Текст книги "Энциклопедия «Техника» (с иллюстрациями)"

Спортивный самолёт Як-50

СПОРТИ́ВНЫЙ ТРЕНАЖЁР, снаряд или устройство для занятий физкультурой в домашних условиях, целенаправленного развития физических качеств – силы, выносливости, гибкости и т. п., а также для восстановления нормальной работы опорно-двигательного аппарата – напр., после каких-либо травм. К спортивным тренажёрам относятся ручные и ножные эспандеры, гребные устройства, велотренажёры, беговые дорожки, гимнастические стенки, перекладины, гимнастические комплексы, объединяющие свойства нескольких гимнастических снарядов. Спортивные тренажёры позволяют дозировать нагрузку при упражнениях и поэтому пригодны для людей различного возраста и разного физического развития. Наиболее совершенные тренажёры оснащены микропроцессорами для учёта затраченных при занятиях усилий, а также табло, на котором отображается объём проделанной физической работы и количество затраченных калорий.

Велотренажер

«СПУ́ТНИК», наименование первых искусственных спутников Земли. 4 октября 1957 г. в СССР запущен первый в мире искусственный спутник Земли, открыв тем самым космическую эру в истории человечества. «Спутник» был выведен на околоземную орбиту с помощью ракеты-носителя и представлял собой алюминиевую сферу диаметром 58 см и массой 83.6 кг. На нём были установлены два радиопередатчика, которые непрерывно излучали радиосигналы с частотой посылок 0.3 с и такой же паузой. С помощью «Спутника» впервые была измерена плотность верхних слоёв атмосферы, получены данные о распространении радиосигналов в ионосфере, отработаны задачи выведения спутника на орбиту. «Спутник» находился на орбите до 4 января 1958 г., совершив 1440 оборотов вокруг Земли. «Спутник-2» выведен на орбиту 3 ноября 1957 г. На «Спутнике-2» массой 508.3 кг, помимо нескольких контейнеров-отсеков с приборами для исследования излучения Солнца в ультрафиолетовой и рентгеновской областях спектра, радиотелеметрической аппаратурой, химическими источниками тока и др., находился пассажир – собака по кличке Лайка. В кабине был установлен автомат питания специальной желеобразной пищей, система терморегулирования и регенерации воздуха и т. п. У Лайки измерялись и регистрировались частота дыхания, кровяное давление, электрокардиограмма, амплитуда движений. Результаты измерений передавались по радио на Землю. Программа наблюдений была рассчитана на 7 дней. «Спутник-3» был запущен 15 мая 1958 г. По существу это была первая в мире научная космическая лаборатория. Основная научная аппаратура предназначалась для измерения ионного состава атмосферы, концентрации положительных ионов, напряжённости электростатического и магнитного полей, интенсивности корпускулярного излучения Солнца, регистрации ударов микрометеоров и др. «Спутник-3», совершив 10 037 оборотов, просуществовал на орбите до 6 апреля 1960 г.

Первый искусственный спутник Земли

СПУ́ТНИКОВАЯ СВЯЗЬ, радиосвязь между земными станциями, осуществляемая через искусственные спутники Земли. Для этого на спутниках установлены приёмно-передающие радиоустройства – ретрансляторы, которые принимают радиосигналы какой-либо земной станции, усиливают их и передают на другую земную станцию или на несколько станций. Спутниковые системы связи могут использоваться как ретрансляторы сигналов от абонентов к наземной сети электросвязи и как самостоятельная система связи от абонента до абонента с маршрутизацией и коммутацией на борту космических аппаратов. В зависимости от назначения спутниковые системы связи образуются разным числом космических аппаратов на разных орбитах (эллиптическая, круговая геостационарная – 36 000 км и низкая – 300–400 км). Первые системы спутниковой связи использовали спутники с высокоэллиптическими орбитами (апогей – 30 000—60 000 км, перигей – 300 км). При этом из-за вращения Земли необходимо было синхронно с движением спутника поворачивать антенны в течение сеанса радиовидимости одного спутника (1–1.5 ч).

