Полезные заметки/Сложная устаревшая технология

«	Открыв ящик, я нашёл в нём какой-то металлический непонятный предмет, похожий на наши часы. В нём была масса пружин и еле видимых машинок. Это книга несомненно, но книга чудесная; в ней не было ни страниц, ни букв; одним словом, это такая книга, что для изучения её совершенно бесполезны глаза, нужны только уши. Поэтому тот, кто кочет читать, заводит при помощи огромного количества разного рода мелких ключей эту машину; затем он ставит стрелку на ту главу, которую желает слушать, и тотчас же из книги выходят, как из уст человека или из музыкального инструмента, все те отдельные разнообразные звуки, которые служат знатным жителям Луны для выражения своих мыслей.	»
— Савиньен Сирано де Бержерак, «Иной свет, или Государства и империи Луны»

Прогресс — это движение от чего-то простого к чему-то сложному… гласит стереотип. Увы, в реальной жизни неоднократно бывало так, что порождения прогресса оказывались слишком сложными, а какое-то новое изобретение позволяло реализовать ту же инженерную задачу намного проще — выкинуть кучу ненужных трубок, свистков и шестерёнок и заменить их одним недорогим, массово производимым тригенным куатором. Причем сам по себе куатор далеко не факт, что сложнее системы трубок, свистков и шестеренок: очень может быть, что он даже и проще, просто требует знания большего количества физических принципов. В результате девайс с трубками, свистками и шестерёнками оказывался на свалке истории, интересный только «выживальщикам», озабоченным перспективой жить без тригенных куаторов. Здесь мы соберём небольшую галерею подобных сложных устаревших технологий.

Примеры

Материалы

• Создание каменных орудий труда. На первый взгляд кажется, что любой дурак может взять два камня, ударить один о другой — и вуаля, готов каменный нож! На самом деле таким образом получится в лучшем случае каменный скребок. Который с высокой долей вероятности полетит незадачливому ремесленнику прямо в глаз. Камню, в отличие от металла, отнюдь не так просто придать форму, его не переплавить, сложно заточить. Для изготовления каменных инструментов надо досконально знать его свойства, места сколов и изломов, спецы каменного века навострились делать даже каменные шила и из плоских острых кусков даже «набирать» каменные серпы и ножи в деревянную либо костяную оправу. Каждое такое изделие являет уровень мастерства в одном ряду, скажем, с ювелирным. На создание одного инструмента даже у человека, который занимался этим всю жизнь, уходит много времени, а в утиль отправляется множество заготовок. При этом по долговечности каменные инструменты даже близко не могут сравниться с медными или бронзовыми (но по степени остроты на сколе обсидиан, например, превосходит нержавеющую сталь, так что свою нишу в современной хирургии этот материал каменного века всё же нашёл, став основой для скальпелей). На фоне всего вышеописанного технология медного и бронзового элементарна и проста — всего-то расплавь слиток и залей в форму, аналогично б/у можно было расплавить и по новой в тигель ! Но всё-таки медь довольно мягка и редка и каменная индустрия с наступлением хальколита вовсе не умерла и спокойно сосуществовала с металлами до самого железного века, а в районах с благородными видами камня и ещё дольше.
• Получение алюминия различными химическими способами из горных пород во второй половине 19-го века. Сложно, дорого и муторно, получаемый порошкообразный алюминий себестоимостью соперничал с платиной и его получали считанными тоннами в год. Электролиз знали и тогда, но электроэнергия и сама тогда была баснословно дорога и электролизом получали мизерное количество особо чистого металла чисто для лабораторных нужд.

Двигатели

• Паровой поршневой двигатель — на определенном этапе развития техники оказался не способен конкурировать с ДВС, так как их образчики 1900-1930х годов оказывались намного проще конструктивно, компактнее и самое главное — всегда были готовы к движению, а «поднимать пары» требовалось от четверти часа и более. В паровике имелся отдельный водяной контур с довольно муторной по тем временам в эксплуатации трубопроводной арматурой — клапанами-отсекателями пара, предохранительными клапанами, а в тогдашних ДВС бензин стекал в цилиндры самотёком (!), воздух нагнетался простейшим вентилятором, а карбюраторы с магнето имели простую конструкцию. Чтобы на этом фоне не задирать цену, в паровиках по традиции долго сохраняли примитивные угольные либо дровяные топки с кочегаром и посчитайте сами сколько надо дров или угля для замены хотя 50 л бензина и поймёте почему англичане паровые тракторы и автомобили уничижительно звали «самоходные дровяные сараи», надо было до 300 и более кг дровишек на каждые 100 км. Для компенсации постоянных утечек воды приходилось завышать необходимый объем котла и водяного контура, отчего пополнение запаса воды было головной болью. Вдобавок тогда не умели делать дешёвой и эффективной теплоизоляции и котел «грея атмосферу», снижал КПД паровика. В 1940-50е многие недостатки удалось устранить и в итоге тот же дизель или карбюратор стали выглядеть ничуть не проще и не компактнее парового двигателя нового типа, вдобавок автомобили обзавелись сложной трансмиссией, в которой паровик не нуждается — сравните тяги и кривошипы с КПП и особенно АКПП. Но проблема быстрого запуска и…
  • Отдельный геморрой — это вода, необходимая для получения пара. Даже самая чистая и прозрачная, она содержит растворённые соли, которые замечательно откладываются в виде накипи, забивая те самые хитроумные трубочки (и что гораздо страшнее — перегревая котёл). Иной раз для паровоза проще набрать мутной воды из лужи (грязь отстоится и уйдёт на дно тендера, а дождевая вода самая мягкая), чем из чистейшего родника (который промыл русло через меловой пласт — и потому чего только в его воде не содержится). Именно поэтому довольно быстро воду для паровозов на железной дороге начали обрабатывать специальными составами-антинакипинами, связывающими соли кальция и магния и заставляющими их выпасть в виде нерастворимого осадка-шлама, легко удаляемого при очередной продувке котла. Поэтому и попытка разжиться «чайничком кипятка у машиниста» может привести в лучшем случае к сильнейшему расстройству желудка (это если использовался относительно мягкий дубовый экстракт, а не каустическая или кальцинированная сода) — и на паровозных тендерах возле водопробных краников всегда стояла трафаретная надпись: «Вода отравлена антинакипином. Пить нельзя». Дистиллированная вода ещё в 1930-40х годах и правда стоила больших денег и выходила дороже тогдашнего бензина. Но всё-таки отметим, что водоподготовка необходимая часть эксплуатации любого парового либо водяного котла, которые применялись и до изобретения паровоза и после их вытеснения электровозами и тепловозами.
