о счастливой случайности воздушный шар опустился на небольшой, затерянный в океане остров. Пятеро пассажиров и собака оказались одни на необитаемом, даже не нанесенном на карту острове, Таинственном острове, как назвал его писатель Жюль Верн. Это произошло во второй половине XIX столетия.
У людей не было с собой ничего. Нечем было добывать пищу, нечем было даже развести огонь. Но зато один из спасшихся, Сайрус Смит, был очень знающим человеком. Знания Сайруса Смита, трудолюбие, мужество и взаимная дружба обитателей Таинственного острова помогли им за несколько лет создать на острове все, что было необходимо для жизни.
Все вы читали эту интереснейшую книжку Жюля Верна, и я не буду пересказывать вам ее содержания. Я хочу только напомнить вам, что Жюль Верн в образе Сайруса Смита показал человека, знания которого были очень обширны. Но они не превосходили, а целиком были основаны на завоеваниях науки и техники того времени.
В фантастической книге Марка Твена «Янки при дворе короля Артура» тоже изображен герой подобного рода. Попав ко двору легендарного короля Артура, правившего, по преданию, в Англии во времена раннего средневековья, герой силой своих знаний умудряется вызвать переворот в технике того времени. Причем знания его не какие-то особо выдающиеся. Совсем нет; он знает не более того, что знал инженер второй половины XIX века.
Но инженеры тех времен действительно знали уже очень многое. И многое могли делать. Они располагали множеством величайших открытий, превратившихся со времен Ньютона в стройную и точную науку о движении тел — механику. Механика и математика — древние науки. Новая же математика и новая механика были заложены гениальным английским ученым Исааком Ньютоном задолго до начала промышленной революции.
Множество ученых и практиков обогатили и развили эти науки, и к середине прошлого столетия механика, одна из первых, вооруженных точными новыми методами наук, стала приносить обильные практические плоды.
Механика — великая наука! Она помогла объяснить и понять научные и технические завоевания человечества, сделанные до того времени. Ведь они все, хоть и бессознательно, основывались на законах механики. Но механика не только объяснила прошлые открытия и достижения, она помогла сознательно добиваться новых. Все изобретения, все новые машины, станки, огнестрельное оружие, строительные сооружения — все, что создавалось людьми в те годы, могла объяснить механика. Законам механики подчинялись не только наши, земные, явления, но и все известные явления, наблюдавшиеся астрономами. Впервые в истории стало возможным производить математический расчет действия машин и сооружений, рассчитывать их отдельные узлы и элементы. Машины стали строить более надежными, легкими и, главное, точными. Механические устройства стали распространяться повсеместно. Строились корабли, железные дороги, мосты, невиданных дотоле размеров здания, туннели, домны, шахты, огромные заводы. Ручные орудия труда все более и более заменялись машинами и механизмами.
Словом, казалось, что вся вселенная может быть объяснена законами механики. И действительно, все, что наблюдали ученые, все, что ни создавала техника в те годы, все подчинялось этим законам, а если и некоторые факты не подчинялись, то это пока еще не вызывало ни тревоги, ни сомнений в универсальности механики. Казалось, что механика рано или поздно сумеет объяснить и эти непокорные явления.
Что же способствовало столь бурному развитию механики?
Мы знаем, что толчком к ее расцвету послужила промышленная революция, начавшаяся с изобретения прядильных и ткацких машин и паровой машины. Мы также знаем с вами, какую роль в жизни человечества сыграло открытие и применение металлов. Бронзу, медь, золото и железо люди открыли очень давно. К началу промышленной революции были известны и использовались и многие другие металлы. Но их, далее железа, не требовалось особенно много. Железо главным образом шло на изготовление лемехов, колесных осей, подков, разнообразного инструмента, оружия, корабельных якорей, гвоздей и т. п. До начала промышленной революции редко ощущалась нехватка в железе.
Промышленная революция и в этой области вызвала громадные изменения, потому что без достаточного количества железа, чугуна и стали она попросту не могла бы развиваться. Если первые машины — ткацкие станки и прядильные машины — с грехом пополам можно было бы делать из дерева, то паровой двигатель мог быть выполнен только из металла, и не любого, а самого прочного и устойчивого — из стали. То же самое можно сказать и о железной дороге, название которой говорит само за себя, и о многих других сооружениях и машинах.
