Текст книги "100 великих достижений в мире техники"

Зачем ткани интеллект?

Некогда всемирно известный модельер В. Зайцев начал свою карьеру дизайнера с того, что предложил выпускать телогрейки, украшенные цветами и разными узорами. Недавняя международная специализированная выставка производственной одежды «Интеллигентная телогрейка» показала, что прошедшие десятилетия многому научили дизайнеров и технологов. В основе нынешних «телогреек» – прежде всего интеллектуальная ткань.

Начнем с волокна. «Интеллект ткани – это прежде всего способность того или иного материала наилучшим образом соответствовать предъявляемым к нему требованиям, – пояснила мне суть дела ведущий специалист Могилевского текстильного комбината (Республика Беларусь) Анна Михайловна Непочелович. – Вот, например, на нашем комбинате выпускают ткани для костюмов пожарных, которые не горят, для нефтяников – из непачкающейся ткани, для рыбаков – из непромокаемой…

Новое поколение тканей, над которыми сегодня работают специалисты, вообще может изменить наше представление об одежде и ее функциях. Такие ткани сотканы из волокон, которые их изобретатели называют «интеллигентными». За столь обязывающим определением скрываются материалы, обладающие полезными для человека свойствами. При холоде они греют, при жаре – охлаждают, удаляют пот и отвечают другим нуждам кожи. Они даже позволяют человеку резко повысить свой интеллектуальный уровень!

Ткани с интеллектом пригодятся и в космосе

А началось все с того, что 60 лет тому назад американский концерн «Дюпон» первое чисто синтетическое волокно – нейлон. Затем появились акрил, полиамид, полиэстер и другие волокна, родившиеся в лабораторных ретортах. Но потребители сравнительно быстро оценили как достоинства, так и недостатки синтетических тканей и поры. Нейлоновая рубашка, не нуждающаяся в утюге, вместе с тем летом не давала дышать телу, а зимой не согревала. В итоге эйфория, поднятая было первыми синтетическими изделиями, вскоре и закончилась. Многие новомодные изделия из синтетики оказались в мусорном ящике, а не в шкафу для одежды.

И прошло немало времени, прежде чем удалось понять, чем натуральные волокна лучше синтетических, преодолеть разницу между ними. Теперь химия легко воспроизводит лучшие свойства льна, хлопка, шерсти. А естественные материалы давно уже стали предметом многократной химической обработки, придающей, например, хлопку упругость или делающей льняную ткань не столь мнущейся.

Новшества сегодняшнего дня затронули саму геометрию волокон. Ныне изготовители текстильного сырья стремятся сделать нити возможно тоньше. Так называемые микроволокна имеют диаметр, равный 0,006 мм, то есть они в 10 раз тоньше волоса и вдвое шелковой нити или паутины. Десять километров такого волокна весят меньше грамма, а 3 кг его достаточно, чтобы опоясать земной шар. Но главное, подобные волокна позволяют ткать материалы, которые одновременно мягки, защищают от сырости и вместе с тем пропускают к телу воздух.

Появились и пустотелые волокна, хорошо держащие тепло. Причем если такое волокно в сечении не круглое, а овальное, ткань из него лучше вбирает в себя пот с кожи пот.

Одна из английских фирм по производству синтетики встраивает в акриловое волокно вещество триклозан, останавливающее размножение бактерий, которые, кстати, прекрасно себя чувствуют именно в поте кожи и к тому же выделяют масляные кислоты, распространяющие неприятный запах.

Ведутся и эксперименты с волокнами, которые меняют свой объем в зависимости от температуры. Если вокруг холодно, то само волокно распушается, становится как бы более толстым, лучше греет.

В космосе и на земле. Все больше совершенствуются и сами ткани. Излюбленный материал сегодняшних модельеров – эластик, он удобен не только в спортивной одежде, но и в костюмах для повседневной жизни.

Многие ткани получаются по технологии, соединившей вместе технику ткачества и вязания. До пяти (в зависимости от программы) разнородных по структуре слоев полотна ткацкая машина создает сразу, делая разнообразное плетение из нескольких видов пряжи. Причем ныне довольно часто в волокно добавляют и металлические нити, чтобы обеспечить проводимость ткани или электроподогрев.