Геостационарные спутники требуют лишь начальной установки антенны земной станции (геостационарный спутник, вращаясь с частотой вращения Земли, как бы висит над одним местом экватора), но большая протяжённость трассы, особенно в приполярных областях, приводит к значительному затуханию сигналов. Для обслуживания абонентов на всей поверхности Земли создают комбинированные системы связи, использующие группы спутников на геостационарных и высокоэллиптических орбитах, вытянутых над приполярными областями Земли. Низколетящие спутники с высотой орбиты до 400 км могут обеспечить непрерывную связь лишь при большом их количестве (более 40), когда они поочерёдно, с некоторым перекрытием по времени, появляются в зоне радиовидимости земной станции.

Для передачи широковещательных радио – и телевизионных программ в основном используют спутники связи, находящиеся на геостационарной орбите. Двигаясь по такой орбите на высоте ок. 36 000 км со скоростью, совпадающей со скоростью вращения Земли, спутник как бы висит над одной точкой земной поверхности и видит почти половину земного шара. Такие спутники связи имеют несколько ретрансляторов и широко используются для обеспечения всех видов связи. К нач. 21 в. в эксплуатации находятся отечественные спутники связи типа «Экспресс», «Горизонт», «Экран», «Молния» и др. Широко применяется спутниковая связь при полётах орбитальных станций и других космических аппаратов. Посредством искусственных спутников осуществляется надёжная связь с кораблями, самолётами, отдалёнными районами и т. п. Во многих случаях спутниковая связь является единственно возможной и к тому же наиболее дешёвой.

СПУ́ТНИКОВОЕ ТЕЛЕВИЗИÓННОЕ ВЕЩÁНИЕ, передача телевизионных сигналов через спутниковые системы связи для последующего их распределения по местным радио – и кабельным телевизионным сетям. Первый канал спутникового телевизионного вещания Москва – Владивосток передавал телевизионные программы через спутник связи «Молния-1» с 1965 г. В 1967 г. начала передавать телевизионные сигналы первая национальная система спутникового телевещания «Орбита». С 1976 г. в нашей стране работает первая спутниковая система непосредственного телевизионного вещания «Экран»; эта система обеспечивает телезрителям возможность принимать телевизионные сигналы от спутников связи непосредственно на домашние параболические антенны («тарелки»).

Спутниковое телевидение – непременная составляющая телевизионных каналов связи, обеспечивающих покрытие всей территории страны телевизионным вещанием. Телезрители, проживающие в любой части земного шара, могут принимать телевизионные программы от нескольких (до 10) искусственных спутников, транслирующих передачи практически всех стран мира. Сигналы со спутников устойчиво принимаются на небольшие, диаметром менее 1 м, параболические антенны, если они не закрыты домами, возвышенностями или густым лесом. Основная масса телевизионных передач непосредственного спутникового вещания ведётся в диапазоне 11.7—12.5 ГГц, что требует для приёма на обычные телевизоры преобразования сигналов, передаваемых в специальных спутниковых стандартах, в сигналы наземных стандартов. Эти преобразования осуществляются особыми малошумящими преобразователями, размещаемыми на приёмных антеннах, либо преобразовательными блоками – тюнерами. Система «Экран», задуманная специально для передачи телезрителям в отдаленных районах Сибири и Дальнего Востока программ Центрального телевидения, работает в диапазоне 700–800 МГц, что позволяет принимать телевизионные сигналы телевизорами, имеющими дециметровый диапазон, достаточно простыми антеннами.

Искусственные спутники Земли, передающие сигналы непосредственного телевизионного вещания, находятся на геостационарных орбитах, поэтому приёмные антенны ориентируют один раз – при их установке или при перенастройке на приём передач с другого спутника. Для поиска желаемых программ к привычной настройке по частоте принимаемого канала добавляется настройка по направлению приёма с помощью дистанционно управляемого устройства ориентации антенны (позиционера). Если заранее известны координаты спутников, применяют антенны с электрически переключаемым направлением приёма.

