«Книга об изложении»

КНИГА ОБ ИЗЛОЖЕНИИ

ПОД РЕДАКЦИЕЙ

ГОМЕРА ХИТА НЬЮДЖЕНТА

ПРЕПОДАВАТЕЛЯ АНГЛИЙСКОГО ЯЗЫКА ИМЕНИ ЛАФЛИНА В ПОЛИТЕХНИЧЕСКОМ ИНСТИТУТЕ РЕНССЕЛЕРА

1922

ПРЕДИСЛОВИЕ

Мне приятно выразить признательность моей жене за помощь в редактировании, а также доктору Рэю Палмеру Бейкеру, заведующему кафедрой английского языка в Институте, за предложения и советы, без которых этот сборник вряд ли был бы составлен.

CONTENTS

INTRODUCTION

THE EXPOSITION OF A MECHANISM

THE LEVERS OF THE HUMAN BODY

THE EXPOSITION OF A MACHINE

THE MERGENTHALER LINOTYPE. PHILIP T. DODGE

THE EXPOSITION OF A PROCESS IN NATURE

THE PEA WEEVIL. JEAN HENRI FABRE. Translated by Bernard Miall

THE EXPOSITION OF A MANUFACTURING PROCESSM

MODERN PAPER-MAKING. J. W. BUTLER PAPER COMPANY

THE EXPOSITION OF AN IDEA

THE GOSPEL OF RELAXATION. WILLIAM JAMES

SCIENCE AND RELIGION. CHARLES PROTEUS STEINMETZ

BIOGRAPHICAL AND CRITICAL NOTES

ВВЕДЕНИЕ

Представленные здесь статьи современны и оригинальны. Отобранные прежде всего в качестве образцов для обучения методам изложения, используемым при объяснении механизмов, процессов и идей, они тем не менее достаточно полно отражают определенные тенденции в науке, чтобы представлять самостоятельную ценность. Действительно, каждый автор является признанным авторитетом.

Стоит упомянуть еще одну особенность. Хотя материал охватывает столь широкую область — анатомию, зоологию, физику, психологию и прикладную науку, — что сборник будет интересен преподавателям любого типа колледжей и технических училищ, подборки связаны таким образом, чтобы создать впечатление единства. Эта связь очевидна между первым разделом, посвященным телу студента, и третьим, посвященным другому организму в природе. Второй и четвертый разделы посвящены смежным аспектам современной промышленности — производству бумаги и линотипу, на котором она используется. Пятый раздел представляет собой протест против определенных явлений индустриального режима; последний — попытку примирить дух науки с духом религии. Хотя монотонности удалось избежать, эссе образуют целостное единство.

В большинстве случаев подборки длиннее обычных, достаточно длинные, чтобы познакомить студента с каждой областью. В результате можно добиться того, чтобы он почувствовал важность каждого предмета и осознал, что каждая глава содержит запас ценной информации. Вместо того чтобы сбивать его с толку, заставляя прочитать двадцать подборок, скажем, за шесть недель, можно, назначив всего шесть за тот же период, определенно впечатлить его каждой из них.

Учебный аппарат был вынесен в «Биографические и критические заметки» в конце книги. Их характер и расположение призваны предоставить преподавателям свободу в выборе методов работы. Некоторые, возможно, захотят проверить способность студента пользоваться справочниками, предложив ему сделать доклад об аллюзиях. Другие, возможно, захотят объяснить их самостоятельно. Некоторым может пригодиться мой опыт. Для них в «Критических заметках» включены рекомендации. В целом я исходил из того, что преподаватели предпочтут свои собственные методы, и старался не ограничивать их.

ИЗЛОЖЕНИЕ МЕХАНИЗМА

РЫЧАГИ ЧЕЛОВЕЧЕСКОГО ТЕЛА [1]

Сэр Артур Кит

Во всех предыдущих главах мы рассматривали только мышечные двигатели человеческой машины, пересчитывая их и сравнивая их конструкцию и механизм с двигателем внутреннего сгорания мотоцикла. Но о рычагах или кривошипных пальцах, посредством которых мышечные двигатели прилагают свою силу, мы до сих пор ничего не говорили. И мы не получим никакой помощи, если сейчас потратим время на рычаги мотоцикла. Мы уже признали, что они устроены совсем не так, как те, что мы находим в человеческой машине. В мотоцикле все рычаги относятся к тому сложному типу, который называется колесами, а шарниры, в которых работают эти рычаги, также являются круговыми, ибо шарниры мотоцикла — это поверхности между осью и втулками, которые должны постоянно смазываться. Нет, мы свободно признаем, что системы рычагов в человеческой машине совсем не похожи на системы мотоцикла. Они проще, и в нашем теле легко найти примеры рычагов всех трех родов. Шарниры, в которых костные рычаги встречаются и движутся друг относительно друга, сильно отличаются от тех, что мы находим в мотоциклах. Действительно, должен признаться, они совсем не такие простые. И, наконец, я не должен забывать упомянуть еще одно отличие. Эти рычаги, которые мы собираемся изучать, живые — по крайней мере, они настолько густо населены мириадами крошечных строителей костей, что мы должны говорить о них как о живых. Я хочу подчеркнуть этот факт, потому что недостаточно настаивал на живой природе мышечных двигателей.

Fig. 1.—Showing a chisel 10 inches long used as a lever of the first order.

