Мұз және ағаш ұнтағынан жасалған қоспа: Pykrete туралы ақпарат

Кіріспе

Пішінді немесе басқа ағаш ұны немесе ағаш массасын қамтитын мұз қорытпасы.

Пикрет (PIEcreet) – мұздатылған мұздан жасалған композит, бастапқыда салмағы бойынша шамамен 14% пішін немесе басқа ағаш массасы (мысалы, қағаз) және 86% мұздан тұрады (6:1 салмақ қатынасымен). Екінші дүниежүзілік соғыс кезінде Джеффри Пайк оны Ұлыбритания Корольдік теңіз күштері үшін аса ірі ұшақ тасымалдаушы кемесіне қолдануға болатын материал ретінде ұсынды. Пикрет ерекше қасиеттерге ие, оның ішінде төмен жылу өткізгіштігіне байланысты салыстырмалы түрде баяу еру жылдамдығы, сондай-ақ қарапайым мұздан әлдеқайда артық беріктік пен тұтқырлық. Бұл физикалық қасиеттер материалды, егер ол мұздатылған күйде сақталса, бетонмен салыстыруға мүмкіндік береді. Пикреттің бетоннан айырмасы – оны қалыптастыру біршама қиын, себебі мұздату процесінде ол кеңейеді. Дегенмен, оны теңіз суын шикізат ретінде пайдаланып жөндеуге және күтіп ұстауға болады. Қоспаны кез келген пішінге келтіріп мұздатуға болады, сонда ол берік және ұзақ қызмет етеді, егер температура мұздану температурасынан төмен сақталса. Төзімділікті арттыру үшін температураны одан да төмендетуге болады, мысалы 15 °C-қа (5 °F) дейін.

Екінші дүниежүзілік соғыстан кейін

Екінші дүниежүзілік соғыстан бері пикрет ғылыми қызығушылық тудырды, бірақ оны ешқандай маңызды зерттеулерде немесе құрылыста қолданбады. Дегенмен, пикрет туралы жаңа идеялар сәулетшілер, инженерлер және болашақты зерттеушілер арасында кейде пайда болады, көбінесе оның үлкен теңіз құрылыстарына немесе синтетикалық композиттер немесе кевлар сияқты берік материалдарды қолдану арқылы жақсарту мүмкіндігіне қатысты. 1985 жылы Осло портындағы кемежай үшін пикрет қарастырылды. Бірақ, пикреттің нақты ортадағы сенімсіздігін ескеріп, бұл идея кейіннен тоқтатылды. Пикреттің температурасы нөл градустан төмен сақталуы керек, ал 15 °C (5 °F) жоғары температурада өзінің салмағынан иіліп түсуі мүмкін болғандықтан, тиімділік пен қауіпсіздікті қамтамасыз ететін балама қарастырылды. Вена технологиялық университетінің зерттеушісі Иоганн Коллегер оның командасының жаңа әдісі жұмысшыларға мұз шашырауынан сақтануға көмектесетінін айтады. Өздігінен тұратын құрылысын салу үшін Коллегер және оның әріптестері алдымен мұз табағын 16 бөлікке бөлді. Бөліктерге күмбез тәрізді қисық беру үшін зерттеушілер мұздың өзгеру қасиетін пайдаланды. Мұзға қысым түсіргенде, ол сынбай, біртіндеп пішінін өзгертеді. Зерттеушілердің сөзіне göre, мұздықтардың жылжу механизмі – мұздықтардың өзгеруі де осыған ұқсас. Олар әлемдегі ең үлкен мұз күмбезін салуға тырысты. Адам қателігінен ауаны соққан компрессордың тығыны тартылып, күмбездің ауасы түсіп қалды. Голландиялық студенттер тобы күмбезді жылдам қайтадан ауамен толтырып, құлаған бөлігін қайтадан мұзбен жапты. Олар құрылысты жалғастырып, күмбезді ақыры жұртшылыққа ашты. Бірақ, бірнеше күннен кейін шатыр құлап түсті, сол кезде ешкім болған жоқ.

Механикалық қасиеттері

Пикреттің беріктігі әлі де талқыланып жатыр. Perutz шамамен мынадай мәнге ие екенін бағалаған: + материалдардың салыстырмалы қасиеттері Механикалық қасиеттер Мұз Бетон Пикрет Сыну беріктігі [[[Паскаль (бірлік)] 3.447 17.240 7.584 Тартылу беріктігі [МПа] 1.103 1.724 4.826 Тығыздық [кг/м³] 910 2500 980

