Занимательная техника в прошлом - Лебедев Василий Иванович. Страница 6
Зарождается мировая торговля.
Прогрессирует судостроение. Судно Колумба в 1492 г. имело всего 246 тонн водоизмещения. Но через сто лет мореплаватели располагали уже кораблями водоизмещением в 700–800 тонн.
Рис. 25. Коллекция старинных ткацких станков, работу которых можно наблюдать в Мюнхенском музее.
Возникают новые промышленные центры. В развившейся борьбе за первенство на море побеждает сначала Голландия, потом Англия.
В XVI и XVII вв. в связи с ростом промышленности замечается особенное увеличение мощности машин, появляются сложные трансмиссии (передаточные механизмы).
Человек, овладев силой воды, начинает строить «машины-орудия». Так появляются водяные лесопилки, водяные сверла для пушек, водяные молота, но водяной двигатель, несмотря на все свои достоинства, имеет, однако, ряд недостатков. Хороший двигатель нужен очень часто как раз там, где мало воды: в городах, в центре «мануфактур». Кроме того зимою в умеренных странах — в Швеции, России и пр. — сила воды не действует. Является мысль использовать какую-либо другую силу. Кроме воды такой силой может служить ветер.
Рис. 26. Коллекция сверл, начиная от первобытного и кончая современными.
Ветер начали использовать очень давно — на морях, применяя парус. Ветряные же двигатели появились в XV–XVI вв. Наиболее раннее изображение такого двигателя мы находим в рукописях Леонардо да Винчи (1452–1519). Ветряный двигатель — даровой двигатель, но у него есть недостаток: часто, когда нужно, чтобы он работал, ветра нет. Вот почему даже в XVI и XVII вв. в порту, на мельницах и пр. продолжают работать всевозможные ступальные колеса, конные приводы и т. п.
Рис. 27. Ступальное колесо в порту XVIII века. Оно приводится в движение людьми.
Машины XVIII века
Делая набросок важнейших моментов в истории машины, я должен был бы перейти теперь к выяснению причин появления паровой машины и к описанию такой машины.
Однако, прежде чем это сделать, необходимо остановиться на тех изобретениях в области «машин-орудий», которые произвели промышленную революцию в конце XVIII века (главным образом, в Англии) и привели к зарождению нового класса — рабочего класса, состоявшего исключительно из наемных работников.
Рис. 28. Эскиз ветряной мельницы Леонардо да Винчи (около 1500 г.).
В конце XVIII века было сделано множество изобретений прежде всего в области машин по обработке «волокнистых веществ» — главным образом, хлопка. До середины XVIII бека бумажные ткани производились ткачами у себя на дому ручным способом по заказу скупщиков. Так как пряжа совершалась гораздо медленнее, чем тканье, то ткач постоянно нуждался в большем количестве пряжи. Спрос на пряжу еще повысился, когда появился «самолетный челнок». Это замечательное изобретение было сделано англичанином Кэем в 1733 г.
Улучшение, введенное Кэем, толкало мысль изобретателя на улучшение прядения, сильно отстававшего от тканья. Однако, только в 1769 г. была изобретена «прядильная машина» — тоже англичанином, Аркрайтом, и получила название «ватер-машина» (ватер или, вернее, «уотер» — английское слово, означающее «вода»). Машина Аркрайта получила название «водяной машины» потому, что приводилась в движение силой воды.
Затем в 1775 г. появляются улучшенные прядильные машины. Они сделали то, что теперь прядильщик начал обгонять ткача; чтобы последний мог «идти в ногу» с прядильщиком, надо улучшить ткацкий станок. Появление в 1785 г. механического ткацкого станка разрешило это затруднение. Замечательно, что все эти открытия сделали английские инженеры: только английская промышленность в них нуждалась.
Прядильные и ткацкие машины и произвели ту промышленную революцию, о которой я уже говорил. Исчезла мелкая мастерская, победила фабрика. Ткач-ремесленник уже не мог выдержать конкуренции ткацкой машины. Ему выгоднее было поступить на ткацкую фабрику — сделаться рабочим. Так зародился пролетариат.
Появившийся в 1808 г. знаменитый ткацкий станок Жаккарда только довершил эту революцию.
Зарождение паровой машины
Посмотрим теперь, чем было вызвано появление паровой машины. Родиной ее является также Англия.
Англия еще в XVII в., в связи с недостатком древесного угля, должна была перейти к выплавке чугуна на каменном угле. В летописях истории техники отмечено, что первый завод, который начал это делать, был завод Дерби (1735 г.).
При добыче угля из руд нужна постоянная откачка грунтовой воды, нужна работа насосов. Пока шахты неглубоки, как было в Англии в XVI и XVII вв., откачка воды еще может быть производима лошадьми или водяными колесами. Но по мере углубления борьба с водою становится все труднее и труднее. Как в древности мощность машины увеличивали числом рабов, так теперь мощность насосов начали увеличивать числом лошадей. В некоторых подъемных шахтенных устройствах число лошадей доходило до 500, а размеры колес, например, в Корнваллисе — до 14–16 м. Высота такого колеса равнялась высоте трехэтажного дома!
Настало, однако, время, когда понадобились не десятки лошадиных сил, чтобы бороться с природой, а сотни и даже тысячи. Хотя попытки построить паровую машину восходят еще к XVII в., однако первая практически пригодная машина была построена кузнецом Ньюкоменом в 1712 г., и это был как-раз паровой насос, откачивающий воду из шахт.
Паровой насос Ньюкомена был чрезвычайно просто устроен, работал больше атмосферным давлением, чем давлением пара. Полезное действие этой машины выражалось в сотых долях процента. Это значит, что больше 99 % топлива пропадали даром!
Посмотрите (рис. 29) на схему «парового насоса» Ньюкомена.
Рис. 29. Машина Ньюкомена. Вода вводится в цилиндр В из бака L при отвертывании крана.
Пар, получаемый в котле А, давит на поршень и заставляет его подниматься. Вниз поршень двигается под влиянием атмосферного давления, после того как пар путем впрыскивания воды из бака L конденсировался.
Несмотря на то, что машина Ньюкомена столь несовершенна, она все же лучше справлялась с задачей, чем «живые машины» или водяные двигатели. Угля было достаточно, жечь его даже в большом количестве не было убыточно для владельца каменноугольных шахт. Но на других производствах такая машина не годилась. Поэтому, днем «рождения» паровой машины следует признать тот день, когда Уатт взял свой главный патент — 5 января 1769 г.
Рис. 30. Джемс Уатт (1736–1819), изобретатель паровой машины.
Замечу, что Уаттом взято очень много патентов, касающихся паровой машины, в течение ряда лет, и этот великий изобретатель довел паровую машину до такого совершенства, что она стала экономически выгодной не только для владельцев шахт. Но патент 1769 г. — его главный патент. Уатта по справедливости обычно и считают изобретателем паровой машины. Он же был тот механик, который заменил последнюю деревянную часть машины железом. После Уатта паровые машины строятся уже целиком из металла.
Машины-орудия в XVIII веке
«Если вы хотите знать, в чем заключается главное препятствие к устройству машин, — пишет в одном из своих писем Уатт, — так я скажу вам, что самое важное затруднение это недостаток кузнечной работы. Кузнецы не умеют изготовлять такой цилиндр, чтобы поршень в нем ходил хорошо».