Мы все хорошо знакомы с рычагами. Мы применяем их каждый день. Приходит ящик с прибитой крышкой; мы берем зубило, используем его как рычаг, поддеваем крышку и не видим ничего удивительного в том, что сделали (рис. 1). И все же мы тем самым с легкостью сделали то, что было бы для нас невозможно, даже если бы мы приложили всю свою силу без посторонней помощи. Использование рычагов — древнее открытие; более чем за 1500 лет до Рождества Христова англичане, жившие на равнине Солсбери, применили это изобретение, когда воздвигали огромные камни в Стоунхендже и Эйвбери; еще на 2000 лет раньше египтяне использовали его при возведении пирамид. Даже в то время люди достигли большого прогресса; они уже пожинали плоды открытий и изобретений. Но ни одно из них, я уверен, не удивило их больше, чем открытие рычага; с его помощью один человек мог приложить силу сотни людей. Они вскоре заметили, что рычаги можно использовать тремя различными способами. Приведенный выше пример, открывание крышки с помощью зубила как рычага, является примером одного способа (рис. 1); тогда он используется как рычаг первого рода. Итак, в первом роде один конец рычага прикладывается к точке сопротивления, которой в только что упомянутом случае была крышка ящика. На другом конце мы прикладываем свою силу, усилие или мощность. Край ящика, о который опирается зубило, служит точкой опоры и находится между рукояткой, где прикладывается сила, и скошенным краем, который перемещает сопротивление или груз. Пара обычных весов также иллюстрирует рычаги первого рода. Ножевидная опора, на которой уравновешено коромысло, служит точкой опоры; она расположена точно посередине коромысла, которое, предположим, имеет длину 10 дюймов. Если мы поместим 1-фунтовую гирю на одну чашу, чтобы представить преодолеваемое сопротивление, гиря будет поднята в тот момент, когда фунт сахара будет помещен на противоположную чашу — сахар, таким образом, представляет силу. Если, однако, мы переместим ножевидную опору или точку опоры так, чтобы она находилась всего в 1 дюйме от конца с сахаром и в 9 дюймах от конца с гирей, то обнаружим, что нам нужно насыпать 9 фунтов сахара, чтобы уравновесить 1-фунтовую гирю. Зубило, использованное для открывания крышки ящика, было длиной 10 дюймов; оно было просунуто под крышку на расстояние 1 дюйма, оставляя 9 дюймов для использования в качестве рычага силы. Используя рычаг таким образом, мы увеличили свою силу в девять раз. Чем длиннее мы делаем плечо силы, чем ближе мы подталкиваем точку опоры к концу с грузом или сопротивлением, тем больше становится наша сила. Это, как мы обнаружим, открытие, которое Природа использовала много миллионов лет назад при создании тела человека и зверя. Когда мы прикладываем свою силу к длинному концу рычага, мы увеличиваем свою мощность. Мы можем также приложить ее, как это сделала Природа в наших телах, для другой цели. Мы только что отметили, что если конец с грузом коромысла весов в девять раз длиннее конца с сахаром, то 1-фунтовая гиря уравновесит 9 фунтов сахара. Мы также видим, что чаша с грузом движется со скоростью в девять раз большей, чем чаша с сахаром. Теперь часто случается, что Природе нужно увеличить не силу, а скорость, с которой поднимается груз. В этом случае «чаша с сахаром» помещается на длинный конец коромысла, а «чаша с грузом» — на короткий; тогда требуется 9-фунтовая гиря, чтобы поднять один фунт сахара, но чаша с сахаром движется со скоростью в девять раз большей, чем чаша с грузом. Природа часто жертвует силой ради скорости. Рука используется как рычаг такого рода, когда бросают мяч для крикета.

Ничто не может выглядеть менее похоже на пару весов, чем голова или череп человека, и все же, когда мы наблюдаем, как она уравновешена и каким образом она движется, мы обнаруживаем, что она тоже действует как рычаг первого рода. Точка опоры, на которой она движется, — это атлант, первый позвонок позвоночника (рис. 2). Когда человек стоит совершенно прямо, с сильно откинутой назад головой, слуховые проходы находятся почти прямо над точкой опоры. Будет удобно называть ту часть головы, которая находится позади слуховых проходов, за-опорной, а часть, которая находится спереди, — пред-опорной. Теперь лицо прикреплено к пред-опорной части рычага и представляет собой вес или груз, который нужно переместить, в то время как мышцы шеи, представляющие силу, прикреплены к за-опорному концу рычага. Задняя часть головы служит кривошипным пальцем для семи пар шейных мышц, но на рис. 2 нарисована только главная пара, известная как комплексные мышцы. Когда эта пара приводится в действие, за-опорный конец рычага головы наклоняется вниз, в то время как пред-опорный конец, на котором расположено лицо, поворачивается вверх.

Fig. 2.—The skull as a lever of the first order.

Таким образом, комплексные мышцы наклоняют голову назад, а лицо вверх, но где же мышцы, которые служат их противниками или антагонистами и меняют направление движения? В предыдущей главе было показано, что каждая мышца должна работать против мышцы-противника или антагониста. Здесь мы, кажется, сталкиваемся с дефектом человеческой машины, ибо большие прямые мышцы передней части шеи, которые служат мышцами-антагонистами, не только намного меньше, но и находятся в невыгодном положении, будучи прикрепленными к пред-опорному концу рычага, очень близко к чаше, на которой качается голова. Однако, если большие прямые мышцы теряют силу, работая на очень коротком рычаге, они выигрывают в скорости; мы быстро и легко приводим их в действие, когда киваем в знак узнавания. Вся сила или мощность прикреплена к за-опорному концу головы; пред-опорный конец ее рычага плохо защищен. Японские борцы очень хорошо знают этот факт и стремятся к победе, надавливая на плохо защищенный пред-опорный рычаг головы, создавая таким образом смертельный захват в опорном суставе. Действительно, можно обнаружить, что те, кто использует метод борьбы джиу-джитсу, многое узнали о конструкции и слабостях рычагов человеческого тела.

Просто уравновесить голову на атланте может показаться вам таким же легким делом, как балансировка коромысла весов на вертикальной опоре. Сейчас я собираюсь показать, что нужно было преодолеть огромное количество трудностей, прежде чем наши головы могли быть безопасно уравновешены на наших шеях. Голову нужно было сбалансировать таким образом, чтобы через ось или сустав, на котором она покоится, можно было обеспечить безопасный проход для одной из самых деликатных и самых важных частей или структур человеческой машины. Мы так и не нашли хорошего английского названия для этой структуры, поэтому используем ее неуклюжее латинское — продолговатый мозг (medulla oblongata), или сокращенно медулла. В медулле расположены офисы или центры, которые регулируют жизненно важные операции, осуществляемые сердцем и легкими. Она также должна служить проходом для тысяч деликатных, похожих на паутину нервных волокон, проходящих от мозга, который заполняет всю камеру черепа, к спинному мозгу, расположенному в канале позвоночника. С помощью этих деликатных волокон мозг рассылает сообщения, которые управляют мышечными двигателями конечностей и туловища. Через нее также поднимаются бесчисленные волокна, по которым сообщения проходят от конечностей и туловища к мозгу. Таким образом, при создании подвижного сустава для головы необходимо было получить безопасный проход для медуллы — той части большого нервного ствола, которая соединяет мозг со спинным мозгом. Медулла является частью ствола мозга.

Это была лишь одна из трудностей, которые пришлось преодолеть. Глаза расположены на пред-опорном рычаге головы. Для нашей безопасности мы должны иметь возможность смотреть во всех направлениях — через это плечо или то. Мы также должны иметь возможность поворачивать головы, чтобы наши уши могли обнаружить, в каком направлении до нас доходит звук. Таким образом, при создании опорного сустава для головы необходимо было обеспечить две разные цели: свободную подвижность головы и безопасный транзит для медуллярной части ствола мозга. Насколько хорошо эти цели были достигнуты, известно всем нам, ибо мы можем двигать головами самым свободным образом и не испытывать никакого ущерба. Действительно, сустав настолько прочен и совершенен, что его повреждение — одна из самых редких случайностей в жизни.

