Алексей Боголюбов - Творения рук человеческих (Естественная история машин)

Первое направление. Здесь ученые и изобретатели пошли путем разработки способа непосредственного преобразования энергии топлива в механическую энергию вращающегося кривошипа, минуя промежуточное превращение воды в пар, поскольку оно приводило к большим потерям энергии. Это направление привело к созданию двигателя внутреннего сгорания, включая двигатель типа дизеля.

Второе направление — непосредственное получение вращательного движения с помощью улучшения древнейшего принципа машины, заложенного в водяном колесе. Здесь результат поисков — сначала водяная турбина, затем турбины, в которых рабочим телом стал пар, а уже в XX в. — газ.

Поиски в третьем направлении были самыми сложными. Заключались они в освоении нового вида энергии — электрической, в использовании ее для получения механической работы. Проблема создания электрического двигателя была связана с другой не менее важной проблемой — передачей электроэнергии на расстояние. Сперва были созданы генераторы постоянного тока, затем освоен и переменный ток.

Развитие машин с середины прошлого века идет все время убыстряющимися темпами. Машины улучшаются, появляются новые типы. Механизация проникает во все новые и новые области хозяйства, и машиностроительное производство занимает в последнем все более важное место. Вследствие повышения спроса на отдельные модели машин заводы от индивидуального изготовления переходят к их серийному выпуску, а затем и к массовому производству. Важное значение приобретает стандартизация и нормализация деталей, узлов и целых агрегатов. Требования улучшения конструкций машин, облегчения их эксплуатации и ремонта, снижения веса и увеличения рабочих скоростей, требования надежности и долговечности, безопасности в работе (иногда нелогичные и не связанные с названием машины требования ее эстетики и оформления) — все это, а также многое другое, зачастую взаимно противоречивое, тревожило конструкторскую мысль. Большие скорости, развиваемые двигателями, заставили обратить внимание на силы инерции и ввести их в расчеты. Личное авторство создателей машин и механизмов нивелируется, и уже не всегда можно с определенностью выяснить, кому, собственно, принадлежит то или иное изобретение, поскольку машины, усовершенствованные на каком-либо предприятии, становятся собственностью этого предприятия.

На протяжении почти всего столетия за счет патента на паровую машину монополия сухопутного транспорта принадлежала железным дорогам. К концу столетия появляются самодвижущиеся экипажи, а в самом начале нашего столетия человек поднимается ввысь на аппаратах тяжелее воздуха. Тем самым открываются новые страницы истории машин.

В 1879 г. механик К. Бенц изобрел двухактный двигатель. После ряда усовершенствований через шесть лет ему удалось добиться того, что двигатель смог приводить в движение экипаж. Первый автомобиль Бенца был трехколесным, он развивал максимальную скорость — 16 км/ч.

В те же годы Готлиб Даймлер построил мотоцикл, на котором установил малогабаритный двигатель собственной конструкции. Колеса мотоцикла он изготовил из дерева, шины были железными, как в хорошей крестьянской телеге. Рама тоже была деревянной, и на ней закреплено было кожаное седло. По сторонам деревянных подножек для устойчивости устанавливались два маленьких колеса. Изобретатель установил свой двигатель на обычной извозчичьей пролетке и достиг на ней скорости 12 км/ч. В 1889 г. ему удалось разработать конструкцию двухцилиндрового двигателя: оба цилиндра он установил под углом 20° друг к другу. Затем был построен автомобиль. Его стальные колеса, похожие на велосипедные, были одеты в резиновые шины. Мотор разместился сзади, под сиденьем. В том же году Даймлер показал свой автомобиль на Парижской всемирной выставке, и несколько французских фирм купили у него лицензии на производство автомобилей. Так возникла еще одна отрасль машиностроения — автомобилестроение.

В 1892 г. свой первый автомобиль построил американский механик Генри Форд. В начале века он организовал в Детройте крупный концерн по производству автомобилей и стал одним из создателей американской автомобильной промышленности.

С некоторым отставанием от автомобиля был создан летательный аппарат тяжелее воздуха — аэроплан. Произошло это в 90-е годах XIX в. В вышедшем в то время Энциклопедическом словаре Брокгауза и Эфрона слово «аэроплан» поясняется так: «воздушный змей, употребляемый для метеорологических наблюдений». А через десять лет это слово стало знакомым жителям больших городов. С ним связывались занимательные полеты на сложных конструкциях из бамбуковых шестов и веревок. Полеты часто заканчивались тем, что это нескладное сооружение ломалось и авиатор падал с небольшой высоты на землю. Хуже было, если высота оказывалась значительной. К счастью, такое случалось редко.

Одним из первых конструкторов аэропланов был русский контр-адмирал Александр Федорович Можайский. Он построил свой «воздухоплавательный снаряд» и в 1882—1885 гг. провел ряд опытов. К сожалению, аппарат не взлетел.

В 1898 г. построил аэроплан американец Хайрем Максим, известный изобретатель станкового пулемета, поднялся на нем в воздух, однако сразу же потерял устойчивость и упал.

В 1903 г. в воздух поднялись американские изобретатели братья Уильбер и Орвилл Райт. На аэроплане собственной конструкции они установили четырехцилиндровый двигатель, который с помощью цепной передачи приводил в движение два пропеллера. За 12 с самолет пролетел 53 м. Затем полеты начали осуществляться во многих странах, в том числе и в России.

В 1909 г. француз Луи Блерио на аэроплане собственной конструкции перелетел через Ла Манш.

Полеты из мечты превратились в действительность. Большой вклад в создание авиационной техники принадлежал замечательному русскому ученому — отцу русской авиации Николаю Егоровичу Жуковскому. В 1911 г. он приступил к исследованиям по отысканию наилучшего профиля крыла аэроплана, которые явились основополагающими при создании высокоскоростной авиации. Так возникает еще одна отрасль машинострения — авиастроение.

Развитие новых отраслей промышленности обусловили рост станкостроительной промышленности и создание электроэнергетики. Уже в начале нового века появляются наряду с универсальными специализированные станки. Первенство в этом отношении от Англии и Германии перешло к Америке. Значительное развитие получило прессовое оборудование, приводимое в работу паром и пневматикой. Быстро разрабатывается оборудование легкой и пищевой промышленности, совершенствуется полиграфическое оборудование. Все чаще конструкторы уже не могут пользоваться известными им механизмами, и им приходится изобретать новые. Все большее значение приобретает электропривод. Повсеместно возникают специальные фабрики по производству электроэнергии — тепловые и гидравлические электростанции.