  • В современных условиях паровик на чистой механике с учётом нынешних достижений техники вполне бы мог конкурировать с ДВС во многих отраслях, будучи даже подешевле и проще конструктивно.
• Давнишняя проблема и беда двигателей внутреннего сгорания хоть искрового розжига, хоть детонационного — неравномерный и совершенно нещадящий режим температурный режим в поршнях и неполное сгорание топлива («вредные выбросы» и «высокий расход топлива»), а также резкие перепады давления внутри камеры сгорания-«цилиндра» ((в бытовом языке: «отсутствие тяги на низах»), ещё с 1920-30-х годов предпринимались многочисленные попытки решить эти проблемы созданием очень сложных систем впрыска, либо попытками внедрения предварительных камер сгорания (форсажной камеры в терминологии тех лет, впоследствии укоренилось название «форкамера», чтобы отличать от похожих устройств турбореактивных двигателей), либо очень хитрым устройством поршней. Такие двигатели ещё называли вихрекамерными так как в камеру (предварительную либо даже образованную выемкой в верхней части самого поршня) предварительно в ходе цикла сжатия подавались через насадки завихренными струями топливо и воздух и в момент обратного хода поршня смесь поджигалась либо детонировала и быстро и равномерно поджигала все остальное топливо в цилиндре. Как итог — расход топлива и удельная мощность радовали теоретиков; а технологи и производственники тихо матерились от необходимости обеспечить на чистой механике невероятно высокие требования к точности изготовления деталей (требовалось очень сложное по форме литье либо штамповка), их материалу и отдельным пунктом шли регулирующие клапана, топливные насосы и форсунки/карбюраторы. А эксплуатанты выли от ужаса обслуживания всей этой техномагии. В итоге куда легче оказалось усовершенствовать обычные ДВС, работавшие похуже, но бывшие куда проще и дешевле.
  • В СССР были жестоко провалены попытки разработки и внедрения собственных ДВС в 1930-40-е годы, а после 1950-х новое разрабатывалось и внедрялось с ужасным скрыпом. В 1960-е годы на ГАЗе таки сумели довести до ума одну из разновидностей форкамерного двигателя — форкамерно-факельный: получались мощнее, экономичнее, всеяднее и куда экологичнее традиционных. Но их конструкция ощутимо усложнялась: дополнительные регулирующие клапана (делят и топливо и смесь на основную в цилиндр и дополнительную в форкамеру), и многокамерные карбюраторы (как-бы сдвоенный и работает одновременно), как итог — отрегулировать всю эту систему могли только матёрые гуру (клапана, форсунки и карбюраторы были фигово сделаны и быстро начинали работать неоптимально, сводя на нет все преимущества и гуру приходилось постоянно проверять и регулировать всю эту систему). Но приходилось терпеть эти загоны 3M3-4022.10 так как он был примерно на 10-15 % мощнее, на 10-20 % экономичнее и куда «тяговитее» своего карбюраторного собрата 3M3-402. Потом, когда появился распределённый впрыск с электронным управлением (инжекторные либо дизельные с common rail) оказалось, что то же самое электроника может сделать намного проще и дешевле. ГАЗ спокойно вздохнул и забыл про этот форфакельный ужас. Хондовцы тоже самое сделали более качественно и успешно, но тоже не смогли противостоять инжектору. Субверсия: про форкамерное зажигание снова вспомнили и внедрили его на новой технической базе (всё с той же электроникой) в моторы Формулы 1.
  • Упомянем и роторно-поршневой двигатель, он же двигатель Ванкеля. Перед ним спасовали Audi и ВАЗ, но более-менее успешно освоили и много лет производили их узкоглазые братья по разуму из Mazda — знаменитая серия RX, но и они в начале 2010-х сдались.
• Карбюраторные двигатели внутреннего сгорания. Карбюратор — это устройство для распыления топлива и формирования топливо-воздушной смеси для подачи в цилиндры, на последних этапах развития это де-факто гидропневматический аналоговый компьютер. Изначально имел очень простую конструкцию наподобие керосиновой фитильной лампы либо небольшого бачка с бензином, через который прогонялся подаваемый в двигатель воздух и который при движении над бензином просто насыщался его парами. Но двигатели становились все сложнее по устройству и требования к быстродействию, точности срабатывания, производительности карбюратора все росли и алгоритмы управления подачей топлива усложнялись, усложнялось и устройство карбюратора. Поплавковый карбюратор — устройство для непрерывной подачи и распыления топлива в струю нагнетаемого в цилиндры воздуха, и позднейшие карбюраторы на 99 % были именно поплавковыми. Потом схема приросла ускорительным насосом, экономайзерами… Самые поздние «поплавки» уже имели подобие механического аналогового «контроллера», управляющего параметрами системы подачи топливовоздушной смеси в двигатель. Это была весьма хитро устроенная шайтан-кастрюлька, полная калиброванных отверстий, со сразу несколькими поплавковыми камерами, механических клапанов, регулировочных болтиков… Болтики, естественно, норовили открутиться, пружинки — просесть, каналы — засориться. А ещё в паре к карбюратору прилагается система зажигания с прерывателем-распределителем, который за век эволюции оброс вакуум-корректором, центробежным регулятором, но всё требовал ручной настройки и регулировки. В более поздних системах бесконтактного зажигания появился датчик Холла и коммутатор. С появлением более-менее доступных систем впрыска с электронным управлением (устройство: насос, контроллер, электромагнитный клапан, куча датчиков; системы питания и зажигания теперь объединены и синхронизированы, подстройка производится автоматически в режиме реального времени по показаниям датчиков) сложные в настройке и капризные узлы заслуженно оказались на музейных полках. На тормозах, так как малую технику с ДВС типа бензопил и газонокосилок на инжектор никто переводить не собирается, да и на лёгких китайско-индийских мотоциклах карбюратор живее всех живых. Но правда там и карбюратор имеет очень малую требуемую производительность и там обходятся простейшими игольчато-инжекционными устройствами наподобие шприца с возратно-поступательным ходом.