Уже существуют ткани, включающие в свою основу и мельчайшие стеклянные шарики, отражающие свет; одежда из такой материи как бы светится в лучах автомобильных фар, что делает человека хорошо заметным на улице в ночное время.

Весьма интересна и технология, которую применило NASA при изготовлении космических скафандров. Для того чтобы защитить астронавтов за пределами атмосферы от леденящего холода космоса и палящей жары Солнца, в структуру ткани включают миллионы микроскопических капсуп. Они содержат парафины, которые при нагревании плавятся и отбирают тепло у веществ, находящихся рядом (точно так же мы охлаждаем напитки брошенными в стакан кубиками льда). А когда те же парафиновые шарики начинают отвердевать под действием холода, пришедшего снаружи, они выделяют накопленное ранее тепло, согревая космонавта.

После такого буквально космического материала эргономичные модели термобелья Odlo из материала, обладающего различными характеристиками, в определенных зонах (сетка в местах повышенного потоотделения, эластичные участки в областях активного изменения объема мышц и утепленные утолщения там, где требуется тепло), вроде и не слишком серьезное новшество. Добавим лишь, что материал этого термобелья заодно борется и с запахом пота.

Еще одна разработка – терморубашка ActiShirt с электродами, способная в течение длительного времени снимать ЭКГ прямо во время тренировки и передавать данные в устройство фиксации, например… в наручные часы. При этом «носитель» обходится без специального пояса или приклеивания электродов к коже.

Аналогичную одежду можно использовать и на земле. Скажем, создаются особые костюмы для горнолыжников. Когда спортсмен спускается с горы, его мышцы активно работают, и парафин будет впитывать излишнее тепло тела. Поднимаясь же на гору по канатной дороге, человек неподвижен, и парафин отдаст ему накопленное во время спуска тепло.

Многослойные одежки. Пару лет назад придумана технология Airvanatage – куртка представляет собой нечто вроде надувного матраса, где вместо утеплителя-пуха используется воздух. Если холодает – поддул одежду посильнее, а потеплело – выпустил излишний воздух.

Однако у такой одежды есть крупный недостаток: за ее герметичностью нужно следить столь же тщательно, как и за герметичностью надувной лодки. Можно запросто проколоться в самом буквальном смысле этого слова.

Поэтому для ценителей традиционных утеплителей придуман свой вариант. Подстежка не снимается, как обычно, а стягивается и растягивается, словно занавес в театре. Сотрудники компании Versalayer из США изобрели новую систему регулировки степени теплоты одежды: под верхним слоем находится утеплитель, который легким движением руки (точнее – потягиванием синей ленточки) собирается в гармошки (на спине в области лопаток). А когда похолодает – надо потянуть за красную ленточку, и утеплитель снова расправится, а одежда станет теплее.

А сделать такой утеплитель можно, например, из нового материала Tencel, проходящего ныне испытания. Он состоит из намного более тонких и гладких, чем раньше, волокон. Но поскольку их очень много, а стало быть, и воздушная прослойка между ними занимает значительный объем, то и утеплитель получился вдвое теплее и намного комфортнее, чем, скажем, полартек из полиэстера.

Ну а чтобы владелец теплой куртки излишне не потел, мог, как говорится, выпустить пар, в современной одежде очень часто используются мембранные ткани. Причем новая мембрана – эластичный беспоровый тончайший материал Sympatex – обладает совершенно фантастическими характеристиками: удерживает водяной столб высотой 250 м (!) и в то же время прекрасно пропускает воздух.

Защита всегда пригодится. Автомобильная фирма BMW заказала для костюмов мотоциклистов ткань, содержащую одну из разновидностей кевлара – синтетика в пять раз более прочного на разрыв, чем сталь.

Пригодится мотоциклистам и вставки в костюм из принципиально нового материала D30. Его отличает способность мгновенно становиться жестким во время удара, создавая прочный защитный слой. А все «свободное время» материал мягкий.

Это уникальное свойство делает возможным также создание защитных шлемов и жилетов, которые успешно станут конкурировать со своими «жесткими» собратьями. Состав нового материала – секрет фирмы. Известно только, что в его основе – смесь жидких полимеров с наноматериалом.

