Александр Ивич – Приключения изобретений (страница 7)

На этом огромном пути были большие узловые станции. Например, печатание с досок, потом процесс набора и печатания, изобретённый Гуттенбергом, потом появление плоской печатной машины. Следующая станция – наборная машина. А за ней – изобретение матрицы и стереотипа. Следующая узловая станция – появление ротационной машины. И сейчас мы подходим к новой станции – фотонаборной машине.

Так и в любой другой области техники – каждая совершенствуется. Иногда медленнее, иногда быстрее.

От чего же зависит темп этого движения? От двух причин: потребностей общества и уровня развития техники.

Гуттенберг сделал своё изобретение, когда общество готово было его принять: грамотных людей стало много и всем им понадобились книги. Гуттенберг великолепно использовал возможности, которые давала современная ему техника. Потому его изобретение оказалось таким прочным.

А почему наборную машину удалось построить только через полвека после того, как в ней ощутили нужду? Почему десятки изобретателей потерпели неудачу в попытках создать наборную машину? Когда они пробовали механизировать набор, люди вообще не умели ещё строить сложных машин с тонкими механизмами. Изобретатели пытались создать простую машину для набора, а это не удавалось. За полвека машиностроение сделало большой шаг вперёд, научились строить уже довольно сложные машины – вот тогда и удалось создать линотип.

И чем больше совершенствуется техника, тем быстрее изобретаются новые способы изготовления вещей, появляются новые, невиданные машины, новые, невиданные вещи

– и весь наш мир меняет свой облик. XX век стал веком полного технического переворота

– веком огромных скоростей, веком создания огромной мощи и тончайших приборов.

Но разве всегда изобретатели создают только то, в чём люди уже почувствовали настоятельную потребность? Нет, они часто, очень часто идут впереди своего времени, изобретают то, в чём люди почувствуют нужду только через десятилетия, иногда через века. Велика заслуга таких изобретателей, но трудна их судьба.

Об этом вы прочтёте в следующих главах.

ТЫ МАШИНЫ БУДЕШЬ ДВИГАТЬ…

Школьные товарищи

В 30-х годах XVIII века в горнозаводской школе Екатеринбурга (нынешнего Свердловска) учились два мальчика. Один был солдатский сын Иван Ползунов, а другой – сын мастерового Козьма Фролов.

В то время на Урале было уже много рудников и заводов. Добывали железную руду, медь, золото, выплавляли из руды металл. Чугун уральских заводов славился на всю Европу – он был лучше английского и шведского.

От отца к сыну передавались секреты плавильного дела, ковки и закалки металла, умение строить заводские печи. Но почему надо работать так, а не иначе, нельзя ли изменить, улучшить отцовские приёмы работы, молодые мастера не знали. Они ничему, кроме своего мастерства, не учились, часто даже читать не умели.

Чтобы мастера были образованнее, лучше разбирались в своём деле, и завели на Урале горнозаводские школы. Там учили не только грамоте, арифметике, но и начаткам механики, черчению.

Ползунов и Фролов были очень способными учениками. Мы не знаем, дружили ли они в школе, – Фролов был в старшем отделении, когда Ползунов только начинал учение. И потом всю жизнь они почти не встречались, хотя и работали рядом. Не только рядом: у обоих с молодости была одна и та же мечта. Оба талантливо, упорно, побеждая множество препятствий, добивались своей цели – одной и той же. Но хотя цель была одинаковая, пошли они к ней разными путями. И всё же оба к цели пришли.

Что же за мечта у них была, какая цель стояла перед ними? Облегчить бесконечно тяжёлый труд крепостных рабочих в рудниках и на заводах и в то же время увеличить его производительность.

Облегчить труд – это значило переложить самую тяжкую его часть на машины и механизмы. Их было тогда мало. А создавать новые мешало главным образом то, что не было сильного, надёжного двигателя, который приводил бы машины в движение.

Вот этим самым важным для того времени вопросом – как создать хороший двигатель – и занимались всю жизнь оба изобретателя.

Единственной энергией, которой умели в то время пользоваться для заводских нужд, была сила текучей воды. На пути водяного потока ставили колесо с насаженными по ободу лопатками, которые толкала вода, или с ковшиками, в которые вода лилась сверху. От вращающегося водяного колеса движение передавалось насосам, заводским механизмам.

Неудобство водяных колёс было в том, что они привязывали завод к реке. Да и маломощным был этот двигатель.