• Авиационные поршневые двигатели. К середине 1940-х годов их мощность достигла 2000—2500 и даже 3000 л. с., но за счёт чрезмерного усложнения конструкции: из-за прочностных и габаритных ограничений допустимый объем поршневого цилиндра достиг своего практического максимума и увеличивать мощность агрегата можно было было только за счёт наращивания их числа и 24 оказалось пределом при котором была возможна нормальная эксплуатация. Но только этим проблемы не ограничивались — пришли к полым винтам сложной аэродинамической формы да ещё с изменяемым шагом (для разных высот и скоростей), чудесатым компрессорам-нагнетателям(так как потребности в воздухе резко увеличились), топливные и смазочные системы под все это великолепие приобрели сложнейшую конфигурацию и конструкцию ! Пришлось задуматься об управляющих системах — де-факто аналоговых бортовых компьютерах, ибо пилоты уже физически не могли ни уследить за сотнями показаниями датчиков, ни с должной скоростью отреагировать и внести поправки. И все оказалось напрасно ! Ибо возник Его Величество Звуковой Барьер ! Если кратко — при приближении скорости самолета к скорости звука сопротивлениие воздуха начинает расти не в квадратичной, а в кубической зависимости, а винты имеют большую площадь поперечного сечения и при скорости примерно 800 км/ч сопротивление становилось столь большим, что мощности двигателя уже не хватало. Лишь появление реактивных двигателей и радикальный пересмотр формы планера позволили пробить «звуковой барьер» и в нише скоростного самолёта поршневой винтовик был бит турбореактивным двигателем, а в дальне-скоростного — турбовинтовым. Устройство любого реактивного двигателя на порядок проще, чем того же самого Роллс-Ройса с «Мерлина», особенно позднего. Некоторое время поршневые винтовики удерживались на вертолетах, но и оттуда были потеснены куда-более простыми и эффективными ГТД. Сейчас ниша поршневых двигателей — ретро-, лёгкие и сверхлегкие летательные аппараты.
  • Зато на наземной технике «звёзды» с треском проиграли. Просто потому что радиальный двигатель нельзя просто взять и запустить — при наличии масла в нижних цилиндрах неизбежен гидроудар с последующим сложным и дорогим ремонтом (а то и движок на свалку). В авиации это решается разделением труда («водитель самолёта» и механик — разные люди), в то время как в танке эти должности испокон веков совмещал один человек. Впрочем, американцы решили помучаться, адаптировав Wright R-975 Whirlwind и Continental R-670 для среднего и лёгкого танка М2 соответственно — настолько был велик соблазн получить легкий и мощный двигатель здесь и сейчас. Пока число танков не превышало 150 и им приходилось ездить только по парадам и учениям, всё было даже неплохо… пока на горизонте не запылало марево Второй Мировой! Танки потребовались в количестве «очень много, причём уже вчера» и капризный характер «звёзд» (sic!) показал себя по-полной. Уже на промежуточном М3 «Ли» (М2 устарел, а «Шерман» ещё вовсю разрабатывался) все принялись быстро и решительно искать альтернативные силовые установки (породив в том числе как вменяемую спарку дизелей GM 6046, так и хтоническое чудовище Chrysler Multibank A57). В конечном итоге, армию США старательно переводили на «Шерман» здорового человека — вариант М4А3 с двигателем Ford V8 GAA, сбагривая всё остальное союзникам. Аналогично вышло и со Стюартами М3, наследниками лёгкого М2 — лавочку быстро свернули после появления М5, варианта со спаркой автомобильных двигателей Кадиллак.
  • Отдельным пунктом идут радиальные дизели (да, промышленно развитые янки знали толк и в таких извращениях!). Guiberson T-1020 успели попробовать на лёгких М2 ещё до войны, потом заказали 1000 штук М3А1(D) для КМП США… но судя по всему, практическая эксплуатация вызвала изрядную детонацию пятых точек у всех сопричастных и братьев Гайберсонов попросили на выход. RD-1820 повезло ещё меньше — танков М4А6 сделали всего 75, несмотря на многотопливность и достаточно умеренный аппетит танкового собрата легендарного R-1820 Cyclone. Ибо надёжность хромала на все лапы, улучшенный вариант D-200A уже утратил унификацию с авиационным прародителем, да и вообще — на дворе стоял 1943 год: острый танковый дефицит уже прошёл и никто не хотел усугублять логистический кошмар за счёт пятого варианта силовой установки.