Кстати, компании ATM и Adidas разработали заодно и электронный жилет для занятий боевыми искусствами. Новинка при помощи пневматической системы теперь сама подсчитывает удары и определяет места их нанесения, а заодно и выясняет – а не был ли нанесен удар в запрещенную область?

Компьютерная одежда способна также постоянно следить за физическим состоянием ее владельца и контролировать работу его основных органов, в первую очередь – сердца. В случае проявления симптомов недуга компьютер самостоятельно свяжется со скорой помощью.

Портной XXI века

Представьте себе ситуацию. Вам захотелось сшить новый костюм. Приходите в ателье, вас тут же фотографируют в полный рост со всех сторон, уточняют, из какого именно материала должна быть изготовлена та или иная часть туалета, какова будет ширина и длина брюк, прямые они будут или расклешенные, с косыми карманами или прямыми, пиджак двубортный или однобортный и т. д. А затем в течение часа (!) выдают вам готовый, сшитый точно по мерке костюм.

Скажете, фантастика? Ничуть. «Гонконгские мастера уже сегодня шьют мужской костюм за 45 минут, – дал справку портной из Санкт-Петербурга Николай Николаевич Раздомахин. – Правда, они широко используют полуфабрикаты. Мы же хотим за это время полностью “построить костюм”, как говорят профессионалы, от “А” до “Я”…

И при этом будет дешево и сердито – костюм обойдется вам в ту же сумму, что и готовый, купленный в магазине. А ведь ныне пошить приличный костюм у хорошего портного стоит ох круто: 800 долларов за наряд – средняя цена. Работа модных кутюрье стоит намного дороже…»

Но как можно ли совместить и дешевизну и хорошее качество пошива? Чтобы вы поняли это, придется сознаться, что Н. Н. Раздомахин – портной не совсем обычный. По совместительству он еще и доцент Санкт-Петербургского государственного университета технологии дизайна (СПбГУТД). И вместе с коллегами, профессорами А. Г. Басуевым и Е. Я. Сурженко, является создателем уникальной компьютерной технологии трехмерного конструирования одежды.

Так представляли робота-портного в начале XX века

«Вообще-то эта проблема не новая, – рассказал мне Николай Николаевич. – Если помните, еще в конце XIX века ее попытался решить выдающийся российский математик Пафнутий Чебышев. Но когда в начале своей публичной лекции он сказал: “Давайте для простоты предположим, что тело человека представляет собой сферу”, – петербургские портные, сидевшие в первых рядах, тут же вышли из зала»…

И хотя всем ясно, что одежда является сложным трехмерным объектом, испокон веку ее лекала строились с помощью традиционных способов плоскостного конструирования. Такие методики, сколько ни совершенствуй, всегда дают приближенный результат. То есть без большого опыта, высокой квалификации, таланта, интуиции и т. д. закройщика хорошего костюма не жди.

Как в России, так и за рубежом уже много десятилетий пытаются решить проблему создания лекал в трех измерениях. Однако чаще всего развиваются идеи и методы, либо берущие начало из автомобилестроения, либо на основе хорошо отработанных лекал, предварительно выполненных традиционными способами. Однако эти направления не содержат новых идей в понимания трехмерной геометрии одежды и поэтому не могут дать совершенных результатов.

Фирма CDI (США), например, еще 1987 году выпустила рекламный проспект, в котором заявила, что вопрос трехмерного конструирования одежды ими решен. Однако спустя 15 лет, в январе 1998 года, в самом начале публичной презентации представитель фирмы с некоторым смущением объявил, что их система способна разрабатывать только одежду, плотно облегающую тело человека.

В 1986 году в Канаде была создана фирма PAD system, которая ныне заявляет, что является единственным в мире обладателем обкатанной системы трехмерного проектирования. Между тем в основе разработки лежат перенос плоских лекал на объемный манекен и последующая их модернизация. А такой подход в принципе не может дать совершенных результатов, поскольку зачастую приводит к деформации ткани готового изделия.

Между тем такие попытки показывают настойчивое стремление специалистов всего мира наконец-таки решить эту проблему. Дело уж дошло до того, что американские портные обратились за помощью в Пентагон и там пошли им навстречу, рассекретив кое-какие из своих разработок и позволив использовать их в текстильном производстве.