Фролов, работая после школы на уральских золотых приисках, изобрёл немало механических приспособлений, которые облегчали труд рабочих и увеличивали добычу. Но он мог использовать только часть своих изобретений: у него не было достаточно сильного двигателя, чтобы приводить в движение новые механизмы. И тогда он стал думать, как можно заставить водяные колёса делать больше работы, как увеличить их мощность.

Он придумал удивительные вещи – об этом вы прочтёте немного дальше.

А Иван Ползунов считал, что водяные колёса отживают свой век. Надо создать двигатель для рудников, расположенных далеко от реки. И заводам нужен новый двигатель, – удобнее, мощнее водяного колеса.

Но как же без него обойтись?

Ползунов читал о новых двигателях для насосов, откачивавших в Англии воду из шахт и рудников. Это было важно и для наших рудников. Подземные воды делали невыносимо тяжким труд рабочих. Приходилось добывать руду, стоя иной раз от зари до зари по грудь в воде.

Если рудник был далеко от реки, воду вычёрпывали вручную бадьями или конным приводом – поднимали бадьи на верёвках, как из колодца. Тем же способом и руду доставляли на поверхность земли.

А если рудник был близко от реки, ставили насосы, которые приводились в движение водяными колёсами. Но и это не спасало. Обычно вода заливала выработки быстрее, чем её откачивали.

Насосы, о которых читал Ползунов, приводились в движение силой пара.

Что придумали прежде Ползунова

Ещё в древности знали, что пар может работать, – стоило только посмотреть, как он подбрасывает крышку сосуда, в котором кипит вода. Но прошло около двух тысячелетий, пока сумели использовать силу пара для полезной работы, создать паровой двигатель.

Первые паровые машины как раз и строились для откачки воды из шахт. Над их созданием трудилось много изобретателей – одним из первых французский врач Дени Папен, бросивший медицину ради техники.

Это было в конце XVII века. Самые важные части будущих машин – цилиндр и двигающийся в нём поршень – существовали уже давно и применялись в ручных, конных и водяных насосах. В поисках нового двигателя, который мог бы приводить в движение насосы, Папен попробовал использовать порох.

Он придумал вот что: нужно удалить из цилиндра под поршнем воздух – и тогда поршень опустится под давлением атмосферного воздуха. А как заставить поршень подняться кверху цилиндра? Папен насыпал в нижнюю часть цилиндра порох, подвёл к нему фитиль и поджёг. Он рассчитывал, что от взрыва пороха поршень подскочит и под ним, в цилиндре, образуется безвоздушное пространство (вакуум). Тогда поршень опустится. Машина получилась очень неудобной – каждый раз насыпать порох, поджигать фитиль, ждать взрыва, потом ждать, пока остынут пороховые газы… Всё это так долго, что практически машина оказалась никчёмной.

Вот тогда и решил Папен использовать для подъёма поршня силу пара, его свойство очень сильно расширяться, занимать большой объём (пар, расширяясь, может занять место в 1700 раз большее, чем вода, из которой он приготовлен).

Налил Папен на дно цилиндра немного воды, а под цилиндр поставил жаровню. Вода закипела, и пар поднял поршень. Тогда изобретатель убрал жаровню, а стенки цилиндра полил холодной водой. Пар обратился в воду (конденсировался), и под поршнем образовалось безвоздушное пространство. Силой атмосферного давления поршень опустился. А опускаясь, он проделал полезную работу: поднял груз, привязанный верёвкой к стержню (штоку), на котором держится поршень. Значит, он мог проделывать и другую работу – приводить в движение насос.

Всё же и в этой машине были большие недостатки. Самый серьёзный – то, что вода кипятилась в самом цилиндре, а не в специальном котле. Опять получалось слишком медленно: вскипятить воду, убрать жаровню, полить цилиндр холодной водой, чтобы пар конденсировался, – и тогда только опускался поршень. А потом опять ставь жаровню и всё начинай сначала.

Но вот какие неожиданности случаются с самым талантливым изобретателем. Работая над паровой машиной, Папен и не вспомнил, что сам же он за несколько лет до этого изобрёл паровой котёл! Случилось так потому, что он котёл изобрёл для изучения свойств пара, а не для какой-либо определённой работы. Котёл был закрыт наглухо, и пар поэтому сжимался в котле до нескольких атмосфер. Чтобы котел не разорвался от давления пара, Папен сделал клапан, открывавшийся, когда давление в котле становилось слишком большим. Этот клапан был важным изобретением. Он позже применялся во всех паровых машинах.

Всё же Папен нашёл практическое применение для своего котла. Он его использовал, как… кастрюлю. Варил в котле мясо с костями и хвалился, что получается превосходный студень.