  • Да и в целом концепция авиационного дизеля вполне подходит под троп. С самого начала было ясно, что низкая весовая отдача и нелюбовь к высоким оборотам закрывают дизелям путь на истребители — и вообще толкают в нишу сугубо дальней авиации. На дирижаблях устанавливались обычные дизели наземного или судового происхождения, однако этот вид транспорта практически исчез уже к концу 1930-х. Фактически, всерьёз разработкой «большого» авиадизеля после этого занимались только Третий Рейх и СССР. Первые получили капризный и сложный Junkers Jumo 205, что в основном прописался на дальнем и высотном разведчике-бомбардировщики Ju.86. Вторые — даже более проблемный АЧ-30, что с грехом пополам использовали на дальнем бомбардировщике Ер-2 (и немного на Пе-8, но там при первой же возможности сбежали на куда более надёжные бензиновые «звёзды» АШ-82). После чего тему авиадизелей закрыли и тут. Ныне дорожающее авиатопливо и развитие автомобилестроения (решившего часть проблем ранних дизелей) даёт некоторую надежду на возрождение авиадизелей малой (до 500 л.с) мощности, но прорыва пока не видно.

Механические устройства, приборы и аппараты

• Механические часы — зигзагом. С одной стороны, массовые их модели нельзя назвать особенно сложными или устаревшими. Но с другой, попытки реализовать при помощи мостов и шестерёнок какие-то усложнения интереснее секундомера и календаря рождают троп во весь рост. Обслуживать и ремонтировать всевозможные шедевры механики очень сложно и дорого, и зачастую вообще невозможно нигде, кроме как на предприятии-изготовителе. Останавливать их ход крайне не рекомендуется, так как впоследствии выставить все усложнения в нужное положение — это вам не три кнопки на Casio нажать, это процесс, сопоставимый с ремонтом. В общем, нерациональная вещь, игрушка для олигархов. Действительно простые механические часы — ходики (с маятником и гирями), но и там нужно с требуемой точностью изготовить шестерни правильных размеров. Возможность подгона скорости хода часов длиной маятника, конечно, дает определенную вольность в допусках, но в пределах плюс-минус миллиметра.
• Колесцовый замок для огнестрельного оружия. На фоне простейших фитильных замков был дорог и сложен в производстве, имел свои заморочки в применении (утеря ключа превращала оружие в железную палку!), но зато сильно выигрывал в надёжности — особенно в плохую погоду. И был всегда готов к стрельбе, а не только пока тлеет фитиль. Такая система вместе с примитивными фитилями протянула до первой половины 17 века, когда более простой и дешёвый ударно-кремнёвый замок смогли довести до ума. Так что недешёвый колесцовый замок стал уделом VIP, а практичным стал считаться кремнёвый, который хоть и давал осечки, но можно быстро взвести повторно курок (если набить руку, то меньше, чем за секунду) и попытаться выстрелить ещё раз, и самое главное перезарядить кремнёвый пистолет можно гораздо быстрее, чем завести ключом колесцовый — и уже в таком виде огнестрел без особых изменений дотянул аж до 19 века и появления капсюлей с унитарными патронами.
• Ранние казнозарядные винтовки с бумажным патроном и игольчатым ударником. Такая конструкция резко повышала скорострельность и позволяла переделывать дульнозарядные винтовки в казнозарядные. Однако система не блистала ни надёжностью, ни удобством и к 1870 м её заменили уже вполне привычные схемы с металлическим унитарным патроном.
• Комбинированный движитель сухопутной техники. Ни колесный, ни гусеничный транспорт «как есть» на заре своего существования совершенно не устраивали людей и предпринимались экзотические попытки их «скрещивания», чтобы совместить их достоинства:
  • Колёсно-гусеничный движитель. Тут идея в попеременном переходе между ними. Был весьма популярен у танков в 1920-30е годы, как попытка решить проблему повышенного износа траков на скоростях свыше 10 км/ч, запаса их прочности хватало всего пару-другую сотен км. И даже при движении на голых катках по дороге с твердым покрытием ресурс был выше! Американец Уолтер Кристи разработал конструкцию весьма быстроходного танка с обрезиненными катками, принятую в СССР (серия БТ), Англии и Польше. У него была съёмная вручную гусеница, что как бы упрощало конструкцию, но затрудняло смену движителя. Были и другие решения — чехословацкий КН-50, со съемными колесами и с переключением внутри танка привода двигателя на них. Шведский Landsverk L-30, по сути был лёгким танком с двумя колёсными парами (и первой машиной с привычной ныне торсионной подвеской!), отпускаемыми специальными тягами с приводами от двигателя, позволяло менять движитель всего за 20-30 сек, но это было настолько сложно и дорого, что шведская армия сходу отвергла танк. Все эти чудеса кибернетики похоронил самый обычный штампованный трак из копеечной марганцевистой стали, но имеющий ресурс даже на прототипах от 5000 км. До этого приходилось либо возить траки вслед за танками на грузовиках либо их делать из износостойкой нержавеющей стали и при обоих раскладах стоимость эксплуатации выходила космической.
