Алексей Боголюбов - Творения рук человеческих (Естественная история машин)

• Название: Творения рук человеческих (Естественная история машин)
• Автор: Алексей Боголюбов
• Издательство: Знание
• Жанр: Техническая литература
• Год: 1988
• ISBN: 5-07-000028-4

История создания машин началась очень давно, и за две с половиной тысячи лет своего существования они прошли путь от элементарной водяной мельницы до машины автономного действия — робота, наделенного некоторыми способностями, присущими только человеку. Пользуясь биологической терминологией, можно сказать, что машины в процессе своего исторического развития непрерывно эволюционировали, и так как они созданы человеком и в определенном смысле моделируют движения его органов, то поиск общего между машинами и биологическими объектами оказывается совершенно правомерным, особенно при популярном изложении теории машин и механизмов.

---

Паровая машина не только удовлетворила настоятельную потребность в универсальном двигателе, но и дала возможность создать механический транспорт. Первый локомотив, который можно было приспособить для транспортировки угля, построил в 1814 г. Джордж Стефенсон. Мощность машины была невысока, и потребовались годы для создания ее универсального транспортного варианта. Изобретатель оборудовал небольшой завод, на котором построил три локомотива для Стоктон-Дарлингтонской железной дороги. Эти локомотивы были маломощными, не могли развивать больших скоростей, но были пригодны, чтобы возить товарные составы. Пассажиров по-прежнему перевозили конные упряжки. Но Стефенсону удалось создать вместе со своим сыном Робертом новый паровоз «Ракету», который и обеспечил нужную скорость движения. В сентябре 1810 г. была открыта первая в мире сорокакилометровая пассажирская линия Ливерпуль— Манчестер (за одно десятилетие в Англии было построено уже около трех тысяч километров железных дорог.)

Через два года были построены две железные дороги во Франции: Париж — Версаль и Париж — Сен-Жермен. Еще через три года появились они и в Германии. Первой была сооружена дорога Нюрнберг — Фюрт, а через два-три года Лейпциг — Дрезден, Берлин — Потсдам. Не прошло и полувека, как вся Европа покрылась густой сетью железных дорог.

Через пять лет после открытия первой пассажирской линии в Англии в России также появилась первая железная дорога. Это была дорога от Петербурга до Павловска, построенная под руководством чешского инженера Франтишека Герстнера. В следующем десятилетии была построена дорога Варшава—Вена. И началось сооружение дороги Петербург — Москва протяженностью около 650 км, завершенное в 1851 г. После этого русская железнодорожная сеть расширялась быстрыми темпами.

Железнодорожное строительство сыграло важную роль и в развитии машиностроения. Возможность получения больших заказов на локомотивы, подвижной состав и различное машинное оборудование стимулировали развитие старых и постройку новых машиностроительных заводов. Для этих производств было создано специальное станочное и иное оборудование.

Одновременно происходило становление механизированного водного транспорта. Задачу создания судна с паровой машиной успешно решил американский инженер Роберт Фултон. Свое судно «Катарина Клермонт» он снабдил паровой машиной. Судно имело 42,6 м длины при 14,6 м ширины, диаметр колес равнялся 4,6 м. Топливом служили сосновые дрова. Успех Фултона послужил сигналом к развитию пароходостроения. Сам он построил еще 15 пароходов, в том числе первое паровое военное судно «Демологос».

В 1818 г. первый пароход пересек Атлантический океан, это была «Саванна», имевшая длину 30,5 м при ширине 7,9 м. Первый рейс до Ливерпуля был совершен за 26 дней, из которых 8 дней судно шло только под парусами.

Через 18 лет англичанин Смит применил вместо гребного колеса деревянный винт, длина которого равнялась двум шагам нарезки. Скорость парохода возросла. Правда, во время испытаний винт сломался. После этого изобретатель установил длину винта, равную одному шагу.

Первый пароход в России построил в 1815 г. петербургский заводчик Берд, он установил на нем уаттовский балансирный двигатель. Труба от парового котла была выложена из кирпича. Этот пароход, «Пироскаф», нес два гребных колеса по 2,4 м диаметром, имевшим по шесть лопастей. Путь от Петрограда до Кронштадта пароход проходил за 2 ч 45 мин. В следующем году начали строить пароходы на Ижорском заводе. Для военного флота в 1829 г. было построено 12 небольших пароходов.

Паровая машина в России получила и иное применение: для очистки Кронштадтского порта Августин Бетанкур запроектировал землечерпалку-экскаватор непрерывного действия. Машину построили на Ижорском заводе.

К концу первой четверти века пароходы появляются на реках России. В 1817г. сначала на Каме были спущены на воду два небольших паровых судна, а вскоре пароходы стали ходить по Волге. Через шесть лет пошел первый пароход по Днепру, а еще через четыре года первое паровое судно было приписано к торговому порту Одессы.

