Занимательная техника в прошлом

Посмотрите (рис. 29) на схему «парового насоса» Ньюкомена.

Рис. 29. Машина Ньюкомена. Вода вводится в цилиндр В из бака L при отвертывании крана.

Пар, получаемый в котле А, давит на поршень и заставляет его подниматься. Вниз поршень двигается под влиянием атмосферного давления, после того как пар путем впрыскивания воды из бака L конденсировался.

Несмотря на то, что машина Ньюкомена столь несовершенна, она все же лучше справлялась с задачей, чем «живые машины» или водяные двигатели. Угля было достаточно, жечь его даже в большом количестве не было убыточно для владельца каменноугольных шахт. Но на других производствах такая машина не годилась. Поэтому, днем «рождения» паровой машины следует признать тот день, когда Уатт взял свой главный патент — 5 января 1769 г.

Рис. 30. Джемс Уатт (1736–1819), изобретатель паровой машины.

Замечу, что Уаттом взято очень много патентов, касающихся паровой машины, в течение ряда лет, и этот великий изобретатель довел паровую машину до такого совершенства, что она стала экономически выгодной не только для владельцев шахт. Но патент 1769 г. — его главный патент. Уатта по справедливости обычно и считают изобретателем паровой машины. Он же был тот механик, который заменил последнюю деревянную часть машины железом. После Уатта паровые машины строятся уже целиком из металла.

Машины-орудия в XVIII веке

«Если вы хотите знать, в чем заключается главное препятствие к устройству машин, — пишет в одном из своих писем Уатт, — так я скажу вам, что самое важное затруднение это недостаток кузнечной работы. Кузнецы не умеют изготовлять такой цилиндр, чтобы поршень в нем ходил хорошо».

Уатту пришлось прибегнуть к ртути, стекольной замазке, войлоку, чтобы лучше «пригнать» поршень к цилиндру. Случалось, однако, что один конец цилиндра по диаметру был менее на целую восьмую дюйма в сравнении с другим. Как могли быть прилажены поршни к такому цилиндру? Вот почему одной из первых задач, вставших перед тогдашней техникой, было улучшение методов обработки металлов. И уже в 1797 г. появляется улучшенный токарный станок Модлея «с супортом», который позволил механизировать работу и изготовлять одинаковые блоки, шайбы и пр.

Рис. 31. Машина Уатта 1788 г. в одном из Лондонских музеев.

С появлением хороших станков возможно было дальнейшее улучшение паровой машины, которая, в свою очередь, позволила улучшать машины по обработке металла и т. д.

История паровой машины в XIX веке

Говорят, что XIX век — век пара. Такая характеристика станет вполне понятна, когда мы увидим те новые машины начала XIX в., которые позволили «парофицировать» почти все производства и транспорт.

В 1805 г. появился первый паровоз, перевозивший уголь; в 1807 г. заработал первый пароход.

В 1814 г. впервые паровой двигатель был применен к типографским машинам: немецкий изобретатель Кёниг поставил машину для английской газеты «Таймс», приводимую в действие паровым двигателем, и сразу стало возможно иметь до 1000 экземпляров газеты в час. Тогда эта цифра поражала типографов: сейчас, когда существуют «ротационные машины», эта цифра не велика [2] .

В 1842 г. на заводах Крезо начал работать паровой молот.

2

Современные печатные машины могут делать до 50 000 оттисков в час.

В 1855 году в Англии входят в употребление паровые плуги.

Однако, XIX век замечателен не только своей «парофикацией». В этом веке произошли и другие события, которые подготовили новый переворот в истории всей техники.

Вечный двигатель

Говоря о достижениях в области машины в XVIII веке, я не упомянул об одном интересном явлении, которое наблюдается на протяжении почти всей истории машины — о попытках построить так называемый «вечный двигатель».

Нельзя указать точно, когда возникла эта идея о «перпетуум мобиле» (латинское название «вечного двигателя»), кто был первый ее автор и вдохновитель. Нет сомнения, однако, что задача о вечном двигателе казалась чрезвычайно соблазнительной по своим последствиям. Вечный двигатель — это двигатель, который работает даром.

Магнит, по-видимому, благодаря своей неиссякаемой силе, должен был очень рано толкнуть на размышление о вечном двигателе. Есть основание предполагать, что использование воды и ветра как двигателей должно было навести также на идею (совершенно ложную) о вечном движении. Несерьезному созерцателю водяной мельницы казалось, что остается сделать один шаг, как-то приспособить колеса, которые подымали бы воду, — и вечный двигатель готов. Изобретение часов с гирями и различных автоматов — также должно было вдохновить механиков-часовщиков к созданию «вечных часов».

Увлечение вечными двигателями и всевозможными автоматами несколько ослабело, когда был установлен закон сохранения энергии (1847 г.). С тех пор перед техниками стал вопрос о так называемом «коэффициенте полезного действия машины». Все улучшения паровой машины в XIX и XX вв. были направлены на повышение их полезного действия (т. е. к уменьшению траты угля). Желая повысить полезное действие, изобретатели придумали ряд новых тепловых двигателей: паровую турбину, дизель. Самая лучшая паровая машина имеет коэффициент полезного действия — 18 %, дизель — 25 %, бензиновый мотор — 40 %. В этом виден прогресс XIX века.

Начало электрификации

Я должен упомянуть еще об одном замечательном изобретении XIX века — «динамомашине». Такую машину вы можете видеть на любой электрической станции. Можно точно сказать, кем она изобретена, указать не только год, но даже день рождения этой машины. Этот день — 1 января 1867 г., когда германским изобретателем Вернером Сименсом был сделан знаменитый доклад Берлинской Академии наук на тему — «О превращении механической энергии в электрический ток — без посредства постоянных магнитов».

Рис. 32. Знаменитый германский электротехник Вернер Сименс (1816–1892).

В этом состоит принцип динамомашины. Благодаря счастливой идее Сименса, стало возможным то развитие электротехники, которое мы наблюдаем в наше время, а вместе с тем и тот экономический переворот, который несет в себе электрификация промышленности.

Появление динамомашины, а затем изобретение методов передачи энергии по проводам — один из последних моментов не только в истории двигателя, но и в истории машин-орудий. Так, вместо «паровых орудий» и паровых транспортных машин мы наблюдаем в XX веке, благодаря развитию электротехники, — электрический телеграф, электрическую тягу, электрическое паяние, электрический плуг, электрическую швейную машину и т. п.

Рис. 33. Одна из первых динамомашин Вернера Сименса.

В борьбе с энергетическим голодом

Мне остается указать на многочисленные попытки изобретателей в строительстве машин, использующих различные другие виды энергии, которыми пренебрегал прежде человек.

В богатых солнцем странах строятся — «солнечные машины», которым, по-видимому, суждено сыграть большую роль в виду надвигающегося мирового голода энергии.