Открытия и изобретения, о которых должен знать современный человек
Шрифт:
История изобретения тепловых двигателей чрезвычайно интересна и поучительна, поскольку является историей наоборот. То есть здесь изобретение как бы опережает открытие. Едва физики разработали термометрическую шкалу (1742 г.), заложили основы молекулярного учения о теплоте (1744–1750 гг.) и ввели в науку понятие удельной теплоты парообразования (1757–1760 гг.), как сразу же изобретатели начали трудиться над созданием тепловой машины.
Принципов работы подобных механизмов тогда попросту не существовало, не были открыты все фундаментальные газовые законы, никто не подозревал о связи теплоты и энергии. Получилось иначе.
Причины того, что практическое развитие тепловых двигателей несколько опередило теорию этих устройств, а затем следовало за ней по пятам, кроются в промышленном перевороте. Эпоха позднего средневековья и начала Нового времени ознаменовалась повсеместным распространением на производстве механизации. Однако механизация, всецело зависящая от мускульной силы, была одновременно и фактором, сдерживающим дальнейшее прогрессивное развитие индустрии. Первой тепловой машиной являлся паровой насос, причем одним из наиболее ранних устройств этого типа считается насос Сэвери, построенный в Англии в XVI столетии.
Пар из котла насоса Сэвери подавался через перегонную трубку, снабженную вентилем, в специальный резервуар, заполненный водой. Поступающий под давлением пар вытеснял воду вверх по трубке, оснащенной клапаном. Затем пар остывал и конденсировался.
Давление в этой трубке падало, но вода не опускалась обратно, т. к. тому препятствовал клапан. Зато снизу поступала вода, которую и призван был втягивать насос. Машина Сэвери предназначалась для откачки воды из шахт и применялась до середины XVIII в.
Несколько раньше, в 1763–1766 гг., русским изобретателем И. И. Ползуновым была сконструирована другая тепловая машина. Автоматический и непрерывно действующий паровой двигатель был рассчитан на приведение в движение станков, различных механизмов и подобных им устройств на алтайских металлургических и горнорудных заводах. Это была самая первая тепловая машина в истории, однако устройство сыграло, к сожалению, незначительную роль в развитии науки. О нем и его изобретателе никогда не узнали за рубежом и быстро забыли на родине.
Более совершенным паровым насосом, чем устройство Сэвери, явилась машина, изобретенная английским кузнецом Ньюкоменом. Она была оснащена главным элементом теплового двигателя — поршневым цилиндром, который отсутствовал у насоса Сэвери. Несмотря на явные преимущества перед ранними типами тепловых машин, двигатель Ньюкомена мог применяться лишь в насосных установках.
Он не был лишен принципиальных недостатков остальных паровых машин, не являлся автоматическим и действующим непрерывно. Машина работала лишь часть цикла, т. е. пока поршень шел вперед.
Обратного хода поршня обеспечить не удавалось. Кроме того, устройство работало при условии, что обслуживающий персонал открывал и закрывал вентили.
Паровой агрегат непрерывного действия был сконструирован только в 1782 г. Дж. Уаттом. Изобретатель понял, что машина для поддержания непрерывного функционирования должна выбрасывать пар по завершении хода
Первым транспортным средством, которое было оснащено тепловым двигателем, стал пароход. Название машины отражает отличительную особенность его технического устройства. Обычно датой изобретения парохода называют 1807 г., что совершенно неверно. Еще в начале 1780-х гг. на американских реках Потомак и Делавер курсировали действительно первые пароходы, сконструированные почти одновременно Дж. Рамсеем и Дж. Фитчем. Причем испытания парохода Фитча прошли столь успешно, что судно в дальнейшем регулярно выполняло грузоперевозки между Трентоном и Филадельфией в течение 1790-х гг.
Пароход 1807 г. вошел в историю лишь потому, что принадлежал знаменитому изобретателю. Автор этой машины P. Фултон прославился благодаря своей творческой активности и стремлению получить признание. Известно, что Фултон предлагал пароход Наполеону Бонапарту. Несомненно, техническая новинка позволила бы императору победить своих противников, и течение истории приняло бы иной поворот.
Однако Наполеон отверг предложение Фултона, о чем горько пожалел впоследствии. Любопытен факт, который остался без внимания многих историков техники. Задолго до Фултона к Наполеону обращался со сходным предложением некий маркиз Ж. д’Аббан. Он пытался продемонстрировать императору действие своего пироскафа, который представлял собой довольно примитивный пароход. К слову, Наполеон отверг и это предложение, явно недооценив значения техники для ведения военных действий.
Любопытно и другое. Во время ссылки Бонапарта на остров Святой Елены неспокойный изобретатель вновь принимает участие в судьбе императора. Фултон предлагает для бегства Наполеона с острова свое новое изобретение — подводный пароход, первую в истории субмарину, известную под названием «Наутилус». Известно, что к постройке подводной лодки приступили, и грандиозный проект прервала лишь внезапная смерть Бонапарта в 1821 г.
Таковы причины, по которым механические создания Фултона неизменно обращали на себя внимание историков. Однако ученые, несмотря на интерес к личности неординарного изобретателя, допустили и здесь серьезную ошибку. Почти во всех справочниках и учебниках содержится информация, что детище Фултона называлось «Клермонт». На самом деле судно именовалось «Пароходом Северной реки». Ошибка объясняется тем, что первым портом, куда заходил фултоновский пароход, был город Клермонт.
Честь изобретения первого паровоза, послужившего основой для новых разработок, нашедших практическое применение, принадлежит англичанину Г. Стефенсону. Свой паровоз он построил в 1814 г. Любопытно, что во время опытных испытаний этого транспорта на специально сооруженной для этого железнодорожной ветке перед стефенсоновским паровозом шествовал человек. Скорость хода машины была смехотворной и позволяла легко обойти шагом первый паровоз. Человек-сопроводитель же (по профессии боксер) защищал устройство от разъяренных обывателей, которые сочли паровоз дьявольской машиной, отравляющей воздух.