Техническая атмосфера¶

Техническая атмосфера — устаревшая, но до сих пор встречающаяся в технической литературе и инженерной практике внесистемная единица измерения давления, приблизительно равная нормальному атмосферному давлению на уровне Мирового океана. Обозначается как «ат» (техническая) в отличие от «атм» (физическая, или нормальная, атмосфера). Техническая атмосфера не входит в Международную систему единиц (СИ) и относится к категории единиц, допустимых к применению лишь в качестве временной меры, однако широко использовалась в СССР и постсоветском пространстве для измерения давления в промышленности.

¶Определение и соотношение с другими единицами

Техническая атмосфера определяется как давление, создаваемое силой в один килограмм-сила (кгс), равномерно распределённой по плоской поверхности площадью в один квадратный сантиметр (см²). Таким образом, 1 ат = 1 кгс/см².

В пересчёте на единицы СИ это значение составляет:

• 1 ат = 98 066,5 Па (точно) = 98,0665 кПа;
• 1 ат ≈ 0,980665 бар;
• 1 ат ≈ 735,559 мм рт. ст. (торр);
• 1 ат ≈ 10 000 мм вод. ст. (килограмм-сила на квадратный сантиметр).

Важное отличие от физической атмосферы (атм): 1 атм = 101 325 Па = 1,01325 бар. Таким образом, техническая атмосфера примерно на 3,3 % меньше физической. Разница возникла из-за того, что физическая атмосфера привязана к среднему давлению воздуха на уровне моря, а техническая — к удобному для расчётов метрическому соотношению силы и площади (кгс/см²).

¶История

Единица появилась в XIX веке в связи с развитием паровых машин и гидравлики. Инженерам требовалась простая и наглядная мера давления, привязанная к метрической системе. Килограмм-сила был основной единицей силы в системе МКГСС (метр — килограмм-сила — секунда), официально принятой в СССР в 1933 году. Давление в 1 кгс/см² оказалось чрезвычайно удобным для расчётов прочности котлов, трубопроводов и гидравлических прессов, поэтому единица получила широкое распространение.

В 1954 году Международная организация по стандартизации (ISO) рекомендовала к применению единицу «бар», однако в СССР и странах СЭВ техническая атмосфера продолжала доминировать в машиностроении, теплоэнергетике и пневматике вплоть до конца XX века. С переходом России на ГОСТ 8.417-2002, устанавливающий обязательное применение единиц СИ, техническая атмосфера была официально выведена из разряда основных, но в нормативной документации на оборудование советского производства и в обиходе специалистов она сохранилась до сих пор.

¶Применение

¶Промышленность и машиностроение

Техническая атмосфера традиционно использовалась для калибровки манометров, расчёта усилий в гидравлических прессах и пневмоцилиндрах. Например, рабочее давление в пневматических системах заводского оборудования часто указывалось как 6 ат (что соответствует примерно 0,6 МПа). В маркировке компрессоров, насосов и редукторов до сих пор можно встретить шкалы, проградуированные в кгс/см².

¶Шины и баллоны

В обиходе и в технической литературе давление в автомобильных шинах нередко указывают в «атмосферах» (накачать до 2,2 атмосферы), что фактически означает техническую атмосферу. Аналогично измеряется давление в баллонах для газовых плит и аквалангов (обычно 150–200 ат).

¶Медицина и барокамеры

В барокамерах и гипербарической оксигенации давление также нередко выражается в технических атмосферах (например, 1,5–3 ат), хотя официальные протоколы предписывают использовать килопаскали или бары.

¶Критика и недостатки

Главный недостаток технической атмосферы — её несоответствие системе СИ и путаница с физической атмосферой. Из-за близости значений (менее 3,5 % разницы) при грубых расчётах их часто смешивают, что в ответственных инженерных задачах может приводить к ошибкам. Кроме того, использование килограмм-силы (кгс) как единицы силы устарело: в СИ сила измеряется в ньютонах, поэтому для современных расчётов техническая атмосфера требует пересчёта через коэффициент 9,80665.

В международной практике (ISO, ASTM) единица практически не применяется, уступая место бару и мегапаскалю. В России ГОСТ 8.417-2002 допускает использование технической атмосферы лишь как временную меру, не рекомендуя её для вновь разрабатываемой документации.

¶Интересные факты

• Водолазы и дайверы используют «атмосферу» для оценки давления на глубине: каждые 10 метров погружения в воду добавляют примерно 1 ат давления.
• В технической атмосфере выражается предел прочности многих материалов: например, сталь выдерживает тысячи атмосфер, а человеческая кость — около 1000 ат на сжатие.
• Некоторые производители компрессорного оборудования до сих пор наносят на манометры двойную шкалу — в барах и кгс/см², что обусловлено спросом со стороны потребителей, привыкших к технической атмосфере.