  • Полугусеничный движитель. Вопреки наименованию, гусеницы тут полноценные да ещё дополненные передней рулевой колёсной осью. Происходит из опытов француза Адольфа Кегресса, его оригинальная система предполагала быстрое переоборудование обычного колёсного автомобиля в полугусеничный: колеса с ведущей оси снимались и она играла роль ведущей «звёздочки», далее на нее одевалась рама-балансир с двумя или более подкатными осями и уже на них натягивались гусеницы, изначально даже полотняные, а не стальные «тракторного» типа. В таком виде получалось скорее «круто и практично» — проходимость по бездорожью резко возрастала и при необходимости можно было легко вернуть обычные колеса. Однако, с техникой тяжелее грузовика-полуторки, рамы-балансиры и прорезиненное полотно уже не прокатывали, так что в 1920-30-е году пошёл «улучшайзинг» в попытках внедрить систему Кегресса на более тяжелую технику… Во Вторую Мировую был расцвет полугусеничной техники, она стала «лицом» Вермахта — широко известны «полугусы» в виде различных тягачей и БТР (наиболее известна продукция фирмы Ганомаг в лице Sd.Kfz.251) с зело продвинуто-замороченной уже самой по себе «шахматной» подвески Книпкампа, а также менее известные «Маультиры» — обычные колесные грузовики, конвертированные в полугусечники с более простой нешахматной подвеской. Американцы довели до ума оригинальную схему Кегресса (отчего одних только машин семейства М3 было построено больше 25000!) и даже в СССР делали, к примеру, ЗиС-22/42 (правда, сама концепция движителя была выбрана неудачно и вдобавок ЗиСовский движок оказался для этого чуда слабоват, а альтернатив не имелось). Но по итогу эти творения скорее собрали фулл-сет из недостатков движителей — сложность, тяжесть и фиговую управляемость гусениц и неважную проходимость чистых «колесников». Разворот же перетяжеленного вундерваффе рулевой осью автомобильного типа вообще стал де-факто невозможным и его пришлось дополнять изощренной автоматической системой подтормаживания одной из гусениц. В ходе ВОВ выяснилось, что проходимость «полугусей» уступает обычному полноприводному грузовику, зато сложность и цена почти равна полноценному лёгкому танку ! В итоге, послевоенные бронетранспортёры перешли на строго определённый движитель — либо колёсный (советские БТР-152/БТР-60/70/80, немецкий «Фухс», чехословацкий SKOT, британский «Сарацин»), либо гусеничный (американские М75, М59 и знаменитая «коробочка» М113, советские БТР-50 и БТР-Д, британский FV432); попытки же совмещения (например Land Rover Centaur) так и остались курьёзами. Впрочем, сама схема не вымерла с концами, но её нынешний удел — ограниченная ниша сельхозтехники, что в сущности является возвратом к изначальным идеям Адольфа Кегресса на новой технической базе.
• Различного рода пружинные, рессорные и гибридные между ними подвески на гусеничной технике. Первые трактора подвески вообще не имели и от постоянного грохота глухота и различного рода травмы позвоночника стали спутниками любого тракториста и танкиста. Только после Первой Мировой войны танки и трактора стали массово получать хотя бы листовые рессоры, известные ещё с карет и телег, что проблему несколько решило. С ростом массы техники свыше 12-15 тонн этого оказывалось уже недостаточно и пришлось обратиться к пружинам — вертикальным, горизонтальным и цилиндрическим, собирать из них целые блоки с катками — «тележки» и дополнять разного рода телескопическими гидро и пневмоамортизаторами. Но из-за огромного числа степеней свободы и повышенного требования к качеству всех элементов они как одна были зело сложны в расчете и обслуживании и не отличались надежностью. Даже высокоразвитая американская промышленность, потратив двадцать лет начиная с «Шермана» и «Стюарта», так и не смогла добиться требуемой её надежности… Американская армия, устав от всех причуд пружинной подвески (проворот и опрокидывание тележек, продольные раскачивания, необходимость постоянной проверки качества всех пружин), потребовала от разработчиков перестать мудрить и поставить торсионную подвеску, как у «всех», что и сделали на M26 Першинг (был вариант и с Шерманом в лице М4А2Е4, но то ли подвеска ещё была «сырой», то ли никто не решился срывать отлаженное производство). Торсион — это обычный полый стержень из стали высокой прочности и упругости (один чёрт она дешевле и проще «пружинной» стали), одним концом жестко заделанный в борт, а на другой вешается каток и ограничитель хода с амортизатором. Время от времени были попытки взять реванш, дополнив пружины усовершенствованными гидроамортизаторами, но обычно получается настолько сложно и дорого и в производстве и эксплуатации, что о внедрении не идёт и речи.

Электротехнические устройства и приборы

• Электронные вакуумные лампы. Намного сложнее и хитровывернутее пришедших им на смену полупроводниковых диодов и транзисторов. Из преимуществ — более высокая надёжность (не боятся скачков напряжения и наведённых токов), меньше искажают аналоговый звук (за что любимы музыкантами и аудиофилами). Из недостатков — громоздки, хрупки, сложны в производстве, в то время, как полупроводниковый диод легко сделать дома из бритвенного лезвия и карандаша. Но с другой стороны — современные полупроводниковые диоды нанометрового размера намного сложнее в изготовлении, даже микронного тоже были куда посложнее и хлопотнее, чем электронные лампы. Главное преимущество полупроводниковых элементов над электронными лампами — возможность миниатюризации, на плату куда со всеми ухищрениями поместится от силы сотня ламп, можно установить микропроцессор, содержащий миллиард-другой транзисторов.
• Бареттеры — стабилизаторы тока ламповой эры. Представляли собой лампы накаливания с железной (обычно) спиралью, наполненные водородом. При росте напряжения спираль нагревалась, её сопротивление росло, и ток падал. Собственно говоря, так умеет любая лампа накаливания. Однако при достижении определённой температуры (700 °C для железа) резко возрастала растворимость водорода в материале спирали, что увеличивало её сопротивление ещё быстрее, в результате чего график ВАХ бареттера становился практически горизонтальным, чего лампы накаливания уже не умеют. Сейчас место бареттеров заняли разнообразные полупроводниковые схемы, превосходящие их по всем параметрам.
• Механические преобразователи тока — например, выпрямители, в которых постоянный ток получался из переменного механическим переключением контактов вибрирующей под действием электромагнитов пружиной а то и специальным электромоторчиком. Или вибропреобразователи, примерно таким же образом делающие из постоянного тока переменный. Сюда же — умформеры, представлявшие собой мощный электромотор, крутивший генератор, выдававший ток нужных параметров. Большинство подобных устройств кануло в Лету после появления доступных полупроводниковых компонентов с приличными характеристиками, однако кое-что сохранилось. Механические выпрямители дожили до наших дней в виде коллекторов в, собственно говоря, коллекторных электродвигателях, а потомки умформеров стали динамическими ИБП, накапливающими энергию и фильтрующими помехи за счёт инерции массивных вращающихся маховиков.