Давайте посмотрим, как был достигнут этот триумф инженерной мысли. В своих изобретательских настроениях Природа всегда выбирает самый простой план из возможных. В данном случае она выбрала шаровой шарнир — тот самый, с помощью которого старые астрономы устанавливали свои телескопы. Благодаря такому шарниру телескоп становится, точно так же, как и голова, рычагом первого рода. Окуляр помещается на одном конце рычага, в то время как объектив, который можно перемещать по лицу небес, помещается на другом или более удаленном конце. В человеческом теле первый позвонок позвоночника — атлант — обточен так, чтобы образовать гнездо, в то время как прилегающая часть основания черепа сформирована так, чтобы играть роль шара. Поскольку вид сустава был найден, следующим пунктом было обеспечение безопасного прохода для ствола мозга. Это тоже было проработано самым простым способом. Центральные части как шара, так и гнезда были вырезаны, или, говоря точнее, никогда не были сформированы. Таким образом, был получен проход прямо через центр опорного сустава головы. Центр сустава был выбран потому, что когда рычаг приводится в движение, часть в точке опоры движется меньше всего, и медулла, будучи помещенной в этой точке, наименее подвержена беспокойству, когда мы наклоняем головы назад, вперед или из стороны в сторону. Когда мы исследуем основание черепа, все, что мы видим от шара сустава, — это два костных выступа (рис. 3, А), покрытых гладким скользким хрящом, которым анатомы дают название затылочных мыщелков. Если бы мы попытались дополнить шар, частью которого они являются, мы бы закрыли большое отверстие — большое затылочное отверстие (foramen magnum), — которое обеспечивает проход для ствола мозга на его пути к спинномозговому каналу. Все, что можно увидеть от гнезда или чаши, — это два углубления на верхней поверхности атланта, в которые входят затылочные мыщелки (рис. 3, B). Лишь две части края чаши были сохранены, чтобы обеспечить гнездо для мыщелков или шара.

Fig. 3.—A, The opening in the base of the skull, by which the brain stem passes to the spinal canal. The two occipital condyles represent part of the ball which fits into the cup formed by the atlas. B, The parts of the socket on the ring of the atlas.

Когда мы наклоняем головы, затылочные мыщелки вращаются или скользят по гнездам атланта. Но что произойдет, если мы будем вращать головы назад до такой степени, что костный край отверстия в основании черепа будет сильно давить на ствол мозга и раздавит его? Это, конечно, означало бы мгновенную смерть. Такая случайность была сделана невозможной (1) путем создания отверстия в основании черепа настолько большего, чем ствол мозга, что при экстремальных движениях не может быть ножницеобразного действия; (2) мышцы, которые двигают голову на атланте, останавливают все движения задолго до достижения опасной точки; (3) даже если мышцы застигнуты врасплох, как это иногда бывает, некоторые прочные связки — крепления из жестких волокон — установлены так, чтобы автоматически заклинивать сустав до того, как край отверстия сможет войти в контакт со стволом мозга.

Это лишь некоторые из устройств, которые Природе пришлось придумать, чтобы обеспечить безопасный проход для ствола мозга. Но при обеспечении безопасности для ствола мозга движения головы на атланте пришлось ограничить простым киванием или наклоном из стороны в сторону. Движения, которые так необходимы нам, — поворот головы, чтобы мы могли провести глазами по всему протяжению горизонта справа налево и слева направо, — были сделаны невозможными. Этот дефект также был преодолен простым способом. Суставы между первым и вторым позвонками — атлантом и осевым позвонком (аксисом) — были модифицированы так, чтобы поворотное движение могло происходить между ними, а не между атлантом и черепом. Когда мы поворачиваем или вращаем головы, атлант, несущий на себе череп, качается или поворачивается на аксисе. Когда мы ищем способ, которым это было достигнуто, мы снова видим, что Природа использовала простейшие средства, имеющиеся в ее распоряжении. Когда мы исследуем позвонок в процессе формирования внутри нерожденного животного, мы видим, что он на самом деле состоит из соединения четырех частей (см. рис. 4): центрального блока, который становится «телом» или опорной частью; правой и левой дуги, которые заключают в себе проход для спинного мозга; и, наконец, четвертой части перед центральным блоком, которая становится большой и сильной только в первом позвонке — атланте. Когда мы смотрим на атлант (рис. 4), мы видим, что это просто кольцо, состоящее из трех частей — правой и левой дуг и четвертого элемента, — но тело отсутствует. Взгляд на рис. 4, B покажет, что стало с телом атланта. Оно было присоединено к центральному блоку второго позвонка — аксиса — и выступает вверх внутри передней части кольца атланта, и таким образом образует ось, вокруг которой могут происходить вращательные движения головы. Здесь мы имеем в атланте приближение к формированию колеса — колеса, у которого ось или стержень расположены на некотором расстоянии от центра, и поэтому полный оборот атланта невозможен. Батарея маленьких мышц прикреплена к боковым рычагам атланта и может свободно поворачивать его, а также голову, которую он несет, на определенное количество градусов как вправо, так и влево. Степень движений ограничена прочными связками. Таким образом, с помощью простого приема, позволив телу атланта быть украденным аксисом, была получена ось, вокруг которой голова могла поворачиваться в горизонтальной плоскости.

Fig. 4.—A, The original parts of the first or atlas vertebra. B, Showing the "body" of the first vertebra fixed to the second, thus forming the pivot on which the head turns.

Таким образом, Природа создала двойной сустав для движений головы: один между атлантом и аксисом для вращательных движений, другой между атлантом и черепом для кивающих движений и движений из стороны в сторону. И все это она усилила, придав гибкость всей длине шеи. Создатели современных телескопов имитировали метод, который Природа изобрела при фиксации человеческой головы к позвоночнику. Их инструменты установлены с двойным шарниром — один для движений в горизонтальной плоскости, другой для движений в вертикальной плоскости. Таким образом, мы видим, что молодой инженер, как и студент-медик, может кое-чему научиться из конструкции человеческого тела.

У низших форм позвоночных животных, таких как рыбы и лягушки, голова соединена непосредственно с телом, шеи нет.

Независимо от того, какую часть человеческого тела мы исследуем, мы обнаружим, что ее механическая работа выполняется с помощью костных рычагов. Увидев, как голова движется как рычаг первого рода, мы теперь должны выбрать часть, которая покажет нам план, по которому работают рычаги второго рода, и есть много причин, почему мы должны выбрать стопу. Это часть, с которой мы все знакомы; каждый день мы можем видеть ее в покое и в действии. Стопа, как мы уже отмечали, служит рычагом при ходьбе. Это изогнутый или арочный рычаг (рис. 6); когда мы стоим на одной ноге, весь вес нашего тела покоится на вершине арки. Таким образом, мы будем иметь дело с рычагом сложного типа.

Fig. 5.—Showing a chisel used as a lever of the second order.