СРОК СЛУ́ЖБЫ, период времени от начала эксплуатации какого-либо устройства до достижения им предельного состояния, при котором его дальнейшая эксплуатация экономически невыгодна или недопустима из соображений безопасности. Срок службы включает время работы устройства и время технического обслуживания, ремонта и простоя по организационным и иным причинам. Он может быть различен у устройств одного типа, т. к. на него влияют многие случайные факторы, не поддающиеся учёту. Поэтому для количественной оценки срока службы используют вероятностные показатели, напр. средний срок службы, который устанавливают по результатам эксплуатации нескольких устройств данного типа.

Назначенный срок службы – период эксплуатации, по истечении которого работающее устройство снимают с эксплуатации и списывают или направляют на обследование для определения его пригодности к дальнейшей работе. Если устройство эксплуатируется непрерывно, то его срок службы совпадает с ресурсом техническим.

СТАБИЛИЗÁТОРЫ НАПРЯЖÉНИЯ И ТÓКА, устройства для автоматического поддержания постоянства электрического напряжения на входах приёмников электрической энергии (стабилизатор напряжения) или силы тока в их цепях (стабилизатор тока) независимо от колебаний напряжения в питающей сети и величины нагрузки.

Для стабилизации переменного напряжения обычно используют ферромагнитные стабилизаторы, действие которых основано на явлении магнитного насыщения ферромагнитных сердечников трансформаторов или дросселей. Для стабилизации постоянного напряжения обычно служат электронные стабилизаторы (преимущественно на полупроводниковых приборах), в которых стабилизация осуществляется методом регулирования по отклонению от установленного уровня напряжения. Стабилизация тока – как правило, постоянного – осуществляется либо при помощи электронных приборов с резко выраженной нелинейностью вольт-амперной характеристики, либо электронными усилителями с отрицательной обратной связью по току. При постоянной нагрузке ток в ней может быть стабилизирован также посредством стабилизатора напряжения.

СТАБИЛИТРÓН, газоразрядный или полупроводниковый диод для стабилизации напряжения. При изменении в определённых пределах протекающего тока напряжение в нём остаётся практически постоянным. Стабилизирующее действие стабилитрона основано на резком нарастании протекающего через него тока (при определённом напряжении) в результате ионизации газа при тлеющем или коронном разряде (в газоразрядных стабилитронах) либо в результате необратимого лавинного пробоя электронно-дырочного перехода (в полупроводниковых стабилитронах). Стабилизируемое напряжение:

70—160 В для стабилитрона тлеющего разряда, 0.4—30 кВ – для коронного разряда, 3—180 В – для полупроводниковых стабилитронов.

СТÁКЕР, самоходный конвейер скребковый, предназначенный для штабелирования лесоматериалов на лесных складах, или ленточный – для сыпучих материалов (песка, гравия и т. п.). Для перемещения стакера прокладывают специальный рельсовый путь. Высота штабеля, укладываемого стакером, – до 35 м.

