Пайкрит

Пайкрет состоит из 14% опилок и 86% воды по массе.

Пайкрит ( / ˈ p aɪ k r iː t / , PIE -creet ) ^[1] представляет собой композит замороженного льда, ^[2] Первоначально он состоял примерно из 14% опилок или какой-либо другой древесной массы (например, бумаги) и 86% льда по весу (6 к 1 по весу).

Во время мировой войны Второй Джеффри Пайк предложил его в качестве материала-кандидата для создания сверхразмерного авианосца для британского Королевского флота . Пайкрит обладает необычными свойствами, в том числе относительно медленной скоростью таяния из-за его низкой теплопроводности , а также значительно улучшенной прочностью и вязкостью по сравнению с обычным льдом. Эти физические свойства могут сделать материал сравнимым с бетоном , пока материал хранится в замороженном состоянии.

Пайкрет немного сложнее формовать, чем бетон, так как он расширяется в процессе замерзания. Однако его можно отремонтировать и обслуживать, используя морскую воду в качестве сырья . Смеси можно придать любую форму и заморозить, и она будет жесткой и долговечной, пока ее хранят при температуре замерзания или ниже. Сопротивление постепенной ползучести или провисанию улучшается за счет дальнейшего снижения температуры до -15 °C (5 °F).

История [ править ]

Во время Второй мировой войны [ править ]

Джеффри Пайку удалось убедить лорда Маунтбеттена в потенциале своего предложения (фактически до изобретения пайкрита) где-то около 1942 года, и испытания были проведены в двух местах в Альберте , Канада. Идея корабля изо льда настолько впечатлила Соединенные Штаты и Канаду, что корабль длиной 60 футов (18 м) и водоизмещением 1000 тонн был построен за один месяц на озере Патрисия в канадских Скалистых горах . Однако он был построен с использованием простого льда (из озера) до того, как был предложен пайкрит. На таяние потребовалось чуть больше целого лета, но простой лед оказался слишком слабым. Из отчета Германа Марка и его помощника Пайк узнал, что лед, сделанный из воды, смешанной с древесными волокнами, образует прочную твердую массу — намного прочнее, чем чистый водяной лед. Макс Перуц позже вспоминал:

Затем однажды Пайк вручил мне отчет, который, по его словам, ему было трудно понять. Это был Герман Марк, мой бывший профессор физической химии в Вене, который потерял там свой пост, когда нацисты захватили Австрию, и нашел убежище в Политехническом институте Бруклина. Как эксперт по пластмассам, он знал, что многие из них в чистом виде хрупкие, но их можно сделать более жесткими, включив в них волокна, такие как целлюлоза , точно так же, как бетон можно армировать стальной проволокой. Марк и его помощник Уолтер П. Хоэнштайн размешивали немного ваты или древесной массы — сырья для газетной бумаги — в воде, прежде чем заморозить ее, и обнаружили, что эти добавки значительно укрепили лед.
Когда я прочитал их отчет, я посоветовал своему начальству отказаться от наших экспериментов с чистым льдом и создать лабораторию по производству и испытаниям армированного льда. Объединенное управление реквизировало большой мясной магазин, расположенный на пяти этажах под землей под рынком Смитфилд, который находится в пределах видимости от собора Святого Павла, и заказало несколько костюмов с электрическим подогревом, типа тех, что выдаются летчикам, чтобы согревать нас при температуре ниже 0 °C (32 °F) температуры. Они выделили несколько молодых коммандос в качестве моих технических специалистов, и я пригласил Кеннета Паско, который тогда был студентом-физиком, а позже стал преподавателем инженерного дела в Кембридже, прийти и помочь мне. Мы построили большую аэродинамическую трубу, чтобы заморозить кашу влажной древесной массы, и распилили армированный лед на блоки. Наши тесты вскоре подтвердили результаты Марка и Хоэнштайна. Глыбы льда, содержащие всего лишь четыре процента древесной массы, по весу были такими же прочными, как бетон; в честь автора проекта мы назвали этот армированный лед «пикретом». Когда мы выпустили винтовочную пулю в вертикальную глыбу чистого льда площадью два фута и толщиной в один фут, глыба разбилась; в пайкрете пуля проделала небольшую воронку и вонзилась, не причинив никаких повреждений. Акции у меня выросли, но никто мне не сказал, для чего нужен пайкрет, кроме того, что он для Проект Аввакум .
- Перуц, Макс, мне бы хотелось разозлить тебя раньше ^[3]