Используя зубило для открывания крышки ящика, мы можем использовать его как рычаг либо первого, либо второго рода. Мы уже видели (рис. 1), что, используя его как рычаг первого рода, мы толкали рукоятку вниз, в то время как скошенный конец поднимался, принудительно открывая крышку. Край ящика служил опорой или точкой опоры для зубила. Если, однако, после вставки скошенного края под крышку мы поднимаем рукоятку вместо того, чтобы опускать ее, мы превращаем зубило в рычаг второго рода. Крышка теперь не принудительно поднимается на скошенном крае, а поднимается на стороне зубила, на некотором расстоянии от скошенного края, который, таким образом, начинает представлять точку опоры. Используя зубило таким образом, мы меняем местами положения груза и точки опоры и превращаем его в рычаг второго рода. Предположим, мы проталкиваем сторону зубила — длиной 10 дюймов — под крышку на 1 дюйм, тогда преимущество, которое мы получаем в силе, составляет от 1 к 10; мы тем самым увеличиваем свою силу в десять раз. Если мы проталкиваем зубило под крышку на половину его длины, тогда наше преимущество составляет от 10 к 5; наша сила только удваивается. Если мы проталкиваем его еще дальше, на две трети его длины, тогда наш выигрыш в силе составляет только от 10 к 6,6; наша мощность увеличивается только на одну треть. Теперь это имеет важное значение для проблемы, которую мы собираемся исследовать, ибо вес нашего тела падает на стопу, так что только около одной трети рычага — та его часть, которая образована пяткой — выступает позади точки, на которую опирается вес тела. Сила мышц, которые действуют на пятку, будет увеличена только примерно на одну треть.

Мы уже видели, что двойной двигатель, состоящий из икроножной и камбаловидной мышц, является силой, которая прикладывается к пятке, когда мы идем, а подушечка стопы, лежащая поперек подошвы на линии с основанием большого пальца, служит точкой опоры или опорой. Вес тела падает на стопу между точкой опоры спереди и силой сзади, как в рычаге второго рода. Мы объяснили, почему сила мышц голени увеличивается по мере того, как вес тела смещается к пальцам ног, но также очевидно, что скорость и степень, на которую поднимается тело, уменьшаются. Если, однако, вес смещается больше к пятке, мышцы голени, хотя и теряют в силе, могут поднимать свой груз быстрее и на большую высоту.

Мы должны внимательно посмотреть на рычаг стопы, если хотим понять его. Он арочный или изогнутый; передний столбик арки тянется от вершины или замкового камня, где уравновешен вес тела, до подушечки стопы или точки опоры (рис. 6); задний столбик, выступающий как пятка, простирается от вершины до точки, в которой прикладывается мышечная сила. Стопа с коротким передним столбиком и длинным задним столбиком или пяткой предназначена для силы, а не для скорости. Она хорошо послужит альпинисту или тяжелому, тучному человеку. Противоположный тип, с короткой пяткой и длинным столбиком спереди, хорошо приспособлен для бега и спринта — для скорости. Теперь мы действительно находим среди различных рас человечества, что некоторым были даны длинные пятки, такие как темнокожим туземцам Африки и Австралии, в то время как другим расам были даны относительно короткие, коренастые пятки, примерами которых могут служить туземцы Европы и Китая. С длинными пятками требуются менее мощные мышечные двигатели, и поэтому у темных рас икра ноги развита слабо, потому что мышцы, которые двигают пятку, малы. Мы должны признать, однако, что походка темнокожих рас обычно легкая и грациозная. Мы, европейцы, с другой стороны, имея короткие пятки, нуждаемся в более мощных мышцах, чтобы двигать ими, и поэтому наши икры обычно хорошо развиты, но наша походка склонна быть дерганой.

Fig. 6.—The bones forming the arch of the foot, seen from the inner side.

Если бы мы имели власть делать наши пятки длиннее или короче по желанию, мы были бы способны, как в случае с мотоциклом, изменять нашу «скоростную передачу» в соответствии с потребностями дороги. С крутым холмом перед нами мы бы приняли длинную, медленную, мощную пятку; в то время как при спуске по склону короткая лучше всего соответствовала бы нашим потребностям. С четырехступенчатой коробкой передач мотоцикл кажется лучше приспособленным для легкого и экономичного передвижения, чем человеческая машина. Если, однако, человеческая машина не имеет переключения передач, она имеет один очень удивительный механизм — который мы можем назвать компенсаторным механизмом, за неимением короткого, легкого названия. Чем больше мы ходим, чем больше мы занимаемся лазанием по холмам, тем мощнее становятся мышечные двигатели пятки. Совершенно иначе обстоит дело с двигателем мотоцикла; чем больше он используется, тем больше он изнашивается. Именно потому, что мышечный двигатель живой, он может реагировать на работу, становясь сильнее и быстрее.

У меня нет желания чрезмерно восхвалять человеческую машину или ругать мотоцикл из-за определенных дефектов. Однако есть один дефект, который присущ всем моторным машинам, изобретенным человеком, но от которого человеческая машина почти полностью свободна. Мы можем проиллюстрировать этот дефект лучше всего, сравнив движения пятки с движениями кривошипного пальца двигателя. Один служит рычагом, с помощью которого икроножная мышца помогает двигать тело; другой служит той же цели при движении мотоцикла. Обращаясь к рис. 7, А, читатель увидит, что шатун и кривошипный палец находятся на прямой линии; в таком положении двигатель бессилен сдвинуть кривошипный палец, пока не запущен маховик, тем самым приводя кривошипный палец в движение. Однажды запущенный, рычаг увеличивается, пока кривошипный палец не встанет под прямым углом к шатуну — точка максимальной мощности, которая достигается, когда поршень находится в положении, показанном на рис. 7, B. Затем рычаг уменьшается, пока не будет достигнута вторая мертвая точка (рис. 7, C); с этой точки рычаг увеличивается, пока не будет достигнут второй максимум (рис. 7, D), после чего он уменьшается до прибытия в первое положение, завершая цикл. Таким образом, в каждом обороте есть две точки, где теряется весь рычаг или мощность, точки, которые преодолеваются из-за импульса, приданного маховиком. Очевидно, мы получили бы максимум от двигателя, если бы его можно было заставить работать вблизи точек максимального рычага — с рычагом как можно ближе к прямому углу к кривошипному пальцу.

Fig. 7.—Showing the crank-pin of an engine at: A, First dead centre. B, First maximum leverage. C, Second dead centre. D, Second maximum leverage.

Теперь мы видели, что ахиллово сухожилие — это поршневой шнур, а пятка — кривошипный палец мышечного двигателя, представленного икроножной и камбаловидной мышцами. В стоячем положении пятка наклонена вниз и назад и, таким образом, находится в положении, относительно своего поршневого шнура, значительно дальше точки максимального рычага. По мере того как пятка поднимается мышцами, она постепенно становится горизонтальной и под прямым углом к своему сухожилию или поршневому шнуру. Таким образом, по мере подъема пятки она становится более эффективным рычагом; мышцы выигрывают в силе. Чем больше стопа изогнута, тем более косо установлена пятка и тем больше силы требуется, чтобы начать ее движение. Следовательно, расы, такие как европейская и монгольская, которые имеют короткие, а также круто поставленные пятки, нуждаются в больших икроножных мышцах. Именно в конце хода вверх пятка становится наиболее эффективной в качестве рычага, и именно тогда нам больше всего нужна сила, чтобы двигать наши тела в направлении вперед. Будет отмечено, что пятка, в отличие от кривошипного пальца двигателя, никогда не достигает, даже не приближается к той точке бессилия, известной инженерам как мертвая точка. Работа всегда выполняется в пределах наиболее эффективного рабочего радиуса рычага. Это закон для всех рычагов тела; они установлены и движутся таким образом, чтобы избежать возникновения мертвых точек. Подумайте, в каком состоянии мы были бы, если бы это было не так; да ведь нам потребовались бы вращающиеся маховики, установленные во всех наших суставах!