СТАЛЬ, ковкий сплав железа с углеродом (до 2 %) и другими элементами. Материальная основа практически всех областей техники. Производство стали в мире составляет 90–95 % производства всех металлов. Древние мастера получали литую сталь, расплавляя мелкие куски чугуна в огнеупорных тиглях (тигельная плавка). В Средние века жители Индии, Средней Азии, Ирана, Сирии умели получать очень твёрдую и упругую сталь – булат. Из неё делали высококачественное холодное оружие – кинжалы, сабли, мечи. Со временем секрет изготовления булата был утерян. Лишь в сер. 19 в. его вновь получил российский металлург П. П. Аносов. В 18 в. сталь варили, перемешивая в горячих печах чугун с железной рудой (пудлинговый способ). В 1856 г. английский изобретатель Г. Бессемер создал специальный аппарат – конвертер в виде грушевидной вращающейся печи, в которой при высокой температуре в присутствии кислорода железо окисляется до оксида, который затем углеродом восстанавливается в чистый металл. В 1865 г. французский металлург П. Мартен построил гигантскую печь, в которой при сжигании топлива достигалась температура 1600 °C и сталь оставалась жидкой в течение всего процесса. Её разливали в формы, получая таким образом изделия и заготовки, которые впоследствии прокатывали в листы. В нач. 20 в. сталь начали выплавлять в электрических печах с графитовыми электродами; температура в такой печи достигает ок. 4000 °C, что позволяет легко вводить в расплавленную сталь различные добавки. В настоящее время сталь производят гл. обр. в конвертерах и электропечах. Выплавленную сталь разливают в изложницы, формируя слитки, или используют процесс непрерывной разливки, совмещённый с прокаткой.

Стальной Крымский мост, г. Москва

По составу различают углеродистые и легированные стали. Первые, помимо собственно стали, содержат Мn, Si, S и P. Для улучшения механических свойств сталь подвергают термической, термомеханической и химико-термической обработке (отжиг, закалка, отпуск, прокатка, поверхностное насыщение С, N₂, B, Cr). Нагревая и охлаждая сталь по определённому режиму, добиваются требуемой структуры твёрдого раствора, однородности, оптимального сочетания прочности, твёрдости и пластичности металла. В состав легированных сталей входят различные элементы, напр. Cr, Ni, Mo, W, V, Ti, повышающие качество стали и придающие ей особые свойства.

В технике сталь используют в зависимости от её структуры и механических свойств. Так, углеродистые стали (стали общего назначения) применяют для изготовления разнообразных деталей машин и механизмов.

Автоматные стали с повышенным содержанием Р (меньше 0.1 %) идут на изготовление деталей, длительно работающих при небольших ударных нагрузках с малым коэффициентом трения. Конструкционные углеродистые стали применяют для изготовления деталей машин и механизмов, не испытывающих больших нагрузок. Из легированных конструкционных сталей делают пружины, рессоры и другие детали, длительно работающие под постоянной нагрузкой. Инструментальные стали отличаются повышенной твёрдостью и износостойкостью; из них изготовляют режущие и измерительные инструменты (топоры, напильники, пилы, линейки, штангели), штампы для прессования, пуансоны, матрицы, формы для литья, детали машин, длительно работающих при умеренных динамических нагрузках. Быстрорежущие стали характеризуются большой твёрдостью и теплостойкостью, из них делают инструменты (свёрла, резцы, фрезы, зенкеры) для быстрого резания заготовок из твёрдых сплавов, жаропрочных сталей (без охлаждения) и сплавов титана, а также подшипники качения. Жаропрочные высоколегированные стали, содержащие Cr, Ni, Мо, V и тугоплавкие элементы W, Nb, Ta, применяют для изготовления деталей паровых и газовых турбин, двигателей внутреннего сгорания, авиационных реактивных двигателей, ракет. Коррозионностойкие, или нержавеющие, стали хорошо противостоят действию кислот и щелочей даже при высоких температурах. Электротехнические стали обладают высокой магнитной проницаемостью; применяются обычно в виде листа для изготовления магнитопроводов. Существует также множество сталей со специальными заданными свойствами. Напр., сплавы с малым коэффициентом температурного расширения – инвар, платинит; магнитотвёрдые сплавы – альни, альнико; сплавы с высоким электрическим сопротивлением – ферхаль; сплавы с заданным коэффициентом термического расширения – ковар.