• Ртутные выпрямители (игнитроны или экситроны) — в простейшем случае представляют собой банку с тремя электродами, причём катодом является лужица ртути на дне. При запуске импульс тока через поджигающий электрод создаёт облачко ионизированной ртути, а в нём зажигается электрическая дуга, которая и проводит ток только в одном направлении. Большой игнитрон в стеклянном корпусе, с дополнительными управляющими электродами и сетками напоминает декорацию из лаборатории безумного учёного — этакая стеклянная каракатица с несколькими щупальцами, увитая проводами и светящаяся при работе сине-ультрафиолетовым. Появились они в 20-е годы и для своего времени были очень удачными устройствами — относительно простыми и компактными, мощными (до нескольких десятков киловатт) и надёжными (катод был практически вечным — испаряющийся с него металл просто конденсировался и стекал обратно). Благодаря долговечности и хорошим параметрам ртутные выпрямители в некоторых местах дожили чуть ли не до конца XX века.
  Но были у них и недостатки, из-за которых попытки замены на полупроводниковые диоды начались практически с самого их появления. Во-первых, здоровенные герметичные колбы игнитронов довольно хрупкие. Во-вторых, они содержат по несколько килограммов ртути, так что их разрушение приводит к массе проблем. В третьих — такие выпрямители были чувствительны к вибрациям и положению — ртутный электрод нельзя взбалтывать, иначе игнитрон пробьёт обратным током, что может сжечь трансформатор. Ну и в четвёртых, ртутные выпрямители не годятся для маломощных нагрузок — запитать через них электровоз или мощную радиостанцию можно, а вот лампочку или радиоприёмник — не выйдет.
• Хемотроника — продукт греховного союза между микроэлектроникой и электрохимией. Некоторые его порождения, такие как ионисторы, живы и здравствуют, другие же оказались слишком необычны для нашего жестокого мира. Как вам, например, мемистор — переменный резистор, в котором сопротивление задавалось электрически, осаждением или растворением металлической плёночки в герметичной ампуле с электролитом? Или электрохимические интеграторы и счётчики импульсов, являющиеся, фактически, аккумуляторами (чем больше импульсов пришло, тем сильнее зарядился)? Пик развития таких систем пришёлся на 60-е — 70-е годы XX века. Сейчас подобные задачи решаются разного рода полупроводниковыми схемами.
  • Ртутный счётчик моточасов, он же одна из вариаций ртутного кулонометра — этакий электрохимический таймер, «тикающий» пока на него подано напряжение. Стеклянный капилляр заполняют ртутью с двух сторон таким образом, чтобы между двумя столбиками металла остался маленький промежуток, в котором находится капля специального электролита. Концы капилляра заткнуты электродами, на которые подаётся постоянный ток. При этом на аноде ртуть растворяется, а на катоде осаждается. В результате, «минусовой» столбик растёт, «плюсовой» укорачивается, и разрыв, заполненный прозрачным электролитом, ползёт по шкале, отсчитывая время работы устройства. Когда доползёт до конца, трубку можно просто перевернуть, сменив полярность, и всё начнётся заново. Если в капилляр впаять третий электрод сбоку, то устройство ещё и будет автоматически подавать сигнал, когда до него доползёт капля электролита.
• Ртутный электроконтактный термометр — устройство, выдающее сигнал при достижении определённой температуры. Фактически это градусник, у которого в капилляр со ртутью впаян стержень-электрод. Когда столбик ртути доходит до нужного уровня, он касается электрода и замыкает цепь. У продвинутых моделей положение электрода можно менять, настраивая температуру срабатывания. Для этого прямо в капилляре собран винтовой механизм. Причём, чтобы не нарушать герметичность, управляется он бесконтактно, магнитным полем, с помощью специального магнитного колпачка. Такие термометры были очень популярны во второй половине XX века благодаря простоте использования и наглядности, но были довольно сложными в изготовлении. Сейчас какой-нибудь универсальный электронный датчик влажности и температуры размером с булавочную головку позволяет делать всё то же самое и много чего ещё, причём на пару порядков дешевле. Однако, несмотря на это, по состоянию на 2022 год такие термометры вроде бы ещё выпускаются для поддержки старой промавтоматики.
• Этажерочные микромодули — маленькие керамические печатные платки (примерно сантиметр на сантиметр), на которых распаяна одна или несколько радиодеталей (резисторов, транзисторов, диодов и даже миниатюрных радиоламп), а их выводы подключены к специальным металлизированным лункам-контактам по краям платы. До нескольких десятков таких элементов собирали стопочкой, спаивали между собой проводами через лунки и получали функциональные модули (усилитель, фильтр и т. д.), которые потом можно было напаять на обычную печатную плату или смонтировать на шасси. Были весьма популярны во второй половине 50-х (особенно у военных), так как позволяли получить очень большую плотность монтажа, высокую надёжность при правильной сборке и, в теории, упростить ремонт (надо было просто понять, в каком модуле проблема и заменить его целиком). Однако уже в начале 60-х микромодули были сметены интегральными микросхемами, позволяющими получить принципиально недостижимую другими методами миниатюризацию при заметно большей надёжности и технологичности.
• Чемберлин — жил на свете музыкант-органист Гарри Чемберлин, который любил записывать свою игру на магнитофон. Слушал он и расстраивался, что не может играть на органе дома, а потом посмотрел на катушки с плёнками и придумал: «а давайте возьмём пианину и к каждой клавише приделаем магнитофон!». Так появился клавишный музыкальный инструмент, в котором каждая клавиша протягивала кусок магнитной ленты с заранее записанным звуком через магнитофонную головку. Дальнейшим развитием чемберлина стал меллотрон: в этом устройстве уже и ленты автоматически перематывались, и на каждой было записано несколько дорожек. Инструмент был громоздким, капризным, требовал трудоёмкого обслуживания, а техника игры на нём была весьма необычной. Меллотрон был очень популярен в 70-х, но потом появились достаточно совершенные синтезаторы и сэмплеры, которые умели делать всё то же самое, но лучше.