Fig. 8.—The arch of the foot from the inner side, showing some of the muscles which maintain it.

Другое свойство существенно для рычага: он должен быть жестким; в противном случае он согнется, и мощность будет потеряна. Теперь, если бы стопа была жестким рычагом, отсутствовали бы два из ее самых полезных качеств. Она больше не могла бы действовать как пружина или буфер для тела, и не могла бы адаптировать свою подошву к различным видам поверхностей, по которым нам приходится ступать или стоять. Природа, с ее обычной изобретательностью, преуспела в объединении этих противоположных качеств — жесткости, гибкости и эластичности или пружинистости — прибегнув к своему любимому устройству, использованию мышечных двигателей. Арка обязательно состоит из ряда костей, которые могут двигаться друг относительно друга до определенной степени, так что стопа может адаптироваться ко всем видам дорог и троп. Это правда, что кости арки слабо связаны вместе пассивными связками, но поскольку их нельзя удлинить или укоротить по желанию, Природе пришлось вернуться к использованию мышечных двигателей для поддержания стопы как арочного рычага. Некоторые из них показаны на рис. 8. Стопа, таким образом, является рычагом очень замечательного рода; все время, пока мы стоим или идем, ее жесткость, ее способность служить рычагом должны поддерживаться сложной батареей мышечных двигателей, которые постоянно находятся в работе. Неудивительно, что наши стопы и ноги устают, когда нам приходится много стоять. Некоторые из этих двигателей, более крупные, остаются в ноге, но их сухожилия или поршневые шнуры спускаются ниже голеностопного сустава, чтобы быть прикрепленными к различным частям арки, и таким образом помогают поддерживать ее (рис. 8). Внутри подошвы стопы была размещена установка из семнадцати маленьких двигателей, все из которых вступают в действие, когда мы встаем, тем самым помогая поддерживать стопу как жесткий, но гибкий рычаг.

Мы уже видели, почему наши мышцы так легко истощаются, когда мы стоим неподвижно; они тогда вообще не получают отдыха. Теперь иногда случается у людей, которым приходится стоять в течение длительных периодов времени, что эти мышечные двигатели, которые поддерживают арку, перенапрягаются; арка стопы проседает. Стопа становится плоской и гибкой и больше не может служить рычагом. Многие мужчины и женщины таким образом становятся навсегда калеками; они не могут оторваться от пальцев ног, а должны шаркать на внутренних сторонах своих стоп. Но если случай переутомленных мышц, которые поддерживают арку, тяжел у взрослых людей, он еще тяжелее у мальчиков и девочек, которым приходится стоять совершенно неподвижно в течение долгого времени, или которым приходится нести такие грузы, которые превышают их силы. Когда мы молоды, костные рычаги и мышечные двигатели наших стоп имеют не только свою ежедневную работу, но они должны постоянно осуществлять те удивительные изменения, которые мы называем ростом. Следовательно, мышечные двигатели молодых людей нуждаются в особом уходе; им нужно давать много работы, но того вида активного действия, которое дает им чередующиеся удары работы и отдыха. Даже двигатель мотоцикла имеет три такта игры на один такт работы. Наши двигатели тоже должны иметь щедрый запас топлива правильного вида. Но даже со всеми этими предосторожностями мы должны признать, что мышечные двигатели стопы иногда ломаются, и рычаг стопы оказывается под угрозой. Мы также не преуспели в выяснении того, почему они так подвержены поломке у одних мальчиков и девочек и не у других. Однажды мы обнаружим и это.

Мы теперь собираемся посмотреть на другую часть человеческой машины, чтобы мы могли изучить рычаг третьего рода. Рычаг, образованный предплечьем и кистью, вполне подойдет для нашей цели. Он вращается или соединен в локте; локоть — это его точка опоры (рис. 9 B). На противоположном конце рычага, в обращенной вверх ладони руки, мы поместим груз в 1 фунт, чтобы представить груз, который нужно переместить. Сила, которую мы собираемся прикрепить к рычагу, — это сильный мышечный двигатель, о котором мы раньше не упоминали, называемый плечевой мышцей (brachialis anticus), или передней плечевой мышцей. Она лежит в плече, где она прикреплена к кости этой части — плечевой кости. Она прикреплена к одной из костей предплечья — локтевой кости — чуть дальше локтя.

Во втором роде рычага мы видели, что мышца работала на одном конце, в то время как груз покоился на рычаге где-то между мышечным прикреплением и точкой опоры. В рычагах третьего рода груз помещается на конце рычага, а мышца прикрепляется где-то между грузом и точкой опоры (рис. 9 A). В примере, который мы рассматриваем, плечевая мышца прикреплена примерно на полдюйма дальше точки опоры в локте, в то время как общая длина рычага, измеренная от локтя до ладони, составляет 12 дюймов. Теперь совершенно очевидно, что мышца или сила, будучи прикрепленной так близко к локтю, работает в большом невыгодном положении в отношении силы. Она могла бы поднять 24-фунтовый груз, помещенный на предплечье прямо над ее прикреплением, так же легко, как однофунтовый груз, помещенный на ладонь. Но тогда есть это преимущество: 1-фунтовый груз, помещенный в руку, движется со скоростью в двадцать четыре раза большей, чем 24-фунтовый груз, расположенный около локтя. Что теряется в силе, то выигрывается в скорости. Всякий раз, когда Природа хочет быстро переместить легкий груз, она использует рычаги третьего рода.

Fig. 9A.—A chisel used as a lever of the third order. W, weight; P, power; F, fulcrum.

Нам часто приходится двигать предплечьем очень быстро, иногда чтобы спасти свои жизни. Разница в одну сотую секунды может означать жизнь или смерть для нас на лице скалы, когда мы хватаемся за ветку или выступающий камень, чтобы предотвратить падение. Быстрота удара, который мы наносим или отражаем, зависит от длины нашего охвата. Длинное предплечье и кисть плохо приспособлены для поднятия тяжелых грузов; сила приносится в жертву, если они слишком длинные. Следовательно, мы обнаруживаем, что трудолюбивые народы мира — европейцы и монголы — обычно имеют короткие предплечья и кисти, в то время как народы, которые живут на таких дарах, которые Природа может им предоставить, имеют относительно длинные предплечья и кисти.