СТАМÉСКА, ручной деревообрабатывающий инструмент для срезки фасок, обработки криволинейных поверхностей, а также для выдалбливания отверстий, пазов и т. д. Состоит из стального полотна с заточенной торцевой кромкой (лезвием) на одном конце и рукоятки, закреплённой на хвостовике либо плотно вбитой в конический раструб, – на другом конце. В столярных работах резание стамеской – одна из самых трудных операций. Обычно требуется не одна, а несколько стамесок с разными размерами и формой полотна. Наиболее часто используют плоские стамески шириной 6.10.20 и 30 мм. Их применяют гл. обр. для чистовой обработки поверхностей, снятия фасок, выравнивания торцов, резки криволинейных поверхностей и т. д. Полукруглыми стамесками вырезают криволинейные гнёзда и отверстия, обрабатывают фигурные поверхности. При резных и токарных работах, помимо прямых и полукруглых стамесок, применяют также фигурные стамески – церазики, уголки, клюкарзы, косячки и др.

Плоская столярная стамеска

Фигурные стамески:

а – клюкарза; б – уголок; в – церазик

СТАНДАРТИЗÁЦИЯ, процесс установления и применения стандартов. Под стандартом обычно понимают нормативно-технический документ, устанавливающий требования к однородным объектам, а также правила, обеспечивающие их разработку, производство и применение. Объекты стандартизации – конкретная продукция, нормы, требования, обозначения, единицы физических величин и т. д., многократно применяющиеся в науке, промышленном и сельскохозяйственном производстве, строительстве, транспорте, культуре, здравоохранении и т. д. Стандарты базируются на последних достижениях науки, техники и практического опыта и периодически обновляются. Основные задачи стандартизации: установление требований к техническому уровню и качеству продукции, сырья и материалов, а также норм, требований и методов в области проектирования, позволяющих избежать нерационального многообразия видов, марок, типоразмеров продукции; развитие унификации и агрегатирования, повышение уровня взаимозаменяемости и ремонта изделий; обеспечение единства и достоверности измерений; установление единой терминологии в важнейших областях науки, техники, экономики; создание благоприятных условий для расширения международных научно-технических, экономических и торговых связей.

СТАНÓК, технологическая машина, предназначенная для обработки материалов с целью получения заготовок или готовых изделий либо для получения новых материалов из сырья. Станки являются основным видом оборудования механических цехов машиностроительных и приборостроительных заводов, деревообрабатывающих и камнерезных предприятий, ткацких и обувных фабрик, металлообрабатывающих и ремонтных мастерских и т. п.

Наибольшим разнообразием конструкций отличаются металлорежущие станки. К ним относятся токарные, фрезерные, сверлильные, строгальные, долбёжные, шлифовальные станки, название которых соответствует технологическим операциям, т. е. производимым на них видам обработки. В каждую из этих групп входит по несколько типов станков, отличающихся конструктивным исполнением, видом привода, возможностями осуществлять ту или иную операцию. Напр., в токарной группе есть карусельный станок, на котором можно обрабатывать изделия большей массы, а при наличии необходимых инструментов также нарезать резьбу, фрезеровать канавки, шлифовать поверхности и т. п. В группу сверлильных станков входят одношпиндельные и многошпиндельные станки с вертикальным или горизонтальным расположением заготовки при обработке. Шлифовальные станки специализированы по видам обработки: для шлифования внутренних и внешних поверхностей, круглых и плоских деталей, пазов, зубьев и др., а также для полирования – чистовой обработки изделий. К группе фрезерных станков относятся также гравировальные и копировальные станки. Самостоятельную группу составляют зубообрабатывающие и резьбонарезные станки. Применяются специализированные станки, работа которых основана на использовании различных электрохимических и электрофизических явлений – искрового разряда, импульсов дугового разряда, ультразвука, гидравлического удара, лазерного луча и т. п.

Многие деревообрабатывающие станки по конструкции и назначению аналогичны некоторым металлорежущим станкам (сверлильные, токарные, копировально-фрезерные, шлифовальные и др.). Но есть и специализированные, к которым относятся лесопильный станок (лесопильная рама), фуговальный, рубильный, лобзиковый, лущильный и другие станки, предназначенные для выполнения определённых операций.