Позже Перуц узнал, что проект «Аввакум» представлял собой план строительства огромного авианосца, который на самом деле был скорее плавучим островом, чем кораблем в традиционном смысле этого слова. Эксперименты Перуца и его сотрудников на мясном рынке Смитфилд в лондонском Сити проходили в условиях строжайшей секретности, за ширмой из туш животных. ^[4]^[5]^[6] Испытания подтвердили, что пайкрет намного прочнее чистого льда и не раскалывается, но также и то, что он прогибается под собственным весом при температуре выше -15 °C (5 °F). ^[7]

Реакцию Маунтбеттена на прорыв записал биограф Пайка Дэвид Лампе:

То, что произошло дальше, объяснил через несколько лет после войны лорд Маунтбаттен в широко цитируемой послеобеденной речи. «Меня отправили в Чекерс на встречу с премьер-министром, и мне сказали, что он принимает ванну. Я сказал: «Хорошо, это именно то место, где я хочу, чтобы он был». Я поднялся по лестнице и крикнул ему: «У меня есть кусок нового материала, который я хотел бы положить в твою ванну». После этого он предложил мне представить его на Квебекской конференции».Демонстрация в дымящейся бане Черчилля была самой драматичной. После того, как внешняя пленка льда на маленьком кубе из пайкрита растаяла, только что обнаженная древесная масса не позволила остальной части блока оттаять.
- Лампе, Дэвид, Пайк, Неизвестный гений ^[8]

Другая история заключается в том, что на Квебекской конференции 1943 года Маунтбаттен принес с собой блок пайкрита, чтобы продемонстрировать его потенциал окружению адмиралов и генералов, пришедших вместе с Уинстоном Черчиллем и Франклином Д. Рузвельтом . Маунтбаттен пришел на совещание по проекту с двумя блоками и положил их на землю. Один представлял собой обычную ледяную глыбу, а другой — пайкрит. Затем он вытащил свой табельный пистолет и выстрелил в первый блок. Оно разбилось и раскололось. Затем он выстрелил в пикрит, чтобы дать представление о стойкости такого льда к снарядам. Пуля срикошетила от блока, задела штанину адмирала Эрнеста Кинга и попала в стену. Однако, по словам Перуца, случай, когда рикошетящая пуля попала в адмирала, на самом деле произошел гораздо раньше в Лондоне, и из пистолета выстрелил кто-то из участников проекта, а не Маунтбеттен. ^[9]

Несмотря на эти испытания, основной проект «Аввакум» так и не был введен в действие из-за ограниченности средств и уверенности в том, что ход войны начинает меняться в пользу союзников, использующих более традиционные методы. ^[10]

По воспоминаниям британского генерала Исмэя :

Большое внимание, в основном сугубо техническое, было также уделено возможности строительства плавучих платформ, которые могли бы использоваться истребителями для поддержки противостоящих десантов до тех пор, пока не будут доступны аэродромы на берегу, или выступать в качестве перевалочных пунктов для переправки самолетов. на большие расстояния. Идея, первоначально задуманная одним из сотрудников штаба объединенных операций и горячо поддержанная Маунтбеттеном, заключалась в том, что эти плавучие платформы должны быть построены из айсбергов. Они будут оснащены двигателями, которые позволят им испускать пар на медленной скорости, а также холодильными установками, чтобы предотвратить их таяние. Они были бы непотопляемы. Все это казалось совершенно фантастическим, но от этой идеи не отказались без тщательного исследования. Затем военно-морские власти США рассматривали различные альтернативные методы строительства, но в конце концов было достигнуто общее согласие, что авианосцы и вспомогательные авианосцы будут более эффективно служить той же цели.
— Генерал лорд Исмей

После Второй мировой войны [ править ]

Со времен Второй мировой войны пайкрит оставался научной диковинкой, не использованной в каких-либо значимых исследованиях или строительстве. время от времени возникают новые концепции пайкрита Тем не менее, среди архитекторов, инженеров и футуристов , обычно касающиеся его потенциала для гигантского морского строительства или его улучшения за счет применения сверхпрочных материалов, таких как синтетические композиты или кевлар .