Fig. 9B.—The forearm and hand as a lever of the third order.

Fig. 10.—Showing the action of the brachialis anticus in the arm of an anthropoid ape.

Теперь человек отличается от человекообразных обезьян, которые являются его дальними родственниками, тем, что имеет предплечье, которое значительно короче плеча; тогда как у человекообразных обезьян предплечье намного длиннее. Этот факт удивляет нас поначалу, особенно когда мы помним, что человекообразные проводят большую часть своей жизни среди деревьев и используют свои руки намного больше, чем ноги, при раскачивании веса своих тяжелых тел с ветки на ветку и с дерева на дерево. Длинное предплечье и кисть дают им длинный и быстрый охват, так что они могут схватить отдаленные ветки и раскачиваться безопасно и с хорошей скоростью. Наша первая мысль — предположить, что длинное предплечье, будучи слабым рычагом, будет плохо приспособлено для лазания. Но когда вы смотрите на рис. 10, объяснение становится ясным. Когда ветка схвачена рукой и весь вес тела поддерживается ею, весь механизм руки меняет свое действие. Предплечье больше не является рычагом, который двигает плечевая мышца (рис. 10), но теперь становится базой, от которой она действует. Часть, которая была ее поршневым шнуром, теперь служит ее базой фиксации, а то, что было ее базой фиксации к плечевой кости, становится ее поршневым шнуром. Плечевая кость стала рычагом третьего рода; ее точка опоры находится в локте; вес тела прикреплен к ней в плече и представляет собой груз, который нужно поднять. Мы также замечаем, что плечевая мышца прикреплена далеко вверх по плечевой кости, тем самым увеличивая ее силу очень значительно, хотя скорость, с которой она помогает в поднятии тела, уменьшается. Мы можем видеть, таким образом, почему плечевая кость короткая, а предплечье длинное у человекообразных обезьян; укорачивание плечевой кости делает ее более мощной в качестве рычага для поднятия тела. Вот почему человекообразные — сильные и ловкие древолазы. Но тогда посмотрите, как они используют эти длинные кисти и предплечья для разнообразных и точных движений, которые мы должны выполнять в нашей повседневной жизни, и вы увидите, насколько они неуклюжи.

В человеческой машине рычаги руки были созданы не для лазания, а для работы другого рода — того рода, который приносит нам средства к существованию. Мы должны иметь идеальный контроль над нашими руками; чем длиннее сделан рычаг предплечья, тем труднее становится контроль над кистью. Следовательно, в человеческой машине предплечье сделано относительно коротким, а плечо — длинным.

Мы только что видели, что плечевая мышца могла в одно время двигать предплечье и кисть, но что когда они зафиксированы, она могла тогда использовать плечевую кость как рычаг и тем самым поднять вес тела. Что мы должны думать о металлическом двигателе, который мог бы изменить свое действие так, чтобы он мог действовать через свой поршневой шток в одно время и через свой цилиндр в другое? И все же это то, что делают большое количество мышечных двигателей человеческой машины каждый день.

Есть еще один маленький момент, но важный, который я должен упомянуть, прежде чем эта глава будет закончена. Я говорил о предплечье и кисти, как если бы они образовывали единый твердый рычаг. Конечно, это не так; есть суставы в запястье, где кисть может двигаться относительно предплечья. Но когда груз помещается в руку, эти суставы становятся зафиксированными действием мышц. Фиксирующие мышцы расположены в предплечье, как спереди, так и сзади, и приводятся в действие в момент, когда рука нагружена. Лучезапястный сустав фиксируется точно так же, как суставы стопы делаются жесткими мышцами, когда она должна служить рычагом. Даже когда мы берем ручку в руку и пишем, эти двигатели, которые балансируют и фиксируют запястье, должны быть в действии все время. Устойчивость нашего письма зависит от того, насколько деликатно они сбалансированы. Подобно мышцам стопы, фиксаторы запястья могут стать переутомленными и истощенными, как иногда случается у мужчин и женщин, которые не держат свои ручки правильно и пишут в течение долгих периодов день за днем. Поломка, которая случается у них, называется «писчим спазмом», но это катастрофа того же рода, что и та, которая настигает стопу, когда ее арка разрушается, и ее полезность как рычага теряется.

СНОСКИ:

[1] Из книги «Двигатели человеческого тела», главы VI и VII. J.B. Lippincott Company, Филадельфия, 1920; Williams and Norgate, Лондон, 1920.

ИЗЛОЖЕНИЕ МАШИНЫ

ЛИНOTИП МЕРГЕНТАЛЕРА [2]

Филип Т. Додж

Линотипная машина Мергенталера появилась в грубой форме около 1886 года. Эта машина сильно отличается от всех других тем, что она приспособлена для создания шрифтовых граней для каждой строки, должным образом выровненных по краю твердой отливки или линотипа.

Эти отливки, автоматически произведенные и собранные машиной, используются таким же образом, как и другие наборные формы, будь то для прямой печати или для гальваностепии, и переплавляются после использования.

ОБЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ

Сначала будет описана общая организация машины. После этого детали будут более полно объяснены, и внимание будет четко направлено на различные части, требующие особого рассмотрения.

Fig. 1.

Машина содержит в качестве жизненно важного элемента около шестнадцати сотен матриц, таких как показаны на рис. 1, каждая из которых состоит из небольшой латунной пластины, имеющей на одном краю женский символ или собственно матрицу, а в верхнем конце — ряд зубцов, используемых, как объяснено ниже, для распределения матриц после использования по их надлежащим местам в магазине машины. В машине есть ряд матриц для каждой буквы, а также матрицы, представляющие специальные символы, и пробелы или квадраты разной толщины для использования в табличных работах. Существует ряд клавиш, представляющих различные символы и пробелы, и машина организована таким образом, что при манипулировании клавишами она выбирает матрицы в том порядке, в котором их символы должны появиться в печати, и собирает их в строку, с клиновидными пробелами или выравнивателями между словами. Серия матриц, таким образом собранная в строку, образует строчную матрицу, или, другими словами, строку женских штампов, приспособленных для формования или формирования строки рельефного шрифта на отливке, отлитой против матриц. После того как строчная матрица составлена, она автоматически переносится на грань щелевой формы, в которую подается расплавленный типографский металл для формирования отливки или линотипа против матриц. После этого матрицы возвращаются в магазин и распределяются, чтобы снова быть составленными в новых отношениях для последующих строк.

Fig. 2.

Рис. 2 иллюстрирует общую организацию машины.

A представляет наклонный канальный магазин, в котором хранятся матрицы. Каждый канал имеет на нижнем конце спусковой механизм B для выпуска матриц по одной за раз. Каждый из этих спусковых механизмов соединен стержнем C и промежуточными устройствами с одной из клавиш на клавиатуре D. Эти клавиши представляют различные символы, как в пишущей машинке. Клавиши нажимаются в том порядке, в котором должны появиться символы и пробелы, и матрицы, последовательно высвобождаемые из нижнего конца магазина, спускаются между направляющими E на поверхность наклонного движущегося ремня F, которым они переносятся вниз и последовательно доставляются в канал в верхней части сборочного элеватора G, в котором они продвигаются звездообразным колесом, видимым справа.