Металл сразу потребовался в громадных количествах: котлы, паровые машины, паровозы, рельсы, пароходы, всякого рода станки и машины начали выделываться из металла. И здесь такую же важную роль, как в свое время бронзе и железу, пришлось сыграть стали.
Применение стали, особенно при изготовлении машин, станков, инструмента, позволило резко улучшить машины, повысить точность и качество изготовления продукции. Не менее важную роль применение стали и повышение точности и качества изготовления машин сыграли в дальнейшем усовершенствовании двигателей. В 1884 году в Англии Ч. Парсонс и независимо от него в Швеции в 1889 году Г. Лаваль разработали паровые турбины. Первые паровые турбины работали при очень высоких оборотах (30 тысяч об/мин турбина Лаваля и 18 тысяч об/мин турбина Парсонса). Кроме того, они сначала не были достаточно экономичными. Широко они стали применяться позже, в начале нашего века.
Появились и другие тепловые двигатели, так называемые двигатели внутреннего сгорания. Само название этих двигателей говорит о том, что топливо, отдавая свою энергию, сгорает в самих двигателях, а не в топке котла, вне двигателя, как это было в паровых двигателях.
Надо сказать, что двигатели внутреннего сгорания были самыми первыми на земле тепловыми двигателями. Только применялись они не в промышленности, а в военной технике. Впервые двигатель внутреннего сгорания был изобретен в глубокой древности в Китае. Это— ракета. Применялась она главным образом для фейерверков. Позднее ракету использовали для военных целей в Индии, в России. Однако до сороковых годов нашего века ракетный двигатель интересовал в основном ученых, а техника обходилась без него. Зато уже с очень давних времен широко используется другой двигатель внутреннего сгорания, имеющийся в любом виде огнестрельного оружия, от старинной аркебузы или пищали до современного дальнобойного орудия.
Ведь что такое двигатель внутреннего сгорания? Это такой двигатель, в котором энергия или работа получается путем сжигания топлива (будь то порох или бензин) в специальных рабочих камерах. У пушки или винтовки такой рабочей камерой является ствол, а у наиболее распространенных двигателей внутреннего сгорания, поршневых двигателей, — цилиндр.
Ни ракетный двигатель, ни двигатель «огнестрельный» до сих пор не нашли широкого применения в промышленности, хотя бы потому, что очень трудно регулировать мощность и управлять такими двигателями. Зато поршневые двигатели применяются повсеместно. И, говоря о двигателях внутреннего сгорания, чаще всего имеют в виду именно поршневые двигатели, хотя, кроме них, есть еще и газовая турбина и некоторые другие типы.
Идея создания двигателя внутреннего сгорания для промышленности зародилась в годы, предшествовавшие промышленной революции, когда уже ощущались все недостатки водяных двигателей. Первый тепловой двигатель внутреннего сгорания был предложен X. Гюйгенсом, известным нам создателем волновой теории света и значительными усовершенствованиями в часовом деле. Занимался Гюйгенс и тепловым двигателем, который он называл «пороховой машиной». Действительно, пороховая машина была основана на том же принципе, что и огнестрельное оружие. Только вместо ствола у пороховой машины был цилиндр, а вместо ядра или пули — поршень. Построить такую машину в 1688 году безуспешно пытался работавший одно время помощником у Гюйгенса Д. Папен.
Затем на время о двигателях внутреннего сгорания словно забыли: появилась паровая машина. Но в начале XIX века снова стали делаться попытки создать двигатель внутреннего сгорания. И, наконец, в 1860 году французский механик Э. Ленуар построил первый двухтактный газовый двигатель. По конструктивным принципам этот двигатель очень напоминал паровую машину, и экономичность у него была маленькая.
Поэтому уже в 1867 году, всего через семь лет, немецкие изобретатели Н. Отто и Э. Ланген создали более совершенный газовый двигатель, а еще через одиннадцать лет (в 1878 году) тот же Отто предложил новый, гораздо более совершенный, четырехтактный двигатель.