В 1985 году пикрит рассматривался для строительства пристани в Осло гавани . Однако позже эта идея была отложена, учитывая ненадежность пайкрита в реальных условиях. ^[12] Поскольку пайкрет необходимо хранить при температуре замерзания или ниже и он имеет тенденцию прогибаться под собственным весом при температурах выше -15 ° C (5 ° F), была рассмотрена альтернатива, которая гарантировала бы эффективность и общественную безопасность. ^[7]

В 2011 году Венский технологический университет успешно построил ледяной купол из пикрита диаметром 10 метров (33 фута) в австрийской деревне Обергургль . Они усовершенствовали оригинальную японскую технику распыления льда на воздушный шар, используя природные свойства льда и его прочность. Этой конструкции удалось простоять три месяца, прежде чем солнечный свет начал растапливать лед, что сделало конструкцию ненадежной. ^[13] Исследователь Иоганн Коллеггер из Венского технологического университета считает, что альтернативный новый метод его команды проще, поскольку он позволяет избежать обледенения рабочих. Чтобы построить свою отдельно стоящую конструкцию, Коллеггер и его коллеги сначала разрезали 8-дюймовую (200 мм) пластину льда на 16 сегментов. Чтобы придать сегментам куполообразную кривую, исследователи полагались на поведение ползучести льда . Если к льду приложить давление, он медленно меняет свою форму, не ломаясь. По словам исследователей, один из механизмов движения ледников, называемый ползучестью ледников, действует аналогичным образом. ^[13]

В 2014 году Технологический университет Эйндховена работал над проектом архитектуры из пикрита в Юуке , Финляндия, который включал ледяной купол и масштабную модель храма Святого Семейства из пикрита . ^[14] Они попытались построить самый большой ледяной купол в мире. Из-за человеческой ошибки заглушка компрессора, который поддерживал накачивание воздушного шара, была выдернута, что привело к сдуванию воздушного шара. Команда голландских студентов быстро снова надула воздушный шар и покрасила обрушившуюся часть купола. Они продолжили строительство и в конце концов открыли купол для публики. Однако через несколько дней крыша обрушилась; в это время на сайте не было посетителей. ^[15]

Механические свойства [ править ]

О долговечности пайкрита до сих пор ведутся споры. По оценкам Perutz, значение прочности на раздавливание составляет около 1100 фунтов на квадратный дюйм (7,6 МПа). ^[10]

Предложение от сентября 1943 года о создании меньших по размеру пикритовых судов включало следующую таблицу характеристик: ^[16]

Сравнительные свойства материалов
Механические свойства	Лед	Конкретный	Пайкрит
Прочность на раздавливание [ МПа ]	3.447	17.240	7.584
Предел прочности [МПа]	1.103	1.724	4.826
Плотность [кг/м ³]	910	2500	980

В СМИ [ править ]

В 2009 году в на канале Discovery программы «Разрушители мифов» 115-й серии были проверены свойства пикрита и мифы, стоящие за ним. Сначала ведущие программы, Адам Сэвидж и Джейми Хайнеман , сравнили механические свойства обычного льда, пайкрита, и нового материала, специально созданного для шоу, получившего название «суперпайкрит», в котором вместо древесной массы использовались газеты. Обе версии пайкрита действительно оказались намного прочнее куска льда, выдержав сотни фунтов веса. Суперпикрет был намного прочнее оригинальной версии.

Затем Разрушители мифов построили из суперпикрета полноразмерную лодку, назвав ее « Вчерашние новости» , и подвергли ее реальным условиям. Корабль «Разрушителей мифов» не имел холодильных установок для поддержания замороженного пайкрита, как того требовали первоначальные планы, и лодка имела гораздо более тонкую конструкцию, чем массивные корабли, предложенные во время Второй мировой войны. Хотя лодке удавалось держаться на плаву и оставаться неповрежденной на скорости до 23 миль в час (37 км/ч), она быстро начала протекать, поскольку лодка медленно плавилась. Через 20 минут лодка пришла в негодность, и эксперимент был прекращен. Лодка продержалась еще 10 минут, пока ее доставили обратно на берег. Хотя лодка работала, было отмечено, что это было бы крайне непрактично для первоначального предложения, в котором утверждалось, что из пайкрита можно построить целый авианосец. ^[17] Их вывод был «правдоподобным, но смехотворным», поскольку это потребовало бы строительства судов из десятков тысяч тонн материала, который затонул бы, не сохранив охлаждения.

