Книга Новая история стран Европы и Северной Америки (1815-1918) - Ирина Чикалова

Одно из направлений поиска новой двигательной установки состояло во внедрении паровой турбины, в которой энергия сжатого водяного пара непосредственно превращается в механическую энергию вращательного движения вала (ротора) без какой-либо передачи. Наиболее удачно эту проблему независимо друг от друга решили Карл Густав Лаваль в 1883 г. и Чарльз Парсонс в 1884–1885 гг. Уже в 1894 г. был проведен удачный эксперимент по оснащению турбинами корабля, вскоре турбинные установки получили широкое распространение в морском коммерческом и военном кораблестроении, на тепло– и гидростанциях.

Путь к созданию двигательной установки, пригодной для механических безрельсовых транспортных средств, наметил Этьен Ленуар, который в 1860 г. построил напоминавший паровую машину газовый двигатель. Сделать его более эффективным удалось в 1876 г. Николаю Августу Отто. Он создал двигатель внутреннего сгорания с четырехтактным циклом. Этот принцип сохранился и в моторах нашего времени, но сам двигатель Отто оказалось возможным использовать лишь для работы в стационарных условиях.

Быстроходным, компактным и легким двигатель стал после перехода на жидкое горючее. Приоритет в этом принадлежит Готлибу Даймлеру, создавшему в 1882 г. бензиновый мотор. В 1896–1899 гг. Рудольф Дизель сконструировал двигатель, способный работать на тяжелом жидком топливе. Сложились предпосылки для бурного роста автомобилестроения, а также, тракторо– и самолетостроения.

Электротехника

Еще в первой половине XIX в. открытия Андре Мари Ампера, Майкла Фарадея, Эмиля Ленца и других ученых создали теоретическую основу практической электротехники, выявили возможность превращения электрической энергии в механическую. Многочисленные попытки создания электродвигателей шаг за шагом приводили к удачным техническим решениям. В двигателе, который в 1834 г. построил Б.С. Якоби, электромагнитные воздействия преобразовывались во вращательное движение; этот эффект в будущем позволил электродвигателю стать универсальным.

Одновременно шло последовательное совершенствование генераторов – машин, «производящих» электрический ток за счет другой энергии: механической, тепловой, химической. В конце 60-х гг. Кромвель и Самюэль Варли, а также Вернер

Сименс создали первые генераторы постоянного тока. Они получили название динамо-машин. Их надежность и эффективность были низкими, однако в 1870 г. Зеноб Теофил Грамм, а затем в 1873 г. Фридрих Гефнер-Алыпенек внесли столь кардинальные изменения, что динамо-машина стала пригодной для питания электрических двигателей, освещения и других целей. В этом же 1873 г. Ипполит Фонтен на практике доказал, что динамо-машина может работать и генератором, и двигателем, т. е. превращать механическую энергию в электрическую и наоборот – преобразовывать электрическую энергию в механическую. С началом XX в. электрические двигатели, получив репутацию безотказного и экономичного источника механической энергии, начали активно внедряться в производство. Здесь они прежде всего дали возможность оснастить каждый станок собственным электродвигателем с индивидуальным приводом, что обеспечило простоту и быстроту пуска, возможность регулировать скорость вращения, компактность, приспособляемость к любым производственным процессам.

На протяжении 70-х гг. был найден способ использования электрической энергии для освещения. А.Н. Лодыгин предложил лампы накаливания с угольными стержнями, П.Н. Яблочков их усовершенствовал, Томас Эдисон создал вакуумную лампу с угольной нитью, которую затем заменили вольфрамовой.

Электродвигатель, электропривод, электроосвещение имели практический смысл лишь при условии решения проблемы транспортировки электрической энергии от производителя к потребителю. В 1882 г. Марсель Депре построил линию электропередачи протяженностью 57 км. Изобретения Николы Теслы и М.О. Доливо-Добровольского в области электротехники, генерирования и передачи электроэнергии позволили осуществить экономичное электроснабжение на большие расстояния, начать широкую электрификацию. Со второй половины 90-х гг. в экономически развитых странах развернулось массовое строительство электрических станций.