Так, скажем, система автоматизированного распознавания замаскированных объектов теперь используется для отыскания скрытых дефектов на ткани, боевые лазеры – для раскроя стопок ткани по лекалам, а быстродействующие компьютерные системы – для сканирования фигуры заказчика, дабы снять с него нужные мерки без использования допотопного портновского сантиметра…

Но все это тем не менее лишь полумеры. Ведущие мировые фирмы по разработке программного обеспечения для швейной промышленности все еще только пытаются создать действующую систему трехмерного проектирования одежды. Приятно отметить, что и наши специалисты тут не на последних ролях.

«Основа подхода специалистов Санкт-Петербургского государственного университета технологии дизайна к решению данной проблемы состоит в использовании алгоритмов трехмерной стереометрии, – продолжал свой рассказ Раздомахин. – Мы хотели найти способ покрытия сложной пространственной формы, каковой является человеческая фигура, некоей оболочкой, которая бы затем могла быть развернута на плоскость в виде лекал. Ну а по ним, как по обычным выкройкам, уже несложно изготовить отлично сидящую на данном субъекте одежду»…

Поскольку сам Николай Николаевич, как уже говорилось, не только теоретик, но и практикующий мастер по пошиву, ему хотелось, чтобы система получилась простой, могла использоваться в любом ателье и даже в домашних условиях.

Путь к исполнению мечты оказался довольно долог и нелегок. Еще в 1972 году преподаватель Василий Сергеевич Павлов, руководивший студенческим научным обществом, предложил студенту Раздомахину создать технологическую модель, которая бы позволила намного упростить и ускорить раскрой. Нахрапом проблему одолеть не удалось – работа растянулась на долгих 12 лет. За это время Раздомахин и диплом защитил, и кандидатскую диссертацию. А заодно понял, что его собственных познаний в математике катастрофически не хватает, чтобы разрешить проблему до конца. И тогда он пошел на поклон к профессору математики Александру Георгиевичу Басуеву. Тот не только не отверг с порога предложение текстильщика, но, заинтересовавшись им, стал привлекать к разработке и своих коллег. Вместе с профессором Сурженко маленькому коллективу удалось все-таки в значительной мере продвинуться к окончательному разрешению задачи.

«Уже в настоящее время мы готовы предложить технологию компьютерного раскроя по манекенам. То есть ту технологию, которая применяется при массовом поточном пошиве на фабриках, – продолжает Раздомахин. – Что же касается индивидуального раскроя, то тут еще остались кое-какие шероховатости. Нам бы хорошего спонсора и через год-два система будет окончательно готова»…

Тогда процедура исполнения индивидуального заказа, по мнению Николая Николаевича, будет выглядеть так. Пришедшего в ателье заказчика фотографируют электронной камерой анфас и в профиль. По этим изображениям компьютер автоматически производит необходимые ему измерения, строит аксонометрию фигуры. После этого мастер вместе с заказчиком рассматривают на экране дисплея несколько моделей одежды, уточняют последние детали. Затем в работу вступает программа изготовления лекал. И уже через несколько минут графопостроитель может выдать готовый комплект выкроек. А может, и сразу вступить в командование лазерным раскроечным агрегатом, затем и автоматизированной швейной машиной. И через час, повторяем, костюм будет готов.

«Кабесот» есть даже на орбите

А теперь давайте поговорим о предмете деликатном, о котором вроде бы распространяться публично и не принято. Но тем интереснее узнать, что и его не обошел технический прогресс.

Ведь никуда не денешься, так уж мы устроены – потребляя еду и воду (по терминологии писателя Владимира Войновича, «продукт первичный»), мы вырабатываем не только энергию, но и «продукт вторичный». Так вот, как и куда он потом девается?

Цивилизация начинается с канализации. Уже древнейшие людские поселения имели соответствующие сооружения для сбора «вторичного продукта» и его отвода подальше от жилья. Отесанные камни использовались не только для строительства жилищ, но и каналов, по которым удалялись продукты жизнедеятельности.

При раскопках в Вавилонии обнаружены древние канализационные каналы из обожженного кирпича, обмазанного битумом. Аналогичные сооружения существовали за много тысяч лет до нашей эры у древних ассирийцев.