В том же году история Пайка и пайкрита во Второй мировой войне также сыграла важную роль в Джайлза Фодена книге «Турбулентность » о (вымышленном) британском метеорологе и его вкладе в прогнозирование погоды в день Д. Главный герой также участвует в послевоенных пикретных работах.

В 2010 году в BBC программы Bang Goes the Theory 26-м выпуске были протестированы 20-футовые (6,1 м) и 5-тонные лодки из пайкрита, сделанные из конопли, а не из древесной массы. Всех четырех ведущих, Джема Стэнсфилда , Далласа Кэмпбелла , Лиз Боннин и Яна Вонга , пришлось спасать из гавани Портсмута после того, как лодка набрала воду через опоры двигателя. В конце концов он перевернулся после таяния гораздо быстрее, чем ожидалось, из-за более теплых, чем ожидалось, сентябрьских вод.

В программе немецкого телеканала WDR в 2013 году Kopfball [ de ] экспериментировали с пайкретом, но заменили древесную целлюлозу волокнами конопли. Плита толщиной 5 см (2,1 дюйма) выдержала даже более 80 кг, не сломавшись, она только начала гнуться.

В романе Нила Стивенсона » 2015 года « Севеневс описывается вымышленное использование пайкрита для строительства жилищ на низкой околоземной орбите и корпусов космических кораблей. ^[18]

подкастов с мини-рассказами 99% Invisible Третий том включает статью о проекте «Хаббакук» , а также о создании, предложении и возможном отказе от использования пайкрита как полезного строительного материала во время Второй мировой войны. ^[19]

Наука и футуризм с Исааком Артуром В эпизоде Youtube «Колонизация Цереры» описывается вымышленное использование пайкрета для строительства купола среды обитания на астероиде, который будет добыт. ^[20]

См. также [ править ]

Древесное волокно на цементной основе
Замораживание грунта - технология строительства, использующая аналогичные свойства мерзлого грунта.

Сноски [ править ]

^ «Определение ПИКРЕТА» . www.merriam-webster.com .
^ «Ледяные сплавы» (PDF) .
^ Перуц, 2002, с. 83.
^ Гратцер, Уолтер (5 марта 2002 г.). «Макс Перуц (1914–2002)» . Современная биология . 12 (5): Р152–Р154. дои : 10.1016/S0960-9822(02)00727-3 . S2CID 30263181 .
^ Рамасешан, С. (10 марта 2002 г.). «Макс Перуц (1914–2002)». Современная наука . 82 (5). Индийская академия наук: 586–590. HDL : 2289/728 . ISSN 0011-3891 .
^ Коллинз, Пол (2002). «Плавучий остров» . Журнал «Кабинет» (7) . Проверено 12 января 2008 г.
^ Jump up to: ^а ^б «Макс Перуц ОМ» . «Дейли телеграф» . 7 февраля 2002 г. Проверено 12 января 2008 г. ^{[ мертвая ссылка ]}
^ Лампе, 1959, стр. 136.
^ Перуц, 2002 г.
^ Jump up to: ^а ^б Перуц, МФ (1948). «Описание авианосца «Айсберг» и влияние механических свойств замороженной древесной массы на некоторые проблемы ледникового потока» . Журнал гляциологии . 1 (3): 95–104. Бибкод : 1948JGlac...1...95P . дои : 10.1017/S0022143000007796 .
^ Исмей 1960, с. 319.
^ Бриз, Пол (1 августа 1985 г.). «Новый чип от старого блока». Хранитель . п. 13.
^ Jump up to: ^а ^б «В Австрии наслаждайтесь новым ледяным куполом» . Живая наука . 2 февраля 2011 года . Проверено 18 марта 2018 г.
^ «Саграда Фамилия во льду» . www.structuralice.com . Архивировано из оригинала 8 сентября 2014 года . Проверено 18 октября 2014 г.
^ «Кусок льда рухнул с крыши самой большой в мире ледяной шапки в Джууа» [Кусок льда рухнул с крыши самой большой в мире ледяной шапки]. Yle Uutiset (на финском языке). 28 января 2014 года . Проверено 18 марта 2018 г.
^ Национальный архив , ADM 1/15677 – Предложения и изобретения г-на Джеффри Пайка; Шаровая бомба с гравитационным приводом, пайкрит и реки с механическим приводом.
^ Библиотека Королевского военно-морского музея (2001). « Проект Хаббакук » . Архивировано 16 мая 2020 г. в Wayback Machine.
^ Стивенсон, с. 153, 396, 415, 497, 499, 726.
^ Мингл, Кэти (19 декабря 2017 г.). «Проект Аввакум» . 99% невидимость . Мини-истории. Том 3 . Проверено 8 октября 2023 г.
^ Артур, Исаак (5 июля 2018 г.). «Колонизация Цереры» . Ютуб . Упоминание о пикрете начинается в 16:59 . Проверено 17 марта 2024 г.