Ткацкий станок – особый вид станка, на котором из сырья получают новый материал, вырабатывают ткань. Для этого используют автоматические станки, обычно работающие в едином технологическом процессе и объединённые в линию, и механические с ручной сменой сырья (паковок) для прокладки поперечных нитей тканей (уткá). Продольные нити (основа) сматываются с большой катушки и проходят через отверстия особого прибора, который называют нитенаблюдателем, т. к. при обрыве нити прибор автоматически останавливает станок. Ткацкий станок – одно из самых древних орудий труда человека. Механический ткацкий станок изобретён в Великобритании в кон. 18 в. Э. Картрайтом.

СТАНÓК-КАЧÁЛКА, агрегат для приведения в действие глубинного насоса при механизированном способе добычи нефти из скважины. Станок-качалку устанавливают над устьем скважины (на поверхности земли) на раме. Приводится в действие электродвигателем через кривошипно-коромысловый механизм. Возвратно-поступательное движение плунжеру глубинного насоса, погружённого в скважину, сообщается посредством штока через колонну труб в скважине. Станки-качалки могут обслуживать одну или несколько скважин, т. е. могут быть индивидуальными, спаренными, групповыми.

СТÁНЦИЯ ТЕХНИ́ЧЕСКОГО ОБСЛУ́ЖИВАНИЯ (автосервис), предприятие для технического обслуживания и ремонта автомобилей. Эти предприятия делятся на универсальные, выполняющие комплексные работы по автомобилям различных марок и моделей, и специализированные. Последние, в свою очередь, подразделяются на автосервисы, обслуживающие автомобили определённых моделей, и предприятия, специализирующиеся на определённых видах работы (кузовные и окрасочные работы, ремонт электрооборудования и т. п.). Автомобильные заводы часто создают собственные автосалоны, объединённые с сервисными автоцентрами, производящими предпродажную подготовку, профилактическое обслуживание, гарантийный ремонт, замену агрегатов автомобилей, выпускаемых данным заводом.

Универсальные станции технического обслуживания имеют посты для определённого вида работ (диагностики, замены масла, регулировок и т. п.) и специализированные участки для ремонта агрегатов, приборов систем питания и электрооборудования. Посты оборудуются подъёмниками, приспособлениями для монтажа и демонтажа, снабжаются наборами инструментов и т. п.

Станция технического обслуживания автомобилей

СТАРÉНИЕ МЕТÁЛЛОВ, способ термической обработки, обеспечивающий получение комплекса требуемых механических и физических свойств изделий из металлов и сплавов. Старение является основным способом упрочнения сплавов на основе алюминия, магния, меди, никеля.

СТАРТЁР, агрегат пусковой системы двигателя внутреннего сгорания, раскручивающий его вал до частоты вращения, необходимой для запуска. Основные узлы стартёра: двигатель, редуктор, устройство подключения к валу основного двигателя, пусковое устройство. По принципу работы стартёры подразделяются на несколько групп, но в автомобилях чаще всего используются стартёры прямого действия, непосредственно раскручивающие вал основного двигателя. Простейшим устройством для раскручивания вала двигателя долгое время служила заводная рукоятка, хорошо известная водителям 1-й пол. 20 в. Она вставлялась в специальное окно, сцеплялась с носком коленчатого вала и прокручивалась самим водителем. При определённой удаче двигатель заводился с пол-оборота.

Современные стартёры бывают электрическими и бензиновыми. Электрический стартёр представляет собой электродвигатель постоянного тока, питаемый от автомобильного аккумулятора и подключаемый во время запуска к маховику основного двигателя. Рабочее напряжение стартёров: 6 В у мотоциклов и мотороллеров, 12 В у легковых автомобилей и лёгких грузовиков и 24 В у тяжёлых дизельных машин. Бензиновый стартёр применяется только для запуска двигателей тракторов и дорожно-строительных машин. Он представляет собой небольшой одноцилиндровый двигатель внутреннего сгорания, раскручивающий основной двигатель. Существует и воздушный запуск. Стартёр в этом случае представляет собой механизм, распределяющий сжатый воздух по цилиндрам в порядке их работы. Двигатель начинает вращаться и при поступлении топлива заводится. Поскольку источник энергии здесь баллон со сжатым воздухом, такой способ используется лишь как резервный для запуска мощных дизелей. Стартёр любой конструкции имеет устройство, автоматически отключающее его при запуске основного двигателя.