Промышленный переворот, который начался в Англии, продолжался в других странах. С известной долей приближения можно считать, что в России он завершился лишь в третьей четверти века, после отмены крепостного права, обеспечившего пополнение резервной армии труда.

Уже с начала прошлого века машины появляются во всех областях хозяйства. В сельском хозяйстве машины применялись и раньше, но лишь на тяжелых работах. В 1833 г. в США кузнец Джон Дир сконструировал цельнометаллический плуг, который быстро распространился по свету. В середине века в Англии был создан первый паровой плуг. В России плуг усовершенствовали в конце XVIII в., но материалом для его изготовления продолжало оставаться дерево. Только в 50-х годах инженер Э. П. Шуман сделал так называемый южнороссийский цельнометаллический плуг с широким полувинтовым отвалом.

В 1822 г. англичанин Г. Огль построил жатвенную машину, в которой использовал принцип ножниц. В 1826 г. П. Белл изобрел машину, пригодную для уборки урожая. Оригинальные конструкции жаток были созданы также в России. В середине прошлого века одновременно в Европе и США появились сеялки, сначала конные, а потом и паровые.

Значительно раньше появилась молотилка; еще в последней четверти XVIII в. шотландцы отец и сын Майкл построили молотилку, рабочим органом которой был барабан с билами. Эта система получила широкое распространение. В 1840 г. Тернер в США предложил иную систему, в которой зерно не выбивалось, а вычесывалось.

В России молотилки этой системы появились в середине века, хотя в основном применялись молотилки английской системы. Лишь в конце столетия в России и Западной Европе так называемая американская система получает преимущество. Молотилки, применявшиеся в небольших хозяйствах, имели ручной привод. Более крупные установки приводились в движение лошадьми. Изредка применялись и локомобили. Первый локомобиль построил американский изобретатель Оливер Эванс в 1805 г. В 30—40-х годах английские и французские заводы начали выпускать локомобили для привода сельскохозяйственных машин и для других целей. Сельскохозяйственные машины стали одной из первых групп технологических машин, в которых существенной частью были пространственные механизмы.

Нужно отметить, что наука о машинах развивалась в основном как описательная. Машины, как и раньше, строились по подобию, по образцам. Рассчитывались лишь некоторые параметры — размеры зубчатых колес, маховика, передаточные отношения, коэффициенты полезного действия, мощность двигателя. Но, конечно, одним копированием существующего, кем-то созданного дело не ограничивалось. Каждый изобретатель непременно вносил что-то свое, новое, что и вело к развитию машинных форм, ко все большему разнообразию механизмов, а в целом к становлению технологического машиностроения в последней четверти прошлого века.

В дальнейшем было создано большое количество разнообразного металлообрабатывающего обрудования — токарных, токарно-винторезных, строгательных и зуборезных станков. В 1829 г. Джеймс Несмит улучшил конструкцию фрезерного станка, и он стал одним из главных по тому времени станков. В 1843 г. Несмит же создал паровой молот. Это был крупный шаг в механизации кузнечного производства, развитии кузнечно-прессового оборудования.

Машинизация на новой технологической основе захватывает и горнодобывающую промышленность. Было изобретено несколько видов машин для прохождения глубоких скважин, созданы установки для канатного бурения. В середине века в шахтах и на рудниках появились перфораторы для бурения шпуров, хотя первый американский паровой перфоратор оказался тяжелым и неудобным в работе. Тогда попробовали заменить пар сжатым воздухом. Во Франции сконструирован первый пневматический перфоратор, и во второй половине века пневматическое бурение применили при проходке железнодорожных туннелей.

Еще в конце XVIII в. начались работы по созданию машины, которая облегчила бы тяжелый труд шахтера. В следующем столетии уже существовало несколько систем врубовых машин; так, в Англии в 70-х годах применялась врубовая машина, действовавшая сжатым воздухом. Однако и к концу прошлого века механизация подземных работ была чрезвычайно низкой.

Объясняется это дешевизной ручного труда, невысокими темпами развития горной промышленности, а также косностью, боязнью новизны. Аналогичным было положение и в других областях производства. К машинам относились с опаской: стоят они много, а сможет ли окупиться затраченный капитал, не ясно. Во время постройки железной дороги Петербург — Москва строитель дороги, автор первого русского теоретического труда по железнодорожному делу Павел Петрович Мельников приобрел в США новинку — четыре паровых экскаватора. Однако подрядчики отказались пользоваться экскаваторами, и их продали на Урал. Первый многоковшовый экскаватор на железнодорожном ходу был построен французский инженером Кувре в 1864 г. и использовался на земляных работах при проходке Суэцкого канала. При этом для отгрузки грунта были установлены цепные транспортеры. Ленточный транспортер появился в середине века, его построил на приисках Восточной Сибири инженер А. Лопатин. Транспортер применялся для выдачи золотоносного песка к машинам и промытого— в отвал.