Все танки Первой Мировой. Том IСамая полная энциклопедия

Четыре элемента

В общих чертах «танк» как машина, складывается из четырех основных элементов — универсального механического двигателя, вездеходного (желательно гусеничного) движителя, бронезащиты и скорострельного оружия. Эти элементы не могли сойтись в одной машине ранее второй половины XIX в. Чтобы убедиться в этом, взглянем на развитие и формирование этих элементов. Тем более что по ходу этого развития зарождались те технические решения, которые позже найдут применение в танках.

Период с 60-х годов XVIII в. до 80-х годов XIX в. считается эпохой промышленного переворота, совершавшегося в разных странах и затронувшего практически все отрасли человеческой деятельности. Основой этого переворота стал переход к машинному способу производства, что в первую очередь потребовало развития тепловых двигателей и металлургии, становления станкостроения. Согласно распространенной ныне «концепции технологических укладов», в этот период укладываются два «уклада»: в первом, продолжавшемся с 1780-х годов до середины XIX в., происходило совершенствование методов получения и обработки чугуна и железа, рос спрос на продукцию машиностроения, расширялась область применения универсального теплового (парового) двигателя; для второго, занявшего практически всю вторую половину XIX в., характерны развитие железнодорожного транспорта, металлургии, станкостроения, рост масштабов производства на основе механизации. Кстати, преобладание наиболее интересного для нашей темы третьего «уклада» начинается уже с 1890-х годов и характеризуется, среди прочего, быстрым развитием тяжелого машиностроения, производства и проката стали, неорганической химии (включая химию взрывчатых веществ), специализацией тепловых двигателей, ростом тяжелых вооружений, дальнейшим укрупнением промышленных концернов. Промышленная революция потребовала укрепления связей науки и технологий. На протяжении XIX в. ряд ученых и инженеров внесли существенный вклад в формирование основ теории машин и механизмов и других отраслей машиноведения. Среди них: Л. Пуансо, С.Д. Пуассон, М. Прони, Ж. Понселе, Г. Монж, Р. Виллис, Ф. Рело, П.Л. Чебышев, И.А. Вышнеградский, Л.В. Ассур, Н.Е. Жуковский, Н.П. Петров, Х.И. Гохман и др. Стоит отметить громадное значение для дальнейшего развития техники быстрого становления с середины XIX в. национальных инженерных школ. В последней трети XIX в. в различных странах возникают высшие технические учебные заведения, в то же время начинают формироваться действующие на постоянной основе научно-исследовательские учреждения, конструкторские бюро, более непосредственно проявлялось влияние результатов научных исследований на производство.

На основе металлургических и машиностроительных предприятий к началу XX в. формируются крупные концерны по производству вооружений — достаточно вспомнить «Армстронг» и «Виккерс» в Великобритании, «Шнейдер-Ле Крезо» во Франции, «Крупп» в Германии. Но только Первая мировая война сделала очевидным для всех, что «один лишний металлургический или пушечный завод имеет с точки зрения „национальной обороны“ больше значения для страны, чем целый армейский корпус».

В то же время в управлениях военных министерств уже действовали постоянные «технические», «артиллерийско-технические», «артиллерийские» комитеты или комиссии. Итак, вернемся к нашим «четырем элементам».

Двигатели, автомобили, тягачи

Создание теплового двигателя заняло немалое время. Можно опять же начать от древних изобретений — полулегендарной «паровой пушки» Архимеда, вращающегося шара Герона Александрийского — пройти через паровой цилиндр в рукописях Леонардо да Винчи. Но возьмем более ограниченный период. Паровой водоподъемный аппарат Соломона Де Ко (1615 г.), пороховые двигатели аббата Оттефеля (1678 г.) и Христиана Гюйгенса (1680 г.), паро-атмосферный двигатель Дени Папена (1690–1706 гг.) составили определенный этап исследований возможностей использования теплоты для совершения механической работы, но остались на уровне опытов. Паровые машины Томаса Севери (1698 и 1715 гг.) и Томаса Ньюкомена (1711–1712 гг.) нашли практическое применение для откачки воды, но — как и упомянутые опыты — не были еще машинами непрерывного действия. Хотя именно попытки усовершенствования паро-атмосферной машины Ньюкомена привели к появлению универсальных паровых двигателей. «Огнедействующая машина», созданная в России И.И. Ползуновым в 1765 г. объединением двух цилиндров ньюкоменовского типа, осталась без развития. Куда большая удача выпала Джеймсу Уатту, взявшему в 1769 г. в Англии патент на одноцилиндровую «машину простого действия» с конденсатором, отделенным от рабочего цилиндра, а в 1784 г. — на «машину двойного действия», которая и положила начало универсальным тепловым двигателям и «эпохе пара» в промышленности и на транспорте.