• Крупнокалиберные зенитные пушки. Всё началось с Первой Мировой, когда важность авиации стала совершенно очевидной, а значит, потребовались и средства борьбы с нею. Изначально под это дело адаптировали скорострельные полевые орудия калибром около трех дюймов, но дальше дело пошло до самостоятельных разработок (которые, по иронии судьбы, зачастую «приземляли» на роль «танкобоек»). Вторая Мировая стала расцветом таких систем — их калибр достигал 120+ мм, а продвинутые системы наведения (ПУАЗО) позволяли достигать относительно высокой точности. Однако, авиация всё более прибавляла в скорости, рост калибра ожидаемо плохо сказывался на мобильности и скорострельности таких монстров. После появления первых зенитных управляемых ракет, летевших куда точнее и быстрее, крупнокалиберные зенитные пушки быстро и решительно отправились на свалку истории
  • Однако, появление беспилотников возвращает средний калибр в качестве перспективного оружия против дрона: потому что
    1) нормальная зенитная ракета в разы дороже беспилотника, и стреляя по ним зенитными ракетами можно просто разориться, или вовсе потратив все ракеты на дроны, есть риск остаться беззащитными перед боевой пилотируемой авиацией и ракетами,
    2) дроны как летают выше, так и способны выпустить ракету с дистанции превышающей дистанцию стрельбы мелкокалиберной зенитной артиллерии, так что если оператор дрона успел во время заметить Шилку или Тунгуску или даже немецкий Гепард, то просто не подлетит на дистанцию поражения из пушек

Информационные технологии

• Аналоговые компьютеры на жидкости (гидроинтегратор Лукьянова, MONIAC): в своей области применения в одни ворота выигрывали у ЭВМ вплоть до середины 70-х и были конкурентоспособны ещё десятилетие после. Но порог их развития был достигнут, а цифровая техника продолжила развиваться, оставив громоздкие шкафы с кучей стеклянных трубочек не у дел. Сюда же аналоговые компьютеры на механике (использовались как баллистические вычислители на линкорах). Однако же, аналоговые контроллеры типа регулятора Уатта или клапана Ползунова трудятся и по сию пору.
  • Электронные аналоговые компьютеры — субверсия. В том виде, в котором существовали во второй половине XX века — устарели и вымерли, но аппаратные реализации нейросетей на текущий момент вполне перспективны. Выдержат ли они конкуренцию с программными или с полным правом пополнят эту статью — станет известно лет через 20.
  • Механические цифровые в ту же кассу. Просто узнайте, как работает продвинутая суммирующая машина и почему сумматор не заклинивает, если одновременно нажмёшь несколько кнопок — зато виртуоз такой машины будет орудовать ею даже быстрее, чем микрокалькулятором. А уничтожили их даже не электронные калькуляторы, а СУБД — сначала клерк сменил суммирующую машину на пару команд языка dBase, затем его и вовсе заменил дата-аналитик с более мощным и универсальным языком SQL.
• Ранние образцы компьютерной памяти — на заре вычислительной техники для хранения данных, как оперативного, так и долговременного, пытались использовать сразу несколько принципиально разных технологий, по нынешним временам кажущихся странными, экзотическими и неудобными.
  • Разные варианты запоминающих электронно-лучевых трубок. Использовали считавшуюся раньше вредной особенность ЭЛТ — электронный луч в определённом режиме мог зарядить пятно люминофора, а потом вызвать его разрядку при следующем попадании в ту же точку. Образующийся при этом импульс можно было уловить специальным электродом. Такие трубки довольно долго совершенствовали, меняя конструкции излучателей и по-разному располагая электроды, и наплодили изрядно вариантов. Первая экспериментальная трубка Уильямса напоминала ЭЛТ от осциллографа (которым фактически и являлась) с металлической пластинкой, прижатой к экрану, и имела ёмкость 1 бит. Поздние модели селектронов были больше похожи на классические радиолампы (только здоровенные, 25х7 см, со сложной начинкой в виде стопки пластинок с матрицами светящихся точек) и могли хранить до 4 килобит. Отличались хорошим быстродействием и возможностью произвольного доступа к данным, но были дорогими, сложными в производстве и не особо долговечными.
    • Функциональные электронно-лучевые трубки — своеобразные электровакуумные ПЗУ, использовавшиеся для хранения таблиц значений функций (например (x-y)/(x+y)), когда считать в реальном времени не позволяла производительность, а более традиционным носителям данных не хватало ёмкости, быстродействия или компактности. По устройству напоминали простые кинескопы — так же включали в себя электронно-лучевую пушку и отклоняющую систему с парой электродов. Однако вместо слоя люминофора находился приёмный электрод, а между ним и пушкой располагалась металлическая пластинка. Данные записывались на пластинке путём высверливания в ней крохотных дырочек с разной плотностью. Аргументы (те самые X и Y) задавались в виде уровней напряжения, подаваемых на отклоняющие электроды, которые направляли электронный поток от пушки на нужный участок пластинки. Чем больше на нём было отверстий, тем больше электронов проходило через пластинку и падало на приёмный электрод, и тем выше был выходной ток прибора. Использовались такие трубки очень ограниченно и только военными, которым нужны были для баллистических расчётов в реальном времени.
      • Ещё более экзотическим мертворождённым потомком ФЭЛТ стали так называемые политроны. У них пластинку с дырочками заменила сложная система электродов. Теоретически, подавая на них разные напряжения можно было вытворять с электронным лучом удивительные штуки, моделируя сложные функции, да ещё и динамически меняя их прямо во время работы. Это должно было превратить политрон из запоминающего устройства в полноценный аналоговый компьютер. Однако до практического применения технология так и не доползла, а немногие сохранившиеся экземпляры осели в коллекциях энтузиастов.
