Сутки за сутками работает самый точный автомат. Вместе с ним работают заложенные в него труд и мысль человека, сохраняющиеся в машинах так же, как они сохраняются в книге, картине, симфонии.

Многими «чудесами техники» восхищается и пользуется весь мир — автомобилем, самолетом, телевизором. Наряду с ними человеком созданы «чудеса техники», о которых знают немногие, но без которых сейчас уже немыслима жизнь техники. Делительная машина одно из таких чудес. А в ее основе лежит совсем простой механизм.

Одна из самых больших машин современной техники — шагающий экскаватор.

У этой машины нет привычных для нас колес или гусениц. И когда ей нужно передвинуться с места на место, она «шагает». Этот несколько необычный для машин способ передвижения породил ее название — шагающий экскаватор. А одна из конструкций механизмов шагания представляет собой шарнирный механизм.

Механизм шагания экскаватора, пожалуй, самый большой из семейства шарнирных механизмов. А на противоположном полюсе действуют его микроскопические собратья — механизмы приборов и часов, машин и автоматов, изготавливающие микроскопические детали этих микроскопических механизмов. Рядом с шарнирными и вперемежку с ними в самых замысловатых сочетаниях и соединениях трудятся зубчатые и кулачковые механизмы. Через них текут потоки мощности в тысячи киловатт и в тысячные доли ватта, а также потоки информации, определяющей закономерности их движения.

…Нудно ползет часовая стрелка, совершая оборот за 12 часов. Минутной стрелке для этого нужен один час. Секундной — минута.

Первые паровые машины делали один оборот за несколько секунд; колесо автомобиля, движущегося со скоростью около 100 километров в час, делает 12 оборотов в секунду; вал автомобильного двигателя — 100 оборотов в секунду; турбина реактивного двигателя — 200 оборотов… Может быть, вам кажется, что ничего не стоит заставить деталь машины вращаться с какой угодно скоростью?

И сколько, по вашему мнению, составляет эта «какая угодно» скорость? 500 оборотов в секунду? 1000? 10 000? 100 000?

История того, как инженеры и изобретатели «добывали» все бóльшие и бóльшие обороты, история автоматов — рекордсменов высоких оборотов началась вместе с изобретением колеса. Она очень обострилась после того, как Лаваль придумал паровую турбину, для которой высокие обороты были вопросом «жизни или смерти». К концу прошлого века небольшие по размерам турбины Лаваля совершали свыше 700 оборотов в секунду! Около 50 000 оборотов в минуту!

Вам кажется, что на этом можно было бы остановиться? В конце прошлого века — может быть, да! Но с тех пор наука и техника ушли вперед и им нужны еще большие обороты для самых различных целей.

Несколько лет назад появились сообщения об уникальной центрифуге, ротор которой развивает предельно (!) большие обороты.

Может быть, термин «ротор» не очень подходит для детали диаметром в десятые доли миллиметра или для маленького шарика, которые приводятся во вращение этой машиной. Но скорость вращения у них поистине удивительная. Полтора миллиона оборотов в секунду! Окружная скорость этих микророторов достигает 4000 километров в час.

Это предельная скорость для деталей, изготовленных из самых высококачественных сплавов. При ее достижении ротор буквально взрывается под действием центробежных сил, и только благодаря его малым размерам не происходит серьезных повреждений машины.

…Контактные устройства измерительных систем давят на измеряемые изделия с силой в малые доли грамма, и одновременно с ними существуют машины, посредством которых стальные образцы подвергаются давлениям до 70 000 атмосфер.

Самые большие и самые микроскопические, самые медленные и самые быстрые, самые легкие и самые мощные.

Все пространство между этими «самыми» заполнено механизмами — этими руками машин. Из маленькой капли стекла они делают колбу для электролампочки, а из капли побольше — колбу телевизионной трубки; из металлического слитка катают стальной лист и проволоку; из стального листка штампуют кузов автомобиля и перо; из куска проволоки — гвоздь. Они режут, строгают, фрезеруют, шлифуют металл — сталь и чугун, дюраль и бронзу, месят тесто и из куска теста делают булку; из щепки — спичку, из бумаги, краски и клея — конверт, тетрадь, книгу, из…

Нет смысла продолжать это перечисление. И нет возможности рассказать о том, как устроены и действуют каждый из этих автоматов по отдельности. Как нам поступить дальше? Об этом мы посоветуемся чуть позже. А пока давайте вернемся к шарнирному механизму из планок, который мы собирали на первых страницах этой главы. Начнем всю работу сначала.

Первую планку снабдим на одном конце шаровой поверхностью и вставим в неподвижную шаровую полость. Сейчас эта планка может поворачиваться в любом направлении в пространстве — она имеет три степени подвижности. С ее свободным концом шарнирно соединим вторую планку. Наш двухзвенный механизм будет иметь уже четыре степени подвижности. К свободному концу второго звена подвижно присоединим третье звено. Присоединим так, чтобы оно относительно второго звена имело три степени подвижности.

Теперь пойдем дальше. К третьему звену присоединим сразу еще пять звеньев. К этим пяти звеньям присоединим к каждому еще по звену, а к тем еще по звену.

Вы уже догадываетесь, что мы конструируем механизм руки. По крайней мере схематически картина у нас получилась вполне похожей. Плечевой сустав имеет 3 степени подвижности, локтевой сустав — 1, лучезапястный сустав — 3, каждый палец — 4 степени подвижности.

Механизм руки обладает ни много ни мало 27 степенями подвижности. Такой свободой движений не обладает ни одно техническое устройство, и нет механических устройств, которые хотя бы сколько-нибудь приближались к такому уровню.

Мы неспроста поместили рассказ о механизме руки в одном месте с рассказом об экскаваторе.

От живой руки человека вернемся к «руке» экскаватора и сравним их. Не правда ли, между ними много общего? Кисть человека как ковш экскаватора, а мощные звенья — плечо и предплечье — образуют механизм, доставляющий этот «ковш» в любую точку пространства, так же как механизм экскаватора доставляет настоящий ковш.

Но на этом их сходство кончается. Кисть руки — универсальнейший механизм. Он может взять карандаш, горсть песка и щепотку соли, ручку напильника, лист железа и иглу, электролампочку, смычок и листок папиросной бумаги. И не только взять, а, взяв, выполнять действия самые тонкие и сложные.

Необыкновенная подвижность, выработанная в процессе всего эволюционного развития, отличает механизм живой руки от любого технического устройства и составляет ее важную особенность.

Большое число степеней подвижности в значительной мере определяет чудесные свойства живого механизма, способного осуществить бесчисленное множество самых разнообразных движений, позволяет использовать один и тот же механизм для выполнения самых различных процессов. А если нужно, в работу включается вторая рука — еще один живой механизм, обладающий еще 27 степенями свободы.

Наша прогулка успешно продвигается вперед. Пожалуй, самое время сделать небольшой привал, чтобы обменяться впечатлениями, вспомнить интересовавшие нас вопросы, тем более что на некоторые из них сейчас уже можно ответить.

Что общего между будильником и вычислительной машиной, лифтом и тепловозом, киноаппаратом и автоматом, выпекающим пончики?

Все они мертвы без энергии. Независимо от назначения и конструкции машины через ее механизмы и устройства должны течь потоки энергии. В будильнике она нужна, чтобы преодолевать трение в механизмах привода стрелок, — ее источником служит заводная пружина. Вычислительной машине, лифту, киноаппарату нужна электроэнергия — к ним она подводится непосредственно из электросети или от электродвигателей.