Основными отраслями внедрения парового двигателя на транспорте были водный и железнодорожный, но создавались и «дорожные» паровые повозки.

Приспособление тепловых двигателей к «безлошадным повозкам» началось уже тогда, когда Уатт только работал над универсальным паровым двигателем. В том же 1769 г. французский военный инженер Никола Жозеф Кюньо построил первую известную «паровую телегу», назвав ее «Фардье», причем создавалась она как артиллерийский тягач и строилась согласно распоряжению военного министра Шуазеля — предполагалось использовать ее для перевозки тяжелых орудий. Правда, после того, как «телега» с паровым котлом и двумя цилиндрами, подвешенными прямо на переднем поворотном колесе, въехала в стену, испытания первой военной самоходной паровой машины закончились.

«Паровая телега» Кюньо, Франция, 1769 г.

В 1784 г. более удачную модель паровой повозки построил сотрудник Уатта Уильям Мердок. Затем появились транспортные паровые повозки англичанина Р. Тревитика (1801–1803 гг.), паромобили чеха Й. Божека (1815–1817 гг.), англичан Д. Гордона (1821 г.) и У. Джеймса (1824 и 1832 гг.), Г. Генри (1825 г.), У. Хенкока (1827–1838 гг.), Гюрнея (1831 г.), полноприводный «дилижанс» Т. Бурсталля и Дж. Хилла (1826 г.), трехколесный паровой трактор для омнибуса Бурела (1871 г.), паромобиль А. Боле (1873 г.). В России в 1830 г. К. Янкевич предлагал проект безрельсового парового «быстроката» для поездок между городами. В 1837 г. В.П. Гурьев опубликовал свой проект «сухопутных пароходов» для «торцовых дорог», выполненных заподлицо с имеющимися грунтовыми дорогами.

В 1806 г. швейцарский майор Франсуа Исаак де Риваз сконструировал самодвижущуюся машину с двигателем внутреннего сгорания взрывного действия, работавшим на водороде. В основе лежал научный аттракцион, придуманный Алессандро Вольта, — заряд гремучего газа, поджигаемый искрой от «вольтова столба» (прототип электрозажигания рабочей смеси). Де Риваз предлагал свою повозку Наполеону как артиллерийский тягач — аналог повозки Кюньо, — но безуспешно.

Все эти повозки — даже те, что находили коммерческое применение, — не могли конкурировать с традиционным гужевым транспортом, а при передвижении на большие расстояния — с набиравшим размах железнодорожным. В 1814 г. Дж. Стефенсон создает свой первый паровой локомотив, с 1825 г. на линии Стоктон — Дарлингтон начинает регулярную работу транспортный «Локомоушн № 1», после пуска в 1830 г. первой регулярной железнодорожной линии Манчестер — Ливерпуль (именно на ней работал паровоз Стефенсона «Ракета») начинается настоящая лихорадка строительства железных дорог, совершенствуется конструкция транспортных паровых машин.

Повозка и паровой «дорожный локомотив» с «бесконечными рельсами» Бойделла, Великобритания, 1855 г.

