Николай Надеждин – Открытия и изобретения ХХ века. Энциклопедия (страница 2)
В 1825 году в строй вступила первая в мире железная дорога общего пользования – между английскими городами Дарлингтон и Стоктон. А в 1829 году Стефенсон построил, наверное, самый выдающийся паровоз за всю историю железнодорожного транспорта, лёгкую, мощную, необычайно скоростную для своего времени «Ракету».
В 1836 году в США начало работу Патентное бюро, в функции которого входила регистрация изобретений и открытий с целью защиты авторских прав изобретателей. Самый первый патент был выдан американцу Джону Рагглзу на паровозное колесо. Это изобретение используется до сих пор.
Настало время поговорить о другом величайшем изобретении позапрошлого века – о телеграфе. Его создателем считается Сэмюэл Финли Бриз Морзе (родился 27 апреля 1791 в городе Чарлстон, США, умер 2 апреля 1872 в Нью-Йорке), живописец, причём, успешный и достаточно известный – Морзе создал Национальную академию рисунка, созданную им же, и долгие годы (с 1826, по 1845) её возглавлял, состоял профессором живописи и скульптуры в Нью-йоркском университете. И, вообще, Морзе был хорошим художником. Однако, мы его помним, как изобретателя телеграфного аппарата и знаменитого кода – азбуки Морзе.
И всё же мы говорим – «считается создателем». Дело в том, что способ использовать электрический ток и провода для связи искали и другие изобретатели. Но Морзе первому удалось создать работающую систему и привнести в телеграф ряд важных усовершенствований. Сама идея (согласно легенде) телеграфа пришла в голову Морзе на корабле, когда он в 1832 году возвращался из Европы в Америку. До Морзе дошла весть об изобретении электромагнита, и он подумал о том, что неплохо бы каким-то образом использовать электромагнит для связи. Вроде бы тогда же (за три года до первого испытания самого телеграфа!) Морзе подумал и о том, что телеграфную линию можно проложить по дну океана, соединив таким образом Европу и Америку. Эту идею воплотил в жизнь американский предприниматель, торговец бумагой и (вы не поверите!) художник Сайрус Филд.
Телеграф Морзе устроен очень просто. Передающая станция – это телеграфный ключ с парой контактов, замыкающих и размыкающих электрическую цепь с включённой в неё батареей питания. Принимающая станция – электромагнит с укреплённым к сердечнику грифелем. При замыкании цепи телеграфным ключом на обмотку принимающего электромагнита поступает электрический ток, сердечник притягивается к обмотке электромагнита и прижимает пишущий узел (грифель) к бумажной ленте, протягиваемой пружинным механизмом. Таким образом передаётся сообщение – в виде чёрточек грифеля на поверхности бумажной ленты.
Принципиальных изобретений Морзе в области телеграфной связи два – изобретение специального кода для передачи сообщений и релейная линия связи. Азбука Морзе – система точек (коротких чёрточек) и линий – была изобретена им в 1837 году, но вовсе не с первого раза. Но в конце концов, именно азбука Морзе превратила телеграф из технической игрушки в работающую, очень надёжную систему оперативной связи.
Релейная линия – это длинная электрическая цепь, состоящая из изолированных друг от друга автономных участков, оборудованных реле – электромагнитами с группой замыкающих контактов. Внедрение реле в телеграфную линию позволило создавать линии связи любой длины. Дело в том, что в медных проводах электрический ток очень быстро затухает. Несколько километров – вот максимальная дальность устойчивой связи по паре обычных проводов. В релейной линии ток от основной батареи проходит через замкнутые контакты передающего ключа, достигает обмотки электромагнита принимающей станции и притягивает сердечник. Но сердечник не связан с грифелем, а замыкает пару контактов другой, промежуточной цепи, снабжённой собственной батареей питания. Ток достигает второго промежуточного реле, которое замыкает цепь следующего реле и так далее. Кроме устойчивой связи, релейная линия обладает ещё и повышенной надёжностью. При обрыве проводов (а они прокладывались по воздуху, на деревянных столбах) повреждается только какой-либо промежуточный участок линии, а не вся телеграфная сеть. Определить повреждённый участок проще, чем найти повреждение длинной линии. Кроме того, релейной телеграфной линии не нужны мощные источники питания.