БАҚ-та

2009 жылы Discovery Channel арнасының MythBusters бағдарламасының 115-ші бөлімі пикреттің қасиеттерін және оның артындағы аңыздарды сынап көрді. Алдымен, бағдарламаның негізгі жүргізушілері Адам Савидж пен Джейми Хайнман, қарапайым мұздың, пикреттің және шоу үшін арнайы жасалған, ағаш массасының орнына газет қағазы қолданылған «супер пикрет» деп аталған жаңа материалдың механикалық қасиеттерін салыстырды. Екі түрлі пикрет те мұздан әлдеқайда мықты болып шықты, жүздеген фунт салмаққа төтеп берді. Супер пикрет түпнұсқа нұсқадан гөрі әлдеқайда берік болды. Содан кейін MythBusters супер пикреттен толық көлемді қайық жасап, оны «Кешегі Жаңалықтар» деп атады және оны нақты жағдайларға ұшыратты. MythBusters кемесі бастапқы жоспардағыдай пикреттің мұздай қатып қалуын қамтамасыз ету үшін салқындату жүйесімен жабдықталмады, сондай-ақ қайықтың құрылысы Екінші дүниежүзілік соғыста ұсынылған алып кемелерге қарағанда әлдеқайда жұқа болды. Қайық суға батып, сағатына дейін жылдамдықпен жүзе білді және зақымданбады, бірақ қайық баяу еру кезінде тесіктер пайда бола бастады. 20 минуттан кейін қайық нашарлап, тәжірибе аяқталды. Қайық жағаға қайтарылып жатқанда тағы 10 минут бойы сақталды. Қайық жұмыс істесе де, бастапқы ұсыныста пикреттен тұтас әскери кеме жасау мүмкін екені айтылған еді. Олардың қорытындысы: «Мүмкін, бірақ абсурдты», себебі ондаған мың тонна материалдан кеме жасау қажет, ол салқындатылмаса, суға батып кетеді. Сол жылы Джайлс Фоденнің «Турбуленция» кітабындағы Пайк пен пикреттің Екінші дүниежүзілік соғыстағы оқиғасы, британдық метеоролог пен оның D күнінің ауа райына жасаған үлесі туралы әңгіме маңызды рөл атқарды. Басты кейіпкер соғыстан кейінгі пикрет жұмысына да қатысады. 2010 жылы BBC бағдарламасының Bang Goes The Theory 26-шы бөлімінде ағаш массасының орнына қымыз талшықтарынан жасалған 6 метрлік, 5 тонналық пикрет қайығы сынақтан өтті. Джем Стенсфилд, Даллас Кэмпбелл, Лиз Боннин және Ян Вонг атты төрт жүргізушінің барлығы Портсмут портынан суға түсіп қалды, себебі қайық қозғалтқыш тіреулері арқылы су жинап алды. Күткеннен жылы қыркүйек суларында күткеннен тез ерігеннен кейін ол айналып құлады. 2013 жылы неміс телеарнасы WDR-дың Kopfball (Шоу) бағдарламасы пикретпен тәжірибе жасады, бірақ ағаш массасын қымыз талшықтарымен алмастырды. 5 см қалыңдықтағы тақта 80 кг-нан астам салмаққа сынбай төтеп берді, тек иіле бастады. Нейл Стивенсоннің 2015 жылғы «Seveneves» романында пикреттің Жер төңірегіндегі орбитадағы мекенжайларды және ғарыш кемелерінің корпустарын салу үшін ойдан шығарылған қолданылуы сипатталған. 99% Invisible подкастының 3-ші томындағы шағын әңгімелерде Хаббакук жобасы, пикреттің құрылымы, Екінші дүниежүзілік соғыс кезінде пайдалы құрылыс материалы ретінде ұсынылуы және кейіннен жойылуы туралы мақала бар. Science & Futurism with Isaac Arthur Youtube арнасының «Ceres колонизациясы» атты эпизодында пикретті пайдаланып, кен өндірілетін астероидте күмбезді тұру ортасын салу туралы әңгімеледі.

In 2009, the Discovery Channel program MythBusters episode 115 tested the properties of pykrete and the myths behind it. First, the program's primary hosts, Adam Savage and Jamie Hyneman, compared the mechanical properties of common ice, pykrete, and a new material specially created for the show, dubbed "super pykrete", which used newspapers instead of woodpulp. Both versions of pykrete indeed proved to be much stronger than the chunk of ice, withstanding hundreds of pounds of weight. The super pykrete was much stronger than the original version. The MythBusters then built a full size boat out of the super pykrete, naming it Yesterday's News, and subjected it to real world conditions. The MythBusters vessel did not contain refrigeration units to keep the pykrete frozen as the original plans called for, and the boat had a much thinner construction than the massive ships proposed in World War II. Though the boat managed to float and stay intact at speeds of up to , it quickly began to spring leaks as the boat slowly melted. After 20 minutes the boat was deteriorating, and the experiment was ended. The boat lasted another 10 minutes while being piloted back to shore. Though the boat worked, it was noted that it would be highly impractical for the original proposal, which claimed that an entire aircraft carrier could be built out of pykrete. Their conclusion was "Plausible, but ludicrous", since it would involve building vessels out of tens of thousands of tons of the material that would sink without being kept cool. In the same year, the story of Pyke and pykrete in the Second World War also played an important role in Giles Foden's book Turbulence, about a (fictive) British meteorologist and his contributions to D Day weather forecasting. The main character is also involved in the post War pykrete effort. In 2010, the BBC programme Bang Goes the Theory episode 26 tested a 20 feet (6 m), 5 tonne pykrete boat made with hemp rather than wood pulp. All four presenters, Jem Stansfield, Dallas Campbell, Liz Bonnin, and Yan Wong, had to be rescued from Portsmouth Harbour after the boat took on water through the engine mounts. It eventually capsized after melting much faster than anticipated in the warmer than expected September waters. 2013 German TV station WDR's programme Kopfball (Show) experimented with pykrete but exchanged the woodpulp with hemp fibres. A 5 cm (2.1 inch) thick plate withstood even more than 80 kg without breaking, it only started to bend. Neal Stephenson's 2015 novel Seveneves describes the fictional use of pykrete to construct low Earth orbit habitats and space ship hulls. 99% Invisible's 3rd volume of mini stories podcasts includes an article about Project Habbakuk and the creation, proposal, and eventual scrapping of pykrete as a useful building material during WWII. Science & Futurism with Isaac Arthur Youtube episode "Colonizing Ceres" describes the fictional use of pykrete to construct a dome habitat on an asteroid to be mined.