Создатели двигателей

Здесь испокон веков находилась вододействующая установка, считавшаяся образцовой. Мелкую промышленность Шафгаузена обслуживали несколько вододействующих колес, установленных на двух каналах, отведенных от Рейна, ниже знаменитого Рейнского водопада. Но колеса эти плохо справлялись с делом, а зимой 1857/58 года из-за спада воды и вовсе подвели кустарей, так что некоторые предприятия вынуждены были закрыться.

Это было обидно шафгаузенцам, тем более что рядом с ними находился даровой источник водной энергии неиссякаемой мощи в виде Рейнского водопада. И вот часовых дел мастер и фабрикант часов Генрих Мозер предложил своим согражданам осуществить смелое предприятие: плотиной запрудить Рейн, поставить на левом берегу здание и установить в нем три турбины Фурнейрона для обслуживания механической энергией всех предприятий Шафгаузена.

Старый Мозер пользовался большим влиянием, и сограждане согласились взяться за дело. Рейн запрудили, турбины поставили, а от вала, который они вращали, были устроены передачи не только на близлежащие фабрики, но и на другой берег Рейна — при помощи двух проволочных канатов.

Устройство канатных передач оказалось очень сложным, громоздким и довольно невыгодным делом. Однако благодаря турбинной установке в течение двух десятков лет Шафгаузен из тихого, провинциального городка превратился в значительный промышленный центр, а разросшиеся предприятия Генриха Мозера получили мировую известность.

Но истинный расцвет Шафгаузена как промышленного центра начался лишь после того, как вместо прежней установки на Рейне была сооружена гидроэлектростанция. Водяные турбины теперь стали вращать генераторы электрического тока, который по проводам пошел на все предприятия города. От этого тока стали работать электродвигатели, приводившие в движение станки и машины. Новый способ использования дешевой водной энергии и привел тихий Шафгаузен к необычайному расцвету.

В этой замене вододействующих колес турбинами, а турбин — турбогенераторами, в этом связанном с ними промышленном, экономическом и культурном росте Шафгаузена, как небо в капле воды, и отразилась вся история развития водяного двигателя и его нынешнее значение.

3. Электродвигатель

Якоби

Разнообразные проявления электричества и магнетизма известны людям очень давно. Об этом свидетельствуют даже названия их. Греки, например, приписывали открытие магнетизма мифическому пастуху, по имени Магнус, жившему неведомо как давно. Магнус будто бы однажды забрался со своими стадами на гору Иду и здесь познакомился с таинственной силой каких-то бурых камней, притянувших к себе гвозди его сандалий и железный наконечник посоха.

По имени пастуха загадочное явление, обнаруженное им, и получило у греков название «магнетизма».

Хорошо знали греки и о свойстве янтаря (по-гречески «электрона») притягивать мелкие частицы разных веществ, если его предварительно потереть о шерсть.

Однако в течение многих веков человечество не сдвинулось ни на шаг с места в изучении магнитных и электрических явлений, хотя и забавлялось ими. Куски магнитного железняка, имеющего вид бурых камней, весом в два-три килограмма, оправляли в бронзу и с таким естественным магнитом в руках проделывали всякие опыты. Магниты ценили, но пользоваться странной силой для практических целей не умели, если не считать введенного европейцами в мореплавании компаса. Впрочем, китайцы знали о нем еще раньше.

Но вот в конце XVIII века профессор медицины в Болонье Луиджи Гальвани, занимаясь своими опытами, столкнулся еще с одним явлением, загадочным и таинственным, получившим от его имени название «гальванизм».

Гальвани открыл не что иное, как явление движущегося электричества. Долгое время он так и назывался:

«гальванический ток», и лишь позже получил привычное для нас название «электрический ток».

Открытие Гальвани произвело огромное впечатление на ученых того времени, и многие стали изучать явление гальванизма. Среди них был и замечательный физик Алессандро Вольта.

Вольта нашел, что при химическом взаимодействии некоторых веществ и металлов появляется электрический ток. В 1800 году он построил так называемый «вольтов столб», состоявший из 20 пар медных и цинковых кружков, разделенных суконными кружками, смоченными соленой водой. В проволоке, соединяющей концы столба, появлялся довольно сильный электрический ток. Так был найден первый источник тока, причем источник, как видите, электрохимический. Подобные источники электрического тока, под названием «гальванические элементы», широко применяются и в настоящее время там, где нужен ток небольшой мощности.

В природе вообще, как открылось впоследствии, существует много различных источников электричества, но электрохимический был первым и довольно долгое время единственным, которым пользовались уже для практических целей. Как только найден был этот источник тока, так тотчас же изучение магнитных и электрических явлений пошло вперед гигантскими шагами.

Вольта построил свой «столб» в 1800 году, а уже в 1803 году профессор Медико-хирургической академии в Петербурге Василий Владимирович Петров издал обширный труд с подробным описанием произведенных им оригинальнейших опытов и сделанных открытий. Книга эта называлась «Известие о Гальвано-Волтовских опытах… посредством огромной батареи, состоявшей иногда из 4200 медных и цинковых кружков…». Самым замечательным открытием русского ученого было получение электрического света и белого пламени между двумя кусками древесного угля, от которого «темный покой достаточно ярко освещен быть может».

Василий Владимирович Петров, открывший явление вольтовой дуги, писал на русском языке, и сочинение его не было прочитано английскими патриотами, которые были убеждены, что открытие вольтовой дуги принадлежит их соотечественнику Гемфри Деви, наблюдавшему то же явление десять лет спустя. Надо заметить, впрочем, что не только в Европе, но и в России Петрову, как хронологически, так и по своему значению непосредственно следующему за Ломоносовым, не было уделено должного внимания.

Он родился 8 июля 1761 года в семье священника города Обояни, Курской губернии, учился в духовном коллегиуме, откуда перешел в Петербургскую учительскую гимназию, где и занимался преимущественно физикой и математикой. Потребность в учителях для все возраставшего количества школ в те времена была очень велика. Петрова как выдающегося математика направили на службу в Барнаул — преподавать математику и физику ученикам Горной школы. Возвратившись в 1791 году в Петербург. Петров стал преподавателем Измайловского кадетского училища, а затем его перевели во Врачебное училище. Когда вскоре это училище было преобразовано в Медико-хирургическую академию, Петров был назначен профессором «физико-математики».

В блестящей образованности, показанной молодым профессором на пробных лекциях, был только один «пробел»: «природный россиянин», по его собственным словам, он не имел случая «пользоваться изустным учением иностранных профессоров физики». Но насколько он стоял вполне на уровне современной ему науки, показывают уже его первый труд «Собрание физико-химических новых опытов и наблюдений», вышедший в 1801 году, и в особенности последовавшее затем «Известие о Гальвано-Волтовских опытах…».

Петров был первым у нас организатором физических кабинетов. В конструировании различных приборов для физических и химических опытов он с успехом руководствовался тонким пониманием практических следствий новых научных данных. Открыв явление вольтовой дуги, он тут же предсказал и применение ее в технике не только для освещения, но и для сварки металлов и для выплавки их из руд.

Нисколько не сомневаясь в том, что инженерно-техническая мысль именно таким образом использует его открытие, Василий Владимирович писал в своей книге:

«Я надеюсь, что просвещенные и беспристрастные физики по крайней мере некогда согласятся отдать трудам моим ту справедливость, которую важность сих последних опытов заслуживает».

Если идея использования электрического тока для практических целей явилась уму русского ученого почти одновременно с открытием вольтова столба, то для осуществления этих идей понадобилось еще немало научных открытий в области электромагнитных явлений.