Понятное дело, столь капитальные сооружения, требовавшие немалых затрат труда и времени, строили лишь в крупных городах да во дворцах. Индивидуальные туалеты выглядели скромнее. Как именно, можно узнать из Библии. «Близ лагеря, – читаем в ней, – должен ты место найти, куда ты мог бы по нужде сходить. А при себе должен ты иметь лопатку, которой выроешь ямку, а справив все дела твои, должен ты все, что из тебя вышло, в эту ямку закопать».

Ну прямо инструкция для современного туриста…

Древние греки прославились высоким уровнем не только науки и искусства, но и строительства. Они возводили великолепные дворцы, оборудованные по всем правилам гигиены. В Древних Афинах существовала централизованная канализационная система. Первоначально ее основой послужила небольшая речушка, которая затем была заключена в трубу, выложенную из камня и представлявшую, в сущности, канализационный канал. Подобные сооружения обнаружены в Олимпии, Агригенте, Самосе, Пергаме, Киососе и других древнегреческих городах.

Рим во времена императора Нервы насчитывал около 2 млн жителей, и, если бы они не следили за чистотой, вряд ли бы его величали «вечным». До наших дней дошли многие изобретения римлян, в том числе «клоака максима» – канал для отвода содержимого клозетов.

Вошел в историю анекдот, связанный с устройством общественных уборных, за пользование которыми император Веспасиан ввел плату. Его было стали стыдить за это, тогда он поднес к носу собеседника монету и сказал: «Деньги не пахнут».

Средневековые нечистоты. Клозеты в домах Парижа появились лишь в начале XVI века. А до этого стар и млад обходились горшками, содержимое которых без зазрения совести выплескивалось из окон на улицу. Правда, прежде полагалось трижды прокричать: «Осторожно, вода!» – тем самым предупредив оказавшегося поблизости прохожего.

Как выглядел туалет? В средневековом рыцарском замке, к примеру, отхожие места выполнялись в виде башенных надстроек с наклонно устроенным стоком или в виде эркера, расположенного на наружной стене здания. Нечистоты стекали сначала по стене, затем вниз по холму, на котором стоял замок, к ближайшему ручью или речке.

Лишь в середине прошлого века во многих европейских городах появляется централизованная система канализации, нечистоты окончательно исчезают с улиц.

Приятно отметить, что города и селения Руси были значительно чище, чем в Западной Европе. В усадьбах, на подворьях XII–XIII веков, а кое-где и того раньше стояли будочки типа современных «домиков с сердцем».

Первый же туалет со сливом построил в своем дворце сподвижник Петра I – светлейший князь Меншиков.

Среди исторических дат есть и такая. В 1775 году английский мастер Джозеф Брам изобрел первый «водяной шкаф», как его тогда называли, – прообраз современных туалетов. На стене вверху укреплялся бачок, наполняемый водой. По мере надобности нужно было дернуть за веревочку, и поток воды прямо по стене стекал в углубление в полу, а затем вместе с «вторичным продуктом» по отводному каналу вон из дома…

Понадобилось еще полстолетия, пока потомки Брама додумались соединить бачок и клозет сливной трубой. Еще столько же времени прошло, пока громоздкая конструкция усилиями мастеров разных стран, в том числе и итальянских, не забывших окончательно своего славного прошлого, превратилась в нынешний компактный санузел.

До космических высот. Впрочем, если вы думаете, что прогресс в этой области остановился, глубоко ошибаетесь. Взгляните на биотуалет, который может быть установлен где угодно – в автоприцепе, в палатке, на небольшом катере или даже в маленьком самолете. Система автономна, имеет встроенный бак с водой для смыва вместимостью 21 л. Нечистоты скапливаются в нижнем резервуаре, где подвергаются химической обработке до полного растворения. Так что при чистке нижнего резервуара из него в канализацию поступает почти чистая вода.

А японцы недавно выпустили в продажу… говорящие туалеты. Присел на минутку, а туалет тут же взял анализы «вторичного продукта» и сообщает, все ли в порядке в твоем организме. Или уж нужно бежать к врачу…

Вот так решается проблема утилизации отходов нашего производства на современном уровне в земных условиях. А каково, например, приходится космонавтам? Сутки, а то и больше должны они провести в своих скафандрах, прежде чем состыкуются с орбитальной станцией. Специалисты по системам жизнеобеспечения фирмы «Звезда» сначала в скафандрах летчиков, а потом и у космонавтов предусмотрели специальные устройства, решающие эту проблему.