  • Память на акустических линиях задержки — появилась даже раньше компьютеров и использовалась в РЛС. Изначально линии задержки представляли собой монструозные конструкции из трубок, заполненных подогретой ртутью и заткнутых двумя пьезокристаллами. Один кристалл превращал электрические импульсы в механические колебания, а другой принимал эти колебания на противоположном конце трубки, превращал обратно в электрический сигнал, и либо отправлял дальше, либо через повторитель возвращал первому кристаллу. В трубку можно было вдуть сразу несколько импульсов, считывались они, соответственно, по мере прихода на приёмный кристалл, строго в том же порядке, в котором отправлялись. В более поздних вариантах трубку заменили на проволоку, которую можно было скрутить в спираль для большей компактности, заодно избавившись от дорогой и ядовитой ртути. В компьютере IBM 2260 в такую вот пятнадцатиметровую проволочную катушку помещалось 11008 бит с интервалом между импульсами 500 нс. Недостатками оставались очень жёсткие требования к температурному режиму и чувствительность к вибрациям.
  • В 60-х на сцену вышла память на ферритовых сердечниках. Она представляла собой матрицу из ферритовых колечек (или более сложных фигур), переплетённых системой проволочек. Причём такие матрицы можно было собирать в компактные стопки, получая так называемые кубы памяти. Эта технология была лишена почти всех недостатков предшественников — устойчива к вибрациям и перепадам температур, долговечна, и при этом давала возможность произвольного доступа. Но был и фатальный недостаток — плохо автоматизируемое производство. Плести проволочные гобелены, расшитые крохотными ферритовыми колечками, приходилось практически вручную. Цена и объёмы производства были соответствующими. С этим пытались бороться, заменяя ферритовый бисер на дырчатые пластинки, а часть проволочек на печатные проводники, или вообще используя вместо феррита пермаллоевую фольгу, которую специальная машина полуавтоматически переплетала с управляющими проводами (твистор-память), но в 70-х пришёл лесник кремний, и буйство креатива закончилось.
  • Перфокарты и перфоленты — картонные карточки или бумажные/пластиковые ленты, на которые информация записывалась в виде последовательностей дырочек. Появились ещё в XIX веке, тогда на них записывали программы для автоматических ткацких станков. На них же работали прототипы механических компьютеров, ну и, естественно, первые электронные компьютеры тоже. В своё время (годы этак 60-е) перфокарты были таким же символом чего-то стильно-модно-высокотехнологичного, как сейчас узор в виде дорожек с печатных плат и значок биткоина.
    Достоинства — простота (для записи достаточно шила, для считывания — глаз, ну или простейшей электромеханики, раз уж мы говорим о компьютерах) и впечатляющая даже по нынешним временам стойкость при хранении (ни размагнитить, ни сломать, ни поцарапать). Но и без недостатков не обошлось, например, удручающе низкая плотность и невысокая скорость записи, неперезаписывемость и невысокий ресурс повторных считываний, особенно у бумажных перфолент.
  • Память на циллиндрических магнитных доменах (ЦМД, bubble memory) — в начале 80-х считалась технологией будущего, однако потом что-то пошло не так. Модуль ЦМД-памяти состоял из пластинки специального материала, нанесённого на её поверхность узора из пермаллоя, магнитной системы из постоянных магнитов и катушек, считывающей и записывающей головки и электроники управления. Всё это собиралось в одном корпусе, напоминающем крупную микросхему. Записывающая головка создавала в материале области намагниченности (те самые магнитные домены), постоянные магниты и пермаллоевая решётка стабилизировали и упорядочивали их, а манипулируя магнитным полем катушек можно было перемещать домены в материале пластинки, передвигать из зоны чтения/записи в зоны хранения и обратно, копировать, уничтожать и т. д. Фактически, это аналог магнитного диска без какой либо механики, в котором двигаются не головки и магнитная поверхность, а сами данные на ней. Теоретически, полное отсутствие механики обещало непревзойдённую надёжность, долговечность и устойчивость к вибрации и ударам. Из-за этого новая память сразу понравилась не только гражданским, но и военным компьютерщикам, так что денег на разработку не жалели. Однако, микросхемы (или, точнее, микросборки) ЦМД-памяти оказались сложными в производстве, дорогими, медленными, энергоёмкими и не такими уж и надёжными, да ещё и требовали сложной обвязки. В США направление было признано бесперспективным в 1987-м, в пост-СССР производство окончательно закрыли в 1995-м. Теоретически IBM работает над построенной по похожим принципам «беговой» (racetrack) памятью, но она уже лет 15 висит в статусе перспективной лабораторной разработки.
• Типографские технологии сверх касс и верстаток. Есть там и строкоотливные машины, и фотонаборные автоматы… Компьютер всё это с лёгкостью закрыл.
  • Сюда же можно отнести пишущие машинки. В теории, на них до сих пор можно вести делопроизводство, расходники (чернильная лента) дешёвые. Только вот накладные расходы из-за высокой сложности и капризности механизма такие, что содержать Акакиев Акакиевичей в принципе настолько же осмысленно. Ремонтировать машинку едва ли легче, чем крутые механические часы из примера выше. На память от пишущих машинок нам досталась уродливая латинская раскладка QWERTY, спроектированная некогда именно под особенности механизма Шоулза. А ещё у машинок как у класса техники остался интересный потомок — матричный принтер. Он оснащён такой же чернильной лентой, но вместо литер и рычагов у него неубиваемая головка с несколькими иголками и электромагнитами. Матричник легко выдерживает такой объём работы, от которого даже у лучших лазерных принтеров случается инфаркт и может обходиться без обслуживания десятилетиями. НО — требует цифрового ввода. Сам по себе он прост и эффективен, и ломаться в нем нечему, но чтобы на нем печатать, нужно ещё какое-то устройство (компьютер, телеграф, считыватель перфолент…), которое подаёт ему на ввод поток букв или точек в бинарном виде. Если в вашем постапокалипсисе нету цифры ни в каком виде — печатайте на машинках…