В полной мере с недостатками безрелейной линии связи столкнулся Сайрус Филд, у которого не было возможности устроить релейные развязки на дне океана. В результате шесть тысяч километров кабеля было проложено в виде одной непрерывной электрической цепи. Электрический сигнал быстро затухал, с передающей стороны (из Англии в США) пришлось увеличивать напряжение питания. И кабель попросту сгорел. И так происходило неоднократно. Однако, кабель через Атлантику был всё-таки проложен и даже работал – ещё в XIX веке…
Есть изобретения, которые в буквальном смысле меняют лик планеты, сам образ жизни человечества. К таким изобретениям смело можно отнести автомобиль – средство транспорта, приводимого в движение тепловым двигателем.
Первый автомобиль – повозка Кюньо (не исключено, что подобные повозки создавались и до него) – имел паровой двигатель. Логично предположить, что и первый мотоцикл тоже был паровым. Он был создан в 1869 году французами – братьями Пьером и Эрнестом Мишо. Это был велосипед, над задним колесом которого был установлен небольшой одноцилиндровый паровой двигатель. Крутящий момент передавался со шкива двигателя на заднее колесо велосипеда кожаным ремнём. Двигатель, который был объединён с паровым котлом, был установлен прямо под сиденьем. Конструкция выглядит несколько… монструозной, но она работала. И это был самый настоящий мотоцикл.
Кстати, вместе с новым типом транспортного средства братья Мишо изобрели и новый вид трансмиссии – ременную передачу. Ремень до сих пор используется в мотоциклах, а именно – в великолепных американских машинах «Харлей-Дэвидсон», едва ли ни самых известных в мире «чопперах» (тяжёлых шоссейных мотоциклах, для которых характерна высокая мощность двигателя и особая комфортная посадка водителя).
Но главное изобретение в области транспорта было сделано раньше. В 1860 году французский изобретатель Этьен Ленуар (годы жизни 1822—1900) построил первый в мире двигатель внутреннего сгорания, работающий по двухтактному циклу и вполне пригодный для практического использования. В двигателе Ленуара жидкое или газообразное топливо, смешанное с воздухом в пропорции, допускающей взрывообразное сгорание, поступало в камеру сгорания, воспламенялось, расширяющиеся газы толкали поршень вниз, а тот приводил во вращение коленчатый вал. Во время ходя вниз поршень открывал сначала выпускные окна в стенке цилиндра, через которые наружу выпускались отработавшие газы, затем во время обратного хода вверх, поршень открывал впускное окно, через которое впускал в камеру сгорания новую порцию газо-воздушной смеси. Цикл повторялся.
В 1867 году на Всемирной Парижской выставке мир увидел двигатель нового типа – четырёхтактный двигатель внутреннего сгорания, построенный немецким изобретателем Николаусом Августом Отто (родился 10 июня 1832 года в Хольцхаузене, сегодня территория Германии, умер 26 января 1891года в Кельне). Это был рабочий образец, который, впрочем, практической ценности ещё не имел. У двигателя не было газораспределительного механизма – впрыск топливовоздушной смеси и выпуск отработавших газов не был согласован, а клапаны удерживались пружинами и открывались разрежением, создаваемым поршнем. Но в 1876 году Отто представил усовершенствованный вариант двигателя, уже с вполне работоспособным газораспределительным механизмом. Этот двигатель принёс изобретателю (между прочим, мелкому бакалейщику, не получившему ровно никакого образования) всемирную славу и немалые доходы. Благодаря помощи немецкого промышленника Лангена, Отто довёл свой двигатель до промышленного образца и за десять последующих десяти лет продал более тридцати тысяч экземпляров своего мотора.
Между прочим, некоторое время изобретателем двигателя внутреннего сгорания признавали француза Бо де Роша, которому удалось первому запатентовать идею. Но в отличие от Отто, Бош так и не воплотил свою задумку в металле… Если раскрыть любой немецкий технический журнал, посвящённый автомобилям или мотоциклам, то в таблице технических характеристик нового автомобиля мы непременно увидим указание на то, что в машине установлен «двигатель Отто». Это дань уважения великому изобретателю, усилиями которого мир, в конце концов, и получил автомобиль.
А дата и место появления первого автомобиля с двигателем внутреннего сгорания до сих пор вызывает споры. Мы лишь деликатно скажем, что один из первых автомобилей в мире построил немец Карл Бенц (годы жизни 1844—1929). Трёхколёсный «Моторваген» был создан в 1885 году и сохранился до нашего времени – он хранится в автомобильном музее в Мюнхене. Второй автомобиль (или… «один из вторых»? ) в 1886 году построил другой немецкий изобретатель – Готлиб Вильгельм Даймлер (годы жизни 1834—1900), будущий партнёр Бенца. А годом раньше Даймлер и его тогдашний коллега Вильгельм Майбах (годы жизни 1846—1929) создали первый в мире мотоцикл с четырёхтактным двигателем Отто.