СТÁРТОВЫЙ КÓМПЛЕКС, см. в ст. Космодром.

СТÁТОР, неподвижная, иногда фундаментная часть машины (электродвигателя, турбины, вентилятора и т. д.). Конструкция статора определяется видом машины. Напр., статор гидравлической турбины представляет собой стальную кольцевую деталь, являющуюся несущей конструкцией турбины; статор электрической машины содержит электрическую обмотку и магнитопровод.

СТÁТОР ЭЛЕКТРОМАШИ́НЫ, неподвижная часть электрической машины, выполняющая функции магнитопровода и несущей конструкции. Статор состоит из сердечника и станины. Сердечник изготовляют из изолированных листов электротехнической стали, собираемых в пакеты и укрепляемых в литом или сварном корпусе – станине. В пазы, выштампованные в сердечнике, укладывается статорная обмотка. Во избежание значительных вихревых токов (и, соответственно, потерь) проводник обмотки статора составляют из ряда параллельно соединённых изолированных жил, которые в машинах большой мощности сплетают (транспонируют). В линейных электродвигателях сердечник статора развёрнут в линию.

СТВОЛ в пожарной технике, приспособление для создания и направления струй воды, пены и других огнетушащих веществ. Устаревшее название ствола – брандспойт. Представляет собой трубу с насадкой на конце, от конструкции которой зависит вид струи (сплошная, распылённая). Стволы подразделяются на ручные и лафетные. Лафетные стволы бывают стационарными (закрепляются на крыше автомобиля, палубе судна и т. п.), возимыми и переносными. Ручными стволами комплектуются пожарные машины, внутренние пожарные краны, мотопомпы.

СТЕКЛÓ, твёрдый, прозрачный (бесцветный или окрашенный), хрупкий материал, получающийся при переохлаждении расплава, содержащего стеклообразующие компоненты (оксиды Si, B, Al, P, Ti, Zr и др.) и оксиды металлов (Li, K, Na, Ca, Mg, Pb). По внутренней структуре стекло аморфно, в нём нет упорядоченного атомного строения. Не имеет оно и определённой температуры затвердевания или плавления; при охлаждении расплава переходит из жидкого состояния сначала в пластичное, а затем в твёрдое (процесс стеклования). Нагревать и охлаждать стекло без видимых изменений его свойств можно неоднократно.

Наибольшее распространение получили оксидные стёкла, которые различают по виду стеклообразующего оксида: силикатные, боратные, фосфатные, германатные. Стёкла могут быть одно – и многокомпонентными. Однокомпонентное кварцевое стекло, состоящее практически из одного оксида кремния, термостойко, огнеупорно при 1000–1100 °C, стойко в любых агрессивных средах (кроме плавиковой кислоты); обладает высокой прозрачностью, низким коэффициентом преломления. Двухкомпонентное стекло, содержащее Nа₂О (K₂О)-SiО₂, называют растворимым (силикат-глыба, силикат-гранулят); при растворении в горячей воде под давлением превращается в жидкое стекло, используемое в качестве уплотняющих замазок огнеупорных материалов, для изготовления силикатных красок, клея для бумаги, картона, стекла, дерева. Существуют также безоксидные, галогенидные, халькогенидные стёкла.