Клиновидные пробелы или выравниватели I удерживаются в магазине H, из которого они доставляются через надлежащие интервалы клавишей J на клавиатуре, так что они могут проходить вниз и занимать свои надлежащие положения в строке матриц.

Когда составление строки завершено, сборочный элеватор G поднимается, и строка переносится, как показано пунктирными линиями, сначала влево, а затем вниз в положение отливки перед щелевой формой, установленной в вертикальном колесе K и проходящей через него, как показано на рис. 2 и 3. Строка матриц прижимается к передней части формы и закрывает ее, символы на матрицах стоят прямо напротив щели в форме, как показано. Задняя часть формы сообщается с горловиной плавильного тигля M, содержащего запас расплавленного металла и нагреваемого снизу горелкой Бунзена, и закрывается ею. Внутри тигля находится вертикальный плунжер насоса, который действует в надлежащее время, чтобы нагнетать расплавленный металл через перфорированную горловину тигля в форму и во все символы в матрицах. Металл, затвердевая, образует отливку или линотип, несущий на своем краю, в рельефе, шрифтовые символы, произведенные из матриц. Матрицы и тигель немедленно отделяются от формы, и колесо формы вращается, пока отливка, содержащаяся в форме, не будет представлена перед лезвием выталкивателя, где отливка выталкивается из формы через пару ножей, которые обрезают стороны до требуемого размера, в приемный галей, как показано на рис. 4.

Fig. 3.

Fig. 4.

После того как строка матриц и пробелов выполнила свою цель, она поднимается из положения отливки и перемещается вправо, как показано пунктирными линиями и стрелками на рис. 2. Зубцы в верхних концах матриц входят в зацепление с зубчатой планкой R, известной как второй элеватор. Этот элеватор поворачивается вверх, как показано пунктирными линиями, перенося матрицы на уровень верхнего конца магазина и оставляя пробелы или выравниватели позади, чтобы быть перенесенными в их магазин H.

Распределительный механизм состоит по существу из фиксированной планки T, лежащей в горизонтальном положении над верхним концом магазина и имеющей вдоль своего нижнего края, как показано на рис. 2, горизонтальные зубцы для входа в зацепление с зубцами в верхнем конце матриц и удержания их во взвешенном состоянии. Зубцы матрицы для каждой буквы различаются по количеству или расположению, или и тем, и другим, от зубцов матриц, несущих другие буквы, и зубцы на нижнем крае распределительной планки соответственно варьируются в расположении в разных точках по длине планки. (См. рис. 2.)

Матрицы перемещаются вперед в зацепление с распределительной планкой, а также в зацепление с резьбой горизонтальных винтов U, которые проходят параллельно распределительной планке и постоянно вращаются, так что они заставляют матрицы перемещаться одна за другой вдоль распределителя и над горловинами каналов в магазинах. Каждая матрица удерживается во взвешенном состоянии, пока она не прибудет над своим надлежащим каналом, где впервые ее зубцы вступают в такое отношение к зубцам планки, что она высвобождается и ей разрешается упасть в магазин.

Скорость машины, которая обычно составляет от четырех до пяти тысяч эм в час, но которая достигала десяти тысяч и более в конкурентных испытаниях, объясняется тем, что матрицы следуют по циркуляторному курсу, покидая магазин на нижнем конце, проходя оттуда к строке и к отливочному механизму и, наконец, возвращаясь к вершине магазина. Это позволяет одновременно осуществлять составление одной строки, отливку другой и распределение третьей.

МЕХАНИЗМЫ СБОРКИ И КЛАВИАТУРЫ

Матрицы проходят через магазин под действием силы тяжести. Их выпуск осуществляется с помощью механизмов, показанных на рис. 5 и 6, которые представляют собой вертикальные разрезы магазина, клавиатуры и промежуточных соединений. Под каждым каналом магазина находится спусковой механизм B, состоящий из небольшого рычага, качающегося на центральной горизонтальной оси и несущего на противоположных концах два собачки или стопора b, b, которые поочередно выдвигаются вверх в магазин при движении рычага. Клавишная тяга C, подвешенная к заднему концу спускового механизма B, стремится удерживать нижнюю собачку b в приподнятом положении, как показано на рис. 5, так что она входит в зацепление под верхним выступом передней матрицы, предотвращая ее выпадение.

Fig. 5.

Когда спусковой механизм B поворачивается, он отводит нижнюю собачку b, как показано на рис. 6, одновременно поднимая верхнюю собачку, которая входит в зацепление и на мгновение останавливает следующую матрицу. Как только первая матрица выходит, спусковой механизм возвращается в исходное положение: верхняя собачка опускается, а нижняя поднимается, удерживая вторую матрицу, которая занимает положение, ранее занимавшееся выпущенной матрицей.

Fig. 6.

Таким образом, попеременное поднятие и опускание двух спусковых собачек позволяет матрицам выходить по одной. Очевидно, что спусковые механизмы могли бы приводиться в действие непосредственно тягами, соединенными с клавишами, но такое прямое соединение нежелательно из-за усилий, требуемых от оператора, и риска того, что клавиши могут быть нажаты не до конца. Рис. 7. Рис. 8. Рис. 9. Рис. 10. Более того, необходимо, чтобы спусковые механизмы действовали индивидуально с умеренной скоростью, чтобы матрицы могли должным образом захватываться и освобождаться собачками. По этим причинам, а также для обеспечения легкого и равномерного действия частей, между клавишами и спусковыми механизмами введен механизм, показанный на рис. 5 и 6. Вертикальные тяги C, которые приводят в действие спусковые механизмы, направляются в основной раме, и каждая из них подпружинена вниз пружиной c. Каждая тяга C заканчивается непосредственно над одним концом поднимающегося и опускающегося коромысла c2, поворачивающегося на оси c3 на противоположном конце. Каждое из коромысел c2 имеет вертикальный паз для размещения эксцентрика c4, поворачивающегося на оси внутри него. Постоянно вращающийся обрезиненный валик c5 проходит через всю клавиатуру под кулачками, которые в нормальном состоянии, как показано на рис. 5, не касаются валика. Когда детали находятся в этом положении, кулачковое коромысло поддерживается на своем свободном конце кулачковым триггером c6, а поперечная планка в кулачке входит в зацепление с вертикальным штифтом c7 на раме, благодаря чему кулачок удерживается от падения на валик, к чему он имеет тенденцию. Каждый из кулачковых триггеров c6 соединен с вертикальной планкой c8, которая, в свою очередь, соединена с задним концом рычага клавиши D. В нормальном состоянии детали находятся в покое в положении, показанном на рис. 5, при этом валик c5 свободно вращается под кулачком, не воздействуя на него.