Однако все эти двигатели работали на газовом топливе, сперва на светильном, а потом на генераторном газе. Такое топливо неудобно в пользовании, и качество у него низкое. Поэтому двигатели внутреннего сгорания все еще не были в большом ходу. Только после перевода двигателей на жидкое топливо, сперва на легкое, а потом и на тяжелое, двигатели получили всеобщее признание.
Один из первых бензиновых двигателей с карбюратором был построен в восьмидесятые годы прошлого столетия моряком русского флота О. С. Костовичем. Двигатель был клапанный, восьмицилиндровый и предназначался для установки в дирижабле. Он имел очень малый по тем временам удельный вес — три килограмма на одну лошадиную силу.
Все мы знаем и о так называемых двигателях Дизеля, или, как их часто называют ученые и инженеры, двигателях с воспламенением от сжатия. Начало этим двигателям положил в самом конце прошлого столетия, в 1897 году, талантливый немецкий инженер Р. Дизель.
Двигатель, разработанный самим Дизелем, не был совершенным. И, прежде чем он получил широкое распространение, его пришлось значительно улучшать. Большие заслуги в этом деле имеют русские инженеры, которые на заводе Нобеля в Петербурге (теперь этот завод называется «Русский дизель») значительно улучшили конструкцию двигателя. Много усовершенствований в дизель ввели наши инженеры и в последующие годы.
В наши дни дизели — очень надежные и очень распространенные двигатели. Они применяются и на транспорте, в теплоходах и тепловозах, и приводят в движение электрические генераторы, устанавливаются они и на мощных автомобилях и тракторах. Известно, например, что по выпуску дизельных тракторов Советский Союз стоит на первом месте в мире.
Изобретение и распространение двигателей внутреннего сгорания определило развитие необыкновенно важной отрасли промышленности — нефтяной и нефтеперерабатывающей. О том, как велико в нашей сегодняшней жизни значение двигателей внутреннего сгорания, вы можете судить по политике таких стран, как США и Англия, которые в борьбе за нефть применяют все средства, вплоть до самых неприглядных.
Мы с вами уже знаем, что развитие техники направлено на повышение продуктивности человеческого труда, на удовлетворение постоянно расширяющихся и растущих потребностей человеческого общества. Техника всегда развивается одновременно по нескольким путям, и среди них очень важное значение имеют следующие:
Создание новых, более совершенных, более мощных к стойких двигателей, способных выполнять разнообразную работу и заменять мускульную силу человека в различных областях его труда.
Создание устройств, заменяющих или обостряющих человеческие чувства, что позволяет лучше и точнее проводить производственные процессы.
И очень близкий, часто не отличимый путь — создание устройств, позволяющих измерять различные величины и свойства предметов и процессов.
Есть еще один путь. Это путь создания таких устройств, которые могли бы управлять некоторым процессом без вмешательства человека. Такие устройства должны заменить собой не силу человека, не его чувства, а его мозг.
Сочетание всех названных путей и приводит в конце концов к созданию нового, особого вида машин, которые могут выполнять всю работу или какую-то ее часть без участия человека. Такие машины, как мы знаем с вами, называются машинами-автоматами.
Первыми автоматами были механические автоматы: часы, золотник, центробежный регулятор. Регулятор уровня воды в резервуаре, изобретенный И. И. Ползуновым, и предохранительный клапан парового котла — тоже устройства автоматики. Сюда же может быть отнесено и первое автоматическое оружие: пулемет, созданный в 1883 году, самодвижущаяся торпеда.
Но все-таки в те годы, когда в мире господствовала механика, автоматов было очень немного. И не потому, что механика не могла создавать их. Совсем нет. Все дело заключалось в том, что вплоть до начала нашего столетия только в очень редких случаях техника не могла обойтись без автоматических устройств.
Но заслуги механики прошлого века и без того огромны.
Машиностроение, промышленность, которая дает жизнь всем остальным отраслям техники, единственная в своем роде промышленность, потому что только она может создавать себя самое — вот главнейшая задача, решавшаяся и решаемая в настоящее время механикой.