Изделия из стекла

Прозрачность – наиболее характерное свойство стекла. Для разных областей спектра (видимой, УФ, ИК или рентгеновской) она неодинакова и зависит от химического состава стекла. Напр., ИК-лучи лучше пропускают алюмофосфатные и халькогенидные стёкла; УФ-лучи интенсивно поглощают стёкла, содержащие оксиды Pb, Fe, Ti; рентгеновские – стёкла с высоким содержанием оксидов Ba и Pb; жёсткое излучение не пропускают галогенидные стёкла на основе BeF2. Плотность стёкол колеблется от 2200 до 8000 кг/мі; наименьшая плотность у боратных, боросиликатных и кварцевых стёкол, наибольшая – у стёкол, содержащих оксиды свинца и бария. Стекло – хрупкий материал, не обладающий пластической деформацией, у него очень низкая ударная прочность. Повышают прочность стёкол отжигом, термической закалкой; прочность стекла можно увеличить обработкой поверхности газовыми реагентами, поверхностной кристаллизацией, нанесением полимерных покрытий, армированием стекла, склеиванием стёкол в стеклопакеты. Стёкла могут быть диэлектриками, полупроводниками и проводниками. Силикатные и другие оксидные стёкла, как правило, хорошие изоляторы (лучший из них – кварцевое стекло). С увеличением содержания оксидов тяжёлых металлов повышается диэлектрическая проницаемость стёкол. Халькогенидные стёкла обладают электронной проводимостью. Получают стекло сплавлением шихты, состоящей из кварцевого песка, известняка и соды, для производства пеностекла в шихту добавляют порообразователи. Процесс осуществляют в электрических или газопламенных печах непрерывного действия при 1100–1600 °C; образующуюся стекломассу постепенно охлаждают, равномерно снижая температуру. Формуют изделия из неостывшей стекломассы с определённой вязкостью методами прессования, прокатки, выдувания или вытягивания на специальных формующих машинах. Окрашивают стёкла введением в шихту оксидов металлов, напр. Cr₂O₃ придаёт стеклу зелёную окраску, CuO или CoO – синюю, Sb₂O₃ – жёлтую, коллоидные растворы Cu и Au – рубиново-красную. Белое («молочное») стекло получается добавлением в шихту порошка полевого или плавикового шпата.

Впервые изделия из стекла появились в Древнем Египте и Месопотамии ок. 4 тыс. лет до н. э. Первые стёкла были цветными и непрозрачными. Из них делали украшения, амулеты. В Древнем Риме умели получать довольно прозрачное листовое стекло для окон. В 1-м тыс. до н. э. была изобретена стеклодувная трубка. Из стекла стали выдувать кувшины, кубки, флаконы и другие сосуды; их украшали росписью, эмалью, гравировкой. Центром стеклоделия в течение многих столетий был остров Мурано близ Венеции (венецианское стекло).

СТЕКЛÓ ОРГАНИ́ЧЕСКОЕ, прозрачный, твёрдый материал на основе органических полимеров – полиакрилатов, полистирола, поликарбонатов, сополимеров винилхлорида и эфиров целлюлозы. В промышленности органическим стеклом чаще всего называют листовой полиметилметакрилат – плексиглас, перспекс, кларекс. Отличается невысокой плотностью и сравнительно высокой прочностью, прозрачностью (коэффициент светопропускания 86–92 %), малой хрупкостью; устойчиво к действию воды, растворов кислот и щелочей. Размягчается при температуре 92—180 °C. Получают органическое стекло полимеризацией метилметакрилата в присутствии инициатора (бензоилпероксид). Листовое стекло в изделия перерабатывают вакуумформованием, пневмоформованием, штампованием; изделия сложной формы изготовляют литьём под давлением или экструзией. Часто используют многослойное стекло, которое получают склеиванием листов между собой эластичными плёнками из полиуретана. Сложные стёкла могут состоять не только из разных видов полимера, но и из полимера и неорганического стекла. Для придания поверхности стекла электропроводности, способности отражать тепло на него в вакууме напыляют слои металлов. Органическое стекло широко используется как конструкционный материал в авиа-, автомобиле – и судостроении, для остекления куполов, парников, окон, ангаров, изготовления оптических линз.