Ссылки [ править ]

Исмей, генерал лорд (1960). Мемуары лорда Исмэя . Хайнеманн.
Лампе, Дэвид (1959). Пайк, Неизвестный гений . Лондон: Братья Эванс.
Перуц, Макс . «Описание авианосца «Айсберг» [1948]». В Джеральде Селигмане (ред.). Журнал гляциологии . Том I (январь 1947 г. - октябрь 1951 г.). Британское гляциологическое общество.
Перуц, Макс (2002). Мне бы хотелось разозлить тебя раньше (изд. в мягкой обложке). Издательство Оксфордского университета. ISBN 0-19-859027-Х .
Стивенсон, Нил (2015). Севеневс . Уильям Морроу.

Внешние ссылки [ править ]

[1] «Определение ПИКРЕТА» . www.merriam-webster.com .

[2] «Ледяные сплавы» (PDF) .

[Perutz_p83-3] Перуц, 2002, с. 83.

[4] Гратцер, Уолтер (5 марта 2002 г.). «Макс Перуц (1914–2002)» . Современная биология . 12 (5): Р152–Р154. дои : 10.1016/S0960-9822(02)00727-3 . S2CID 30263181 .

[5] Рамасешан, С. (10 марта 2002 г.). «Макс Перуц (1914–2002)». Современная наука . 82 (5). Индийская академия наук: 586–590. HDL : 2289/728 . ISSN 0011-3891 .

[6] Коллинз, Пол (2002). «Плавучий остров» . Журнал «Кабинет» (7) . Проверено 12 января 2008 г.

[Max_Perutz_OM-7] Jump up to: ^а ^б «Макс Перуц ОМ» . «Дейли телеграф» . 7 февраля 2002 г. Проверено 12 января 2008 г. ^{[ мертвая ссылка ]}

[8] Лампе, 1959, стр. 136.

[9] Перуц, 2002 г.

[perutz48-10] Jump up to: ^а ^б Перуц, МФ (1948). «Описание авианосца «Айсберг» и влияние механических свойств замороженной древесной массы на некоторые проблемы ледникового потока» . Журнал гляциологии . 1 (3): 95–104. Бибкод : 1948JGlac...1...95P . дои : 10.1017/S0022143000007796 .

[11] Исмей 1960, с. 319.

[12] Бриз, Пол (1 августа 1985 г.). «Новый чип от старого блока». Хранитель . п. 13.

[livescience.com-13] Jump up to: ^а ^б «В Австрии наслаждайтесь новым ледяным куполом» . Живая наука . 2 февраля 2011 года . Проверено 18 марта 2018 г.

[14] «Саграда Фамилия во льду» . www.structuralice.com . Архивировано из оригинала 8 сентября 2014 года . Проверено 18 октября 2014 г.

[15] «Кусок льда рухнул с крыши самой большой в мире ледяной шапки в Джууа» [Кусок льда рухнул с крыши самой большой в мире ледяной шапки]. Yle Uutiset (на финском языке). 28 января 2014 года . Проверено 18 марта 2018 г.

[ADM_1/15677-16] Национальный архив , ADM 1/15677 – Предложения и изобретения г-на Джеффри Пайка; Шаровая бомба с гравитационным приводом, пайкрит и реки с механическим приводом.

[17] Библиотека Королевского военно-морского музея (2001). « Проект Хаббакук » . Архивировано 16 мая 2020 г. в Wayback Machine.

[18] Стивенсон, с. 153, 396, 415, 497, 499, 726.

[19] Мингл, Кэти (19 декабря 2017 г.). «Проект Аввакум» . 99% невидимость . Мини-истории. Том 3 . Проверено 8 октября 2023 г.

[20] Артур, Исаак (5 июля 2018 г.). «Колонизация Цереры» . Ютуб . Упоминание о пикрете начинается в 16:59 . Проверено 17 марта 2024 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]