При нажатии на клавишу поднимается планка c8, которая, в свою очередь, выводит кулачковый триггер c6 из-под кулачкового коромысла c2, позволяя последнему опуститься, тем самым опуская кулачок c4 в периферийное зацепление с резиновым валиком, одновременно выводя кулачок из зацепления со стопорным штифтом c7. Валик, входя в фрикционное зацепление с кулачком, заставляет последний поворачиваться вокруг своей оси в направлении, указанном стрелкой на рис. 6.

Благодаря эксцентричной форме кулачка его вращение при опоре на валик заставляет его поднять коромысло c2 выше исходного положения, так что оно воздействует на спусковую тягу C, поднимая ее и заставляя изменить положение спускового механизма B для освобождения матрицы, как хорошо видно на рис. 6.

Пока это происходит, кулачковый триггер c6 возвращается в свое первое положение, как показано пунктирными линиями на рис. 6, так что по мере того, как вращающийся кулачок опускает коромысло, оно снова поддерживается в своем первом положении, при этом кулачок по инерции поворачивается вперед, выходя из зацепления с валиком, пока не будет остановлен в исходном положении штифтом c7.

Следует отметить, что детали между каждым рычагом клавиши и спусковым механизмом работают независимо от других, так что несколько кулачков могут находиться в зацеплении с валиками одновременно, а несколько спусковых механизмов — на разных стадиях своего действия в одно и то же время.

Матрицы, выпадающие из магазина, спускаются по передним каналам и попадают на наклонный ремень F, по которому они переносятся и направляются на верхнюю закругленную поверхность блока входа сборщика f1, с помощью которого они направляются вниз перед звездочкой f2, которая проталкивает их вперед одну за другой.

Пробелы или раздвижные клинья I, выпущенные из своего магазина H, как описано ранее, спускаются в сборщик G перед звездочкой таким же образом, как и матрицы.

Набираемая строка поддерживается с переднего конца податливым пальцем или упором g, закрепленным на горизонтальной каретке сборщика g2, цель этих деталей — удерживать строку в компактном виде.

По мере приближения матриц к строке их верхние концы проходят над пружиной g3, выступающей через лицевую пластину сборщика сзади, как показано на рис. 7; ее цель — удерживать матрицы в переднем положении и не давать им отклоняться назад таким образом, чтобы последующие матрицы и пробелы или раздвижные клинья не проходили неправильно перед ними. Опускающиеся матрицы также проходят под длинной свисающей пружиной g4, которая должна быть отрегулирована так, чтобы едва позволять проход самой толстой матрицы.

После завершения набора строки в сборочном элеваторе G, как показано на рис. 8, элеватор поднимается, как показано на рис. 9, чтобы представить строку между свисающими пальцами передаточной каретки N, которая затем перемещается влево в положение, показанное пунктирными линиями на рис. 9, тем самым вводя строку в первый элеватор O, который затем опускается, перенося строку матриц вниз, как показано на рис. 10, в положение перед литейной формой и между ограничительными губками P, P, установленными в основной раме, которые определяют длину строки.

На рис. 11 и 12 показан литейный механизм в вертикальном разрезе спереди назад. Когда первый элеватор O опускает строку, как только что было описано, литейная форма и тигель M находятся в своих задних положениях, как показано на рис. 11.

Fig. 11.

Колесо, несущее литейную форму, поддерживается горизонтальной кареткой, и как только строка матриц опускается в литейное положение, кулачок сзади толкает каретку и колесо литейной формы вперед, пока передняя грань литейной формы не будет плотно прижата к задней грани строки матриц, как показано на рис. 12.

Fig. 12.

Пока это происходит, тигель, опорные ножки которого установлены на горизонтальном валу, поворачивается вперед, пока его носик не будет плотно прижат к задней части литейной формы, как показано на рис. 12. Пока детали находятся в этом положении, раздвижная планка Q поднимается и проталкивает пробелы или раздвижные клинья вверх через строку матриц, пока строка не будет расширена или удлинена, чтобы полностью заполнить зазор между губками P, P.

Для обеспечения точного выравнивания матриц по вертикали и горизонтали планка Q многократно воздействует на раздвижные клинья, и строка слегка разблокируется по краям и снова блокируется. Это делается для того, чтобы матрицы могли быть временно освобождены для облегчения точной регулировки. Пока оправленная строка заблокирована между губками, элеватором и литейной формой, плунжер m2 в тигле опускается и нагнетает расплавленный металл перед собой через носик или сопло тигля в литейную форму, которая заполняется под давлением, в результате чего против матриц образуется твердая отливка. Затем тигель отходит, и его носик отрывается от задней части отливки в литейной форме, в то время как литейная форма отходит, чтобы вытянуть литерные знаки на отливке из матриц. Колесо литейной формы теперь вращается, пронося задний край отливки мимо неподвижного обрезного ножа (не показан) и вокруг в положение перед выталкивателем, как описано ранее и показано на рис. 4, после чего выталкиватель выдвигается и проталкивает отливку между двумя боковыми обрезными ножами в приемный лоток спереди.

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ

После процесса отливки первый элеватор O поднимается и переносит строку матриц выше исходного уровня набора, как показано на рис. 13. Затем строка перемещается горизонтально вправо, пока зубья матриц не войдут в зацепление с зубчатой планкой элеватора R, которая поворачивается вверх вместе с матрицами, тем самым отделяя матрицы от пробелов или раздвижных клиньев I, которые остаются подвешенными в раме, так что их можно протолкнуть вправо, как показано стрелкой, в их магазин.

Fig. 13.

Fig. 14.

Когда строка матриц поднимается к распределителю, необходимо, чтобы матрицы были отделены и поданы по одной к распределительной планке, между витками горизонтальных распределительных винтов. Это достигается, как показано на рис. 14 и 15. Горизонтальный толкатель или сдвигатель строки S переносит строку матриц вперед от планки элеватора R в так называемую распределительную коробку, содержащую на противоположных сторонах две направляющие u, имеющие у своих передних концов выступы u2, в которые упирается передняя матрица, чтобы предотвратить дальнейшее продвижение строки, которая постоянно подталкивается вперед толкателем или сдвигателем строки S. Вертикально возвратно-поступающий подъемный палец V имеет на верхнем конце выступ для зацепления под передней матрицей, чтобы подтолкнуть ее вверх, пока ее верхние ушки не поднимутся над удерживающим выступом u2, так что они могут двигаться вперед по направленным вверх внутренним концам направляющих, как показано на рис. 14. Поднятые таким образом матрицы захватываются винтами и переносятся вперед, и по мере движения вперед они постепенно поднимаются направляющими, пока зубья окончательно не войдут в зацепление с распределительной планкой T, на которой они подвешиваются, переносясь вперед над горловиной магазина, пока не упадут в свои соответствующие каналы, как показано на рис. 15.