Железнодорожный и городской транспорт

В последней трети XIX– начале XX в. установились надежные и разветвленные транспортные сообщения в большинстве стран и между ними. Многие железные дороги пролегли на тысячи километров. Железнодорожный транспорт оказал огромное воздействие на развитие экономики не только как наиболее эффективное средство перемещения людей и грузов, но и как крупнейший потребитель металла, угля, паровых машин и других механизмов, строительных материалов, древесины. Коренной модернизации подверглась и сама железнодорожная техника. Совершенствование паровозов, замена железных рельсов стальными обеспечили скорость поездов в 100 и более километров в час, а их грузоподъемность – в сотни тонн. Появились новые типы вагонов, в том числе четырехосные пассажирские и товарные пульмановские, названные так по имени их создателя Джорджа Пульмана. Джордж Вестингауз в 1869 г. изобрел пневматический тормоз, нашедший повсеместное применение после 1872 г., когда его действие было автоматизировано. От ручной винтовой сцепки вагонов начали переходить к автоматической.

Вернер Сименс, впервые продемонстрировавший на Берлинской промышленной выставке 1879 г. действующую электрическую железную дорогу, реализовал идею применения на транспорте электродвигателя. Интенсивная инженерная мысль привела в последующие годы к созданию городского электрифицированного транспорта – трамвая. В 1885 г. Чарльз Джозеф Ван-Депуль построил в канадском городе Торонто трамвай с одним воздушным рабочим проводом, подвешенным на столбах с изоляторами. Эта система оказалась столь рациональной, что вскоре получила общее признание. В 1890 г. воздушный провод впервые появился в Европе на трамвайной линии в Галле (Пруссия). К 1890 г. в крупнейших городах США и Европы трамвай, который зарекомендовал себя одним из наиболее экономичных и массовых видов городского транспорта, полностью вытеснил конку.

Появление городов с миллионным и более населением превратило внутригородские перевозки в серьезную проблему. Во многом ее решил метрополитен – надземный (на эстакадах) и подземный. Первую подземную дорогу построили в Лондоне в 1863 г. Она была неглубокого залегания, длиной всего 3,6 км и обслуживалась паровозами. Переломным рубежом явился переход в 1890 г. лондонского метрополитена на электрическую тягу. Она быстро показала свои преимущества, и метростроение получило мощный стимул к широкому развитию. Метрополитены открываются в Будапеште (1896), Вене (1898), Париже (1900), Берлине (1902), Гамбурге (1912), ряде городов Американского континента.

Морской транспорт

Достижения науки и техники создали необходимую основу для удовлетворения возросших потребностей в морских перевозках. Этапным событием в кораблестроении стал спуск на воду в 1858 г. английского колесно-винтового парохода с дополнительным парусным оснащением «Грейт Истерн», который в 5 раз превышал водоизмещение наиболее крупных кораблей-предшественников. Он отразил черты уходившей эпохи парусного флота и технического прогресса XIX в., который воплотился в новейших по тем временам идеях: конструкция предусматривала двойное дно, поперечные переборки, продольную систему набора корпуса (через столетие так будут строиться все сверхбольшие корабли). Корабль был обшит железными листами – спор между деревом и железом был разрешен окончательно. «Грейт Истерн» имел три паровые машины: отдельно для поворота руля, вращения гребного винта и бортовых гребных колес. Судно было рассчитано на рейс без промежуточной загрузки топлива из Англии в Австралию вокруг Африки с 4 тыс. пассажиров или 10 тыс. солдат и 6 тыс. т груза в трюмах (фактически оно эксплуатировалось на трансатлантической линии, а затем использовалось как кабелеукладчик в Атлантическом и Индийском океанах.