенного напряжения не пропускает тока, конденсатор С заряжается через сопротивление R до потенциала зажигания лампы N, после чего происходит снова его частичный разряд, лампа тухнет и т. д. Так. обр. к клеммам R прикладывается эдс, возрастающая прямолинейно с течением некоторого времени, чтобы в следующий период внезапно упасть до меньшего значения; так получают пропорциональный ho времени сдвиг электронного пучка. Посредством соответствующей установки йили С настрап-

вают частоту контура лампы N на основную частоту или гармоники ее исследуемого периодич. процесса; при наступлении такого резонанса, форма кривой остается на экране постоянной, неподвижной.

0. с тлеющим разрядом. Этот осциллограф, впервые осуществленный Герке р*], основан на явлении, открытом Хелем и Вильсоном: в трубке Гейслера су- к а

ществует пропорциональность между силой разрядного тока и -поверхностью свече- ния, тлеющего на электродах. В современной трубке Герке анод А (фиг. 13), сделанный из алюминиевых полос, имеет крестообразную форщ-, катод К- из двух никелевых пластинок (10x60 мм) с расстоянием в 1,5 мм. Катодное свечение возникает между этими пластинками и имеет резко ограниченные края. Для снятия кривой переменного тока на переменное напряжение накладывается постоянное такой величины, чтобы оно служило границей начала свечения (см. такой же прием в клай-

фиг. 13.

Фиг. 14.

донографе). Явление катодного свечения разворачивается затем вращающимся зеркалом и или наблюдается визуально или принимается на фотопластинку. Недостатком такого прибора является требующаяся сравнительно большая сила разрядного тока (30-40 mA), почему их часто применяют с усилителем (см. фиг. 13); находит применение между прочим в радиотехнике для исследования токов в антенне и в других цепях с

пределы!, частотой

до 300 кц/ск. При--ssssaJ: мер осциллограм-\з мы(затухающих колебаний с /, равной Фиг. 15. 300 кц/ск.) приведен

на фиг. 14. Клайдонограф. К системе О. можно причислить прибор, который позволяет обнаруживать и (грубо) измерять кратковременные перенапряжения; учет последних (по величине, времени и направлению) производится клайдонографами. Принцип их основан на получении фигур Лихтенберга (1777г.), получаю1Щ1хся от искры на пластинках, покрытых серной пылью (Schwefelstaub). Практически эта идея вылилась в технич.

конструкцию в 1924 году (Петере, фирма Вестингауз К° [ ]). На фиг. 15: D--4юто-графич. пластинка, покрытая нек-рьш слоем сверху, расположенным между острием Р и пластинкой В. При напряжении, зависящем от толщины пластинки (не менее 2,5 kV амплитудных), из острия истекают светящиеся нити различной толщины, длины и формы. Длина их, в преде-де.лах до 18 kV, увеличивается линейно с напрялсением. С помощью емкостного делителя напряжения устанавливают клайдонограф так,чтобы напряжение, на которое нос- фиг. le. ледний начинает реагировать, было немногим больше нормального рабочего. Наибольшая возможная длина L световых пучков, но Тендеру, при стеклянных пластинках толгциной а см определяется формулой:

U:r = 4,2/a для пучка, исходящего из отрицательного полюса, lxax равно 8 Vi для пучка, исходящего из положительного полюса. Часто применяется ± включение, понятное из фиг. 16; при этом противоположный электрод yjKe не заземляется, но присоединяется между двумя уравнительными конденсаторами. Описанная конструкция Вестингауза для случая трехфазной сети дана на фиг. 17; передвижение фильмы происходит при помопщ часового механизма и. С помощью клайдонографов (дающих практич. точность± 25%) ВОЗМОЖНОфиксировать следующие величины: 1) время наступления перенапряятения (по отметкам времени на фильме); 2) полярность перенапряжения (по характеру фигурьт); 3) величину перетапряжения (по длине пучка); 4) форму фронта волны'(при двух аппаратах с включением); 5) направление движения б.11уждающей волны и 6) разность времен между двумя непосредственно следующими разрядами [j.

Лит.: 1) в 1 о п d е 1 А., CR , 1893, t. 116, p. 502, 748; 2) Z. d. VDI , 1930, B. 74, 8, p. 239-242; з) s i e-mens & Halske, Oszillograpli mit drei Messchlei-fen, Brickschrift, MS 8; *) S t r i g e 1, Fachbericht der 32 Jahresversammlung d. Verbandes Deutscher Elektro-techniker 1927, p. 116, В., 1927; s) в r a u n F., Metho-de fur Demonstration u. s. w., Wiedemanns Annalen , 1897, Leipzig, B. 60, p. 552; ) ХвольсонО. Д., Курс физики, т. 5, стр..310, Берлин, 1923; ) D и-f о иг А., Loszillograph cathodique pour Ietude des basses, moyennes et hautes frequences, Paris, 1923; 8) Wood A., The Cathode Ray Oscillograph, Jour-nal of the Institution Electr. Engineers*, London,

Фиг. 17.