Однако довольно прочные позиции смогли надолго занять колесные паровые тракторы — в качестве тягачей и машин для специальных работ. Для улучшения их проходимости увеличивали диаметр ведущих колес (Д. Гордон в 1822 г. предлагал трактор с колесами диаметром 2,7 м, у реальных машин они были поменьше), ширину обода, ставили грунтозацепы для увеличения тяговых свойств. Еще в Крымскую войну 1853–1855 гг. британцы использовали паровые колесные тягачи для доставки предметов снабжения войскам, осаждавшим Севастополь. Паровые тягачи английского производства имелись в прусской армии во время Франко-прусской войны 1870–1871 гг., в русской армии во время Русско-турецкой войны 1877–1878 гг. работали 12 паровых тягачей с прицепами (из них только два — отечественного производства). Первые испытания дорожных колесных паровых тракторов в военных целях провели в России в лагерях под Красным Селом и Усть-Ижорой в 1875 г. Началось производство таких тракторов на Мальцевских заводах в Брянске, применение отряда тракторов на Русско-турецком фронте для буксировки орудий и перевозки грузов (в крепости Бендеры, в г. Рущук) было, по сути, войсковым испытанием. Правда, признано было, что тип колесного парового трактора «был тяжел и не соответствовал состоянию дорог, в особенности с наступлением периода дождей» — характерное и существенное замечание, которое придется еще вспомнить.

В 1879 г. во Франции появился паровой трехосный артиллерийский тягач А. Болли с приводом на две оси, который получил дифференциал в качестве механизма поворота и шарнирно-сочлененную раму. Эра паровых тракторов-тягачей оказалась долгой — в Первую мировую войну они все еще использовались в тяжелой артиллерии и тыловых службах.

Поршневая паровая машина дала промышленности первый универсальный двигатель, стимулировав быстрое развитие технологий общего и специального машиностроения. С другой стороны, необходимость совершенствования паровой машины, постепенный рост давлений и нагрузок требовали развития термодинамики, углубленного изучения процессов преобразования энергии, совершенствования металлургии и методов точной обработки металлов, перехода от дерева как основного конструкционного материала к металлам. В 1790-е годы Г. Модели создает станок с самоходным суппортом, в 1817 г. появляется строгальный станок Р. Робертса, в 1818 г. — фрезерный станок Э. Уитней с многоразовой фрезой, в 1835 г. — автоматический токарный винторезный станок Дж. Уитворта, в 1839 г. — карусельный станок И. Бордмера и паровой молот Дж. Нэсмита и т. д. С 1880-х годов в производстве используют гидравлические прессы. В машиностроении вводятся нормали и стандарты (те же Уитней и Уитворт немало сделали для введения нормализации и взаимозаменяемости деталей в оружейное производство, нормализации резьбы), распространяются стандартные комплектующие детали. Развитие машиностроения шло неравномерно. К началу XX в. наибольшая часть крупных машиностроительных предприятий была сконцентрирована в Великобритании, Германии, Бельгии и США. В то же время происходит становление теплотехники. В 1824 г. Сади Карно заложил основы теории тепловых двигателей, разработав классический цикл «идеальной тепловой машины».

Паровой двигатель, требующий наличия топки и котла, был слишком громоздок для безрельсового транспорта. Подлинная революция в различных отраслях техники и технологий началась с распространением двигателей внутреннего сгорания.

Уже в 1801 г. Ф. Лебон запатентовал двигатель, в котором водяной пар заменил открытым им светильным газом. Светильный газ, добываемый из угля или дерева, вскоре уже производился в промышленных масштабах, и неудивительно появление целого ряда газовых двигателей. В 1806 г. первый реально работающий двигатель внутреннего сгорания строят братья Ж.Н. и К. Ньепсы. Рабочим телом в их «пироэолофлоре» служила угольная пыль (много позднее с ней будет экспериментировать и Рудольф Дизель).

В 1823–1826 гг. два варианта атмосферных газовых двигателей патентует С. Броун, а В. Райт в 1833 г. — газовый двигатель двойного действия (по аналогии с паровым двигателем двойного действия) с водяной рубашкой охлаждения. В 1838 г. В. Барнет патентует двигатель с предварительным сжатием газа и воздуха. В 1854 г. Барзанти и Матеуччи патентуют газовый «атмосферный» двигатель с электрической системой воспламенения (ход поршня вверх осуществлялся за счет взрыва газосветильной смеси, при этом под ним создавалось разрежение вниз — под давлением атмосферы). Добавим к этому, что в 1859 г. французский физик Р.Г. Планте создает свинцовый аккумулятор.