При этом они категорически запретили мне приводить в печати имена как самих конструкторов, так и потребителей их продукции, поскольку истории с теми и другими случались достаточно щепетильные.

Вот, например, одна из них. Народ в первом отряде космонавтов, если помните, специально подбирался не очень крупный. И перед полетом каждому обязательно ставили клизму. И питание в то время состояло в основном из продуктов в тюбиках. В общем, в первых полетах на космической высоте справляли лишь малую нужду. И обходились мочеприемниками, придуманными еще для военных летчиков. Надевает человек что-то вроде стаканчика для машинной дойки, и в случае нужды все стекает в специальный накопитель, опорожняемый по окончании полета.

И все было ничего, пока в космос не начали летать женщины. А они, как известно, устроены несколько иначе, чем мужчины. Так что мочеприемник пришлось конструировать заново. И испытывать его по полной программе.

Но если испытания мужского варианта конструктор системы проводил на себе и своих приятелях, то тут вышла закавыка. Говорят, жена конструктора чуть его из дома не выгнала, когда он к ней стал приставать с подобными предложениями. Испытательницы от подобных заданий тоже были не в восторге. Тем более что после каждого надо было еще и подробные отчеты писать: где жмет, где трет, а в каком именно месте подтекает…

В космосе туалет так же необходим, как и на Земле

В общем, говорят, эта проблема и поныне решена лишь в первом приближении. И в том, кстати, кроется одна из причин, почему женщины у нас летают в космос значительнее реже мужчин. С американками проще – на каждом «шаттле» обязательно туалет имеется. И летают астронавты с астронавтками вовсе не в скафандрах, надевая оные лишь при взлете, посадке и при выходах в открытый космос.

У нас же при стартах на «Союзах» многие предпочитают отложить поход по большой нужде до стыковки с космической станцией. Правда, на аварийный случай в скафандре имеется особый приемник и для твердого «вторичного продукта», но вместимость его весьма ограничена…

Немало хлопот доставило инженерам устройство туалета и на самой космической станции. Пришлось изобретать систему вакуумного отсоса и множество других приспособлений, чтобы привычный всем агрегат исправно функционировал в условиях невесомости. В итоге аппарат, стоящий ныне на МКС, стоит прямо-таки астрономических денег – 27 млн долларов США!

А совсем недавно наши специалисты одолели новую высоту. Созданная ими конструкция оказалась столь совершенной, что даже ярые патриоты-американцы, считающие все американское самым лучшим, будут ходить на МКС в… российский туалет. Причем за это удовольствие NASA согласилось заплатить нам 19 млн долларов!

Внешне космический туалет похож на те, какими пользуются на Земле. Но без отличий, конечно, не обошлось. Для того чтобы компенсировать действие невесомости, в нем предусмотрены фиксаторы для ног и бедер. Создаваемый же внутри устройства вакуум обеспечивает плотное прилегание бедер к толчку.

Отходы жизнедеятельности организма тут же отсасываются насосом в специальный приемник. А по малой нужде каждый член экипажа ходит с собственным раструбом, который крепится к шлангу.

Новый туалет, который получил оригинальное название АСУ «Фиалка», мало чем отличается от старого. Правда, у него есть одно усовершенствование. Моча будет поступать в особое устройство и перерабатываться в… чистую воду, годную для использования в хозяйстве. В старом же туалете ее собирали в особые резервуары, которые потом переносили на грузовые корабли и сбрасывали при входе в атмосферу Земли, где они сгорали без следа.

…Так что, как видите, незамысловатое вроде устройство поднялось ныне прямо-таки на космическую высоту и продолжает совершенствоваться. Будем надеяться, что цивилизация и впредь не сделает никакого зигзага. Не сбудется, скажем, пророчество В. Н. Войновича из книги «Москва-2042», повествующей о городе-государстве. Его жители, посещая «кабесот» (кабинет естественных отправлений), вынуждены заполнять специальные анкеты, поскольку «вторичный продукт» стал своеобразной валютой, а стало быть, предметом строгой отчетности. Ей-ей, не стоит он того, хотя лиц известной профессии и зовут издавна на Руси золотарями…