Александр Штейнгауз - Завод без людей

Что же способствовало столь бурному развитию механики?

Мы знаем, что толчком к ее расцвету послужила промышленная революция, начавшаяся с изобретения прядильных и ткацких машин и паровой машины. Мы также знаем с вами, какую роль в жизни человечества сыграло открытие и применение металлов. Бронзу, медь, золото и железо люди открыли очень давно. К началу промышленной революции были известны и использовались и многие другие металлы. Но их, далее железа, не требовалось особенно много. Железо главным образом шло на изготовление лемехов, колесных осей, подков, разнообразного инструмента, оружия, корабельных якорей, гвоздей и т. п. До начала промышленной революции редко ощущалась нехватка в железе.

Промышленная революция и в этой области вызвала громадные изменения, потому что без достаточного количества железа, чугуна и стали она попросту не могла бы развиваться. Если первые машины — ткацкие станки и прядильные машины — с грехом пополам можно было бы делать из дерева, то паровой двигатель мог быть выполнен только из металла, и не любого, а самого прочного и устойчивого — из стали. То же самое можно сказать и о железной дороге, название которой говорит само за себя, и о многих других сооружениях и машинах.

Металл сразу потребовался в громадных количествах: котлы, паровые машины, паровозы, рельсы, пароходы, всякого рода станки и машины начали выделываться из металла. И здесь такую же важную роль, как в свое время бронзе и железу, пришлось сыграть стали.

Применение стали, особенно при изготовлении машин, станков, инструмента, позволило резко улучшить машины, повысить точность и качество изготовления продукции. Не менее важную роль применение стали и повышение точности и качества изготовления машин сыграли в дальнейшем усовершенствовании двигателей. В 1884 году в Англии Ч. Парсонс и независимо от него в Швеции в 1889 году Г. Лаваль разработали паровые турбины. Первые паровые турбины работали при очень высоких оборотах (30 тысяч об/мин турбина Лаваля и 18 тысяч об/мин турбина Парсонса). Кроме того, они сначала не были достаточно экономичными. Широко они стали применяться позже, в начале нашего века.

Появились и другие тепловые двигатели, так называемые двигатели внутреннего сгорания. Само название этих двигателей говорит о том, что топливо, отдавая свою энергию, сгорает в самих двигателях, а не в топке котла, вне двигателя, как это было в паровых двигателях.

Надо сказать, что двигатели внутреннего сгорания были самыми первыми на земле тепловыми двигателями. Только применялись они не в промышленности, а в военной технике. Впервые двигатель внутреннего сгорания был изобретен в глубокой древности в Китае. Это— ракета. Применялась она главным образом для фейерверков. Позднее ракету использовали для военных целей в Индии, в России. Однако до сороковых годов нашего века ракетный двигатель интересовал в основном ученых, а техника обходилась без него. Зато уже с очень давних времен широко используется другой двигатель внутреннего сгорания, имеющийся в любом виде огнестрельного оружия, от старинной аркебузы или пищали до современного дальнобойного орудия.

Ведь что такое двигатель внутреннего сгорания? Это такой двигатель, в котором энергия или работа получается путем сжигания топлива (будь то порох или бензин) в специальных рабочих камерах. У пушки или винтовки такой рабочей камерой является ствол, а у наиболее распространенных двигателей внутреннего сгорания, поршневых двигателей, — цилиндр.

Ни ракетный двигатель, ни двигатель «огнестрельный» до сих пор не нашли широкого применения в промышленности, хотя бы потому, что очень трудно регулировать мощность и управлять такими двигателями. Зато поршневые двигатели применяются повсеместно. И, говоря о двигателях внутреннего сгорания, чаще всего имеют в виду именно поршневые двигатели, хотя, кроме них, есть еще и газовая турбина и некоторые другие типы.

Идея создания двигателя внутреннего сгорания для промышленности зародилась в годы, предшествовавшие промышленной революции, когда уже ощущались все недостатки водяных двигателей. Первый тепловой двигатель внутреннего сгорания был предложен X. Гюйгенсом, известным нам создателем волновой теории света и значительными усовершенствованиями в часовом деле. Занимался Гюйгенс и тепловым двигателем, который он называл «пороховой машиной». Действительно, пороховая машина была основана на том же принципе, что и огнестрельное оружие. Только вместо ствола у пороховой машины был цилиндр, а вместо ядра или пули — поршень. Построить такую машину в 1688 году безуспешно пытался работавший одно время помощником у Гюйгенса Д. Папен.

Затем на время о двигателях внутреннего сгорания словно забыли: появилась паровая машина. Но в начале XIX века снова стали делаться попытки создать двигатель внутреннего сгорания. И, наконец, в 1860 году французский механик Э. Ленуар построил первый двухтактный газовый двигатель. По конструктивным принципам этот двигатель очень напоминал паровую машину, и экономичность у него была маленькая.

Поэтому уже в 1867 году, всего через семь лет, немецкие изобретатели Н. Отто и Э. Ланген создали более совершенный газовый двигатель, а еще через одиннадцать лет (в 1878 году) тот же Отто предложил новый, гораздо более совершенный, четырехтактный двигатель.

Однако все эти двигатели работали на газовом топливе, сперва на светильном, а потом на генераторном газе. Такое топливо неудобно в пользовании, и качество у него низкое. Поэтому двигатели внутреннего сгорания все еще не были в большом ходу. Только после перевода двигателей на жидкое топливо, сперва на легкое, а потом и на тяжелое, двигатели получили всеобщее признание.

Один из первых бензиновых двигателей с карбюратором был построен в восьмидесятые годы прошлого столетия моряком русского флота О. С. Костовичем. Двигатель был клапанный, восьмицилиндровый и предназначался для установки в дирижабле. Он имел очень малый по тем временам удельный вес — три килограмма на одну лошадиную силу.

Все мы знаем и о так называемых двигателях Дизеля, или, как их часто называют ученые и инженеры, двигателях с воспламенением от сжатия. Начало этим двигателям положил в самом конце прошлого столетия, в 1897 году, талантливый немецкий инженер Р. Дизель.

Двигатель, разработанный самим Дизелем, не был совершенным. И, прежде чем он получил широкое распространение, его пришлось значительно улучшать. Большие заслуги в этом деле имеют русские инженеры, которые на заводе Нобеля в Петербурге (теперь этот завод называется «Русский дизель») значительно улучшили конструкцию двигателя. Много усовершенствований в дизель ввели наши инженеры и в последующие годы.