100 великих достижений цивилизации - Станислав Эдуардович Ермаков

Почти одновременно во Франции появился проект паровой машины с поршнем Денни Папена, а спустя еще десятилетие – машина с поршнем в вертикальном цилиндре, которую создал англичанин Томас Ньюкомен. Хотя коэффициент полезного действия ее был очень низким, паровая машина Ньюкомена широко использовалась в Европе более 50 лет. Ее вариант с цилиндром длиной 2,74 метра и диаметром 76 сантиметров в 1740-х годах за день мог выполнить объем работ, с которым бригада из 25 человек и 10 лошадей справлялась при посменной работе за неделю.

Не отставала, кстати, и Российская империя, вернее, ее изобретатели. Иван Ползунов в 1763–1766 годах разработал ряд паровых двигателей, которые были не хуже, даже лучше европейских. В 1764 году одну из машин его конструкции начали собирать на литейном заводе, а в строй ее ввели уже после смерти изобретателя. Увы, уникальное творение русского гения ждала типичная судьба. Спустя месяц с небольшим паровая машина Ползунова сломалась. Чинить ее никто не стал, продолжили работать по старинке, а вскоре и демонтировали. История не имеет сослагательного наклонения, но всякий раз, когда слышишь подобную историю, так и тянет задуматься: а что было бы, если?..

Но все-таки «главным» изобретателем парового двигателя, точнее, такого его варианта, который повлек за собою технологическую революцию и начало эпохи пара, стал шотландский изобретатель Джеймс Уатт.

Сын кораблестроителя, он родился в городе Гринок, а когда подрос, поступил на работу в мастерские в Глазго. Здесь за два года Джеймс Уатт приобрел квалификацию гравировщика, мастера-оптика, специалиста по изготовлению навигационных инструментов. Вскоре его дядя, занимавший пост профессора в местном университете, порекомендовал молодого человека на должность механика в этом учебном заведении. Здесь-то Уатт впервые и заинтересовался паровыми механизмами. Текстильная промышленность Соединенного Королевства остро нуждалась в устройствах, которые могли бы обеспечить непрерывную работу ткацких станков.

Начав с попыток усовершенствовать машину Ньюкомена, пригодную только для перекачки воды, Уатт вскоре понял, что нужно сделать, чтобы подобная конструкция стала в полном смысле слова паровой, а не пароатмосферной. В 1765 году он придумал, как добиться, чтобы цилиндр постоянно оставался горячим, что существенно повышало коэффициент полезного действия. Для этого Уатт придумал, как отводить пар в отдельный резервуар через трубопровод с клапаном. Привнес он и еще несколько усовершенствований вроде шарнирного механизма, получившего название «параллелограмм Уатта». Он позволял решить главную технологическую задачу: возвратно-поступательное движение поршня преобразовывалось с его помощью во вращательное движение главного вала.

Проблема постоянной и равномерной работы ткацких станков была решена.

Созданная «волшебником из Гринока», как стали его вскоре называть, паровая машина прошла испытания в 1776 году. В их ходе выяснилось, что коэффициент полезного действия нового устройства вдвое больше, чем у ранее созданных устройств. А 6 лет спустя Джеймс Уатт создает первую в мире универсальную паровую машину двойного действия. Теперь во вращательное движение преобразовывалось и поступательное, и возвратное движение поршня, совершаемое с помощью пора. В машине присутствовали маховик, регулятор скорости, дисковые клапаны и манометр, позволявший измерять давление пара. Это было совершенно новое, революционное по тем временам устройство.

К 1784 году паровая машина Уатта приобрела окончательный вид, достигнув, пожалуй, максимально возможного на тот момент совершенства. В начале XIX века первые паровоз и пароход работали именно на этих устройствах.

Паровая машина Уатта

Ротативная паровая машина, запатентованная Уаттом, начала широко применяться в текстильной промышленности, а позднее и на других промышленных предприятиях. Попутно он разработал и единицу измерения мощности двигателей, которая хорошо известна практически каждому под названием «лошадиная сила». Впрочем, международная единица мощности – Ватт – по справедливости названа в 1882 году в честь механика из Шотландии Джеймса Уатта.

Так началась промышленная революция, без которой был бы совершенно немыслим и современный уровень развития техники. Животные, ветряные и водяные мельницы начали постепенно уступать место механизмам. Их повсеместное распространение изменило весь уклад жизни людей, принадлежавших к разным сословиям.

Скорость перемещения и обмена информацией, которую позволяли достичь транспортные средства на паровых двигателях, объемы промышленного производства, основанного на использовании паровых станков, стали основой цивилизации совершенно нового типа. И пусть кому-то сегодня тогдашние восторги от скорости 20 или 30 километров в час покажутся чем-то несущественным, надо помнить, что без них не было бы и наших нынешних достижений – причем не только в области быстрого перемещения, но и во множестве других областей.

Как были придуманы железные дороги

Применительно к железнодорожному транспорту все рассуждения на тему «что появилось раньше, курица или яйцо» бессмысленны. Конечно же, первыми были рельсы. Вернее сказать, еще до рельсов как таковых появились колейные дороги, по которым шли две глубокие параллельные борозды. Они существовали уже в Древнем Египте, Греции и Риме и предназначались для перевозки по ним тяжелых грузов. Дороги выкладывали камнем, а по ее полотну тянулись борозды, по которым, как по направляющим, катились колеса повозок. Повозки на таких дорогах не виляли из стороны в сторону, а шли ровно, в требуемом направлении. Вот из этих «обратных» рельсов и родилась идея железнодорожного транспорта.

Железные дороги стали еще одним революционным прорывом в развитии нашей цивилизации. Возможность доставки грузов огромного объема и веса и людей по суше на большие расстояния и в сравнительно короткие сроки коренным образом изменила ритм и философию жизни человечества, не говоря уже об условиях жизни.

Но от обложенной камнем колеи до рельсов должно было пройти долгое время. И этот путь был пройден в Средние века. Тогда на рудниках строили дороги из деревянных рельсов, по которым передвигали деревянные же вагонетки с рудой. Возможно, именно отсюда пошло название «трамвай», то есть «бревенчатая дорога». Согласитесь: между трамваем и поездом очень много общего!

Однако деревянные рельсы очень быстро изнашивались. Поэтому в конце 30-х годов XVIII века начали появляться чугунные плиты с желобами для колес, дорогие и, надо признать, непрактичные. В 1767 году некий англичанин по имени Ричард Рейнольдс придумал уложить на шахтах и рудниках Колбрукдейла в графстве Шропшир в Великобритании стальные рельсы. Эти рельсы не очень напоминали привычные нам, поскольку, подобно древним колеям, были не выпуклые, а как бы вогнутые и напоминали в разрезе латинскую U. В длину рельсы достигали полутора метров, а в ширину – 11 сантиметров. Поперек дороги укладывали деревянные брусья, игравшие роль амортизаторов-подкладок, а рельс пришивали к ним вверх выемкой. Иначе говоря, по сути, это было переосмысление все тех же античных каменных колей. Смена материала рельсов потребовала заменить и материал колес. Они тоже стали чугунными, а толкали их по путям люди или тащили лошади. Решение